Zeměměřič

Vznik Vojenského topografického ústavu (zahájení přechodu od geodetického systému a zobrazení národního typu k mezinárodnímu)

V tomto roce odborná a vojenská veřejnost a naši partneři v zahraničí vzpomenou 50. výročí vzniku Vojenského topografického ústavu. Využívám této příležitosti, abych na příkladu tohoto ústavu připomenul na stránkách Zeměměřiče historické etapy vývoje naší profese s vojenskou orientací, vzájemné vazby a souvislosti ve vývoji zeměměřictví v našich zemích - od druhé poloviny 20. století dodnes. Také odkaz předválečného VZÚ si zaslouží tohoto připomenutí, vždyť zaujímal ve své době profesionálně významné postavení mezi evropskými vojenskými geografickými službami. Výsledky VTOPÚ a jeho postavení v odbornosti byly dosaženy díky práci a zkušenostem jeho zakládajícího personálu - příslušníků VZÚ.

Důvody vzniku nové instituce topografické služby - Vojenského topografického ústavu

Obr. 1 - Průběh řetězců ZEN na území tehdejší ČSR

Ústav v Dobrušce nevzniknul náhodně ani izolovaně, ale jako organická součást Vojenského zeměpisného ústavu - původně s názvem 2. VZÚ. Existující, historický 1. VZÚ v Praze, který jako jediný dosud zabezpečoval potřeby čs. armády v oborech vojenské geodezie, topografie a kartografie již nestačil pokrýt tehdejší a tím méně perspektivní potřeby topografického a geografického zabezpečení obrany státu. Stav v této oblasti byl neutěšený a potřeby byly naléhavé; topografické mapy byly zastaralé a neúplné, neexistoval vojensky využitelný geodetický systém a kartografické zobrazení mezinárodního charakteru, nebyla ještě ani dokončena astronomicko-geodetická a trigonometrická síť [4]. Tyto skutečnosti však neměly přímý vliv na občanské zeměměřické instituce a jejich činnost; ty pokračovaly, byť v nových společenských podmínkách, nadále ve využívání S-JTSK, zobrazení Křovákova a elaborátu tradiční dokumentace.

Zkušenosti z 2. světové války, vznik dvou vojensko-politických uskupení paradoxně umožnily nápravu nedostatků, chyb a omylů - jejich profesionální a realistické řešení. Situace byla kritizována již v meziválečném období; je např. známo, že plk. Dr. Ladislav Beneš (velitel tehdejšího astronomicko-geodetického odboru VZÚ) jako předkladatel návrhu na zavedení konformního kuželového zobrazení v normální poloze, odešel pro svůj nesouhlas s tehdy přijatým řešením předčasně do zálohy [3]. Řešení tohoto stavu spočívalo v:

definování a zavedení v té době moderního, kontinentálního geodetického systému a soudobým požadavkům odpovídajícího kartografického zobrazení
dokončení, modernizaci čs. astronomicko-geodetické a trigonometrické sítě
zahájení a realizaci celostátního topografického mapování v měřítku 1 : 25 000, vydání moderních map jednotné měřítkové řady a jejich periodickou obnovu
průběžném a pohotovém zabezpečování čs. armády aktuálními geodetickými, topografickými a geofyzikálními daty a podklady.

V tehdejších podmínkách to byly úkoly, jejichž splnění vyžadovalo přijetí mimořádných opatření včetně zřízení nového, účelově vybaveného pracoviště. Bez ohledu na volbu jeho umístění, na nemožnost využití všech prostor VZÚ nebo na požadavky dislokačního rozptylu bylo perspektivně důležité, aby realizační zařízení a jeho pracoviště měly jednoznačnou profesionální orientaci a dostatečný prostor pro své rozvinutí.
Obr. 2 - Rozmístění souřadnicově udaných bodů dodaných sovětskou stranou na území ČSR v S-1942

Obr. 2 - Rozmístění souřadnicově udaných bodů dodaných sovětskou stranou na území ČSR v S-1942

Jako nové pracoviště topografické služby čs. armády byl zvolen uvolněný objekt kasáren vybudovaný v Dobrušce těsně před 2. světovou válkou pro útvary čs. armády, vyčleněné v případě ohrožení republiky k obsazení pohraničních opevnění v prostoru Orlických hor. Vznik VTOPÚ, jeho obtížné počátky a pozdější zaujetí svého místa v čs. geodezii a topografii zůstává příkladem schopnosti tehdejších představitelů topografické služby a pracovníků ústavu navázat na pokrokové, historicky vzniklé tradice a zkušenosti předválečné vojenské zeměpisné služby.

Vznik geodetického systému S-1952

Pro sledování vývoje vojensky orientovaného geodetického systému na čs. území až k rozhodnutí o mezinárodním řešení postačuje uvést pouze krátký odkaz na tzv. systém S-1946, který vznikl jako prozatímní a byl v čs. armádě zaveden bezprostředně po 2. světové válce; nahradil z vojenského hlediska nevyhovující rovinnou souřadnicovou soustavu Křovákova zobrazení. Byl definován výsledky trans- formace rovinných souřadnic S-JTSK do vojenského rovinného souřadnicového systému německé armády "Deutsche Heeresgitter", DHG, který na našem území vznikl během okupace (elipsoid Besselův, základní bod triangulace Potsdam, zobrazení Gauss-Krügerovo v 6° poledníkových zobrazovacích pásech) [4].

V tomto systému, označeném jako S-1946 byla ve VZÚ zahájena kartografická tvorba a vydávání prozatímních čs. vojenských topografických map v měřítku 1 : 50 000 a odvozených map měřítek menších. Na tomto místě lze připomenout, že bezprostředně po válce ještě nepůsobily direktivy sovětské topografické služby; sám systém 1946 byl vlastně jakýmsi kompromisem mezi vznikajícím ZEN (Zentraleuropäische Netz) a systémem 1942.
Obr. 3 - Zbytkové rozdíly po transformaci S-1952 do S-1942, souřadnice x, v metrech

Obr. 3 - Zbytkové rozdíly po transformaci S-1952 do S-1942, souřadnice x, v metrech

Ihned po skončení války byly v Německu využity německou armádní geografickou službou soustředěné, kořistní geodetické podklady evropských zemí k definování kýženého kontinentálního geodetického systému jehož těžištěm byla střední Evropa. Prostřednictvím řetězců byly spojeny národní trigonometrické sítě prakticky od Francie po západní část evropského Ruska, přeneseny a vyrovnány na tehdy ještě "mezinárodním" Hayfordově elipsoidu s hlavním bodem triangulace v Postupimi jako tzv. Zentraleuropäische Netz [10]. K tomu byl zpracován a vydán seznam tížnicových odchylek a zkonstruován obecný průběh geoidu astronomickou nivelací. Tehdejší americká vojenská geografická služba těchto výsledků využila k definici tzv. Evropského geodetického systému 1950 - European Datum 1950, ED 50, který rozšířila na území států západní, jižní a severní Evropy, Blízkého východu a severní Afriky (později, s využitím existujících stupňových měření až do Přední Indie a do Jižní Afriky). Tento systém byl široce využíván i pro civilní potřebu vznikajících západoevropských organizací a byl také geodetickým systémem NATO. Kartografické zobrazení, rovinné souřadnice byly definovány v UTM (Universal Transverse Mercator), v 6° zobrazovacích pásech. Modernizací, použitím družicových a zpřesněných dat ED 50, vznikl později ještě klasický ED 87, který byl vzápětí překonán geocentrickým, kontinentálním ETRS 89 (European Terrestrial Reference System 1989), odvozeným od mezinárodního ITRF 89 (International Terrestrial Reference Frame) [5]. Vzhledem k tomu, že problematika volby nového geodetického systému poválečného Československa překračovala rámec zájmů toliko tehdejšího ministerstva národní obrany, zabýval se jí i tradičně národní komitét geodeticko-geofyzikální. Dokladem tohoto veřejného zájmu a odborné tolerance bylo zainteresování význačných osobností tehdejší geodezie - prof. Dr. F. Fialy, prof. Dr. E. Buchara, prof. Dr. J. Böhma, ing. J. Křováka a také plk. v. v. Dr. L. Beneše. Komitét v roce 1951 zhodnotil předložené návrhy a doporučil realizaci transformace stávajícího systému S-JTSK do nového systému takto: Obr. 4 - Zbytkové rozdíly po transformaci S-1952 do S-1942, souřadnice y v metrech

Obr. 4 - Zbytkové rozdíly po transformaci S-1952 do S-1942, souřadnice y v metrech

jako referenčního elipsoidu použít již elipsoidu Krasovského
určit polohu, orientaci sítě JTSK na tomto elipsoidu s využitím výsledků prací prof. Dr. Buchara, [9]
JTSK systémově umístit a orientovat prostřednictvím zeměpisných geodetických souřadnic a azimutů na Laplaceově bodě BRDO (který byl v těžišti tehdejší ČSR) v geodetickém systému S-1942 - ačkoli v té době ještě nebyly tyto údaje známé.

Sovětská strana posléze dodala data pro body dvou řetězců; český řetězec tvořilo 14 bodů, slovenský pak 24 bodů, získaných patrně z rakousko-uherské triangulace (viz nápadnou shodu s body ZEN), viz obr. 2. Přesnost byla pro zeměpisné geodetické souřadnice j, l udávána na 0,01" a u rovinných souřadnic x, y pak na 0,1 m.

V témže roce již byli členové komitétu, představitelé odborné veřejnosti a pracovníci tehdejší Ústřední správy geodezie a kartografie seznámeni s návrhem realizačního řešení, které připravil ing. Miloš Pick a zároveň byli požádáni o připomínky.

Jako kartografické zobrazení bylo použito Gauss-Krügerovo v 6° zobrazovacích pásech. Uskutečnění převodu bylo svěřeno Vojenskému topografickému ústavu; vedením celé operace byl pověřen ing. Miloš Pick a výpočetními pracemi pak tehdejší kpt. ing. Vladimír Vahala. Výpočetní práce proběhly na svou dobu neobyčejně rychle a systematicky; zároveň byl uskutečněn převod nadmořských výšek ze systému jadranského na baltský s použitím konstanty - 0,68 m. Diskuse o metodice transformace a její průběh, realizace a výsledky jsou podrobně a objektivně popsány v [7], [8].
Obr. 5 - Izočáry rozdílů souřadnic S-1942 a S-1952, souřadnice x, v metrech

Obr. 5 - Izočáry rozdílů souřadnic S-1942 a S-1952, souřadnice x, v metrech

Usnesením tehdejší čs. vlády č. 35 z 28. 7. 1953 byly výsledky prací označeny jako "souřadnicový systém roku 1952" a "výškový systém baltský". Brzy nato byly vydány tzv. "vojskové" katalogy rovinných souřadnic geodetických bodů po listech map 1 : 100 000, které se staly hlavním podkladem pro terénní geodetické práce při určování souřadnic vlícovacích bodů v rámci geodetických prací pro celostátní mapování v měřítku 1 : 25 000, jehož výsledky jsou aktualizovány a využívány dodnes. Významným přínosem byla připojená analytická porovnání přesnosti souřadnic, výpočet hodnot složek systémových tížnicových odchylek, konstrukce relativního průběhu geoidu astronomickou nivelací vzhledem k elipsoidu Krasovského a především pak u nás první použití projektivní metody triangulace pro přenos dat do této základní výpočetní plochy.

Obdobné práce probíhaly také v sousedním Polsku a Maďarsku. Porovnání výsledků probíhajících převodů bylo možné na identických bodech; na hranicích s Maďarskem to bylo na 10 bodech 1. řádu, s Polskem pak na 120 bodech 1. až 5. řádu. Výsledky porovnání realizace systému S-1942 na překrytech trigonometrických sítí ČSR s Polskem a Maďarskem podle [7] jsou podle tabulky tyto:

	Průměrné odchylky		Střední odchylky
Identické body	v metrech		v metrech
	S_x	S_y	m_x	m_y
s Maďarskem	0,90	0,60	±1,05	±0,65
s Polskem	0,86	0,86	±1,01	±1,03

Výsledky, ač relativní, ukázaly dobrou shodu postačující pro definování nového prozatímního, mezinárodního a především pro vojenské mapování v měřítku 1 : 25 000 určeného kontinentálního geodetického systému.
Obr. 6 - Izočáry rozdílů souřadnic S-1942 a S-1952, souřadnice y, v metrech

Obr. 6 - Izočáry rozdílů souřadnic S-1942 a S-1952, souřadnice y, v metrech

Porovnání výsledků transformace se soudobými geodetickými výsledky V současné době lze uskutečnit téměř "absolutní" zhodnocení výsledků tehdejší transformace S-JTSK do prozatímního systému S-1952. Pro získání obecného přehledu o vzájemných vztazích systémů bylo zvoleno 10 identických bodů pouze na území ČR se souřadnicemi v systémech S-1952, S-1942 a ETRS 89 (body NULRAD) a v zeměpisných geodetických souřadnicích, uskutečněny vzájemné transformace a určeny příslušné hodnoty zbytkových odchylek a zkonstruovány izočáry, které poskytují názorný přehled o gradování přesnosti a spolehlivosti bodových polí v uvažovaných systémech.

Závěr

Výsledky transformace ukazují na velmi solidní a kvalifikovaný převod souřadnic bodového pole S-JTSK do systému S-1952, definovaného na základě souřadnic nedostatečně homogenního bodového pole ve "válečném" S-1942. Jak bylo uvedeno výše, vyřešení a realizace této transformace však nebylo jediným výsledkem tehdejších prací, vedených ing. Milošem Pickem; doplňují je: seznam složek tížnicových odchylek, realizace relativního průběhu geoidu astronomickou nivelací a konečně porovnání systému S-1952 s ZEN.
Obr. 7 Průběh relativního astronomického geoidu ČSR určeného pro výpočet geodetických výšek

Obr. 7 Průběh relativního astronomického geoidu ČSR určeného pro výpočet geodetických výšek

Realizace S-1952 na území ČSR v tehdejší době proběhla ve VTOPÚ vlastními silami a prostředky velmi pohotově a exaktně; byly použity tehdy nejmodernější metody klasické geodezie - zobrazení bodů z jednoho elipsoidu na jiný promítnutím po normále, volba originální metodiky transformace respektující vysokou vnitřní přesnost S-JTSK, která byla vyšší než vnitřní přesnost souřadnic dodaných identických bodů. Souřadnice daných bodů byly použity pouze k určení nové orientace a polohy sítě, jejího rozměru na elipsoidu Krasovského a k odstranění případných lokálních deformací, prohnutí S-JTSK [6].

Co bylo podstatné - pohotově vydané katalogy souřadnic umožnily plynulé určování souřadnic vlícovacích bodů pro universální metodu fotogrammetrického vyhodnocení, která m.j. umožnila splnit úkol celostátního mapování měřítka 1 : 25 000 v rekordně krátkém čase. Definování systému S-1952 lze s odstupem času hodnotit nejenom jako úspěch a zásluhu autora technologie převodu prof. ing. Miloše Picka, DrSc., ale také jako úspěch pracovníků tehdejšího Vojenského topografického ústavu, jehož 50. výročí vzniku letos vzpomínáme.

Soutěž
1) Kdo byl pověřen vedením přechodu na S-1952?
a) prof. Dr. Emil Buchar
b) prof. ing. Miloš Pick, DrSc.
c) kpt. ing. Vladimír Vahala.
2) Čím se vyznačuje S-1952?
a) Realizace přechodu proběhla vlastními silami VTOPÚ
b) Transformace mezi elipsoidy se uskutečnila promítnutím po normále
c) Plynulé určování souřadnic vlícovacích bodů pro fotogrammetrické mapování 1 : 25 000 umožnily pohotově vydané katalogy souřadnic.

Vylosovaný výherce obdrží topografickou mapu a letecký snímek lokality dle vlastního výběru!
Odpovědi zašlete do konce dubna do redakce.

Plukovník ing. Karel Raděj, CSc.

Literatura [1] Beneš, Ladislav; O vhodnosti zobrazení území Čs. republiky, Sborník československé společnosti zeměpisné, XXVII, Praha 1921 [2] Beneš, Ladislav; Vzorce kuželové konformní projekce odvozené pro potřebu vojenského zeměpisného ústavu, Výroční zpráva VZÚ, VI, 1926 [3] Beneš, Ctirad; Několik vzpomínek na začátky astronomicko-geodetického odboru VZÚ a jeho přednostu plk. Dr. tech. L. Beneše, Vojenský topografický obzor č. 9, Praha 1997 [4] Kolektiv; Historie topografické služby čs. armády 1918 - 1992, TO HOS GŠ AČR, Praha 1993 [5] Kolektiv; Zpráva o vývoji geodetických polohových základů na území České republiky, společná publikace TS AČR, ČÚZK, ČVUT [6] Vykutil, Josef; Vyšší geodézie, Kartografie, Praha 1982 [7] Klíma, Jan; K otázce transformace čs. jednotné trigonometrické sítě, Vojenský topografický obzor, č. 3, 1956, zvláštní výtisk [8] Pick, Miloš; Transformace československé jednotné katastrální sítě z Besselova elipsoidu do systému 1952 na elipsoid Krasovského, tamtéž [9] Buchar, Emil; Tížnicové odchylky a geoid v ČSR, SNTL, Praha 1951 [10] Wolf - Berroth; Beitrage zur Lotabweichungenausgleichung und Geoidbestimmung, I. - II., in Veröffentlichungen des Instituts für Erdmessung im Bamberg, Band 6, 1949 vyvěšeno: 10.4.2001

Z časopisu Zeměměřič č. 4/2001