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Nachbarschaftstreue Anpassung und Quaternionentransformation in CoordTrans integriert

07.06.2009

Das Koordinatentransformationsprogramm CoordTrans, welches als Zusatzmodul im Netzausgleichungsprogramm JAG3D enthalten ist, wurde Dank der vielen Anregungen im Forum erneut verbessert bzw. erweitert. Das Tool unterstützt nun auf Wunsch auch die im Kataster gebräuchlichen nachbarschaftstreuen Anpassungen der ermittelten Restklaffungen in den identischen Punkten. Grund für eine solche Anpassung ist, dass die Koordinaten der Passpunkte (in Abhängigkeit der jeweiligen Genauigkeit) durch die Transformation neue Koordinaten im Zielsystem erhalten. Diese Abweichungen sind bspw. beim Einpassen von kleinen Netzen in ein bestehendes (übergeordnetes) Netz unerwünscht, da hier das bestehende Zielsystem invariant bleiben muss. Ziel der nachbarschaftstreuen Anpassungen ist es somit, diese Differenzen in den Passpunkten zu minimieren und gleichzeitig die Nachbarschaftsbeziehungen im transformierten Koordinatensatz zu erhalten. CoordTrans unterstützt derzeit zwei Anpassungen:

Abstandsgewichtete Verteilung der Restklaffungen und
Multiquadratische Interpolation.

Der bei der Abstandsgewichtung benötigte Exponent sowie ein zusätzlicher Glättungsfaktor sind frei wählbar. Diese Parameter sind i.d.R. in den einzelnen Bundesländern verbindlich festgelegt. Bei der multiquadratischen Interpolation ist die Eingabe eines zusätzlichen Glättungsfaktors ebenfalls möglich.

Dadurch, dass die Gleichungen zur Koordinatentransformation in der Lage in eine lineare Form überführt werden können, ist die Bestimmung von Näherungswerten hier unproblematisch. Im Raum hingegen ist dies nicht möglich, sodass hier hinreichend gute Näherungswerte für die nicht-linearen Gleichungen benötigt werden. Niemeier (2008) widmet in seinem Buch der Bestimmung der Näherungswerte für die Parameterschätzung bei der 3D-Helmert-Transformation ein eigenes Kapitel. Hierbei werden die Parameter jeweils aus drei Passpunkten abgeleitet. Die ermittelte Lösung ist somit direkt von der Wahl dieser drei Punkte abhängig. Bei einer ungünstigen Verteilung können die so ermittelten Transformationsparameter erheblich von denen abweichen, die bei einer Lösung mit allen Passpunkten erzielt wird.

Eine weitere Möglichkeit bietet die Transformation unter Nutzung von Quaternionen. Bei dieser Quaternionentransformation werden die unbekannten Transformationsparameter ohne Vorgaben von Näherungswerten direkt aus dem gesamten Datenmaterial bestimmt. Die hierbei erzielte Lösung ist dabei Gleichwertig mit der einer Ausgleichung über Rotationsmatrizen und Eulerwinkel. Das diese Transformation verhältnismäßig einfach zu implementieren ist zeigt die Bestimmung der 7 Parameter einer Helmerttransformation mit Quaternionen*. In CoordTrans sind beide Verfahren enthalten. Schlägt die Bestimmung der für die Quaternionentransformation benötigten Eigenwerte und Eigenvektoren fehl, wird auf das in Niemeier (2008) vorgeschlagene Konzept zurückgegriffen. Durch Permutationen mit anschließender Medianberechnung soll verhindert werden, dass ungünstig gewählte Punkte zu schlechten Näherungswerten führen, die das Gleichungssystem nicht konvergieren lassen. Die hierbei erzielten Näherungen waren stets so gut, dass das Gleichungssystem iterativ gelöst werden konnte.

1D-, 2D- und 3D-Transformationen mit CoordTrans in JAG3D

23.05.2009

Das in Java Graticule 3D implementierte Transformationsprogramm CoordTrans wurde um weitere Koordinatentransformationen erweitert. Neben den bisherigen ebenen und räumlichen Transformationen sind nun auch Transformationen im Eindimensionalen möglich. CoordTrans bietet damit über 15 verschiedene Transformationsarten.
Ferner ist nun auch eine Hilfe zum Modul enthalten, die grundlegende Fragen beantworten sollte. Auf Anregung von Wolfgang im Forum werden nun auch die Transformationsparameter auf der graphischen Oberfläche mit ausgegeben. Es ist somit nicht mehr nötig erst den Report zu erzeugen, um diese zu erfahren. Die aktuelle Version gibts im Downloadbereich* der SF-Projektseite.

Koordinatentransformation in Netzausgleichungssoftware integriert

14.05.2009

ProjektnominierungIm Programmsystem Java Graticule 3D, welches 1D, 2D und 3D-Netze ausgleichen kann, ist nun auch ein Transformationsmodul mit enthalten. Hierdurch ist es nun möglich, Koordinatentransformationen in der Ebene und im Raum direkt in bzw. mit JAG3D durchzuführen. Das Modul, welches, da es vollständig neu erstellt wurde, CoordTrans heißt, biete nahezu alle Transformationen an, die auch in KoordTrans3D enthalten waren. Durch die direkte Integration konnte auf eine vielzahl von Klassen, die in JAG3D bereits vorhanden waren, zurückgegriffen werden. Anwender, die bereits mit der Software zur Netzausgleichung arbeiten, sollten sich daher recht schnell zurechtfinden.
Ferner kann für dieses Projekt nun auf sourceforge.net gevotet* werden.

Neue Version von KoordTrans3D

13.04.2009

Ende 2007 gab es die letzte Änderung am Transformationsprogramm KoordTrans3D. Nun, nachdem mich Wolfgang auf ein paar Dinge hingewiesen hat, gibt es mal wieder ein Update dieser Software. Ich habe versucht, alle Hinweise von Wolfgang einzuarbeiten. Herausgekommen ist eine - vermutlich - leichter zu handhabende Version. Zur Anwendung kommt nur noch das Gauß-Markov-Modell mit gleichgenauen und unkorrelierten Beobachtungen. Ebenfalls möglich ist nun ein Export der transformierten Punkte aus dem Start- ins Zielsystem als einfache CSV-Datei.
Da ich im Moment an einer Integration verschiedener Transformationen in JAG3D arbeite, bin ich für weitere Anregungen offen.

Weltkarte mit allen Top-Level-Domains

01.04.2009

Weltkarte mit allen Top-Level-DomainsGestern habe ich meinen nigelnagelneuen Wandschmuck, eine Weltkarte auf der alle Domainnamen bzw. -abkürzungen enthalten sind, per Post bekommen. Diese ziert nun, ganz der Vermessungsingenieur, meinen Büroraum im Institut.

Die Weltkarte ist deutlich größer, als ich es erwartet habe. Der Kalender, der vorher an diesem Platz hing, musste zumindest weichen. Auch die Qualität der Karte geht in Ordnung, wie ich finde!
Alles in allem ein schöner Eye-Catcher in meinem kleinen Zimmer, oder?

Am absoluten Nullpunkt - ein Kurztrip nach Frankreich zum EVGA

31.03.2009

19th EVGA in BordeauxKurz nach meiner Einstellung am Geodätischen Institut der Universität Karlsruhe (GIK) besuchte ich das EVGA - European VLBI for Geodesy and Astrometry - Working-Meeting in Wien. Das Treffen, welches alle zwei Jahre stattfindet, dient als fachliches Forum, um Forschungsergebnisse zu präsentieren und mögliche zukünftige Aufgaben zu definieren. In diesem Jahr fand der zweitägige Workshop in Frankreich – genauer in Bordeaux – statt. Mit der Bahn führen wir, Conny und ich, von Karlsruhe über Paris nach Bordeaux mit dem französischen TGV. Da wir beide wohl nicht so schnell wieder nach Frankreich kommen, nutzten wir die Gelegenheit, um an die Tagung noch ein paar Tage Urlaub anzuhängen.

Das EVGA Working-Meeting war gut von den französischen Kollegen der Universität Bordeaux organsiert. In verschiedenen Sessions mit unterschiedlichen Schwerpunkten wurden Ergebnisse aus den letzten zwei Jahren präsentiert. Mit einem Vortrag zu den Vermessungsarbeiten und erzielten Resultaten in Onsala (Schweden) und einem Poster, welches die Arbeiten zur Referenzpunktbestimmung an VLBI-Radioteleskopen der letzten Jahre am GIK skizzierte, waren auch meine Arbeiten Teil des Seminars*. Der International VLBI Service (IVS) feiert darüberhinaus 10-jähriges bestehen in diesem Jahr und nutzte die Gunst der Stunde in Bordeaux für eine kleine Feier. Das nächste EVGA wird in 2011 in Bonn stattfinden.

Bordeaux präsentierte sich als eine sehr schöne Stadt, die zum Großteil aus Sandstein errichtet wurde. Seit 2007 ist die Stadt, die wohl vor allem durch den Wein dieser Region bekannt ist, auch UNESCO-Weltkulturerbe. Gerade in der Innenstadt hat man sich viel Mühe mit der Restauration der alten Gebäude gegeben und ist bestrebt, dies im gesamten Stadtgebiet fortzuführen. Straßenkaffees und das perfekte Frühlingswetter taten ihr übriges.
Da unsere Zugverbindung über Paris führte, nutzen wir auch hier die Gelegenheit zur kurzen Stadtbesichtigung. Einen Tag hatten wir hierfür eingeplant, um die touristischen Highlights wie bspw. Eifelturm, Notre Dam, Louvre oder Arc de Triumphe zu besichtigen aber auch der geodätische Nullpunkt Frankreichs, der Point zéro des routes de France, stand mit auf unserem Reiseplan.
Natürlich habe ich wieder ein paar Bilder gemacht. Ein Teil davon habe ich in der kleinen Galerie 19th EVGA Bordeaux 2009 zusammengestellt.

Die ganze Welt der Domains

21.03.2009

Globus GlobusEine Domain-Weltkarte im Wert von ca. 30,- Euro gibt es für die schnellen unter Euch von united-domains.de* gratis. Hierzu ist einfach ein wenig Werbung für diese Aktion zu machen. Weitere Informationen zur Aktion findet Ihr hier beschrieben* - viel Erfolg.

Netzausgleichung mit Bedingungen

14.03.2009

In die Auswertesoftware JAG3D zur Berechung geodätischer Netze können nun vier zusätzliche Bedingungen eingeführt werden:

Lotfußpunkt,
Geradheit,
Rechtwinkligkeit und
Parallelität

Alle Bedingungsgleichungen gelten nur in der Lage und werden nicht als weiche Beobachtung eingeführt. Sollte dies, um zB mit bestimmten Vorschriften konform zu sein, nötig sein, so bitte ich mal um Rücksprache. Die aktuelle Version gibt es wie gehabt zum kostenlosen Download bei http://javagraticule3d.sourceforge.net*.

Den Tagungsband zum Ausgleichungsseminar hat Herr Prof. Foppe dem geodätischen Portal* als PDF zur Verfügung gestellt und kann dort für Interessierte geladen* werden.

Mein Resümee zum GfG-Seminar

05.03.2009

Das heutige GfG-Seminar zum Thema: Ausgleichungsrechnung mit Interpretation der Ausgleichungsergebnisse war bis auf den letzten Platz ausgebucht - und der Besuch hat sich gelohnt. In drei Blöcken hat Prof. Foppe den interessierten Zuhörern die Handwerkszeuge der Ausgleichungsrechnung erklärt und mit kleinen nachvollziehbaren Beispielen die Theorie praxisgerecht serviert. Das man bei einem eintägigen Seminar nicht den Lehrstoff eines ganzen Buches oder einer Vorlesungsreihe erschlagen kann, ist klar. Nichtsdestotrotz wurden viele Vasetten der Parameterschätzung aufgezeigt.
Den zum Weiterbildungsseminar gehörenden Tagungsband habe ich in der Bibliothek inhaltlich kurz zusammengefasst.

Snake JavaScript geknackt

19.02.2009

Snake JSMein Arbeitskollege Hermann, mit dem ich mich seit einigen Wochen in Snake JavaScript duelliere, hat nun das Spiel geknackt. Die virtuelle Schlange füllt, wie man dem beigefügten Screenshot entnehmen kann, den gesamten Platz des 14x14 großen Terrariums aus, sodass das Spiel zu ende ist. Man glaubt gar nicht, wie anstrengend das Spiel mit der Zeit wird. Gerade am Ende heißt es: Nerven bewahren und konzentriert die Schlange Reihe für Reihe lückenlos übers Spielfeld zu navigieren. Nunja, nun muß ich mir wohl eine neue Freizeitbeschäftigung für uns einfallen lassen...
Hermann, herzlichen Glückwunsch!