07 WYZNACZENIE WSPÓŁRZĘDNYCH MASZTÓW PIERWSZEJ ANTENY. 

07.01 Uwagi ogólne [1-część 27].

Dla szybkiej orientacji w terenie, co raz bardziej trudno dostępnym, w dobie wykorzystywania systemu GPS, bardzo pomocna jest znajomość  współrzędnych obiektów w szczególności masztów, w postaci szerokości i długości geograficznych oraz odległości pomiędzy nimi. W pierwszym przybliżeniu najwygodniej jest wyznaczyć punkty charakterystyczne tych obiektów, a następnie wykorzystując system Google Earth odczytać ich współrzędne i odległości między tymi punktami. Jeśli chodzi o współrzędne osi masztów, są to punkty niewidoczne w terenie, dlatego mogą one być określone jedynie analitycznie. Wykorzystane w tym celu mogą być: współrzędne istniejących obiektów, jakimi są fundamenty nóg masztów, określone: za pomocą systemu GPS, archiwalne zdjęcia lotnicze oraz plany zagospodarowania terenu. 

Trzeba jednak zdawać sobie sprawę, że otrzymane wyniki pomiarów z wykorzystaniem systemu GPS, wykonywane są w warunkach praktycznie nie określonych i nie opisanych. Powoduje to pewną nieokreśloność ich dokładności. Pisałem już o tym wcześniej. Obecnie powtórzę te uwagi w nieco szerszym zakresie.

W idealnych warunkach, wykorzystywane dla określenia współrzędnych obiektów urządzenie o nazwie Garmin 60csx, podaje wynik z rozrzutem ± 3m. Jednak często miejsce i czas wykonywania pomiarów nie należą do idealnych: istnienie  pokrywy chmur, zalesienie - różne w okolicy różnych masztów, złe "ułożenie" satelitów itd. mają wpływ na wynik pomiaru. Dokładniejszy pomiar wymagałby użycia znacznie droższego sprzętu geodezyjnego lub wykonania wielu pomiarów na przestrzeni długiego czasu, np. miesiąca. Jest to praktycznie w amatorskich warunkach nie możliwe.

Zwykle wykorzystuję wyniki położeń określone za pomocą GPS poszczególnych obiektów, np. nóg masztów naniesione na mapy systemu Google Earth. Po naniesieniu ich położeń na mapie Google Earth, określam odległości pomiędzy nimi i inne wielkości. W związku z tym, dla oceny dokładności tak uzyskanych wielkości  trzeba wziąć pod uwagę także niedoskonałość kalibracji zdjęć map Google Earth, które zmieniają się z czasem, są coraz doskonalsze. Natomiast w przypadku  archiwalnych zdjęć lotniczych, trzeba pamiętać, że interesujący nas obszar leży na krawędzi zdjęcia, gdzie najprawdopodobniej występują największe zniekształcenia obiektywu, które również mają wpływ na szukane wielkości.

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione czynniki, wpływające na dokładność określania interesujących nas wielkości, należy traktować wyniki jakie przytoczę, za orientacyjne. Mogą one być uściślone poprzez większą ilość pomiarów, wykonanych w różnych warunkach i różnymi urządzeniami pomiarowymi. Najbardziej obiektywne wyniki określania położeń obiektów, wydaje się, są osiągane z analizy planów zagospodarowania terenu. Bowiem plany te wykonane zostały w oparciu o wyniki uzyskane przyrządami geodezyjnymi. Podobnie wiarogodne byłyby pomiary wykonane taśmą mierniczą, względnie tak jak ja to czyniłem, metodą kroków skalowanych. 

W pierwszej kolejności należy się zająć problemem wyznaczania osi masztów anteny Nadajnika Babice, poczynając od Anteny pierwszej. W chwili obecnej, z przyczyn obiektywnych, np. trudno dostępnego terenu, w postaci gęstego zadrzewienia lub bagien, złej pogody, dużego zachmurzenia, a nawet komarów, nie udaje się wykonać odczytów za pomocą systemu GPS, położeń wszystkich nóg i dla wszystkich masztów. Dla ilustracji, które obiekty i w jakim zakresie zostały pomierzone lub wyznaczone ich położenia oraz udało się je umieścić na mapach Google Earth, przytoczę rys. 1. Na rysunku tym na tle mapy Google Earth zaznaczone zostały wszystkie maszty, od pierwszego do dziesiątego oraz Fort Babice.

Rys. 1 Obraz znaczników poszczególnych masztów anteny ilustrujący zakres i rodzaj ich penetracji.

Położenie osi masztów opisane jako „Oś masztu”, wyznaczone zostały na podstawie obróbki danych, uzyskanych za pomocą GPS, położeń wszystkich ich nóg. Natomiast położenie osi masztów opisane jako „Przewidywane położenie masztów” wyznaczone zostały na podstawie znanych ich wzajemnej odległości i azymutu linii anten.

Osobnym problemem było wyznaczenie osi masztów skrajnych, a więc pierwszego i dziesiątego. Wyznaczenie osi masztu skrajnego pierwszego, określone zostało na podstawie planu osiedla Latchorzew. Natomiast usytuowanie osi masztu dziesiątego, opisane jako „Orientacyjne położenie”, nazwane zostało tak dlatego, że wyznaczone zostało na podstawie pomiarów za pomocą GPS położeń jedynie jego trzech nóg, co zmniejszyło wiarogodność określenia dokładności położenia jego osi.

Na zakończenie uwag ogólnych, chciałbym wyjaśnić dlaczego w tej chwili zająłem się problemem określenia współrzędnych obiektów Nadajnika Babice. Oprócz chęci ich poznania, skłoniły mnie do tego maile jakie otrzymuję w tej sprawie od Internautów. 

07.02 Współrzędne osi masztu pierwszego anteny pierwszej.  

Wydaje się, że najbardziej jednoznacznymi informacjami o usytuowaniu masztów anteny są dane dotyczące ich osi. Należą do nich zgodnie z rysunkiem 1 z [1] części 27, maszty od pierwszego do piątego, których współrzędne osi przyjmuję jako względnie dokładne. Bowiem ich usytuowanie określone zostały na podstawie stosunkowo dokładnych i kompletnych danych.

Dla masztu pierwszego, w postaci planu zagospodarowania terenu Osiedla Latchorzew przed jego budową, a więc sporządzonych na podstawie pomiarów geodezyjnych. Natomiast dla pozostałych masztów, czyli od drugiego do piątego, ich osie wyznaczane zostały na podstawie pomiarów usytuowania, za pomocą przyrządu o nazwie Garmin 60csx, podającego wynik z rozrzutem ± 3 [m], wszystkich, a więc czterech fundamentów ich nóg.

Zagadnienie położenia nie istniejącego masztu pierwszego poruszałem wielokrotnie w [1] częściach 18 i 20. Wykorzystałem, jak to wcześniej wspomniałem, w tym celu fragment planu Osiedla Latchorzew. Ponieważ oś masztu nie jest realną wielkością, a jedynie geometrycznym punktem w terenie, nie jest ona zaznaczana na planie. Podobnie na planie Osiedla, rys. 2, zostały zaznaczone jedynie trzy kwadraty, będące rzutem fundamentów nóg pierwszej, drugiej i i trzeciej. Prawdopodobnie dlatego, iż fundament ten znajdował się, a dokładniej jak zapamiętałem to podczas wykonywania historycznych już zdjęć w czasie budowy Osiedla Latchorzew, jego szczątki znajdują się pod domkiem.  Po sprawdzeniu wiarogodności wyznaczonych kierunków i odległości pomiędzy tymi trzema fundamentami, można było wyznaczyć położenie brakującego fundamentu nogi czwartej. Pomiary odległości zaznaczonych na planie rzutów fundamentów trzech nóg wykazały, że praktycznie wszystkie trzy fundamenty nóg tego masztu leżą w rogach kwadratu o boku równym 24 [m]. Tak więc położenie brakującego rzutu fundamentu można było łatwo nanieść, co umożliwiło wyznaczenie jego środka, jako punktu znajdującego się na przecięciu przekątnych kwadratu. Zastosowana konstrukcja przedstawiona została na rys. 2, będącym kopią [1] rys. 6 część 20b. Jak widać, oś masztu pierwszego usytuowana jest na skraju dróżki prowadzącej do osiedla. Podobny wynik uzyskałem na podstawie analitycznych rozważań przeprowadzonych w [1] części 18. 

Rys. 2 [1(Rys. 6 część 20b)] Wyznaczenie usytuowania osi masztu 1 z planu Osiedla Latchorzew.

Wykorzystując rys. 2 oraz system map Google Earth otrzymuje się obraz, rys. 3, z którego uzyskać można, rys. 4, współrzędne usytuowania osi masztu pierwszego. Są one równe: szerokość geograficzna 52 stopnie 15.4’ 4.85” N i długość geograficzna 20 stopnie 51’ 53.20”E.

Rys. 3 [1(Rys. 6 część 20b)] Obraz Osiedla Latchorzew z zaznaczonymi na mapie Google Earth osiami fundamentów nóg i masztu pierwszego anteny.

Rys. 4 Współrzędne osi masztu 5: szerokość geograficzna 52 stopnie 15,4’ 4.85’’N ; długość geograficzna 20 stopnie  51’ 53.20’’E.

07.02 Współrzędne osi masztów pozostałych masztów anteny pierwszej.

Obraz z zaznaczonymi na podstawie pomiarów GPS fundamentami nóg masztu drugiego przedstawia rys. 5. Odległość pomiędzy nogami drugą i czwartą jest zawyżona i wynosi ok. 25 [m]. Prowadząc dwie linie przez odpowiednie nogi otrzymuje się położenie osi masztu jako punkt ich przecięcia się. Jego współrzędne pokazane są na rysunku 6. Współrzędne osi masztu drugiego są równe: szerokość geograficzna  52 stopnie 15’15.48’’ N ; długość geograficzna 20 stopnie 52’3.82’’E.

Rys. 5 Graficzne wyznaczenie położenia osi masztu drugiego z położenia jego nóg, na tle mapy Google Earth.

Rys. 6 Współrzędne osi masztu drugiego są równe: szerokość geograficzna  52 stopnie 15’15.48’’ N ; długość geograficzna 20 stopnie 52’3.82’’E.

Położenie osi masztu trzeciego wyznaczyłem podobnie jak w przypadku masztów poprzednich metodą graficzną, jako punkt przecięcia się przekątnych poprowadzonych przez odpowiednie jego nogi, rys. 7. Maszt ten jest szczególnie przydatny dla sprawdzenia chociaż pobieżnie, na ile dokładne jest określenie położenia jednej z jego nóg. Bowiem w pobliżu znacznika określającego położenie fundamentu  nogi trzeciej tego masztu, widoczny jest obraz fundamentu tej nogi. Jest to jedyny taki przypadek jaki zaobserwowałem na mapie Google Earth.

Rys. 7 Obraz znaczników położeń fundamentów nóg 1, 2, 3 i 4 masztu 3 wyznaczonych za pomocą systemu GPS, na tle rzeczywistego widoku jego fundamentu nogi 2 i ilustracja sposobu graficznego wyznaczenia jego osi.

Analiza położeń fundamentu nogi trzeciej, określonych za pomocą GPS i z widoku jej fundamentu na mapie Google Earth, jest rzędu 3 m. Współrzędne tak określonej osi masztu trzeciego, rys. 8, są równe: szerokość geograficzna 52 stopnie 15’ 26.22’’N ; długość geograficzna 20 stopnie  52’ 14.33’’E.

Rys. 8 Współrzędne osi masztu 3: szerokość geograficzna  52 stopnie 15’ 26.22’’N ; długość geograficzna 20 stopnie  52’ 14.33’’.

Obrazy położeń nóg i sposobu znajdowania osi masztów czwartego, piątego i szóstego podane są w sposób skrótowy. Rys. 9 i rys. 10 dotyczą masztu czwartego. Z rysunku 10 odczytane współrzędne osi masztu czwartego są następujące: szerokość geograficzna  52 stopnie 15’ 36.76’’N ; długość geograficzna 20 stopnie  52’ 24.80’’E.

Rys. 9 Wyznaczenie w sposób graficzny położenia osi masztu 4.

Rys. 10 Współrzędne osi masztu 4: szerokość geograficzna  52 stopnie 15’36.76’’N ; długość geograficzna 20 stopnie 52’24.80’’E.

Rys. 11 i rys. 12 ilustrują czynności, wykonane w sposób podobny jak dla poprzednich masztów, dla masztu piątego. Współrzędne osi masztu piątego, określone w wyniku ich zastosowania, są następujące: szerokość geograficzna  52 stopnie 15’ 47.34’’N; długość geograficzna 20 stopnie  52’ 35.16’’E.

Rys. 11 Wyznaczenie w sposób graficzny położenia osi masztu 5.

Rys. 12 Współrzędne osi masztu 5: szerokość geograficzna 52 stopnie 15’ 47.34’’N ; długość geograficzna 20 stopnie  52’ 35.16’’E.

Mam nadzieję, że znajomość współrzędnych osi masztów będą pomocą dla Internautów, dysponujących czasem, ochotą, urządzeniem GPS i chcących powtórzyć podobne pomiary fundamentów nóg i współrzędnych masztów, jak również współrzędnych innych elementów Nadajnika. Byłoby to bardzo pożądane, gdyż wzbogaciłoby naszą wiedzę o Nadajniku Babice i uwiarygodniłoby naszą znajomość położenia jego elementów.

Źródła:

[1] http://www.nadajnik-babice.pl/

Wizualizacja obrazów i pomiary wykonano wykorzystując system Google Earth.

Ireneusz Dobiech. 2012.07.31 Napisano

Próbnie umieszczono 2015.12.09 

08 KOMPUTEROWY MODEL NADAJNIKA BABICE.

Dla stosunkowo szybkiego zapoznania się, z podstawowymi zespołami Nadajnika Babice, ich parametrami oraz wzajemnymi usytuowaniami, sporządziłem, wykorzystując program ACAD, jego model komputerowy. Może on być wykorzystywany dla wizualizacji wybranych elementów, w dowolnych rzutach i skalach. Dokładniej materiały w oparciu o które sporządzony został model komputerowy opisane są w http://www.nadajnik-babice.pl/ [1]

Należy przypomnieć, ze głównymi zespołami Nadajnika były: Antena, Budynek Nadajnika i Budynek Elektrowni. Dla zorientowania ich położenia posłużyłem się schematem przedstawionym na rys. 1, który przedstawia wstępne informacje dotyczące najbardziej rozbudowanego obiektu Nadajnika, jakim jest Antena. Składa się ona z dwóch niezależnych części: Anteny pierwszej i Anteny drugiej, każda zbudowana na pięciu masztach. Maszty „skrajne” 1 i 10 oraz „środkowe” 5 i 6 oraz ich otoczenia, różnią się budową i usytuowaniem od pozostałych masztów „zwykłych” 2, 3, 4 oraz 7, 8, 9. Antena druga jest w pewnym sensie lustrzanym odbiciem Anteny pierwszej względem  linii symetrii Anteny i nie ma potrzeby ją opisywać. 

Pomiędzy masztami anteny pierwszej i drugiej, rozdzielonych linią symetrii, usytuowane były Budynki: Elektrowni i Nadajnika. Ponieważ wspomniany model komputerowy Nadajnika Babice jest obiektem bardzo skomplikowanym, więc, aby był on stosunkowo przejrzysty i wygodny w użyciu, pokazane zostały tylko najważniejsze, proste w budowie jego człony. Natomiast opisy uzupełniających informacji, niezbędnych dla zrozumienia istoty modelu komputerowego, podane zostały w formie uproszczonych szkiców. Z tych samych powodów opis powstawania wspomnianego modelu komputerowego Nadajnika Babice, podzielony został na etapy. Niniejsza część 1 zawiera opis fragmentów modelu dotyczących masztów „skrajnych” oraz „zwykłych

Pozostałe elementy modelu będą opisane w następnych częściach. 

Każda część poprzedzona będzie informacją, jakie elementy na tle widoku z góry całego modelu zespołu nadawczego, rys.1, będą w niej opisane. 

Rys. 1 Widok z „góry” całego modelowego zespołu nadawczego.

Rys. 2 Widok z „góry” powiększonych modelowych obiektów opisywanych w części 1. 

Ponieważ na modelu pokazanie wszystkich elementów było nie celowe, gdyż byłby on niezbyt czytelny, zamieszczone zostały szkice pomocnicze, pokazane na rys. 3 i rys. 4. Rys. 3 .jest przestrzennym szkicem ilustrującym rozmieszczenie fundamentów masztu „skrajnego 10” i jego elementów dodatkowych wraz z opisami. 

Rys. 3 Pomocniczy szkic rozmieszczenia fundamentów „skrajnego” masztu 10 i jego elementów dodatkowych.

Natomiast bardziej szczegółowy szkic, rys. 4, przedstawia ogólny przestrzenny widok „skrajnego” masztu 10 i jego elementów dodatkowych, nie pokazanych na modelu.

 Rys. 4 Pomocniczy szkic „skrajnego” masztu 10 tylko z dwoma przewodami zasilającymi, elementami dodatkowymi i ważniejszymi wymiarami.

Maszt 10 składa się, rys. 4, z podstawy, korpusu i części poprzecznej, często nazywanej trawersem, na którym zawieszone były przewody zasilające (na szkicu pokazane zostały tylko dwa zewnętrzne), którymi doprowadzona była energia w.cz. z Budynku Nadajnika do właściwych elementów, zwanych promiennikami anten, emitujących w przestrzeń energię w. cz.. Zagadnienie to opisane będzie dokładniej w części 2. 

Elementy modelu komputerowego masztu „skrajnego 10”, sporządzone na podstawie dociekań podanych w [1] i uzupełnione szkicami, rys. 3 i rys. 4, pokazane zostały na rys. 5 – rys. 8.

Rys. 5 Wymiary podstawy masztu na przykładzie masztu „skrajnego 10”.

Ogólnie promienniki anten połączone do przewodów zasilających znajdujących się na trawersach masztu, sprowadzone są do górnych zwojów tzw. cewki strojeniowej, oddalonej w pewnej odległości od masztu i zakotwiczone odciągami. Usytuowanie wymienionych elementów z opisem dla masztu „skrajnego 10”, pokazane zostały „z góry” na rys. 6 i z rozmiarami na rys. 7. 

Rys. 6 Nazwy dodatkowych elementów masztu skrajnego 10.

Rys. 7 Rozmiary masztu „skrajnego 10” i jego elementów dodatkowych: podstawy cewki i odciągów.

Natomiast na rys. 8 pokazane zostały „z boku”, oprócz oddalenia elementów dodatkowych od osi masztu 10, także wysokości: całkowita masztu i umieszczenia trawersu.

Rys. 8 Wysokości masztu „skrajnego 10” widziane „z boku”:całkowita masztu i umieszczenia trawersu oraz odległości od osi masztu elementów dodatkowych. 

Kolejnymi obiektami komputerowego modelu opisanymi w niniejszej części są elementy znajdujące się pomiędzy masztami „skrajnymi” i „środkowymi”. Należą do nich maszty 2, 3, 4 Anteny pierwszej oraz 7, 8, 9 Anteny drugiej, które nazwałem masztami „zwykłymi”. Położenie elementów dodatkowych tych masztów względem ich osi różni się od położenia opisanych elementów dodatkowych masztów „skrajnych” i „środkowych”. Podobnie, jak w przypadku wcześniej opisanych masztów „skrajnych”, elementy i maszty „zwykłe” Anteny drugiej, są zwierciadlanym odbiciem względem osi symetrii Anteny, elementów Anteny pierwszej. Dlatego przykładowo opisane zostanie położenie elementów dodatkowych tylko dla jednego „zwykłego” masztu, masztu 3 Anteny pierwszej, rys. 9 i rys. 10. 

Rys. 9 Widok „z góry” elementów masztu 3 i ich opis dla „zwykłego” masztu 3.

Na rys. 9 oprócz masztu wymienione zostały elementy dodatkowe „zwykłego” masztu 3. Są to: odciągi cewki 3, podstawa cewki 3, odciągi dla przewodu promieniującego masztu 3 i jego wspornik. Natomiast ich usytuowanie względem osi masztu 3 i ważniejsze wymiary pokazane zostały na rys. 10.

Rys. 10 Widok z góry „zwykłego” masztu 3, przedstawiciela masztów zwykłych 2, 3, 4 Anteny pierwszej oraz położenie elementów dodatkowych z opisami i podstawowymi rozmiarami.

Wspomniany przy opisie rys. 9 „przewód  promieniujący”, niekiedy zwany „promiennikiem”, nie został uwzględniony w modelu komputerowym, gdyż byłby on prawie nie widoczny. A jest to jeden z najważniejszych elementów Anteny, gdyż promienniki wszystkich masztów zasilane w energię w.cz od przewodów zasilających, w pewnym sensie są jednymi z najważniejszych fragmentami Anteny Nadajnika, gdyż wypromieniowują w przestrzeń właściwy jego sygnał. Domniemany sposób podwieszenia takiego promiennika dla masztu „zwykłego” przedstawia rys. 11 [2]. Jak wspomniałem to wcześniej, opisując maszt „skrajny 10”, zagadnienie to opisane zostanie szerzej w części 2.

Rys. 11 Domniemany uproszczony szkic podwieszenia promiennika do elementów masztu „zwykłego".

Opisy i właściwości kolejnych fragmentów modelu komputerowego Zespołu Nadawczego, podane zostaną w następnych częściach.

[1] http://www.nadajnik-babice.pl/ 04 – Ślady po antenie Nadajnika Babice (1) – (4).

[2] http://www.nadajnik-babice.pl/ 31 PIERWSZY PRZESTRZENNY GRAFICZNY MODEL MASZTU ANTENY NADAJNIKA BABICE.