Jan Moravec (ZO ČSS 5–03 Broumov)

 

1. Epický úvod, který můžete přeskočit

          Před čtyřmi roky jsme si pořídili DistoX2 a pustili se nadšeně do mapování. Opravdu nadšeně, protože výsledky nadšení budily. Např. kontrolní uzavřený polygon mezi stromy v lese po kalibraci – 9 záměrek¹, délka 85 m, neshoda koncových bodů (čili kumulovaná chyba měření) 6 cm horizontálně, 1 cm vertikálně. Nádhera!

       Zmapovali jsme řadu „blboděr“ o délkách polygonu do 50 m. Tam na odchylce v řádu jednotek cm opravdu nezáleží. Pak jsme se pustili do Teplické jeskyně a začalo to být zajímavější. Teplická jeskyně je nejtypičtější a nejrozsáhlejší suťovou jeskyní (nejen) v ČR. Dno úzké rokle vyplněné změtí napadaných skalních bloků, balvanů a drobnějších kamenů, mezi nimi složitá průlezná trasa, neustálé přelézání, oblézání, podlézání… Táhnout takovou trasou polygon je za trest. Obvyklá délka záměrek je mezi půlmetrem a třemi metry; pokud víc, je to svátek. Nejsložitější klikatice jsou samozřejmě v úžinách, kam se vejde jen hlava s Distem a sotva jednou rukou a ještě se při tom mácháme v potoce (obr. 1, titul). Poněkud jiné podmínky než při procházce mezi stromy v lese. Dá se očekávat i jiná přesnost.

          Během dvou let jsme změřili polygon skrze všechny tři větve jeskyně. Celkem cca 780 záměrek, 1 950 m. To si už říká o kontrolu. Pravděpodobnost omylu je značná a drobné chyby se sčítají. Přeměřovat vše znovu… to fakt ne! Naštěstí Teplická j. není žádná jeskyně, ale „hromada šutrů“ a po celé její délce je řada proměřených výstupových komínů zakončených bodem polygonu. A mezi nimi lze vést nezávislý kontrolní polygon po povrchu. Snadněji, s delšími přímými záměrkami, s přesnější manipulací Distem. O tom bude ještě řeč… Ale pro pochopení problému je nutné si aspoň trochu přiblížit, jak se s ním měří.

2. Co to je DistoX2 a jak funguje

          Pro většinu mapujících jeskyňářů dávno známé věci, takže stručně: DistoX je přístroj, který dokáže jedním zaměřením a stisknutím tlačítka změřit současně všechny tři souřadnice: délku, sklon a azimut. Tedy pásmo, sklonoměr a závěsný kompas v jednom. Sen starší generace mapérů. Ovšem není to „houska na krámě“, je to produkt šikovnosti a vynalézavosti jeskyňáře, tentokrát ne českého. Beat Heeb (Švýcar, nečíst jméno po anglicku!) rozebral přístroj Disto, vyráběný firmou Leica, měřící laserovým paprskem vzdálenost a sklon. Upravil jeho základní desku tak, že do ní přidal kompasy a přístroj přeprogramoval tak, aby registroval i dosud chybějící azimut. Takže je nutno zakoupit originální Disto od Leicy, elektroniku od Beata Heeba a nemagnetickou Li-Po baterii (s tím byly největší patálie). To vzniklo roku 2010 a na celá „desátá léta“ se DistoX stalo snad nejproduktivnější jeskyňářskou pomůckou. Zejména ve verzi X2 založené na modelu Disto X310. Beat Heeb již výrobu ukončil, ale ve vývoji pokračuje Oliver Landolt. Viz webové stránky: https://paperless.bheeb.ch/

          Základní informace o sestavení, kalibraci a používání DistaX uvádí např. Sluka (2018). V kontextu ostatních měřických metod zmiňuje DistoX Balák (2014) a přisuzuje mu 4. třídu přesnosti, tedy přesnost jednotlivých záměrek na 5–15 cm v délce a na stupně v úhlech.

---

¹K terminologii viz: J. Novotný: Jazykový koutek, toto číslo. Záměrka = „leg shot“, tedy spojnice po sobě následujících bodů polygonu.

 

          Výsledky měření, které DistoX2 generuje, jsou udány v centimetrech (vzdálenost) nebo v desetinách stupně (sklon a azimut). Tím je dána ideální přesnost. Pro diskuzi přesnosti dat je nutné si uvědomit, že měření vzdálenosti a sklonu je technicky jednodušší a je součástí originálního přístroje. Měření azimutu vestavěnými kompasy vyžaduje více pozornosti:

– Po sestavení DistaX2 je nutná kalibrace. A po delší době nebo před měřením v jiné zeměpisné oblasti znovu.

– Je nutno striktně vyloučit přítomnost veškerých předmětů (typicky: železných), které by mohly magnetické pole ovlivňovat. Např. kolejnice nebo blízká rudná žíla mohou měření azimutu DistemX2 zcela zmařit. Ale nejen železo…

        Lze tedy očekávat (a potvrzuje se), že pokud při měření vzniknou chyby, vzniknou nejspíš v azimutu. To je ostatně hlavním tématem tohoto článku (viz dále).

3. Kontrolní polygon nad Teplickou jeskyní a co z něj vyplynulo

         Abychom vyloučili nějakou excesivní „botu“, stačilo by spojit nezávislým polygonem koncové body (vstupy) všech tří větví jeskyně. Bude-li odchylka obou polygonů (podzemního i nadzemního) přijatelná, je vše OK. Pokud ale nikoliv, tak nemáme tušení, kde tu botu hledat. Naštěstí máme dost mezilehlých výstupových bodů a kontrolní polygon můžeme rozdělit na úseky mezi nimi.

           Automaticky předpokládáme, že povrchové měření bude podstatně přesnější. Kupodivu jediná opravdu velká bota (chyba 6 m) vznikla na úseku vedeném po turistické cestě. Marně jsme dva dny přeměřovali úžiny, spoléhajíce na správnost venkovního polygonu.

        Jinak ale kontrola dopadla celkem uspokojivě, posuďte sami. V tabulce jsou uzavřené okruhy, tedy úseky polygonu, kde dvě nezávisle proměřené trasy končí na tomtéž fyzickém bodu. Právě pro kontrolu přesnosti ponecháváme koncovým bodům různá čísla, aby bylo možné jejich naměřené souřadnice porovnat a zjistit odchylku. (Při vykreslení mapy je spojí příkaz equate v Therionu.)

Tab. 1 Uzavřené okruhy polygonu Teplické jeskyně

Vysvětlivky k tabulce

od, do = označení krajních bodů „smyčky“; ve skutečnosti jde o identický bod v jeskyni

záměr = počet záměrek (leg-shotů) v okruhu

délka = celková délka okruhu, součet délek všech záměrek

dHor = odchylka pozic bodů od–do v horizontální rovině

dVert = odchylka ve vertikální rovině; na tu mají vliv pouze délky a sklony záměrek, nikoliv azimut a jeho chyby.

dCelk = celková odchylka; všechny délky v metrech

dStup = arcsin(dCelk/délka) čili celková odchylka proměřené trasy vyjádřená ve stupních.

pozn. 1: podzemní trasa + povrchová kontrola mezi dvěma výlezy z jeskyně

pozn. 2: uzavřený okruh alternativních tras v podzemí

pozn. 3: Vzniklo při první mapovací akci. Navíc jde o pasáž, která vede velmi těsnou a klikatou plazivkou ve vodním toku, prolézání vodopádem a vodní tříští.

pozn. 4: komplikovaná podzemní trasa

pozn. 5: Okruh 104–77 je podmnožinou tohoto.

pozn. 6: Okruh 729–437 je podmnožinou tohoto.

pozn. 7: Okruh 790–206 je podmnožinou tohoto.

 

Z tabulky plyne na první pohled několik poznatků:

1. Měření Distem se reálně děje s přesností na centimetry a na desetiny stupně. To je v rozporu s Balákovým (2014) hodnocením; DistoX2 patří jednoznačně do třetí třídy přesnosti, samozřejmě při správné kalibraci a dodržení metodiky měření.
2. Měření výšky čili vzdálenosti a sklonu, je absolutně spolehlivé. dVert je vždy zlomkem dHor. Aby na 400 m vznikla chyba 3 cm, to je opravdu neuvěřitelné. Notabene, když se záměry dějí doslova z ruky, a to z ruky všelijak pokroucené, promrzlé a třesoucí se.
3. Pokud vznikne náhodná chyba, tak vždy v azimutu. A opravdu jen v některých jednotlivých záměrkách. To je vidět např. ze srovnání okruhů 729–437 a 734–466. Oba tyto okruhy mají společnou podzemní i povrchovou pasáž. A oba obsahují tutéž chybu 140 cm ve shodném azimutu 340°. To znamená, že zdrojem obou odchylek je jedna či několik málo záměrek ve společném úseku polygonu, zatímco ostatní záměrky jsou správně.
4. V některých pasážích prostě žádná chyba není (např. dlouhé okruhy 790–206 a 901–252). Odchylka je pak v řádu přesnosti údajů z Dista a horizontální odchylka je srovnatelná s vertikální. Však se jedná o pasáže suché a poměrně prostorné.

Metodická upřesnění:

1. Touto metodou lze diskutovat pouze náhodné chyby. Nelze vyloučit chyby systematické – např., že by Disto podhodnocovalo délky či sklony nějakým koeficientem. To je ale snad vyloučené, tyto dvě veličiny jsou dokonale kalibrovány výrobcem. Systematická odchylka magnetického azimutu se eliminuje kalibrací po sestavení přístroje. Její vliv by byl dále „rozptýlen“ tím, že při měření je Disto v rozmanitých orientacích podle sklonu stěny, zkroucení mapérových prstů apod. Leč – pro hnidopichy – ano, stoprocentní potvrzení poskytne až přesné GPS zaměření koncových bodů jeskyně. Doufáme, že se tak stane brzy a že to i v hluboké rokli bude reálné. Rádi se podělíme o poznatky.
2. Dělit celkovou výslednou odchylku bez ohledu na její orientaci celkovou délkou polygonu bez ohledu na počet záměrek také není úplně exaktní. Odchylka není v kolmém směru na hlavní směr polygonu, takže to úhlovou chybu mírně nadhodnocuje.
3. Náhodné chyby se částečně kompenzují, částečně sčítají. 10 záměrek s chybou 0,1° nebude mít souhrnnou chybu 1° ani 0°, ale pravděpodobně něco kolem 0,25°. To lze spočítat statisticky exaktně, ale o to nám nejde.
4. Měření vznikala v rozmezí dvou let. Bylo nutno vzít v potaz i proměnlivou magnetickou deklinaci, splašený mag. pól se nám za tu dobu posunul o 0,3° (z pohledu Teplic nad Metují). To by na vzdálenosti krajních bodů jeskyně (přes 500 m) udělalo chybu 2,5 m.

4. Čím může být Disto oklamáno a čeho se vyvarovat

          Shrnuto, podtrženo: Měření Distem je opravdu vysoce přesné. Ale stejně se občas vloudí chyba v azimutu. Jak je to možné? Roztřesením ruky mapéra to není, to by se muselo projevit také ve sklonu, tedy ve vertikální odchylce. Musí tedy docházet k občasnému (opravdu výjimečnému) rušení magnetického pole. Čím?

           První náznaky poskytlo ladění metodiky pro kontrolní povrchový polygon. Máme místa a času dost, tak dáme Disto i terč na stativ, bude to naprosto přesné… Zkoušíme uzavřený polygon mezi stromy v lese, těšíme se na centimetrovou shodu. Bác … odchylka dva metry. Vyzkoušeli jsme různé stativové hlavy, i takové, co jsou (prý) jen z hliníku a plastu. Nejsou, kousek železa v sobě vždy mají. Tudy cesta nevede, ale to by tak moc nevadilo, pomohl rýžový stativ (viz dále). Ale začali jsme být ostražití na to, co se může při měření k Distu přiblížit. (Bohužel pozdě, chtělo to vědět před prvním podzemním měřením.) To by člověka nenapadlo, v čem může být problém…

            Co se nachází v jeskyni v blízkosti Dista při měření? Samozřejmě to, co má mapér na sobě, totiž na blembáku, na nose a v náprsních kapsách. Tedy: čelovka, brýle a mobil, případně propiska. Někdy je ta blízkost opravdu natěsno. Bod polygonu je na kamenu v korytu potoka, nad tím 30 cm prostoru, úžina pokračuje kdovíkam. Zkroutíte se u toho, hlava těsně u Dista, mobil spadlý pod bradou, potřebujete svítit a vidět na další bod… Akrobacie, kdo by u toho řešil nějaké magnetické rušení? Ale ono tam je. Po několika nevysvětlitelných odchylkách tras (viz výše) jsme se rozhodli to rušení změřit. V klidu doma na stole, na centimetrovém rastru. Uprostřed zapnuté Disto, v přesně daných vzdálenostech otáčíme s podezřelými předměty a sledujeme, jak se údaj o azimutu na Distu mění.

 

To otáčení je důležité – rušící předmět má nějaký magnetický dipól, podle úhlu tohoto dipólu vůči magnetickým siločarám Země se mění velikost rušivé odchylky. Od nuly do nějakého maxima. Samozřejmě nám jde o to maximum. Testované předměty byly: brýle, pouzdro na brýle, mobil, čelovky, stativové hlavy, propisovačka, kladivo, elektrická vrtačka. Zde jsou výsledky (maximální odchylky) podle vzdálenosti rušícího předmětu od Dista. Výsledky jsou ve stupních.

kont = bezprostřední kontakt s Distem                                                                                                                                    b. v. = bezpečná vzdálenost vylučující ovlivnění                                                                                                                      mobil = Samsung Galaxy N7100 (svůj si ověřte sami)                                                                                                        HP10S = čelovka Fenix HP10, svítilna (přední strana blembáku)                                                                                      HP10B = čelovka Fenix HP10, baterie (zadní strana blembáku)                                                                                  HL60R= čelovka Fenix HL60R (vše vepředu)

Tab. 2 Rušení magnetické citlivosti Dista

Několik poznatků:

1. Jako nejnebezpečnější rušič mg. pole se ukazuje být mobil. To je obzvlášť nemilé; mobil mívá člověk v náprsní kapse, aby mohl hned stahovat a kontrolovat naměřené údaje z Dista. Poučení: Pokud nelze měřit z natažených rukou, musí mobil do bezpečné vzdálenosti! Nezáleží na tom, zda je mobil zapnutý, zda má zapnutý Bluetooth nebo GSM (režim letadlo) – to vše nemá vliv, rozhodující je zřejmě baterie.
2. Druhou a ještě nepříjemnější komplikací je čelovka resp. její baterie. Ta bývá při tělocviku v úžinách opravdu těsně u Dista (obr. 1). Hodně záleží na výkonu, tedy na indukci od protékajícího proudu. Tedy: zhasnout čelovku nebo raději odložit blembák.
3. Naproti tomu u baterií nezáleží na výkonu vůbec; jejich trvalý magnetismus daleko převyšuje elmg. indukci.
4. Silnější pole mají 4 NiMh tužkové baterie, než jedna Li-Ion baterie. Ale daleko výhodnější je umístění baterií na zadní straně blembáku, oddělené od svítilny (což je zvykem u tužkových). Situace na obr. 1 (baterie vepředu) je nejhorší možná, chyba azimutu bude několik stupňů.
5. Že musí být železné nářadí (kladivo, šroubovák, vrtačka…) dost daleko, tedy několik metrů od místa měření, snad není třeba připomínat.
6. Pouzdro na brýle z hliníkového plechu bez pružiny je zcela bezpečné (obr. 2). Ovšem v jeskyni ho zdemolujete (vyzkoušeno).

Údaje v tabulce jsou opravdu maximální hodnoty, ale s těmi musíme počítat. Záleží i na směru od Dista. Nejcitlivější je levá strana (při přímém pohledu na displej).

 

5. Další vychytávky

Když se už zabýváme přesností měření Distem, uveďme ještě několik zkušeností a rad.

a) Hrot a nálepky – naprosto zásadní podmínky práce; © Martin Sluka

          Měříme s centimetrovou přesností mezi přesně určenými body, obvykle na stěně či stropě. Disto musí být tedy o ten bod opřené nějakým ostrým hrotem (obr. 3, 5). S tím už výrobce počítal a umožňuje nastavit „Endpiece Offset“ – tedy délku hrotu připevněného k zadní části. Pozor – osa laserového paprsku neprochází středem Dista, hrot musí být umístěn mírně vlevo (obr. 3). Velmi se osvědčila délka hrotu 5 cm. Kratší by neumožňoval záměry v malém úhlu podél stěny, delší by znamenal obtížné vypolohování a větší chvění při úhlech kolem kolmice (obr. 9 a 10). Že hrot musí být z hliníku a ne ze železa, netřeba připomínat.

       Při reálné práci nelze měřit pouhým mačkáním klávesy On. Stisk klávesy znamená tlak a vychýlení celého přístroje. Je nutné měřit se zpožděním, tedy pomocí klávesy Timer. Stisknout On, zacílit na následující bod polygonu, vymyslet ideální vypodložení ruky s přístrojem, aby se nechvěl, pak stisknout Timer a během doby zpoždění (5 s se jeví jako ideální) zkorigovat záměr, nedýchat a pevně držet. Musíme tedy mít bezpečně pod prsty klávesy On a Timer. A to i v situaci, kdy na Disto nevidíme, klávesnice je odvrácená a vůbec jsme zkroucení v křeči. Geniálně jednoduchým řešením (Díky, Martine!) jsou „ťuplíky“ nalepené na oněch dvou klávesách. Konečky prstů poznají i poslepu, co mají dělat (obr. 4, 8).

 

b) Rýžový stativ

        Věc notoricky známá fotografům: pytlík či ponožka naplněná cca kilem rýže. Dá se to položit kamkoliv a vytvarovat jakkoliv (obr. 6). Foťák či Disto se o to opře, tlakem prstů jemně vypolohuje (obr. 7) a může se měřit. Disto je dokonale stabilní, chvění se zcela eliminuje. A hlavně: je to nemagnetické! Leč i to má jistá omezení.

            I na rýžovém stativu je nutný Timer, stisk klávesy On by zatlačil Disto do rýže a změnil směr paprsku. Nebo ještě lépe: kolega, který spouští měření na dálku z mobilu pomocí Bluetooth (viz dále).

          V jeskyni to je poněkud nepraktické. A rýže by hned navlhla. Spíše je to vhodné pro nejpřesnější měření na povrchu, kde je dost prostoru a děláme dlouhé záměrky. Do jeskyně bereme prázdný pytlík, na místě ho naplníme pískem, který  pak  zase  vysypeme.  Není s  tím  tak  jemná  práce  jako s  rýží, ale na  opření  Dista o  stěnu  to  stačí    (obr. 8–11).

c) Postup při zaměřování kontrolního povrchového polygonu

           Cíl je jasný: překlenout dlouhou vzdálenost pomocí co nejmenšího počtu dlouhých a přesných záměrek. Vypadá to jasně, realita je složitější.

            Krajními body jsou štítky/nýty na koncových bodech podzemního polygonu. To znamená Disto s hrotem, případně opřené o rýžový stativ přimáčknutý rukou ke skále. Mezi tím je ovšem složité balvaniště celé pokryté mechem a borůvčím. V něm potřebujeme co nejpevnější mezilehlé body. Přirozených pevných bodů je málo – pařezy nebo balvany bez mechu. Na ně lze umístit rýžový stativ, na něm máme vyznačený bod, o který opíráme stativový šroub (vlastně matku) Dista (nezapomenout to přepnout klávesou REF!). Druhým typem bodů je odrazná destička umístěná na stativu (obr. 12). Měření pak probíhá zhruba takto: Umístíme stativ s destičkou co nejdál od Dista do místa s dobrou viditelností ve směru dalšího postupu. Leč maximálně 20 m daleko, na větší vzdálenost je už laserový paprsek za denního světla nesledovatelný. Když svítí slunce a střídá se přímé světlo se stínem stromů, je to „lahůdka“. Hodně pomohou červené brýle dodávané s Distem. Další velikou pomocí je držet za terčem roztaženou černou plachtu, na které by byl laserový bod viditelný. Nebo na stativ zavěsit aspoň ramínko s černou košilí (obr. 13). Na tom lze paprsek najít a jemně ho na rýžovém stativu „dotlačit“ na střed destičky. Ovšem tím jsou obě ruce zaměstnány, ono udržet přesný směr na takovou vzdálenost je i na rýžovém stativu problém. Proto je nutné, aby byl nablízku třetí kolega (druhý je daleko u stativu), který by spustil měření pomocí BT z mobilu. Ten také má za úkol mačetou zajistit přímou viditelnost mezi Distem a stativem.

           Po úspěšné záměrce přesuneme rýžový stativ s Distem o cca 30 m dopředu na nový pevný bod, otočíme odraznou destičku na stativu a měříme zpětnou záměrku cca 15 m. (Nezapomenout na Distu přepnout zpětný chod!) Pak se zase přesune dopředu stativ s odrazkou a měří se přímá záměrka. A dále cyklicky… A včas korigovat záměrky, kde jsme zapomněli přepnout zpětný/přímý chod! Moc při tom nenadávat… Vůbec se při mapování chovat slušně. Není to úplně snadné (Bluetooth je k vzteku), ale berme ohled na to, že i mezi jeskyňáři (nejen jeskyňkami) jsou citlivé duše.

 

Literatura:

Balák I. (2014): Jak vznikají speleologické mapy. – In: Jaskyne tam a späť: 151–174. Lipka, Brno.

Sluka M. (2018): Používanie DistoX. – Spravodaj SSS, 2/2018: 82–83.

 

 

 

 

 

 

Jazykový koutek

Jirka Ik Novotný (ZO ČSS 5–03 Broumov)

           Asi jako mnozí mapujeme pomocí přístroje Disto–X a programu Topodroid. Mému citlivému slovanskému uchu hrubě nelahodila v něm používaná slova légšot a splejšot. Tak jsme dali hlavy dohromady a vedeni příklady šnuptychl – kapesník, fusekle – ponožky a ksicht – obličej se zrodila slova záměrka a oměrka. Ta se nám natolik zalíbila, že je s radostí užíváme. A tímto to dávám dalším mapovačům na vědomí.