Rafał Gawałkiewicz

Rozwój narzędzi geodezyjnych i informatycznych przyczynił się w ostatnim dziesięcioleciu do wzbogacenia metod pomiarowych i interpretacyjnych oraz wizualizacji różnego rodzaju obiektów pochodzenia antropogenicznego oraz naturalnego, które podlegają deformacjom w czasie. Dostępność metod fotogrametrycznych (pomiary naziemne i lotnicze) sprawiła, że wykorzystywane są one powszechnie do monitoringu różnego rodzaju obiektów poddanych oddziaływaniu czynników zewnętrznych, tj. atmosferycznych (deszcz, wiatr, temperatura), górniczych (wpływ podziemnej eksploatacji górniczej). Dotyczy to także naturalnych powierzchni terenu objętych ruchami masowymi oraz sztucznych budowli ziemnych (kopce, hałdy, groble, nasypy drogowe i kolejowe), których zmiany mogą zagrażać stateczności i stwarzać zagrożenie dla obiektów towarzyszących, usytuowanych na tych obszarach/obiektach oraz ich użytkowników. Istnieje szereg metod pozyskiwania danych przestrzennych oraz ich opracowania, pozwalających na interpretację geozagrożeń. W artykule przedstawiono model pomiarowy oraz interpretacyjny zmian sztucznie ukształtowanej powierzchni zabytkowego Kopca Wandy w Krakowie, przy wykorzystaniu stacji robotycznej SPS 930 Trimble i sygnału aktywnego MT 1000 oraz programu AutoCAD v. 2021 (funkcje sklejane oraz płaty Coons’a). W artykule dowiedziono, że stosując ograniczoną liczebność zbioru danych w określonym układzie geometrycznym oraz tę samą technologię pomiarową w rozpatrywanym okresie analizy 2013–2022, możliwa jest rejestracja oraz graficzna interpretacja zmian powierzchni ziemnego kopca podlegającej zjawisku spełzywania gruntu, nawet w przypadku niewielkich wartości.

W obecnych granicach miasta Krakowa zlokalizowanych jest wiele wyrobisk pogórniczych, często nazywanych „ranami” w krajobrazie. Stanowią niecki poeksploatacyjne po złożach: gliny, piasku, żwiru, wapienia, dziś wypełnione wodami opadowymi, roztopowymi i gruntowymi. Niegdyś obiekty górnicze, w chwili obecnej pełnią wielorakie funkcje: sportowo-rekreacyjne, przyrodniczo-kulturowe, gospodarcze i edukacyjne. Jednym z największych i najpiękniejszych akwenów wodnych miasta pod względem przyrodniczo-krajobrazowym (dzięki oddziaływaniu sił przyrody), funkcjonującym jako teren nieurządzony jest Zalew Bagry. Mimo iż zlokalizowany jest w pobliżu ścisłego centrum miasta i należy do grupy najmłodszych tego typu obiektów (eksploatacja zakończona w 1972 roku), dotychczas nie doczekał się pełnej inwentaryzacji. Połączenie danych hydrograficznych, pozyskanych przez autora, oraz kwerenda bibliograficzna danych literaturowo-archiwalnych, pozwoliły na pełne zilustrowanie etapów kształtowania zbiornika oraz opis charakterystyki wyrobiska.

Jednym z największych i najbardziej wartościowych pod względem przyrodniczo-krajobrazowym, gospodarczym oraz rekreacyjnym akwenów wodnych zlokalizowanych w granicach miasta Krakowa jest Zalew Bagry. Pomimo niegórniczego użytkowania już od lat 70. XX wieku, zbiornik nie doczekał się gruntownej inwentaryzacji (w tym opracowania hydrograficznego) i nie został poddany szczegółowym interdyscyplinarnym badaniom naukowym. Mimo iż jest on względnie młodym obiektem, z zachowanych publikacji i artykułów prasowych lokalnych wydawnictw trudno doszukać się historii powstania i opisu etapów jego rozwoju. Analiza archiwalnych materiałów kartograficznych oraz dokonane przez autora pomiary hydrograficzne, stanowią doskonały materiał uzupełniający dla poznania historii tworzenia tak szczególnego pod względem krajobrazowo-przyrodniczym akwenu miejskiego.

W artykule poruszono problematykę wpływu dodatkowo pomierzonych giroazymutów na dokładność osnowy podziemnej. Omówiono w nim takie zagadnienia jak: sposób pomiaru giroazimutu, poprawki wprowadzane do pomierzonych giroazymutów, wpływ ekscentrów stanowiska instrumentu i sygnału oraz długości boku na dokładność pomiaru giroazymutu, podstawy prawne takiego pomiaru w wyrobiskach górniczych oraz sposób projektowania ilości i miejsca pomiaru giroazymutu w sieci dołowej pozwalający uzyskać podwyższenie dokładności sieci dołowej. Podstawy teoretyczne zilustrowane zostały przykładem z pomiaru giroazymutów na pięciu bokach istniejącej sieci dołowej głównie pod kątem uzyskanego podwyższenia tym dodatkowym pomiarem jej parametrów dokładnościowych.

W Polsce dużą popularnością turystyczną od lat cieszą się obiekty antropogeniczne wzniesione pod powierzchnią ziemi, pełniące różnorodne funkcje użytkowe w przeszłości (zabytkowe kopalnie, podziemne składy kupieckie, obiekty militarne, obiekty specjalne, jaskinie i groty). Wiele z nich zostało w stopniu istotnym zabezpieczone i przebudowane w taki sposób, by nadać im nową formę. Udostępnione, dziś stanowią ciekawe oferty turystyczne, a ich liczba stanowi dziś zbiór otwarty. Przykładem mocno przetworzonego podziemnego obiektu antropogenicznego o bardzo zróżnicowanej geometrii i niezwykle ciekawej formie architektonicznej jest Podziemna Trasa Turystyczna w Sandomierzu. Dzięki zaangażowaniu wielu środków udało się w latach 60. XX w. ocalić od zniszczenia wiele interesujących piwnic i składów kupieckich i połączyć je z zastosowaniem technik górniczych w atrakcyjne formy przestrzenne. Dotychczas powstało niewiele opracowań, które ukazałyby w pełni ich charakterystykę oraz sparametryzowały obiekt. Możliwości dostępnych dzisiaj technik pomiarowych oraz informatycznych pozwalają na kompleksową inwentaryzację skomplikowanych budowli inżynierskich, a także wizualizację przestrzenną z uwzględnieniem nawet najdrobniejszych elementów małej architektury (drzwi, kraty, lampy itp.). W artykule zaprezentowano wyniki wizualizacji i parametryzacji na podstawie danych zintegrowanych pomiarów geodezyjnych (niwelacji, poligonizacji, tachimetrii elektronicznej, skaningu laserowego i innych pomiarów bezpośrednich).

Spośród licznej grupy śródlądowych zbiorników wodnych dużą grupę stanowią obecnie akweny będące wynikiem działalności górniczej. Eksploatacja odkrywkowa kopalin pospolitych, tj.: piasków, żwirów, gliny, kopalin podstawowych, takich jak węgiel brunatny, surowców chemicznych, jak siarka, oraz kopalnych żywic drzew iglastych (bursztynu) pozostawia po sobie liczną wyrobiska, które z czasem wypełniają się samoistnie wodami opadowymi, zaskórnymi (przypowierzchniowymi) oraz gruntowymi (podziemnymi), tworząc często nowe i niezwykłe elementy lokalnego krajobrazu. Do czasu przemian ustrojowych w Polsce znikoma świadomość właściwej rekultywacji terenów pogórniczych decydowała o tym, iż niewiele wyrobisk poeksploatacyjnych samoistnie wypełnionych wodą doczekało się kompleksowej inwentaryzacji i udokumentowania mierniczo- geologicznego, co jest niezbędnym warunkiem bezpiecznego niegórniczego ich użytkowania. Przykładem takich obiektów wodnych są krakowskie Bagry i Staw Płaszowski (eksploatacja: gliny, piasku, żwiru), które doczekały się pełnej inwentaryzacji geodezyjnej, w tym batymetrycznej, dopiero kilkadziesiąt lat po zakończeniu eksploatacji surowców (Gawałkiewicz R., Maciaszek J., 1999; Gawałkiewicz R., 2017; Gawałkiewicz R., 2018a oraz Gawałkiewicz R., 2018b), mimo iż od wielu lat stanowią własność miasta Krakowa, pełniąc funkcje rekreacyjno-sportowe, przyrodnicze (użytki ekologiczne) oraz gospodarcze (obiekty wędkarskie). Wartym uwagi akwenem wodnym kwalifikowanym obecnie do grupy zbiorników średniej retencji, powstałym po eksploatacji odkrywkowej złóż siarki, jest zbiornik Piaseczno (gm. Łoniów, pow. sandomierski). Pomimo wielu lat rekultywacji (zabezpieczeń zboczy i ich wielokrotnego przemodelowywania, wypłycania poprzez namywanie piasków szklarskich do zbiornika), z uwagi na szereg niebezpieczeństw (lokalnych osuwisk, niestabilnego podłoża w strefach nadbrzeżnych, sztucznie utrzymywanego poziomu zwierciadła wody) nie został przekazany w użytkowanie gminie Łoniów i dziś poza funkcją użytku ekologicznego nie nadaje się do jakiejkolwiek innej formy zagospodarowania. W artykule przedstawiono wyniki kompleksowej inwentaryzacji geodezyjnej (strefa przybrzeżna) i hydrograficznej (akwen) przy wykorzystaniu zdalnie sterowanego hydrodrona HyDrone firmy Seefloor Systems wyposażonego w sondę ultradźwiękową SonarMite BTX/SPX OHMEX firmy Lymtech oraz zestaw GNSS firmy Trimble (antena R8s + kontroler TSC3) oraz inwentaryzacji przyrodniczej w strefie litoralu. Określono także szczegółowe parametry morfometryczne zbiornika na podstawie zintegrowanych pomiarów geodezyjnych oraz batymetrycznych, co w przyszłości może stanowić wartościowy materiał w procesie adaptacji analizowanego terenu do różnych społeczno- gospodarczych celów przy zachowaniu warunku wysokiego stopnia bezpieczeństwa jego użytkowania.

Tradycja sypania kopców i kurhanów na ziemiach polskich sięga czasów prehistorycznych. Kurhany pełniły funkcję mogilną pochówków szkieletowych i ciałopalnych oraz miejsc kultu. Późniejsze kopce spełniały m.in. funkcje: punktów orientacyjnych, sygnalizacyjnych, strażniczych i granicznych, sztucznych wyniosłości terenu pod zabudowę, elementów wystroju ogrodów i parków dworskich, mogilne, pomników ku czci ważnych osobistości i wydarzeń państwowych. Właściwe ich udokumentowanie poprzez charakterystykę opisowo-graficzną może stanowić cenne źródło informacji o lokalizacji, historii oraz stanie technicznym budowli.
W artykule przedstawiono propozycję karty naukowo-dokumentacyjnej kopca lub kurhanu na przykładzie kopca Krakusa. Na podstawie przeprowadzonej kwerendy literatury naukowej, materiałów kartograficznych, wykazów PTTK oraz wywiadów terenowych zilustrowano na mapie lokalizację 1111 kopców i kurhanów (w tym 85 zniszczonych), które stanowią otwartą bazę danych.

W granicach miasta Krakowa zlokalizowanych jest kilka ważnych i wartościowych pod względem przyrodniczo-krajobrazowym, gospodarczym oraz rekreacyjnym akwenów wodnych. Jednym z nich jest Zalew Bagry zwany Bagrami Wielkimi, położony w Płaszowie, w sąsiedztwie strefy przemysłowej, magazynowej, komunikacyjnej (linii kolejowej nr 91) oraz mieszkalnej. W całym okresie jego istnienia i użytkowania, akwen ulegał częstym zmianom geometrycznym. Przeobrażenia wynikały głównie z zapotrzebowania okolicznych cegielni na glinę oraz żwirów i piasków eksploatowanych na potrzeby prowadzonych inwestycji w rejonie Płaszowa, zwłaszcza w okresie okupacji hitlerowskiej oraz etapu pierwszej fazy industrializacji socjalistycznej Polski przypadającej na lata 1950–1970. Zakończenie eksploatacji w 1972 roku i pozostawienie wyrobiska bez przeprowadzenia procesu rekultywacji, spowodowało powrót wód gruntowych do stanu równowagi hydrogeologicznej (samoistna likwidacja leja depresji). Zmiana poziomu zwierciadła wody oraz bardzo urozmaicona linia brzegowa, charakterystyczna dla tego typu wyrobisk pogórniczych, powoduje często separację peryferyjnych fragmentów wyrobiska od części głównej akwenu. To z kolei ogranicza możliwości zastosowania popularnych zestawów batymetrycznych, tj. echosond montowanych na pokładach łodzi lub innych jednostek pływających w procesie sondowania akustycznego takich stref wodnych. Zlokalizowane w części południowo-zachodniej oczko wodne, które jeszcze w 1999 roku stanowiło integralną część Zalewu Bagry, dziś oddzielone jest od części głównej akwenu wąskim pasem terenu. Stąd uzupełnienie dokumentacji hydrografi cznej wymagało zastosowania automatycznych narzędzi pomiarowych. W artykule przedstawiono wyniki zastosowania hydrodrona Smart-Sonar-Boat w opracowaniu mapy batymetrycznej trudnodostępnego fragmentu Bagrów, co stanowi uzupełnienie opracowania kartograficznego części głównej sporządzonego przez R. Gawałkiewicza (Gawałkiewicz R., 2017).

Rozpoznanie geomorfologiczne oraz przyrodnicze akwenu pozwala na prowadzenie skutecznych działań zmierzających do właściwego zagospodarowania zbiornika lub jego części oraz przypisanie mu właściwej funkcji. Od lat w Krakowie istnieje szereg koncepcji zagospodarowania wielu akwenów pogórniczych w ramach Miejscowych Planów Zagospodarowania Przestrzennego. W granicach miasta Krakowa zlokalizowanych jest kilka ważnych i wartościowych pod względem przyrodniczo-krajobrazowym, gospodarczym oraz rekreacyjnym akwenów wodnych. Jednym z nich jest Zalew Bagry zwany Bagrami Wielkimi. Obecnie składa się on z dwóch rozdzielonych wąską groblą części: większej o powierzchni 30,03 ha pełniącej funkcję rekreacyjno-sportową i gospodarczą (Łowisko Specjalne „Wspólnota” będące pod opieką Zarządu Okręgowego Polskiego Związku Wędkarskiego Z.O. PZW Kraków) oraz mniejszej o powierzchni 0,57 ha, która stanowi od lat miejsce lęgowe kilku chronionych gatunków ptaków oraz tarlisko ryb. Znajomość geometrii misy zbiornika, charakterystyki powierzchni dna (rodzaj powierzchni, zamulnie) oraz lokalizacji roślinności wodnej, stanowi podstawę i składową wiarygodnej oceny stanu środowiska wodnego oraz podjęcie właściwych decyzji w zakresie ochrony zasobów przyrodniczych lub rewitalizacji akwenu. W artykule przedstawiono możliwości systemu pomiarowego Lowrence Mark-4, który poza danymi hydrografi cznymi, dzięki specjalistycznym algorytmom interpretacyjnym sygnału powrotnego, dostarcza ponadto informacje w formie liczbowej o twardości dna oraz miąższości masy roślinnej zalegającej na jego powierzchni. Pomiary wykonane przy wykorzystaniu zdalnie sterowanej jednostki pływającej Smart-Sonar-Boat wyposażonej w sonar Lowrence Mark-4 oraz odbiornika GPS R8s Trimble’a dostarczyły istotnych danych, które dają podstawę wstępnej oceny kondycji oraz wartości przyrodniczej trudnodostępnej części Zalewu Bagry.

W chwili obecnej rynek sprzętu geodezyjnego uzupełniła bardzo liczna grupa instrumentów skanujących, które wykorzystuje się masowo z racji ograniczenia do minimum roli użytkownika oraz szybkości i ilości danych we wszelkiego rodzaju pracach inwentaryzacyjnych oraz monitoringu geodezyjnym na całym świecie. Także w Polsce nowe przepisy geodezyjne określają warunki stosowalności tego typu zestawów pomiarowych w podstawowych pracach służb geodezyjnych. Dziś odpowiednio przetworzone dane mogą stanowić element zasobu geodezyjnego. Powszechność stosowania skaningu laserowego w pracach inwentaryzacyjnych ogromnej liczby obiektów powierzchniowych i podziemnych, często o skomplikowanej geometrii i trudnodostępnych oraz braku możliwości realizacji pomiaru według przyjętych powszechnie zasad, wymusza szukanie optymalnych rozwiązań pomiarowych gwarantujących wykonanie roboty z należytą dokładnością. Szereg prowadzonych na świecie przez placówki naukowo – badawcze szczegółowych testów technologii geodezyjnych, pozwala wnioskować o możliwości zastosowania ich w określonej sytuacji terenowej lub geometrii obiektu. W artykule przeanalizowano przydatność i dokładność dotychczas stosowanych do transformacji chmur punktów sygnałów referencyjnych oraz wpływ niedokładności rozpoznania środka sygnału (jako procesu w pełni automatycznego) na wielkość skręcenia skanu oraz zmianę wartości mierzonej długości z tytułu skręcenia płaszczyzny odbijającej.

Istnieje szereg geodezyjnych metod pomiaru wychylenia komina przy wykorzystaniu klasycznych instrumentów kątomierczych (Theo 010A/B, T2 Wild), teodolitów elektronicznych (TC2002 Wild-Leica), tachimetrów elektronicznych, w tym bezzwierciadlanych, które pozwalają zdefi niować w sposób pośredni przebieg osi budowli na wybranych poziomach obserwacyjnych. Należą do nich metody: wcięć, bezpośredniego rzutowania, dwusiecznych kierunków stycznych, biegunowa z opcją pomiaru bezzwierciadlanego. W chwili obecnej bardzo praktyczną i szybką technologią pomiarową, eliminującą w sposób  znaczący wpływ błędów ludzkich na wyniki obserwacji jest skanowanie laserowe. W artykule przedstawiono wyniki skanowania 120 metrowego żelbetowego komina przemysłowego Cementowni „Ożarów” przy wykorzystaniu nowoczesnego tachimetru skanującego VX Spatial Station firmy Trimble, jako przykład alternatywy dla metod dotychczas stosowanych. Zaletą skanowania jest uzyskiwanie chmury punktów, która poza informacjami o przebiegu osi komina w przestrzeni, dostarcza także szczegółowych informacji o rzeczywistym kształcie i deformacji płaszcza trzonu budowli.

Wyznaczanie charakterystyk dokładnościowych instrumentów geodezyjnych stanowi w odniesieniu do wymogów prawnych obowiązek służb geodezyjnych wykonujących wszelkiego rodzaju prace geodezyjne. Świadectwo atestacji wydają upoważnione do tego celu jednostki wyposażone w specjalne bazy komparacyjne. Specyfiika nowoczesnych instrumentów skanujących wymaga szerszego zakresu prac badawczych dla uzyskania pełnej informacji o rzeczywistej dokładności instrumentu. Szerokie zastosowanie pomiarów bezzwierciadlanych w pracach inwentaryzacyjnych i monitoringu obiektów naturalnych i pochodzenia antropogenicznego wymaga rozpoznana parametrów  dokładnościowych określonego instrumentu. Dotyczy to zarówno pozycjonowania głowicy w oparciu o punkty referencyjne, ale także składowe błędu położenia punktu w chmurze. Istotną składową błędu położenia punktów jest błąd pomiaru odległości w opcji pełnej automatyzacji. Automatyzm i prędkość pomiaru zbioru punktów wymaga specyfiicznego podejścia do sposobu wyznaczenia charakterystyki dalmierza. Można wykorzystać do tego celu bazy już istniejące. W artykule przedstawiono algorytm wykorzystania istniejącej bazy komparacyjnej Geodezyjnego Laboratorium Metrologicznego AGH dla potrzeb testowania dalmierzy bezzwierciadlanych tachimetrów skanujących i skanerów laserowych w zakresie obecnej długości bazy w trybie ciągłym.