The assessment of integrated monitoring technologies applied on infrastructural objects

W artykule przedstawiona została problematyka zintegrowanego monitoringu obiektów infrastrukturalnych z uwzględnieniem podejścia metrologicznego oraz fizykalnego. Infrastruktura techniczna, w szczególności kolejowa i drogowa, wymaga utrzymania - kontroli stanu, badania stabilności posadowienia czy oceny warunków eksploatacji. Wspomniane zadania wykonywane są na bazie obowiązujących przepisów prawa oraz norm i wytycznych. Postęp w dziedzinie nowoczesnych technologii pomiarowych wprowadza, jednakże, wiele nowych możliwości, których praktyczne wdrażanie przynosi wiele korzyści o wymiarze materialnym i niematerialnym. Aspekt materialny dotyczy konkretnych oszczędności lub zwiększenia przychodów i wyraża się w wartościach liczbowych. Niektóre cechy mogą mieć również wymiar niematerialny – zwiększenie poczucia bezpieczeństwa, udostępnienie technologii szerszemu gronu odbiorców, czy choćby zwiększenie zainteresowania użytkowników stanem infrastruktury, co pośrednio może wiązać się ze zwiększeniem kultury użytkowania. Zintegrowane systemy monitoringu stanowią tego bardzo dobry przykład.The article presents the problems of integrated monitoring of infrastructure facilities in metrology and physical aspects. Technical infrastructure, especially rail and road requires maintenance – so called health monitoring examining its stability and other factors that take place during construction and further exploitation. Such tasks are based on the applicable standards and guidelines. The progress observed in the development of modern measurement technologies provides, however, a lot of new possibilities, which practical implementation are beneficial. Material aspects concern savings, increase revenues and can be expressed in numerical values. Some features may also have an immaterial dimension – for example increased security or the fact that modern technology is provided to a wider audience. Implementing of infrastructure safety systems may also be indirectly associated with increased use of good practices. Integrated monitoring systems exemplify that very well

A concept of surveying and adjustment of spatial techeometric traverses in the applications of integrated geodesy

Postępujący rozwój technologii geoinformatycznych, elektronicznych i telekomunikacyjnych powoduje, że liczne opracowania z zakresu integracji pomiarów geodezyjnych znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych zadaniach inżynierskich. Wiele prac realizacyjnych, inwentaryzacyjnych czy związanych z monitorowaniem przemieszczeń i odkształceń wymaga wysokiej dokładności i wiarygodności pomiarów przy stosunkowo krótkim czasie pozyskiwania danych przestrzennych. Sprostanie tym założeniom staje się możliwe dzięki technologiom geodezji zintegrowanej. Istotą zintegrowanych prac geodezyjnych jest bowiem korzystanie z wielu znanych technik pomiarowych w celu wyznaczenia kształtu obiektu oraz różnych jego parametrów. Łącząc wspomniane technologie z odpowiednim oprogramowaniem sterującym oraz poddając standaryzacji, mówimy o geomatyce, której rozwiązania bazujące na różnych dziedzinach wiedzy zacierają powoli różnice wynikające z dotychczasowego, klasycznego podziału geodezji. W artykule przedstawiono opracowaną koncepcję pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w nawiązaniu do punktów kontrolnych (wyznaczonych przez pomiar GNSS) oraz do parametrów aktualnego modelu geoidy. Po wykonaniu precyzyjnej orientacji stanowiska tachimetru oraz nawiązaniu do punktów odniesienia możliwe będzie wiarygodne pozycjonowanie punktów terenowych metodą przestrzennego ciągu tachimetrycznego. Zaproponowano koncepcję wyrównania takiego ciągu metodami: rekurencyjną oraz wielomianowej aproksymacji poprawek składowych odchylenia linii pionu na poszczególnych stanowiskach. Bardzo ważnym zadaniem jest również analiza dokładności pomiarów, zarządzanie pozyskanymi danymi, ich wizualizacja i wnioskowanie (procesy decyzyjne mające wpływ na bezpieczeństwo ludzi i obiektów). Jako konkluzję tych rozważań przedstawiono propozycję opracowania systemu pomiarowego, przeznaczonego do monitorowania kształtu i stanu obiektu inżynierskiego. Dzięki implementacji opracowanych algorytmów wyrównań do opracowanej technologii możliwe będzie prowadzenie precyzyjnych, zintegrowanych pomiarów terenowych oraz efektywne wnioskowanie odnośnie krótkookresowych zmian zachodzących na badanym obszarze.Progressing development of geo-scientific technologies, electronics and telecommunication brings on constantly growing use of surveying integration in many engineering tasks. Various works carried out in the field of quantity surveying or deformation monitoring demand both a high accuracy and reliability at simultaneously relative short time of spatial data acquisition. Meeting such a principles becomes possible thanks to the technologies of integrated geodesy. The essence of integrated geodetic works is based on the use of many known-surveying techniques in order to determine the shape of an object as well as its other important parameters. Combining the above-mentioned technologies with proper analytical software and subsequent standardizing a spatial data is called “geomatics”. Its solutions based on many knowledge spheres neutralize the differences coming out from hitherto classification of geodesy. The author presents a concept of surveying and adjustment of spatial tacheometric traverses connected to control points (measured by using the GNSS methods) and to geoid model. After precise orientation of a single tacheometric station and connection the measurement to control points, it is possible to collect a spatial data by using tacheometric traverses. Furthermore, the author proposes to adjust such traverses by using both recurrent method and a polynomial approximation of plumb line deviations components. Processes like management, visualization and statistical inference of collected data are crucial in analytical monitoring systems, which have influence on people’s safety. Finally, the author points on some applications where such a system based on the presented principles could monitor a shape and conditions of engineering objects. Using the proposed algorithms in a measuring technology could enable to make precision surveying and its further analyzing in order to determine short-time changes taking place on the examined area

Empirical accuracy determination on angular measurements with reference to selected total-stations using the newest standardisation procedures ISO

W artykule przedstawiono wyniki badania dokładności pomiarów kątowych dla wybranych tachimetrów elektronicznych różnych klas z wykorzystaniem najnowszych procedur standaryzacyjnych ISO. Autor przedstawił sposób badania instrumentów, dokonał analizy statystycznej otrzymanych wyników oraz zaproponował sposoby wykorzystania przeprowadzonych badań.The article presents final results of determination of angular measurements' accuracy in the aspect of the standardisation procedures ISO. The author has presented the methods of instruments' testing which have been recently introduced world-wide. Referring to the results, some statistical analyses have been carried out. Furthermore, a few propositions of applications have been proposed

The assessment of reflectorless distance ranging in deformation measurements of a composite structure

Badania deformacji obiektów stanowią jeden z kluczowych elementów obsługi inwestycji budowlanych. Stosowne pomiary wykonywane są zwykle przy użyciu technologii fizykalnych oraz geodezyjnych. Zastosowanie tych ostatnich, coraz częściej przybiera formę kompleksowego monitoringu zmian geometrycznych. Wykorzystanie w instrumentach geodezyjnych nowoczesnych rozwiązań fizyki, szczególnie z dziedziny laserów, w sposób znaczący usprawniło pomiary. Nowoczesne systemy odczytowe pozwalają na zwiększenie dokładności odczytu kierunków, a współczesne układy dalmiercze umożliwiają realizację pomiarów odległości w sposób wiarygodny i szybki. Dzięki wspomnianym rozwiązaniom, możliwe jest pozyskiwanie danych przestrzennych z elementów niedostępnych, co z kolei otwiera możliwości prowadzenia efektywnego monitoringu stanu konstrukcji (SHM). W artykule dokonano oceny wykorzystania laserowych pomiarów dalmierczych w badaniu deformacji obiektu o nowatorskiej konstrukcji kompozytowej w aspekcie efektywności prac oraz uzyskanych dokładności.The studies of deformations play a crucial role in dealing with projects of structural engineering. Appropriate measurements on a construction site are usually performed by using physical and land surveying technologies. Increasingly growing applications of the mentioned methods takes often the form of an integrated structural health monitoring (SHM) of examined constructions. Contemporary surveying instruments regularly use the solutions of modern physics, especially lasers, which significantly improves the measurement process. Modern instrumental readout systems make it possible to significantly increase the accuracy of distance measurements making them reliable and fast. Thanks to these solutions, it is possible to collect the data from inaccessible spatial elements which results in the possibility of building efficient SHM systems. The article assesses the use of laser distance measurements in the study of deformation process of a novel composite structure in terms of work efficiency and accuracy

The development of technical infrastructure between 2004-2014 as a factor of a sustainable development of the municipalities of Kampinoski National Park

W artykule scharakteryzowano zmiany jakie zaszły na przestrzeni 11 lat w odniesieniu do rozwoju infrastruktury technicznej w gminach Kampinoskiego Parku Narodowego. Wyposażenie w sieć wodociągową i kanalizacyjną ma bardzo duże znaczenie tak w kontekście jakości życia mieszkańców, jak ochrony i zabezpieczenia unikalnych wartości przyrodniczych KPN. Analizę wielowskaźnikową wykonano dla dystansu czasowego 2004-2014 ze skokiem 5-letnim. tj. dla roku 2004, 2009, 2014 z wykorzystaniem danych statystycznych GUS, zawartych w BDL-u. Ocenę dostępności społeczno-przestrzennej oparto na miernikach ukazujących dany wskaźnik odniesiony do powierzchni lub liczby ludności. Przeprowadzona analiza pozwoliła ukazać różnice pod względem standardów życia mieszkańców gmin z bardzo silnymi uwarunkowaniami przyrodniczymi. Załączniki graficzne pokazują, nie tylko stan aktualny, ale również dynamikę zmian na płaszczyźnie obsługi mieszkańców infrastrukturą techniczną co stanowi podstawę zrównoważonego rozwoju.The article describes the changes that have taken place over 11 years in the development of technical infrastructure of the Kampinoski National Park (KPN) municipalities. The availability of waterworks and wastewater systems is important both in the context of health protection as well as for the preservation of unique natural values of KPN. Regarding that, a multifactoral analysis was performed for the time period 2004-2014 by increments of 5 years, ex. for 2004, 2009, 2014 etc. with the use of statistic data provided by Central Statistical Office of Poland (GUS) in the Local Data Base (BDL). The assessment of the socio-spatial availability is based on factors referred to surface or population. The analysis made it possible to point on differences in terms of living standards of the inhabitants of municipalities significantly influenced by nature. The graphical attachments show not only the current stage but also the dinamics of changes of technical infrastructure considered on the inhabitant service level which stands a base for a sustainable development

Automation of the spatial data generalization process as implementation of provisions of the INSPIRE directive

Artykuł prezentuje założenia budowy infrastruktury informacji przestrzennej w Europie oraz na poziomie krajowym. Opisano w nim organizację oraz regulacje prawne dotyczące infrastruktur danych przestrzennych. Autorki wskazują automatyczną generalizację danych jako narzędzie, które znajduje szerokie zastosowanie w infrastrukturze informacji przestrzennej i przynosi szereg korzyści. Scharateryzowano proces generalizacji i zaprezentowano jego podstawowe założenia. Wymieniono trzy główne obszary zastosowania generalizacji w infrastrukturach informacji przestrzennej: przekształcanie baz danych do ustalonej szczegółowości, w celu harmonizacji danych, tworzenie baz danych i opracowań kartograficznych w całym szeregu skalowym na podstawie jednej, wielkoskalowej źródłowej bazy danych, selekcja obiektów do wizualizacji kartograficznej danych przestrzennych. Przykładem pomyślnego wykorzystania generalizacji w celu otrzymywania danych przestrzennych w skalach małych są produkty EuroGeographic. Automatyczne procesy dające oczekiwane rezultaty dają nadzieję na szersze wykorzystanie generalizacji w celu usprawnienia opracowywania informacji przestrzennych.The paper presents the assumptions for the development of the Spatial Information Infrastructure in Europe and at the national level. It describes organization and regulations regarding infrastructure. The authors indicate automatic data generalization as a tool that can be widely used in the Spatial Information Infrastructure and brings a number of benefits. In the paper the generalization process was characterized and its basic assumptions were presented. Three main areas of application of generalization were mentioned: transformation of databases to the specific detail level, to harmonize data, creation of databases and maps updates across a wide range of scales, based on one large-scale source database, selection of objects for cartographic visualization of spatial data. An example of successful use of generalization in order to obtain spatial data at small scales are EuroGeographic products. Automatic processes leading to expected results give hope for wider use of generalization supporting improvements of the development of spatial information

An application concept of the fibre-optical technology in geodetic monitoring of engineering objects

Monitoring stanu konstrukcji budowlanych oraz różnych obiektów terenowych stanowi jedno z głównych zagadnień współczesnej inżynierii. Wykorzystanie technologii, dzięki którym możliwe jest prowadzenie monitoringu inżynierskiego daje możliwość zbudowania zintegrowanego systemu zarządzania ryzykiem łączącego rozwiązania instrumentalne z geoinformacyjnymi. W badaniu konstrukcji budowlanych, wykorzystywany jest głównie fizykalny monitoring stanu obiektu - tzw. SHM („Structural Health Monitoring”) jak również technologie monitoringu geodezyjnego - tzw. GMS („Geodetic Monitoring Systems”). Postęp technologiczny w dziedzinie teleinformatyki oraz automatyki otworzył nowe możliwości dla stosowania tychże systemów również na innych obiektach, często o dużych rozmiarach. Bazując na istniejącym stanie wiedzy oraz poziomie technologicznym, w artykule zaproponowana została koncepcja integracji podejścia fizykalnego z geodezyjnym (metrologicznym) w celu opracowania założeń przydatnych do dalszej budowy eksperckiego systemu zarządzania ryzykiem.Monitoring of structures and other different field objects undoubtedly belongs to the main issues of modern engineering. The use of technologies making it possible to implement structural monitoring makes it possible to build an integrated risk management approach combining instrumental solutions with geoinformation systems. In the studies of engineering structures, there is physical monitoring mainly used for examining the physical state of the object - so-called SHM ("Structural Health Monitoring"). However, very important role is also played by geodetic monitoring systems (GMS). The progress observed in the field of IT and automatics has opened new possibilities of using integrated systems on other, often large-scale objects. Based on the current state-of-the-art, the article presents the concept of integration approaches of physical and geodetic monitoring systems in order to develop useful guidelines for further construction of an expert risk management system

An attempt at determining an area of integrating a gravity anomaly in the quasi-geoid interpolation problem

W pracy podjęto próbę oszacowania wielkości obszaru całkowania anomalii grawimetrycznych wykorzystywanych jako dane uzupełniające w zagadnieniu interpolacji quasi-geoidy. Prace obliczeniowe oparto o dane grawimetryczne z obszaru Polski. Rozpatrywane były dwa warianty użycia danych grawimetrycznych - z wykorzystaniem globalnego modelu geopotencjału (EGM96) oraz bez wykorzystania tego modelu. W wyniku prac wykazano dużą rolę globalnego modelu geopotencjału w ograniczeniu obszaru całkowania anomalii grawimetrycznych. Ustalono także tzw. "promienie obcięcia" dla danych z obszaru testowego.The paper concerns an attempt at estimating of gravity anomalies integration area. Such values have furthermore been used as the additional data in the quasi-geoid interpolation problem. The test calculations were based on gravity data coming from the territory of Poland. The authors have considered two variants of using the gravity data: based on the global geopotential model EGM96 as a reference as well as without taking it into account. The results of test calculations indicate a significant role, which the EGM96 plays in limiting the area of integrating the gravity data. Furthermore, the authors have also determined so called "truncation radiuses" for the test data

Proposition of an integrated geodetic monitoring system in the areas at risk of landslides

The sense of security is being mentioned as one of the most essential human needs. By talking about safety, we understand a lot of factors and aspects that considered together prove its multidimensionality. E.g., you can refer safety to issues such as globalization, demographic changes or functioning of state services. These are examples of issues which, by virtue of the changing conditions of people’s living in contemporary world, never lose their topicality. One from crucial „dimensions” of safety aspect is the spatial information, which is functioning in the world of ICT and modern technologies and is often called geoinformation. Almost all aspects of life of the contemporary man depend on it. This is because almost every object or phenomenon has its location in space and time. Without adequate spatial information it is difficult to imagine a state security, industry or citizens. For example, appropriately presented road networks, power transmission lines, or actually conducted analyses of the transport efficiency or range of phenomena, have a substantial impact on the effectiveness of the public services and the economy. They constitute also a main component of strategic and crisis management. Very important is e.g. a proper coordination of services ensuring public and property safety, in emergency situations of natural phenomena danger (such as floods, landslides) or coordination of the units responsible for country’s infrastructure