Kvantita vody

2.2. Zameranie vodnej nádrže bezkontaktným systémom s využitím sonaru

Pri tomto zameraní sa využíva sústava prístrojov pre zameranie polohy plavidla (GNSS prijímač alebo totálna stanica) a zameranie hĺbky vody pod plavidlom. Poloha (súradnice x,y) sú teda výsledkom geodetického merania polohy a nadmorská výška dna sú teda výsledkom kombinácie merania nadmorskej výšky plavidla a hĺbky vody (Obr. 1)

Obr. 1 Určenie nadmorskej výšky dna vodnej nádrže

Z_dno=Z_GNSS+H_sonar-D_sonar

kde: Z_dno – nadmorská výška dna [m n. m.]; Z_GNSS – nadmorská výška meraná pomocou GNSS [m n. m.]; H_sonar – výška sonaru nad hrotom výtyčky GNSS prijímača [m]; D_sonar – hĺbka meraná sonarom [m]

Meranie sa vykonáva počas plavby člnom, na ktorom je umiestnená zostava meracích prístrojov. Pri meraní sa vykonáva plavba pozdĺž línií – priečnych profilov, ktoré sú pripravené ešte pred meraním a importované do GNSS prijímača ako séria vodiacich čiar. Meranie kvôli prehľadnosti môžeme vykonať v dvoch sériách profilov, ktoré sú medzi sebou navzájom posunuté tak, aby údaje boli zbierané v sérii rovnomerne rozložených profilov (Obr. 2).

Zostava prístrojov je prepojená káblovým prepojením NMEA, ktoré údaj zo sonarového merania odosiela do GNSS prijímača vo formáte NMEA vety. Rozhranie NMEA (National Marine Electronics Association – Národná asociácia námornej elektroniky) kategorizuje ASCII dátový tok vo formáte vety delenej čiarkou na základe informácie zahrnutej v jednotlivého informačného kódu (Thota, 2006).

 

Obr. 2 Zameranie vodnej nádrže pomocou dvoch sérií priečnych profilov

Meranie sa rieši ako automatické meranie vo zvolenom intervale dĺžky, napríklad každý meter – systém sám vyhodnotí prejdenú vzdialenosť a vždy po prejdení stanovenej vzdialenosti automaticky zameria polohu. Keďže je ku GNSS prijímaču pripojený aj sonar, okrem polohy prijímač uloží v poznámke pre meraný bod aj NMEA vetu obsahujúcu hodnotu hĺbky zameranej sonarom. Takto zamerané dáta sa následne spracujú v softvéri konkrétneho GNSS prijímača (Obr. 3).

Obr. 3 Prehliadanie meraných dát v programe Leica GeoOffice; 1 - stĺpec s poznámkou obsahujúcou NMEA správu zo sonarového merania, za prvou čiarkou sa nachádza údaj o meranej hĺbke

Zozbierané údaje sa následne spracovávajú ďalej v tabuľkovom editore, kde sa odstránia body s presnosťou prekračujúcou stanovený limit (napr. 50 mm). Zo zostávajúcich bodov sa následne vykoná výpočet bodu na dne vodnej nádrže ako uvádza rovnica vyššie.

Takto spracované údaje je následne možné importovať do prostredia zvoleného GIS softvéru. Najjednoduchším spôsobom je uložiť záznam vo formáte .txt súboru (ukladáme údaje ID bodu; x; y; za prípadne poznámky typu presnosť merania, meraná hĺbka, dátum a podobne), ktorý importujeme do vybraného GIS softvéru a zobrazíme ho ako bodovú vrstvu (Obr. 4).

 

Obr. 4 Zobrazenie bodov na dne vodnej nádrže Kolíňany, okres Nitra

Takto zozbierané údaje je následne možné použiť pre riešenie popisných a analytických úloh, s ktorými sa môžeme stretnúť ako pri vodohospodárskych aplikáciách, tak pri krajinárskych analýzach.

Z výsledkov merania bodov dna vodnej nádrže môžeme vytvoriť digitálny model reliéfu dna nádrže, ktorý popisuje nadmorské výšky dna nádrže (Obr. 5).

Obr. 5 Digitálny model reliéfu dna vodnej nádrže Kolíňany, okres Nitra

Z digitálneho modelu reliéfu dna vodnej nádrže môžeme odvodiť mapy hĺbok vody pri rôznych nadmorských výškach hladiny (Obr. 6 a 7).

Obr. 6 Mapa hĺbky vody pri úrovni hladiny 179,21 m n. m. (prevádzková hladina) vo vodnej nádrži Kolíňany, okres Nitra

Obr. 7 Mapa hĺbky vody pri úrovni hladiny 178,25 m n. m. (znížená hladina) vo vodnej nádrži Kolíňany, okres Nitra

Okrem toho je možné využiť digitálny model reliéfu dna vodnej nádrže aj pri tvorbe tzv. batygrafických kriviek (batygrafická krivka popisuje objem vody a výmeru hladiny vody pri rôznych úrovniach nadmorských výšok hladiny vody), tvorbe pozdĺžnych a priečnych profilov alebo vrstevnicových máp vodnej nádrže.