2. Pomiary sytuacyjne i wysokościowe zgodnie z nowym

Marcin Cymerman
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski
Pomiary sytuacyjne i wysokościowe zgodnie z nowym rozporządzeniem
Dzisiejszy świat, a co za tym idzie wiele dziedzin codziennego życia charakteryzuje
wszechobecna cyfryzacja i informatyzacja. Jej ślad jest również widoczny w geodezji traktowanej
zarówno jako dyscyplinę naukową, zawód (źródło zarobku) czy część struktury administracyjno urzędniczej (sposób pozyskiwania danych ewidencyjnych). Każdy z wymienionych aspektów
geodezji jest w pewien sposób normowany odpowiednimi przepisami prawa. Oczywistym jest, że
wspomniany proces informatyzacji sztuki geodezyjnej będzie oddziaływać na związane z nią
ustawy i rozporządzenia. W celu zachowania ich aktualności ustawodawcy zmuszeni byli
wprowadzać stosowne zmiany. Ich wynikiem było wejście w życie ustawy o infrastrukturze
informacji przestrzennej z dnia 4 marca 2010 roku. Mocą tej ustawy przestał obowiązywać szereg,
niezwykle istotnych dla geodetów, instrukcji technicznych. Konsekwencją tego stanu rzeczy było
wydanie dnia 9 listopada 2011 roku rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji
w sprawie standardów technicznych wykonywania geodezyjnych pomiarów sytuacyjno –
wysokościowych oraz opracowywania i przekazywania wyników tych pomiarów do państwowego
zasobu geodezyjno-kartograficznego, które poniekąd zastąpiło wcześniejsze rozporządzenie w
sprawie standardów technicznych z 1999 roku.
Owo rozporządzenie ukazuje zaktualizowane procedury oraz standardy techniczne
wykonywania pomiarów sytuacyjno wysokościowych. Zawarte w przedmiotowym rozporządzeniu
treści dotyczą bezpośrednio ewidencji gruntów i budynków, geodezyjnej sieci uzbrojenia terenu,
podziałów nieruchomości, postępowań sądowych i administracyjnych, zagospodarowania
przestrzennego oraz geodezyjnej obsługi inwestycji budowlanych. Niemniej niniejszy artykuł
jest próbą analizy zmian głównie pod kątem prowadzenia pomiarów sytuacyjno - wysokościowych.
W celu ukazania najbardziej istotnych i konkretnych zmian w praktyce terenowej, a także samym
procesie obliczeniowym, dokonano zestawienia poszczególnych treści aktualnego rozporządzenia z
zapisami obowiązującej poprzednio instrukcji technicznej G-4 „Pomiary sytuacyjne i
wysokościowe”. Należy zaznaczyć, że do porównania wybrano III wydanie tej instrukcji z 1983 r ,
mimo iż istnieje IV wydanie z 2002 roku. Wybór wersji z 1983 roku uzasadnia jej szczególne
znaczenie, bowiem ta wersja została wymieniona przez ustawodawcę w akcie prawnym jakim było
rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie standardów technicznych
z 1999 roku.. Późniejsze wydania nie były powszechnie obowiązującymi, a jedynie zalecanymi do
stosowania.
Jedna z pierwszych możliwych do zauważenia różnic dotyczy uwzględnienia w przepisach
ogólnych, szeregu definicji nowych metod pomiarowych związanych z technologiami pomiaru
skanerem laserowym czy też z wykorzystaniem metod satelitarnych GNSS (Global Navigation
Satellite System). Wśród tych drugich wymienić można chociażby pomiary prowadzone techniką
statyczną bądź wykonywane technologią kinematyczną RTK (Real Time Kinematic). Co prawda
„na rynku” dostępne były wytyczne techniczne G.1.12 (Pomiary Satelitarne oparte na systemie
precyzyjnego pozycjonowania ASG-EUPOS) z 2008, warunkujące sposób wykonywania pomiarów
przy użyciu technik satelitarnych. Jednakże nie był to dokument posiadający moc powszechnie
obowiązującą. Fakt ten skutkował tym, że praktycznie każdy ośrodek dokumentacji geodezyjnej i
kartograficznej w rzeczywistości przyjmował swoje własne, autonomiczne zasady wykonywania
tychże pomiarów, które nie zawsze w pełni zgadzały się z G. 1.12. Obecne rozporządzenie
uporządkowało ten stan, a takie ujednolicenie reguł prowadzenia pomiarów satelitarnych traktować
należy jako swoisty ukłon w stronę ośrodków dokumentacji i geodetów.
Kolejna bardzo istotna zmiana dotyczy ogólnego prowadzenia pomiarów sytuacyjno wysokościowych. Według starej instrukcji G-4 wykonywać je należało w oparciu o geodezyjną
osnowę poziomą szczegółową lub pomiarową. Natomiast zgodnie z obowiązującym
rozporządzeniem, do pomiarów sytuacyjno- wysokościowych można wykorzystywać zarówno
osnowę poziomą jak i wysokościową, a w przypadku gdy ich gęstości są niewystarczające
dopuszczalne są osnowy pomiarowe. Jak pokazuje codzienna praktyka, osnowa pomiarowa jest
bardzo często niezbędna do wykonania pomiarów sytuacyjno - wysokościowych, bowiem
konfiguracja, stan techniczny oraz zagęszczenie istniejących osnów wyższych rzędów nie są
wystarczające. Według nowego rozporządzenia do nawiązania pomiarowej osnowy sytuacyjnej,
oprócz dotychczas stosowanych postaci dopuszcza się stosowanie sieci punktów wyznaczonych
metodami precyzyjnego pozycjonowania przy pomocy GNSS. Analizując poziomą osnowę
pomiarową, nie sposób nie wymienić takich kwestii jak wymagana przy jej zakładaniu precyzja.
Nowe przepisy mówią, że dokładność, określana przez średni błąd położenia punktów względem
najbliższych punktów poziomej osnowy geodezyjnej, nie powinna przekraczać 0,10 m (bez
względu na rodzaj terenu), podczas gdy wcześniej błąd ten wynosił 0,20 m (dla terenów rolnych i
leśnych 0,50 m). Aktualnie wykonując pomiary w oparciu o osnowę pomiarową średni błąd
pomiaru odległości określa wzór md≤0,01 m + 0,01 m/km, natomiast poprzednio obowiązująca
instrukcja G-4 podawała wzór dl= u*√l ,gdzie : „dl” to różnica dwukrotnego pomiaru długości
boków, „u” oznacza współczynnik błędów przypadkowych pomiaru liniowego, a „l” wyrażało
długość mierzonego boku podawaną w metrach. Jeśli chodzi o pomiary kątów to średni błąd
pomiaru kąta mk określa wzór mk ≤ 0,0030g, zaś wcześniej stosowano się do wzoru mk ≤ 0,0090g
(przy długości ciągu 1,2 km) i mk ≤ 0,0180g (przy długości ciągu 1,2 km). W kwestii lokalizacji
punktów ciągów sytuacyjnych instrukcja G-4 nakazywała, by długości boków zawierały się w
granicach od 50 do 350 m, natomiast nowe rozporządzenie nie narzuca tak konkretnych
wytycznych w tej sprawie. Z drugiej strony w treści rozporządzenia z 2011 r. można znaleźć
informację o długości ciągu poligonowego, która nie powinna przekraczać 3000 m, zaś według
starej instrukcji wartość ta wynosiła do 2000 m (4000 m dla obszarów rolnych i leśnych).
Zmiany dotyczą również osnowy pomiarowej wysokościowej. Przede wszystkim nowe
przepisy zaakceptowały wyznaczenie jej współrzędnych metodą precyzyjnego pozycjonowania
przy pomocy GNSS. Gdy wykonywana jest niwelacja geometryczna metodą ze środka, wówczas
wyrażona w metrach różnica między sumą przewyższeń w kierunku głównym i powrotnym nie
powinna przekraczać 0,04*√L [mm], a nie jak było dotychczas 0,02*√L [mm] (przy czym L
oznacza długość ciągu osnowy pomiarowej w km). Warto podkreślić, że bez zmian pozostały dane
dotyczące dwukrotnej różnicy przewyższeń obliczonych z jednego stanowiska, które nadal powinny
być mniejsze od 4 mm. Analogicznie zachowane zostały dozwolone długości celowych
stosowanych przy niwelacji geometrycznej ze środka i wciąż wynoszą one do 50 m. Co prawda G-4
umożliwiała celowe 75-metorwe, ale były to przypadki obejmujące wyjątkowo trudne warunki
terenowe. W sytuacji prowadzenia niwelacji trygonometrycznej dopuszczalne celowe zostały
wydłużone z 200 do 250 m. Dodatkowo dla tego rodzaju niwelacji nakazano uwzględnianie korekt
ze względu na refrakcję atmosferyczną oraz krzywiznę Ziemi.
Biorąc pod uwagę metody wykonywania pomiarów sytuacyjnych trzeba zauważyć
modyfikację, która polega na dodaniu metody precyzyjnego pozycjonowania GNSS i usunięciu z
wachlarza dostępnych metod, metody przedłużeń konturów sytuacyjnych. Przy wyborze metody
domiarów prostokątnych skrócone zostały długości linii pomiarowych z 400 i 600 m na 250 i 400
m (odpowiednio dla terenów zurbanizowanych i rolnych/leśnych). W przypadku pomiarów
sytuacyjnych przy użyciu metody biegunowej jako stanowiska i punkty nawiązań wykorzystać
można punkty do III-ciej klasy dokładnościowej włącznie, punkty pomiarowej osnowy sytuacyjnej
oraz punkty pośrednie, które wyznaczone są na bokach tych osnów. Jeśli wyznaczono punkty
terenowe z dokładnością (określaną średnim błędem położenia) na poziomie niższym niż 10 cm, w
odniesieniu do nawiązania z co najmniej dwóch punktów poziomej osnowy geodezyjnej, to tak
zdefiniowane punkty również mogą być wykorzystywane jako stanowiska i punkty nawiązania.
Nowe rozporządzanie nakazuje w momencie pomiaru kierunku stosowanie co najmniej dwóch
punktów nawiązania odległych minimum o 40 metrów od stanowiska. Gdy mierzone są punkty II i
III grupy dokładnościowej to jako stanowisko i punkty nawiązania wykorzystać można punkty
stanowiące I grupę dokładnościową, ale tylko w momencie niedostępności punktów wymienionych
wyżej. Stara instrukcja G-4 nie uwzględniała tego warunku w sytuacji pomiaru II i III grupy. Jedyną
sugestią do przyjęcia stanowisk, był wybór tych punktów Iszej grupy, które znajdowały się na
załamaniu granic, miały wymaganą stabilizację i wspomagane były miarami kontrolnymi.
Oczywiście powszechny postęp technologiczny w produkcji stosowanych tachimetrów
elektronicznych, pozwolił na pominięcie specyfikacji dokładnościowej przygotowanej dla takich
technik jak pomiary stolikowe lub dalmierze. Ponadto wśród dopuszczalnych tachimetrów nie
wymieniania się już nieużywanych nitkowych czy autoredukcyjnych. Obecnie dokładność
wyznaczenia punktu metodą biegunową mp(pom) określa wzór: mp(pom) = √(md2+d2*mα2), gdzie: dprzedstawia odległość do mierzonego punktu, a md i mα to błędy średnie pomiaru odpowiednio
odległości i kąta.
Przechodząc do pomiarów wysokościowych, to według zasad nowego rozporządzenia,
wysokości szczegółów terenowych należy mierzyć z dokładnością nie mniejszą niż: 0,05 m dla
obiektów i urządzeń budowlanych oraz pikiet markowanych w terenie; 0,02 m dla przewodów i
urządzeń kanalizacyjnych oraz 0,10 m dla budowli ziemnych elastycznych czy podziemnych
obiektów SUT. Wszystkie podane wartości określane są względem najbliższej wysokościowej
osnowy geodezyjnej lub pomiarowej. Instrukcja G-4 dopuszczała dokładności na poziomie 0,01 m
dla naziemnego uzbrojenia terenu, 0,05 m dla trwałych budowli i urządzeń technicznych oraz 0,10
m dla budowli i urządzeń technicznych ziemnych lub podziemnych zakrytych. Co ciekawe zmieniły
się dane dotyczące precyzji określania wysokości pikiet na potrzeby tworzenia i aktualizacji baz
danych. Definiowane błędem średnim wysokości nie mogą przekraczać 0,20 m dla terenów o
nachyleniu mniejszym od 6 i 0,50 m dla obszarów o spadku większym od 6. Poprzednio błędy
średnie wyznaczano w oparciu o cięcia warstwicowe podawane dla poszczególnych nachyleń
terenu. Zgodnie z nowymi przepisami dopuszcza się wykonywanie niwelacji nowymi metodami jak
skaning laserowy czy niwelacje satelitarne. Decydując się na metodę niwelacji siatkowej nie
spotkamy się z żadnymi zaskakującymi informacjami, bowiem zasady jej prowadzenia pozostały
niezmienione. Określając wysokości niwelacją profilów, poza dotychczas stosowanymi
wytycznymi, należy pamiętać by odległości między pikietami na przekroju podłużnym nie
przekraczały 25 m. Wybór niwelacji metodą punktów rozproszonych będzie wymagał zwrócenia
uwagi na długości celowych, których dopuszczalne granice zostały wydłużone ze 100 m do 150m
(co prawda stara instrukcja dopuszczała 150 metrowe celowe, ale tylko i wyłącznie na terenach
rolnych i leśnych). Niwelując punkty z wykorzystaniem tachimetru możemy pozwolić sobie na
długości celowych do 250 m (wcześniej ograniczano celowe do 100 dla obszarów
zurbanizowanych, a odcinki 250 metrowe stosowano jedynie na terenach rolnych bądź leśnych).
Bardziej restrykcyjnie podchodzi się do dokładności przy pomiarze kątów pionowych, gdyż średni
błąd pomiaru kąta pionowego musi być mniejszy od 30cc (wcześniej dopuszczano błędy na
poziomie 90cc i 180cc odpowiednio dla terenów zurbanizowanych oraz rolnych/leśnych). Średni
błąd pomiaru odległości przy niwelacji z użyciem tachimetru, według aktualnych przepisów nie
może przekraczać 0,10 m.
Warto jeszcze przyjrzeć się ogólnym zasadom generalizacji. Otóż tzw. prostowanie linii
sytuacyjnych, czyli pominiecie punktów sytuacyjnych odległych od linii tworzonej przez dwa
sąsiednie pomierzone szczegóły terenowe, możliwe jest gdy odległości te nie przekraczają: 0, 10m
dla szczegółów pierwszej grupy dokładnościowej, 0,30 m dla drugiej oraz 0,50 m dla trzeciej grupy.
Poprzednie regulacje podawały w tym miejscu następujące wartości: 0,10 m dla grupy pierwszej,
dla kolejnej 0,20 i 0,75 dla trzeciej.
W poniższej tabeli w skrócie pokazano najistotniejsze zmiany, które zaszły pomiędzy starą
instrukcją techniczną, a nowym rozporządzeniem.
STARE WYTYCZNE WG INSTRUKCJI
TECHNICZNEJ
Pomiar wykonuje się w oparciu o geodezyjną
osnowę poziomą szczegółową i pomiarową
NOWE WYTYCZNE WG
ROZPORZĄDZENIA
Pomiar wykonuje się w oparciu o osnowę
poziomą i wysokościową, a jeśli gęstość tych
punktów jest niewystarczająca, to o osnowę
pomiarową
OSNOWA POMIAROWA POZIOMA
- nie uwzględniono nowoczesnych technik
- wpisano nowe technologie pomiarowe
pomiarowych
GNSS
- błąd średni wynosił: 0,20 m (0,50 m)*
- średni błąd pomiaru odległości:
dl= u
- błąd pomiaru kąta: mk 0,0090g (przy
długości ciągu 1,2 km) i mk 0,0180g (przy
długości ciągu 1,2 km)
- błąd średni wynosi 0,10 m
- średni błąd pomiaru odległości
md 0,01 m + 0,01 m/km
- błąd pomiaru kąta mk 0,0030g
- brak wymagań
- długości boków ciągu: 50 - 350 m
- długość ciągu poligonowego: 3000 m
- długość ciągu poligonowego: 2000 m (4000
m)*
OSNOWA POMIAROWA WYSOKOŚCIOWA
- nie uwzględniono nowoczesnych technik
- wpisano nowe technologie pomiarowe
pomiarowych
GNSS
- dopuszczalna różnica przewyższeń w
kierunku głównym i powrotnym: 0,04*√L
[mm]
- długości celowych: 50 m lub 75 m dla
trudnych warunków terenowych
- długości celowych w niwelacji
trygonometrycznej: 200 m
- dopuszczalna różnica przewyższeń w
kierunku głównym i powrotnym: 0,02*√L
[mm]
- długości celowych: 50 m
- długości celowych w niwelacji
trygonometrycznej: 250 m
- uwzględnianie korekt ze względu na
refrakcję atmosferyczną oraz krzywiznę
Ziemi
POMIAR SYTUACYJNY
- nie uwzględniono nowoczesnych technik
- wpisano nowe technologie pomiarowe
pomiarowych
GNSS
- długość linii pomiarowych w metodzie
- długość linii pomiarowych w metodzie
domiarów prostokątnych: 400 m (600 m)*
domiarów prostokątnych: 250 m (400 m)*
- wybór stanowisk przy metodzie
- wybór stanowisk przy metodzie
biegunowej: osnowa szczegółowa i
biegunowej:
pomiarowa, przy pomiarze II i III gr.
osnowa do III klasy, osnowa pomiarowa,
dokładnościowej można wykorzystać
punkty pośrednie na bokach tych osnów,
zastabilizowane punkty załamania granic
punkty terenowe (jeżeli wyznaczone są z
błędem mniejszym od 0,10 m), przy
pomiarze II i III gr. dokładnościowej można
wykorzystać punkty I gr. dokładnościowej.
POMIAR WYSOKOŚCIOWY
- nie uwzględniono nowoczesnych technik
- wpisano nowe technologie pomiarowe
pomiarowych
GNSS oraz skaning laserowy
- dokładności terenowe:
- dokładności terenowe:
0,01 m – elementy naziemne SUT
0,05 m – budowle i urządzenia techniczne o
konstrukcji trwałej
0,10 m – budowle i urządzenia techniczne
ziemne i podziemne
- błąd wyznaczenia wysokości pikiet przy
tworzeniu baz danych: występują cięcia
warstwicowe
0,05 m – obiekty budowlane i urządzenia
budowlane oraz markowane pikiety
0,02 m – przewody i urządzenia
kanalizacyjne
0,10 m – budowle ziemne, elastyczne
podziemne SUT oraz pikiety
- błąd wyznaczenia wysokości pikiet przy
tworzeniu baz danych:
0,20 m dla <6o
0,50 m dla >6o
- długość celowych przy niwelacji metodą
punktów rozproszonych: 150 m
- przy tachimetrii długość celowych: 250 m;
błąd pomiaru kąta: 0,0030g
- długość celowych przy niwelacji metodą
punktów rozproszonych: 100 m
- przy tachimetrii długość celowych: 100 m
(250 m)*; błąd pomiaru kąta: 0,0090g
(0,0180g)*
GENERALIZACJA
- prostowanie linii sytuacyjnych:
- prostowanie linii sytuacyjnych:
I grupa dokładnościowa: 0,10 m
I grupa dokładnościowa: 0,10 m
II grupa dokładnościowa: 0,20 m
II grupa dokładnościowa: 0,30 m
III grupa dokładnościowa: 0,75 m
III grupa dokładnościowa: 0,50 m
* obszary wiejskie i leśne
Analizowane w niniejszym artykule zapisy nowego rozporządzenia, które dotyczyły
wykonywania pomiarów sytuacyjno – wysokościowych, pozwoliły na sformułowanie
następujących wniosków:
- widoczny postęp technologiczny spowodował wprowadzenie do codziennego użytku nowe
rodzaje metod pomiarowych oraz bardziej precyzyjne sprzęty miernicze, czego konsekwencją są
zwiększone wymagania dokładnościowe prowadzonych prac.
- zaktualizowano asortyment dopuszczalnych instrumentów pomiarowych poprzez usunięcie
nieużywanych już przyrządów na rzecz nowoczesnych, aktualnie stosowanych sprzętów jak skaner
laserowy czy odbiorniki GNSS;
- w poprzednio obowiązującej instrukcji zawarto bardziej szczegółowe informacje związane
z podziałem grup dokładnościowych szczegółów terenowych, generalizacją czy sposobem
zakładania osnów pomiarowych. Bardziej ogólny charakter aktualnego rozporządzenia może
przysparzać pewnych problemów w interpretacji niektórych zapisów, zwłaszcza młodym geodetom;
- warto zauważyć, że nowe dokumentacje techniczne w wyraźny sposób obligują do ich
przestrzegania nie tylko geodetów, ale również ośrodki dokumentacji geodezyjnej i państwowe
zasoby geodezyjne i kartograficzne;
- w nowym rozporządzeniu położono szczególny nacisk na pomiary wysokościowe sieci i
urządzeń kanalizacyjnych, o czym świadczy zwiększenie wymaganych dokładności pomiaru.
Dotyczy to również precyzji wyznaczania osnów pomiarowych, wykorzystywanych do pomiaru
wysokości tych sieci. Nie wspomniano natomiast o innych sieciach niekablowych, jak gaz czy
woda;
-w przypadku pomiaru wysokości sieci elastycznych lub mierzonych elektromagnetycznie
(np. energia czy telekomunikacja) zapisy obowiązującego rozporządzenia ustaliły dokładność na
poziomie pozwalającym geodetom na wykorzystanie technik GNSS, szczególnie metody RTK,
która spełnia aktualne wymogi dokładnościowe pomiarów inwentaryzacyjnych tych sieci.
- wprowadzenie zmian było konieczne, bowiem wcześniejsze regulacje prawne dotyczące
wykonywania pomiarów sytuacyjno-wysokościowych nie uwzględniały nowych technologii jak
wspomniane pomiary satelitarne czy skaning laserowy.
- nowe rozporządzenie scala w swojej treści informacje zawarte w kilku poprzednio
obowiązujących instrukcjach technicznych co traktować należy jako duże ułatwienie. Aktualna
forma spisanych wytycznych jako rozporządzenia (artykuły, paragrafy i punkty) poprawia
czytelność, ale jednoczesne stosowanie wielu odnośników do innych ustaw może przysparzać
pewnych trudności w odczytywaniu konkretnych informacji. „Książkowa” forma wydania starych
instrukcji i związane z nimi przyzwyczajenia mogą wydawać się bardziej odpowiednie zawłaszcza
starszym geodetom.
Warto zaznaczyć, że wymienione wyżej fakty były wynikiem analizy własnej autora oraz
opinii wybranej grupy geodetów i pracowników konkretnego ośrodka dokumentacji geodezyjno
kartograficznej. Na tej podstawie dało się zauważyć, że choć oczywiście nowych dokumentów nie
należy przyjmować bezkrytycznie (o czym mogą świadczyć chociażby wypisane wcześniej
przykłady) to jednak owe mankamenty nie są zbyt duże i można stwierdzić, że wprowadzone
zmiany niosą ze sobą zdecydowanie więcej korzyści. Wśród pozytywów wymienić można
chociażby dopuszczenie w jednoznaczny i unormowany prawnie sposób technologii GNSS czy
zastosowanie elementów, dzięki którym zapisy rozporządzenia stały się bardziej życiowe. Dla
przykładu wystarczy podać wydłużenie dopuszczalnych celowych przy jednoczesnym zwiększeniu
precyzji pomiaru, co znakomicie oddaje charakter i możliwości nowo stosowanych przyrządów
pomiarowych. Oczywistym jest, że każdy ma prawo do własnej opinii i kontrowersje wokół
nowych zasad będą występowały. Lecz nawet kierując się własnymi preferencjami, trzeba pamiętać
że aktualne przepisy już obowiązują i chcąc nie chcąc należy je przyswoić by poprawnie
wykonywać prace terenowe i kameralne oraz właściwie składać dokumentację geodezyjną do
odpowiednich ośrodków.