L-410FG Turbolet “1525“ a jeho speciální vybavení
Již řadu let krouží nad našimi hlavami speciální fotogrammetrický letoun, který v rámci společného projektu Českého úřadu zeměměřického a katastrálního, Zeměměřického úřadu a Vojenského geografického a hydrometeorologického úřadu provádí digitální snímkování a zhotovuje digitální reliéf území České republiky. Málo kdo tuší, že tím letounem je L-410FG Turbolet evidenčního čísla 1525 ze základny dopravního letectva v Praze-Kbelích.
V roce 2015 byl ve spolupráci a za dohledu Odboru strukturálních fondů Ministerstva vnitra realizován zajímavý projekt na „Pořízení leteckých senzorů pro informační systém zeměměřictví a Geoportál Českého úřadu zeměměřického a katastrálního”. Pořízení těchto senzorů bylo spolufinancováno z prostředků Evropské unie a vítězným uchazečem dvou veřejných zakázek velkého rozsahu, tedy „Pořízení leteckého laserového skeneru s příslušenstvím včetně software“ a „Pořízení digitální fotogrammetrické kamery s příslušenstvím včetně software“, které Zeměměřický úřad (ZÚ) vypsal, se stala společnost GEFOS a. s., se kterou byly dne 29. června 2015 podepsány kupní smlouvy.
Zakoupen byl letecký laserový skener Leica ALS80 s příslušenstvím včetně programového vybavení, a letecká digitální fotogrammetrická kamera Leica ADS100, rovněž s příslušenstvím včetně programového vybavení. Předmětem plnění obou smluv byly také instalace, zkušební provoz, zaškolení palubních operátorů a zpracovatelů primárních dat a podmínky zajišťování jakosti. Na základě Rámcové smlouvy mezi Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním (ČÚZK) a Ministerstvem obrany o spolupráci v zeměměřictví, podpisem Realizační dohody o spolupráci při aktualizaci základních databází výškopisu území ČR a Prohlášení Vojenského geografického a hydrometeorologického úřadu (VGHMÚř) o partnerství v rámci tohoto projektu, byl jako nosič senzorů určen speciální fotogrammetrický letoun L-410FG Turbolet evidenčního čísla 1525 z výzbroje 242. transportní a speciální letky 24. základny dopravního letectva v Praze-Kbelích. Výběr tohoto konkrétního letounu pro zástavbu byl v podstatě jediný možný, neboť se jedná o poslední eFGéčko ve výzbroji Vzdušných sil AČR, určené přímo k fotogrammetrickým účelům. Druhý sesterský letoun L-410FG evidenčního čísla 1526 slouží totiž jako tzv. obletová laboratoř a plní úplně jiné spektrum úkolů.
Turbík 1525 byl vyroben v roce 1985 v tehdejším LETu Kunovice s výrobním číslem 851525 a v témže roce je dodán k Fotoletecké skupině (FLS), sídlící v té době na letišti v Hradci Králové, kde vydržel spolehlivě sloužit 8 let. Při rozsáhlé reorganizaci českého vojenského letectva po rozdělení federace, byla v květnu 1993 ukončena činnost Fotoletecké skupiny spolu se zrušením celého 47. pzlp, a současně došlo k ukončení vojenského provozu letiště Hradec Králové. Zbylá letecká technika Fotoletecké skupiny včetně stroje 1525 byla následně přemístěna do Pardubic, kde byla k 1. červenci 1993 FLS transformována do fotogrammetrické letky u 36. smíšeného dopravního leteckého pluku (VÚ 1999). U Pluku se však příslušníci fotogrammetrické letky příliš dlouho neohřáli, neboť už 1. listopadu 1994 byla v Pardubicích ustanovena 34. základna školního letectva (34. zŠL), která se skládala z celkem pěti letek. Všechna eFGéčka včetně našeho letounu 1525 byly zařazeny k 344. dopravně-průzkumné letce. V této organizační struktuře zůstaly eFGéčka až do roku 2000, kdy byla při další reorganizaci ustanovena 34. základna speciálního letectva (34. zSpecL), která už disponovala pouze čtyřmi letkami a všechny fotogrammetrické L-410FG byly nově zařazeny k 343. dopravně-průzkumné letce, která se v podstatě pouze přečíslovala z původní 344. dpzl.
Původní vzhled eFGéčka 1525 z léta roku 1995, kdy byl ve stavu 344. dopravně-průzkumné letky na 34. zŠL v Pardubicích. Letoun je zachycen na „kamuflované“ západní stojánce Fotoletu a jeho vybavení v té době představovaly analogové kamery Carl-Zeiss Jena z produkce bývalé NDR, ruské AFA pro šikmé snímkování, anebo multispektrální kamera MSK-4. (foto: Aleš Hottmar, skenováno z 35mm negativu)
Turbík 1525 následně v roce 2001 prošel generální opravou, během které bylo původní bílo-červené zbarvení z dob Fotoletecké skupiny změněno na nový bílo-modro-červený nátěr, nově zaváděný na strojích dopravního letectva. To již ale byla labutí píseň vojenského provozu v Pardubicích v souvislosti s ukončením činnosti 34. zSpecL v Pardubicích a na jaře 2003 jsou všechny zbylé Turbíky, včetně stroje 1525, předány k 241. dopravní letce na 24. základnu dopravního letectva v Praze-Kbelích. K zatím poslední reorganizaci u kbelské základny došlo v roce 2007, kdy se 241. dopravní letka rozdělila a tím vznikla další letka – 242. transportní a speciální letka, která si převzala i eFGéčko 1525. Přibližně v této době byl Turbík 1525 poprvé vybrán k zástavbě nového speciálního vybavení. V roce 2008 totiž bylo rozhodnuto o vytvoření nového výškopisu pro celé území České republiky, k jehož vytvoření byla zvolena metoda leteckého laserového skenování. Do tohoto projektu, známého pod názvem „Projekt tvorby nového výškopisu území ČR“ byly zapojeni současně Zeměměřický úřad (ZÚ), Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad (VGHMÚř), 24. základna dopravního letectva a Ministerstvo zemědělství. Celý projekt byl naplánován pro roky 2009-2015 a byl rozdělen do jednotlivých etap. Sběr dat byl prováděn v letech 2009 až 2013. Poté následovalo zpracování naměřených dat a vznikly konečné výstupy – Digitální model reliéfu 4. generace, Digitální model reliéfu 5. generace a Digitální model povrchu 1. generace.
Tento nátěr s bílo-modro-červenými doplňky získal Turbík 1525 po generální opravě v roce 2001. Na snímku je zachycen během statické ukázky na CIAFu 2002 v prostoru před starou řídící věží. V této době byl stále ještě ve stavu 343. dopravně-průzkumné letky na 34. zSpecL v Pardubicích. Zajímavé je rozdílné zbarvení obou vrtulových kuželů. (foto: Aleš Hottmar, skenováno z 35mm negativu)
Česká republika byla rozdělena na tři oblasti a to na pásmo Střed, Západ a Východ. Jednotlivé pásma a data z nich byla pořízena v těchto letech: pásmo Střed bylo skenováno v letech 2009-2010, v roce 2011 byla naskenována data pro pásmo Západ a po roční pauze, způsobené generální opravou skenovacího letounu v roce 2013 i pásmo Východ. V roce 2012 totiž bylo nutné provést na stroji 1525 přímo u výrobce Aircraft Industries a.s. v Kunovicích revizi R1, která se provádí buď po náletu 4800 hodin (+150 hodin), nebo po uplynutí 10 let od poslední generální opravy (přechod na bezgenerálkový provoz byl umožněn bulletinem Aircraft Industries a.s.). Během R1 letoun mimo jiné dostal úplně nový kamuflážní nátěr, identický se sesterským strojem ev. č. 1526.
Ale zpět ke skenování v letech 2009-2013. Každé ze tří pásem bylo rozděleno do bloků, na které bylo prováděno měření. Délka bloku byla volena buď 20 či 30 km a šířka všech bloků zůstávala vždy stejná – 10 km. Orientace bloků byla volena ve směru od východu na západ. To, jak se oblasti rozdělovaly do jednotlivých bloků, vycházelo z výškové členitosti reliéfu. Při dobrých letových podmínkách se postupovalo tak, že se dva bloky spojily do tzv. dvojbloků a tak vznikly bloky až o délce 60 km. Každý blok byl nalétáván dvakrát, poprvé v jarním období po odtání posledního sněhu až do konce dubna, a druhý ve vegetačním období na začátku května. V obou po sobě jdoucích projektech byly použity rozdílné letové hladiny a frekvence laserů. Po dobu skenování ve vegetačním období bylo skenování prováděno z nižší letové hladiny 1200m místo obvyklých 1400m a za snížené frekvence vysílaných impulzů (aby se zajistila lepší prostupnost laserových paprsků vegetací). Při vhodných podmínkách byly ke sběru dat prováděny až 3 tříhodinové lety denně, a naskenováno bylo okolo 1200 km2 za jeden den. Celkově se uskutečnilo 333 vzletů, celková doba skenování činila 657 hodin a naskenováno bylo území o rozloze 78 836 km2. Nejvíce vzletů a přistání bylo uskutečněno z letišť Praha-Kbely (LKKB), Plzeň-Líně (LKLN), České Budějovice (LKCB), Karlovy Vary (LKKV), Pardubice (LKPD), Čáslav (LKCV), Náměšť nad Oslavou (LKNA) a Přerov (LKPO).
Pro samotné skenování a sběr dat bylo využito systému LitteMapper 6800, který je výrobkem německé firmy IGI GmbH. Tento systém obsahoval skener Riegl LMS Q-680, záznamové zařízení, palubní GNSS soustavu Nova Tel a inerciální měřickou jednotku (IMU). LiteMapper je LiDARový (Light Detection And Ranging) systém pro letecké laserové skenování. Jeho schopnost analýzy křivky pro jednotlivé laserové paprsky nabízí možnost detailního pohledu do vertikální struktury povrchu pro koncové uživatele. Nabízí různé klasifikace výškových parametrů. Například, vertikální hustota při různých výškových úrovních, nebo sklon povrchu. Tento laserový skener skenuje povrch v rovnoběžkách s pravidelnou roztečí bodů, a to jak ve směru letu, tak i napříč směru letu letadla tak, aby poskytoval co nejpřesnější reprezentaci povrchu. Rychlost skenování se může v daném rozmezí měnit, aby bylo dosáhnuto potřebné hustoty naskenovaných bodů. Celý systém je odolný vůči změnám teploty a zrychlení, které se obvykle vyskytují za celou dobu letu. Data s LiDARu jsou okamžitě georeferencována prostřednictvím systémů GNSS a IMU (Intertial Measurement Unit), které nepřetržitě registrují polohu, směr a zrychlení za letu.
Skener Riegl LMS Q – 680 je součásti soustavy LitteMapper 6800 a je to skener s dlouhým dosahem. Využívá silného laserového zdroje, vícenásobného zpracování a analýzy digitální plné křivky. Kombinace těchto součástí umožňuje provoz při různých letových hladinách a je proto ideální pro komplexní letecký průzkum terénu. Riegl LMS Q-680 umožňuje přístup k podrobným cílovým parametrům digitalizováním signálu ozvěny online během získávání dat a následné analýzy křivky offline. Tato metoda je zvláště cenná při zpracování obtížných úkolů. Tento skener má mnoho využití jako je topografie, modelování měst, zemědělství, mapování ledovců a obecně v mapování povrchu. V konfiguraci se systémem LitteMapper 6800 létal Turbolet 1525 až do roku 2015, kdy byl vybrán k zástavbě úplně nového senzorového vybavení.
Turbík 1525 v podobě z roku 2013, kdy se nacházel ve stavu 242. transportní a speciální letky a byl krátce po revizi R1, při které získal novou efektní NATO kamufláž a oranžové doplňky. Letoun je zachycen na stání za řídící věží 24. zDL v Praze-Kbelích a v této době byl stále ještě vybaven systémem LiteMapper 6800 pro laserové skenování ČR v letech 2009 až 2013. (foto: Radim Špalek)
Po dodání obou senzorů, tedy laserového skeneru Leica ALS80 a digitální fotogrammetrické kamery Leica ADS100 na 24. zDL se neprodleně rozběhly práce související s instalací zařízení do letounu. Bylo třeba zajistit připojení senzorů na palubní síť, vyřešit problémy s použitím upevňovacích základen (adaptérů) senzorů k letounu a s výpočtem nové centráže a váhové kalkulace pro jednotlivé letové konfigurace. V letounu bylo nutné provést celou řadu technických úprav a bylo třeba vytvořit a doplnit technickou a letovou dokumentaci pro provoz letounu. Všechny zmíněné činnosti směřovaly k tomu, aby L-410FG evidenčního čísla 1525 úspěšně prošel certifikačním procesem, který je předpokladem pro schválení provozu obou senzorů Leica na tomto letounu Odborem vojenského letectví Ministerstva obrany. Na základě několika jednání byl stanoven postup certifikace, který proběhl ve výrobním závodě Aircraft Industries a. s. v Kunovicích, významnou součinnost při instalaci senzorů a při přípravě k certifikaci poskytl také Vojenský technický ústav letectva a protivzdušné obrany. Během instalací senzorů na letoun provedl Zeměměřický úřad geodetické zaměření a výpočet parametrů tzv. „Lever Arms“, tj. excentricity senzorů od antény GNSS (globální navigační satelitní systém).
Součástí certifikačního procesu byly pozemní i letové zkoušky, při kterých byla ověřena funkčnost obou leteckých senzorů, během letových zkoušek byla pořízena data, která byla následně vyhodnocena. U výrobce v Kunovicích proběhlo proškolení leteckého a pozemního personálu pro obsluhu obou senzorů, plánování letů a stahování dat, v Zeměměřičském úřadu v Pardubicích proběhla školení na zpracování dat z obou senzorů. Dne 14. října 2015 byly podepsány akceptační protokoly plnění obou veřejných zakázek. Před ukončením procesu certifikace se v listopadu 2015 uskutečnilo na letišti v Kunovicích další testování a proběhlo doškolení personálu pro jejich obsluhu a plánování letů. Na základě posledních úprav a zdárného ukončení pozemních i letových zkoušek vydal dne 10. listopadu 2015 výrobce Aircraft Industries a.s. Kunovice informační bulletin pro zástavbu leteckých měřických senzorů Leica ALS80 a ADS100 na letoun L-410FG. Tímto byl úspěšně dokončen proces certifikace a příslušný odbor MO schválil provoz obou senzorů na letounu L-410FG ev.č. 1525.
Nejnovější kamera ADS100 je tvořena dvěma děliči optického svazku směřujícími vpřed pod úhlem 25,6° stupňů a vzad pod úhlem 19,4° stupňů. Třetí svazek je nazýván nadirový a je promítán do středu ohniskové roviny. Kamera disponuje celkově pěti čtyřřádkovými CCD senzory. Počet pixelů na jednom řádkovém snímači je 20.000 pixelů a velikost jednoho pixelu snímače je 5 um. Ohnisková vzdálenost kamery je 62,5mm a všechny řádkové snímače jsou vybaveny elektronickou kompenzací rozmazání obrazu. Celková váha zařízení je cca 120 kg. Jak probíhá samotné snímání kamerou Leica ADS100 nám přibližuje palubní operátor eFGéčka, npor. Petr Odstrčil:
Navigátor ze svého pracoviště vede letoun podle předpřipraveného projektu pro snímkování dané oblasti. Místo sedadel pro cestující je v jeho útrobách umístěný ADS-100 Airborne Digital Sensor, tedy digitální kamera, která je ovládána automaticky nebo manuálně, nicméně vždy za přítomnosti vyškoleného palubního operátora. Oproti klasickému snímkování, tato digitální kamera provádí kontinuální záznam obrazu, takzvané liniové skenování. Zaznamenaná data se pak předávají ke zpracování Zeměměřičskému úřadu v Pardubicích.
Dalším senzorem na palubě eFGéčka 1525 je již zmiňovaný laserový skener Leica ALS80. Systém ALS80 se skládá, tak jako většina laserových skenerů, z vlastní skenovací jednotky LS80-LP, řídící jednotky SC80-CM, ovládacích panelů operátora (OC60) a pilota (PD60) plus antény systémů GNSS a GLONASS. Skenovací jednotka využívá pro emitování laserového záření diodami čerpaný pevnolátkový krystalový laser s označením Nd:YV04. Svazek laserových paprsků je následně upraven a veden optickou soustavou na skenovací zrcadlo, které je schopno vychylovat svazek v rozsahu až 72 stupňů. Další částí jednotky je detektor pro snímání odraženého záření. Řídící jednotka SC80 ovládá provoz laseru, měření bodů, odečítá snímané skenovací úhly, řídí optický skener a přijímá časový impuls od GPS přijímače. Veškeré údaje současně ukládá na paměťovou jednotku DLM65, která disponuje čtyřmi přepisovatelnými SSD disky MM70. Celá jednotka ALS80 váží přibližně 99,5 kg.
Práci s laserovým skenováním nám opět přibližuje palubní operátor eFGéčka, npor. Petr Odstrčil:
Kbelská základna má s podobným projektem laserového skenování zkušenosti již z předešlých let se stejným typem letounu, ovšem jiným zařízením. Jeho výsledkem je kompletní digitální reliéf území České republiky. Principem je měření vzdálenosti referenčního zdroje laserového záření od povrchu země, kdy laserový paprsek vyslaný ze skeneru se odrazí od povrchu země a je zpětně zachycen a vyhodnocen. Veškerá takto získaná data opět vyhodnotí Zeměměřický úřad v Pardubicích, který je poskytuje mimo jiné také vojenskému geografickému úřadu.
Letecký laserový skener je plánováno využívat při aktualizaci výškopisných databází ČR, zatímco digitální letecká fotogrammetrická kamera bude využívána pro speciální snímkování ve vysokém rozlišení pro potřeby aktualizace ZABAGED® (Základní báze geografických dat České republiky), především pro zpřesnění polohového vymezení staveb.
V roce 2016 byl dokončen Digitální model reliéfu 5. generace (DMR 5G) a Digitální model povrchu 1. generace (DMP 1G) z dat získaných leteckým laserovým skenováním (LLS) v rozsahu území celé České republiky. Na víceletém společném projektu s Ministerstvem zemědělství a Ministerstvem obrany se podílelo více než 50 zaměstnanců Zeměměřičského úřadu a Vojenského geografického a hydrometeorologického úřadu. DMR 5G je digitálním modelem reliéfu ve formě uzlových bodů nepravidelné trojúhelníkové sítě (TIN), který nachází své uplatnění například při tvorbě vrstevnic do státního mapového díla, při zpřesňování polohopisných prvků ZABAGED®, nebo při tvorbě záplavových map. DMP 1G reprezentuje zemský povrch včetně objektů nad ním a nachází své uplatnění především v analýzách viditelnosti a v mnoha vojenských aplikacích.
Oba senzory je dále možné použít též pro potřeby integrovaného záchranného systému zejména v případě krizových situací, jako je vývoj povodní, rozsáhlých požárů nebo ekologických havárií a pro naléhavé účelové snímkování, a poskytovat tak aktuální informace krizovým štábům, nezbytné pro efektivní řízení záchranných prací a evakuace obyvatelstva. Pořízením nových senzorů dálkového průzkumu Země získává, respektive obnovuje, ČR svoji schopnost operativně pořizovat aktuální geografické informace, nezbytné pro řídící a rozhodovací procesy státní správy, zejména pak orgánů krizového řízení.
eFGéčko 1525 vzlétá z dráhy 13 letiště Náměšť nad Oslavou po ukončení dne otevřených dveří na 22. zVrL, říjen 2016. Letoun má již provedenu instalaci obou nových senzorů, tedy fotogrammetrické kamery Leica ADS100 a laserového skeneru Leica ALS80. Posádky tohoto stroje používají při pracovních letech nad územím ČR standardní volací znak „FOTO 01“. (foto: Aleš Hottmar)
(úvodní foto: Radim Špalek)
(zdroje: text s přispěním Radima Špalka; vlastní archív; Výroční zprávy Zeměměřičského úřadu za období 2014 a 2015, http://geoportal.cuzk.cz ; článek „Prosklený letoun ze Kbel, který fotí Českou republiku, obdivovali zeměměřiči“ autor: kpt. Zuzana Špačková, tiskový a informační důstojník 24. zDL, www.acr.army.cz ; bakalářská práce Jiřího Cardy – „Využití dat z leteckého laserového skenování pro vyhledávání a dokumentaci historických objektů“, Praha 2016; Leica Geosystems AG Heerbrugg, Switzerland, www.leica-geosystems.com
