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Vollständiges Update der Module GeoTra, CoordTrans und FormFittingToolbox

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GeoTra - Koordinatenumformung und Bezugssystemwechsel (Datumstransformation)
GeoTra - Koordinatenumformung und -transformation

Die Zusatzapplikation GeoTra – Geodätische Transformationen – wurde rundum erneuert. Konnte die ursprüngliche Version lediglich zwischen geographischen und verebneten Koordinaten umformen, ermöglicht die aktuelle Version auch einen Datumsübergang zwischen zwei Koordinatenreferenzsystemen. Hierzu werden verebnete Koordinaten in der Gauß-Krüger oder UTM-Projektion über geographische Länge und Breite in geozentrische Koordinaten konvertiert. Mit diesen geozentrischen Koordinaten erfolgt mittels Helmerttransformation letztlich die eigentliche Datumstransformation. Die so transformierten Punkte lassen sich wiederum in geographische und verebnete Koordinaten konvertieren. Neben dem strengen Übergang über eine räumliche Helmerttransformation bietet GeoTra auch die Möglichkeit, einen Datumswechsel über das sogenannte NTv2-Verfahren zu realisieren. Hierbei handelt es sich um ein Interpolationsverfahren auf der Basis geographischer Koordinaten, sodass keine geozentrischen Koordinaten – und somit die Geoidundulation – benötigt werden.

GeoTra wird mit den von der AdV bereitgestellten BeTA2007-Gitterdaten für Deutschland ausgeliefert. Weitere Gitterdaten z.B. von einzelnen Bundesländern können über das NTv2-Verzeichnis in GeoTra verfügbar gemacht werden. Eine Gegenüberstellung verschiedener Verfahren zur Durchführung einer Datumstransformation ist im geodätischen Portal zu finden. Um mehrere Punkte zwischen zwei Koordinatenreferenzsystemen zu transformieren, bietet GeoTra die Möglichkeit zur Stapelverarbeitung. Mit der Erneuerung von GeoTra sind nun alle in JAG3D integrierten Module multilingual. Neben Deutsch wird wiederum Englisch mitgeliefert. Weitere Sprachen können per Property-Files ergänzt werden.

Auch das Transformationsprogramm CoordTrans und das Tool zur Analyse von Geometrien (FormFittingToolbox), welche ebenfalls mit dem Ausgleichungsprogramm JAG3D ausgeliefert werden, sind ab sofort in der Version 2.1 verfügbar. In beiden Applikationen wurde das Datenmodell der Tabellen auf der Oberfläche überarbeitet. Hierdurch werden insbesondere große Datensätze deutlich schneller eingelesen, verarbeitet und dargestellt. Auch wenn sich durch diese Umstellung das Handling beider Programme leicht verändert hat, sollten versierte Nutzer sich schnell zurechtfinden. Ferner überführt CoordTrans nicht-homologe Punkte nun deutlich schneller ins Zielsystem, was insbesondere bei großen Punktwolken auffallen wird. Mein Dank an dieser Stelle geht an Dr. Hesse für seine durchgeführten Benchmark-Tests zum Aufdecken von Laufzeitdefiziten!

Zum Schluß noch ein Hinweis an alle Quellcode-Spicker: Neben JAG3D sind inzwischen auch alle Module per SVN verfügbar.

Praxisorientierte Ausgleichungsrechnung mit Java Graticule 3D beim IGG Praxisseminar 2012

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Frank Neitzel und Karl Foppe
Prof. Frank Neitzel und Prof. Karl Foppe (IGG Seminar)

Das Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik der TU Berlin organisierte in Zusammenarbeit mit der Hochschule Neubrandenburg und dem DVW Berlin-Brandenburg e.V. auch in diesem Jahr das IGG Praxisseminar - Ausgleichungsrechnung. Vergangene Woche, am 19. und 20. Oktober, folgten 30 Interessierte dem Aufruf. Das Seminar war damit, wie auch schon im letzten Jahr, bis auf den letzten Platz ausgebucht.

Die Grundlagen der Ausgleichungsrechnung vermittelten abwechselnd das Professorengespann Prof. Neitzel (Berlin) und Prof. Foppe (Neubrandenburg). Um das aufgefrischte bzw. neu erworbene Wissen auch direkt anzuwenden, wurde den Teilnehmern an beiden Tagen Zeit für Rechnerübungen eingeräumt. Die sachgerechte Auswertung geodätischer Netze erfolgte dabei mit dem freien Ausgleichungsprogramm JAG3D. Ein paar interessante Anregungen für zukünftige Entwicklungen konnte ich während der Übungen und abends im Gespräch mit Teilnehmern auf dem Geodätenstand sammeln. Grundsätzlich wurde der einfache Umgang mit JAG3D sehr positiv bewertet und die intuitive und klare Bedienung hervorgehoben.

Der Grundgedanke, die Seminarteilnehmer für die praktische Anwendung der Ausgleichungsrechnung im Vermessungsalltag zu sensibilisieren und nicht in einem bestimmten Programm zu schulen, ist somit erneut aufgegangen.

Neue Analysefunktion bei der Bearbeitung von geodätischen Netzen mit dem Ausgleichungsprogramm JAG3D

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Visualisierung von Schwachstellen in den Rohdaten der Netzausgleichung
Visualisierung von Schwachstellen im Netz

Im Ausgleichungsprogramm JAG3D ist eine neue Analysefunktion hinzugekommen, die die Bewertung der Netzausgleichungsergebnisse vereinfacht und somit die Bearbeitungszeit verkürzt. Als Anwender kann man die Datensätze innerhalb der Datentabellen farblich nach bestimmten Kriterien hervorheben. Eine Möglichkeit ist bspw. die Visualisierung von Beobachtungen, die schlecht (oder gar nicht) kontrolliert sind und somit einen kleinen Redundanzanteil haben. Hier werden die Zeilen der einzelnen Datensätze im Ampelfarbenprinzip eingefärbt. Auf einen Blick lassen sich somit Schwachstellen im auszuwertenden Netz aufdecken ohne dass die nummerischen Größen näher studiert werden müssen. Selbstverständlich lassen sich die Grenzwerte einstellen.

Ein kleines Facelifting haben auch die HTML-Reports erhalten. Die Möglichkeiten von CSS3 werden von Browsern wie Opera bereits seit einiger Zeit unterstützt, sodass ich hier ein paar dezente Akzente gesetzt habe. Ferner ist im Report von JAG3D auch ein kleiner Statistikblock hinzugekommen, der die Zuverlässigkeit der einzelnen Beobachtungstypen zusammenfasst.

Ein kleiner Hinweis noch für Quellcodeinteressierte, die den Code über das CVS von sf.net bisher bezogen haben: Der Quellcode wird ab sofort via SVN verwaltet. Die Sourcen der Module fehlen derzeit noch aber JAG3D ist bereits eingecheckt. Für die IDE Eclipse ist ein Plug-in notwendig, damit SVN unterstützt wird.

Java Graticule 3D

Kleines Update im Sommerloch

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In letzter Zeit sind die Updates auf meiner kleinen Heimseite etwas weniger geworden, was nicht bedeutet, dass ich untätig bin. Zum einen bin ich in Projekten involviert, die ein wenig abseits der Themenschwerpunkte dieser Homepage stehen, und zum anderen gibt es auch kaum Meldungen über Softwarefehler, die zu beheben sind. Dennoch gibt es Neuerungen, die ich hier kurz erwähnen möchte. Zum einen sind in der Bibliothek neue Bücher hinzugekommen. An dieser Stelle Besten Dank an Thore Overath, der mir zwei der vorgestellten Bücher geschenkt hat.

Ferner habe ich mich mal wieder unter die praktisch veranlagten Geodäten gemischt und an der Fundamentalstation Wettzell eines der beiden neuen VLBI-Radioteleskope eingemessen. Wer im bayrischen Wald Urlaub macht, sollte sich das Observatorium ruhig einmal anschauen. Das eingemessene Radioteleskop gehört zu den sogenannten TWIN-Teleskopen, die im Zuge der IVS-Netzerweiterung im Rahmen der VLBI2010-Agenda gebaut werden. Fotos von den Messungen, die mit einem Leica TCA2003 und einem TS30 simultan durchgeführt wurden, sind in der Galerie zu finden.

Wer sich für derartige Techniken interessiert, den möchte ich auf den Tag der offenen Tür vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie am 11. August 2012 hinweisen. Hier können Fragen zur Geschichte der Vermessung, modernen Satellitenverfahren oder dem Entstehen von Luftbildern aus erster Hand recherchiert werden.

JAG3D unterstützt Leica-GSI

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Nachdem mich Teilnehmer des IGG Praxisseminars Ausgleichungsrechnung letztes Jahr schon gefragt hatten und letztens beim tech12 Seminar wiederum die Frage aufgeworfen wurde: Welche spezifischen Importformate von Instrumentenherstellern unterstützt werden und ob weitere Formate verfügbar gemacht werden könnten, habe ich in das freie Ausgleichungsprogramm JAG3D nun einen Großteil des Leica-GSI Sprachsatzes implementiert. Insbesondere beim Nivellement habe ich kaum Beispieldatensätze, sodass hier ggf. nicht alle Beobachtungsmodi derzeit funktionieren. Die Klassiker Rück-Vor (RV) und Rück-Vor-Vor-Rück (RVVR) sollten aber gehen. Wer Probleme beim Import mit einer GSI hat, sollte mir diese einmal zukommen lassen. Ein Hinweis, was nicht geht bzw. falsch läuft, wäre hilfreich.

Für die Leica TPS Instrumente, die über Formatfiles einen individuellen Export der gewünschten Daten erzeugen, liegt im Downloadpacket eine entsprechende FRT-Datei bei. Diese Formatdatei erzeugt eine GSI-16 Datei, die von JAG3D gelesen werden kann. Ich habe mich bei der Umsetzung weitgehend an der Formatbeschreibung orientiert. An dieser Stelle herzlichen Dank an die FH Frankfurt, die den Zugang zu LGO ermöglicht hat!

tech12 - Aktuelle Trends der Messdatenauswertung in Kataster- und Ingenieurvermessung

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Ein glückliches Händchen beim Aufgreifen aktueller Trends im Vermessungswesen bewiesen Prof. Dr.-Ing. Frank Neitzel und seine Team in Zusammenarbeit mit dem DVW Berlin-Brandenburg am 19. und 20. April 2012 mit dem diesjährigen tech12 Fortbildungsseminar. Weit über 80 Teilnehmer folgten der Einladung zum Seminar nach Berlin, welches dieses Jahr auf die Messdatenauswertung im Kataster und der Ingenieurvermessung fokussierte. Allein dieser Zuspruch bestätigt bereits, dass das gewählte Thema den gegenwärtigen Zahn der Zeit voll getroffen hat.

Die heterogene Auswahl an Vortragenden sorgte für interessante und abwechslungsreiche Themenschwerpunkte, die teilweise aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet und kontrovers diskutiert wurden. Neben kleineren Kaffeepausen bot vor allem der Geodätenstand am Abend eine gute Möglichkeit, ins Gespräch zu kommen und Kontakte zu knüpfen. Insgesamt waren viele positive Stimmen unter den Teilnehmern zu vernehmen und man darf gespannt sein, mit welchem Thema tech13 an den Start gehen wird. Eine detaillierte Zusammenfassung zum Seminar ist von Dr. Wolfgang Guske in der Zeitschrift Forum 2/2012 zu finden.

Vorverarbeitung in Ausgleichungsprogramm JAG3D erweitert

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Auch wenn mich am Wochenende das eine oder andere Euler-Problem auf Trab hält, habe ich an der Netzausgleichungssoftware JAG3D weitergearbeitet. Inzwischen haben sich ein paar interessante Synergien ergeben, bei denen JAG3D zum Einsatz kommt und dadurch operationelle Defizite schneller auffallen. Eines dieser Defizite war die nicht vorhandene Exportfunktion von Ergebnistabellen, um bspw. eine leichte Weiterverarbeitung der ausgeglichenen Daten zu ermöglichen. In der gegenwärtigen Version werden in Abhängigkeit des gewählten Tabellenblattes die Rohdaten oder die Resultate der Ausgleichung in eine ASCII-Datei exportiert.

Auch eine Mittelwertbildung ist nun in JAG3D vorhanden und zusammen mit der Näherungskoordinatenbestimmung unter Vorverarbeitung zu finden. Die Bestimmung der Mittelwerte erfolgt gruppenbasiert. Es werden demnach bspw. keine Strecken aus unterschiedlichen Gruppen zusammengefasst. Auch wahrt die Mittelwertbildung die Beobachtungsfolge. Beobachtungen werden somit nur dann gemittelt, wenn sie neben der gleichen Gruppe auch denselben Start- und Zielpunkt haben. Permutationen werden nicht berücksichtigt, sodass das Beobachtungsverhältnis im stochastischen Modell beim Mitteln von Vollsätzen vollständig erhalten bleibt.

Grundsätzlich führ die Mittelwertbildung zu einer Reduktion des Datenmaterials. Es ist daher empfehlenswert, vorher ein Backup der Datenbank zu erstellen, da dieser Schritt nicht umkehrbar ist! Ferner werden Beobachtungen ohne Punktzuordnung entfernt.

Auch an der Bestimmung von Näherungskoordinaten habe ich gearbeitet, um einige Minimalkonfigurationen zu berücksichtigen. Zwar bleibt die Einschränkung, dass ausschließlich Polarpunkte bestimmt werden, bestehen, doch werden nun auch die Strecken und Höhenunterschiede der Rückmessung berücksichtigt.

Java Graticule 3D

Projekt Euler - Herausfordernde mathematische Problemstellungen

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Projekt Euler - derletztekick.com
Projekt Euler

Vor einiger Zeit bin ich auch das interessante Projekt Euler gestoßen. Hierbei handelt es sich um eine Art Rätselportal, wobei die gestellten Aufgaben allesamt einen mathematischen Hintergrund haben - wie der Name Euler schon vermuten lässt. Über 360 Aufgaben können dort derzeit gelöst werden, wobei mit zunehmender Aufgabennummer auch die Schwierigkeit steigt. Zum Lösen der Aufgaben kann eine Programmiersprache nach Wahl genutzt werden. Manche Probleme lassen sich jedoch auch einfach mit Papier und Bleistift lösen, was zugegebener Maßen aber selten der Fall ist. Das Lösen der Aufgaben erfordert meist mehr, als nur einen mathematischen Einblick, da elegante und vor allem effiziente Wege gefunden werden müssen. Brute-Force-Methoden führen zwar immer zum Ziel, doch ist ungewiss, ob man das jeweilige Resultat noch selbst erleben wird - ein zweifelhaftes Erbe...

Zwischen Weihnachten und Neujahr habe ich begonnen, die ersten Aufgaben vom Euler-Projekt zu lösen. Die erste Dekade war schnell genommen. Wie lange es dauern wird, 100 Probleme gelöst zu haben, bleibt jedoch abzuwarten. Zwar ist die Euphorie noch nicht gebremst aber die Probleme werden knackiger. Als Geodät ist die angewandte Mathematik das tägliche Brot und dennoch zeigen Projekte dieser Art, wie wenig man davon eigentlich kennt oder gar nutzt. Der nötige Lerneffekt bleibt somit nicht aus. Spätestens, wenn der eigene Algorithmus nach 10 Minuten die richtige Zahl ausspuckt und man sich freut wie ein Schneekönig, kommt erste die Ernüchterung und dann das Aha-Erlebnis beim Studieren der Algorithmen von anderen Usern, die das Problem in 5 Sekunden lösen.

Ein Teil der Aufgaben wurde bereits ins Deutsche übersetzt. Zum Verifizieren der Lösung ist jedoch weiterhin ein Account beim ursprünglichen Projekt notwendig.