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Berücksichtigung von Stehachsrestneigungen in der geodätischen Netzausgleichung

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In klassischen Ingenieurnetzen mit hohen Genauigkeitsanforderungen aber auch bei Netzen mit großer Ausdehnung kann die Erdkrümmung bzw. die Nicht-Parallelität der Lotlinien nicht mehr vernachlässigt werden. Die Lotabweichungen in den Netzpunkten lassen sich als räumliche Rotation mit zwei Drehwinkeln parametrieren und bei hinreichender Datengrundlage als Unbekannte in der Netzausgleichung mitschätzen. Diese Modellbildung wird auch als quasi-integrierte Netzausgleichung bezeichnet.

In der industriellen Messtechnik ist diese Auswertestrategie bei der Ausgleichung von Lasertrackermessungen Standard, da diese Instrumente i.A. nicht horizontiert werden und somit keinen Bezug zum Schwerefeld besitzen. Sie wird häufig - in Anlehnung an die sechs Parameter einer räumlichen Ähnlichkeitstransformation - auch als 6-DOF (engl. Degree of Freedom) Lösung bezeichnet.

Das geodätische Netzausgleichungsprogramm JAG3D unterstützt seit der Version 3.6 das Mitschätzen von zwei zusätzlichen Drehwinkeln zur Berücksichtigung von Stehachsrestneigungen. Hierdurch können sowohl Präzisionsnetze der Ingenieurgeodäsie strenge ausgewertet werden als auch Lasertrackermessungen in der industriellen Messtechnik sachgerecht verarbeitet werden. Gegenüber koordinatenbasierten Ansätzen ergibt sich der Vorteil, dass die originären Beobachtungen direkt ins Ausgleichungsmodell einfließen und die Analyse nicht an abgeleiteten Größen erfolgt und bewährte Analysemethoden und -strategien wie bspw. die Prüfung auf Modellstörungen oder die Varianzkomponentenschätzung direkt adaptierbar sind.

Java Graticule 3D

NTv2-Datumstransformationen und Neuentwicklungen in GeoTra

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Mit dem Beschluss der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) 1995, dass Europäische Terrestrische Referenzsystem 1989 (ETRS89) als neues bundeseinheitliches Bezugssystem mit UTM-Projektion einzuführen, wurde der Grundstein für die Ablösung der verschiedenen auf Bundeslandebene gepflegten Systeme gelegt. Um Bestandskoordinaten im neuen Koordinatensystem abzubilden, gibt es verschiedene Möglichkeiten wie bspw. die räumliche Helmert-Transformation.

Bis auf wenige Ausnahmen haben sich die meisten Bundesländer in Deutschland für das sogenannte Verfahren der National Transformation Version 2 (NTv2) entschieden. Der Bezugssystemwechsel erfolgt durch eine bilineare Interpolation in einem regelmäßigen Gitternetz auf der Basis geographischer Koordinaten. Durch bekannte Verebnungsvorschriften lassen sich diese geographischen Koordinaten in projizierte Koordinaten umwandeln. Der große Vorteil gegenüber der räumlichen Helmert-Transformation ist, dass keine Höheninformation benötigt wird. Das NTv2-Gitter wird entweder als ASCII Datei (*.gsa) oder im binären Format (*.gsb) bereitgestellt – zum Großteil sogar unentgeltlich.

Die Umstellung ist zeitlich sehr heterogen von den einzelnen Bundesländern durchgeführt worden. Während einige Bundesländer schon seit Jahren entsprechende Transformationssätze bereitstellen, wird die Umstellung in Baden-Württemberg und Bayern erst in diesem Jahr vollzogen. Der Freistaat Bayern bietet jedoch schon jetzt eine Vorabversion seiner NTv2-Daten (BY-KanU) zum Testen kostenfrei an. Das Raster hat eine Maschenweite von umgerechnet ca. 30 m × 30 m. Auch in Baden-Württemberg wird die NTv2 (BWTA2017) mit einer Rasterweite von ca. 50 m vergleichsweise engmaschig. Die Gitterdaten sind folglich entsprechend umfangreich und resultieren in einem großen Datensatz, der sinnvollerweise nur als Binärdatei verarbeitbar ist. Testdatensätze werden auf Anfrage vom Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg herausgegeben.

Die Größe dieser Datensätze machte eine Re-Konzipierung des implementierten NTv2-Ansatzes in der kostenfreien OpenSource-Anwendung GeoTra notwendig, um diese NTv2-Datensätze performant zu verarbeiten. Durch weitere Anregungen aus dem hiesigen Supportforum wurden das in Österreich verwendete MGI-System (Militärgeographisches Institut) und einige Feature mit in die Applikation integriert. Eine entsprechende NTv2-Dabei für Österreich wird vom Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV) herausgegeben.

Aufgrund dieser z.T. umfangreichen Neuerungen habe ich mich entschlossen, mindestens Java 1.7 beim Anwender vorausszusetzen. Diese Version ist seit 2011 verfügbar. Gegenwärtig ist Java 1.8 die aktuelle Version, die in diesem Jahr durch 1.9 abgelöst werden soll. Aufgrund der Abwärtskompatibilität wird diese Umstellung daher nur bei den wenigsten Anwendern zu Problemen führen.

MyLittleForum v2.4

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My Little Forum - A Simple PHP/MySQL Based Threaded Internet Forum
My Little Forum

Die unter der GNU-GPL lizenzierte und auf PHP/MySQL basierende freie Softwarelösung MyLittleForum ist seit einigen Tagen in der Version 2.4 verfügbar. Bei MyLittleForum handelt es sich um eine Forensoftware, die Diskussionszweige (Threads) durch eine Baumstruktur abbildet. Im Gegensatz zu einer simplen linearen Darstellung des Diskussionsverlaufes, wie sie bspw. in Boards zu finden ist, bleiben die Beziehungen zwischen den Teilnehmern erhalten. Das hiesige Support-Forum basiert auf der aktuellen Version von MyLittleForum.

Die Version 2.4 ist das erste Major-Release, welches von Heiko August und mir herausgegeben wurde. Die neue Version unterstützt PHP 7 und enthält neben sicherheitsrelevanten Änderungen einige neue Feature wie bspw. das Anlegen einer nutzerspezifischen Bookmark-Liste. Die Entwicklung und Versionsverwaltung von MyLittleForum läuft über GitHub. Helfer sind herzlich Willkommen.

Kongruenzanalyse auf der Basis originärer Beobachtungen

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Onsala Space Observatory
Onsala Space Observatory

Zu den Kernaufgaben der Ingenieurgeodäsie zählen nach DIN 18710 neben der Aufnahme, Projektierung, Absteckung und Abnahme, die Überwachung von Bauwerken und anderen Objekten. Werden Objektzustände nicht kontinuierlich sondern in größeren Zeitabständen diskret erfasst, so spricht man von einer diskontinuierlichen bzw. periodischen Überwachung. Diese Form der Überwachungsmessung findet in der geodätischen Praxis einen hohen Verbreitungsgrad, da keine festinstallierten Sensoren und Instrumente hierfür bereitgestellt werden müssen.

Die Analyse von geometrischen Veränderungen an einem Objekt erfolgt üblicherweise durch eine Kongruenzanalyse. Hierbei werden die epochal erfassten Daten mit statistischen Methoden auf Veränderungen hin untersucht. Verfahren zur Kongruenzanalyse wurden in der Geodäsie in den 1970er und 1980er Jahren herausgearbeitet und sind in verschiedenen Softwarepaketen und -modulen implementiert. Mit dem freien Ausgleichungsprogramm Java Graticule 3D (JAG3D) ist eine Kongruenzanalyse auf der Basis der originären Epochendaten möglich, welche bereits von einigen Universitäten untersucht und in Projekten eingesetzt wurde.

In Kooperation mit dem Onsala Space Observatory in Schweden hat das Labor für Industrielle Messtechnik der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Frankfurt (FRA-UAS) in den letzten Jahren umfangreiche Messkampagnen durchgeführt. Für den Anschluss der Pegelmessstationen an das offizielle Pegelnetz des Schwedischen Meteorologischen und Hydrologischen Instituts und zum Stabilitätsnachweis erfolgten Präzisionsnivellements in den Jahren 2015 und 2016. Die erhobenen Daten wurden mit JAG3D zunächst in separaten Einzelepochenauswertungen prozessiert und anschließend in einer gemeinsamen Ausgleichung auf Kongruenz geprüft.

Da zunehmend Anfragen zur Auswertung von Überwachungsmessungen - speziell mit JAG3D - an uns herangetragen werden, haben wir die Daten und Ergebnisse für einen Fachartikel in der aktuellen ZfV - Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement aufbereitet: Kongruenzanalyse auf der Basis originärer Beobachtungen.

Java Graticule 3D