Fragen über Jag3D (Software)

Cyril, Mittwoch, 30. November 2016, 16:13 (vor 327 Tagen)

Hallo Herr Lösler,

Ich heisse Cyril und ich bin Student aus Frankreich (ich habe auch am KIT studiert).
Ich habe gerade versucht, Ihre Software (Java Graticule 3D) zu nutzen aber ich habe einige Probleme gehabt. Ich hoffe, Sie können mir helfen.
Ich will diese Software nutzen, um eine Netzausgleichung und eine Deformationsanalyse eines Staudamms durchzuführen. Im Anhang können Sie eine Netzskizze finden.
- rote Punkte: Referenzpunkte (Festpunkte)
- P109 bis P112: Beobachtungspfeiler (ich denke, sie sind die Anschlusspunkte)
- rosa Punkte: die auf dem Staudamm installierten Punkte (Neupunkte denke ich)

Ich habe nur die Richtungen (keine Strecke). Ich habe die Referenzpunkte als Festpunkte, die annähernden Koordinaten der Beobachtungspfeiler als Anschlusspunkte und die Richtungen als 2D Beobachtungen eingelegt. Dann habe ich versucht die Netzausgleichung durchzuführen aber das hat nicht geklappt. Die Koordinaten der Beobachtungspfeiler sind zu weit von den annähernden Koordinaten und es gibt keine Koordinaten für die auf dem Staudamm installierten Punkte. Ich will eine hierarchische Netzausgleichung durchführen.
Wissen Sie, was ich falsch gemacht habe? Oder was ich vergessen habe?

Ich hoffe, Sie verstehen alles was ich geschrieben habe. Die Daten sende ich per Mail.

Mit freundlichen Grüssen,
Cyril

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Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Micha ⌂, Bad Vilbel, Mittwoch, 30. November 2016, 19:45 (vor 327 Tagen) @ Cyril

Hallo Cyril,

Ich heisse Cyril und ich bin Student aus Frankreich (ich habe auch am KIT studiert).

Willkommen im Forum. Ich habe am KIT nach meinem Studium auch gearbeitet - am GIK um genau zu sein. Hast Geodäsie studiert oder eine andere Fachrichtung?

- rote Punkte: Referenzpunkte (Festpunkte)
- P109 bis P112: Beobachtungspfeiler (ich denke, sie sind die Anschlusspunkte)
- rosa Punkte: die auf dem Staudamm installierten Punkte (Neupunkte denke ich)


Ich habe Deine Daten erhalten und konnte auch eine Ausgleichung durchführen, wie das unten stehende Bild veranschaulicht.

Dennoch ein paar Anmerkungen: Eine Deformationsanalyse wird üblicherweise als freie Ausgleichung durchgeführt. Es sind also nur die beiden Punkttypen Datumspunkte und Neupunkte zulässig. Die freie Ausgleichung stellt sicher, dass Spannungen im Referenzpunktfeld nicht irrtümlich als Deformationen erscheinen. In einer freien Netzausgleichung ergeben sich mögliche Spannungen ausschließlich aus Deinen erhobenen Beobachtungen und würden auf Beobachtungsfehler (Ausreißer) hindeuten.

Ich habe Dein Netz frei ausgeglichen. Deine Referenzpunkte und die Pfeiler habe ich als Datumspunkte definiert. Die Punkte auf dem Staudamm sind bei mir Neupunkte. Leider hat Dein Netz mind. eine Schwachstelle, die Du zukünftig überdenken solltest. Der Punkt 109 hat nur eine einzige Richtungsbeobachtung. Dies bedeutet, Du kannst diesen Punkt in einer freien Ausgleichung nicht bestimmen. Ferner wäre diese eine Richtungsmessung zu diesem Punkt auch insensitiv zum Detektieren von Punktveränderungen in Richtung der Messung. Bei 117 ist das ähnlich, wie man anhand der Ellipse sehen kann.

In Deinen Daten habe ich vier Richtungssätze vorgefunden, die ich in einzelne Dateien getrennt habe: direction_1109.txt, direction_1110.txt, direction_1111.txt und direction_1112.txt. Beim Einlesen werden dann vier Gruppen (pro Datei eine) angelegt. Dies ist Aufgrund der unbekannten Orientierung im Richtungssatz notwendig.

Ich habe Dir alle notwendigen Daten mal zusammengestellt zum Download: http://tmp.derletztekick.de/cyril_network.zip


Viele Grüße
Micha

P.S. Ich hoffe, die französische Übersetzung von JAG3D ist verständlich.

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Tags:
JAG3D, Deformationsanalyse, freie Netzausgleichung

Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Cyril, Donnerstag, 01. Dezember 2016, 11:07 (vor 326 Tagen) @ Micha

Hallo Michael,

Vielen Dank für diese schnelle Antwort. Ich habe Geodäsie studiert (mit Illner, Hinz, Voegtle...). Das war schön, manchmal ein bisschen schwierig wegen der Sprache aber trotzdem schön. Ich habe an einem Doppeldiplom teilgenommen (3 Semester am INSA Strassburg und 3 Semester am KIT). Ich bin seit August mit dem KIT fertig und jetzt schreibe ich meine Masterarbeit in Montpellier (Südfrankreich).

In der Zukunft werde ich Deine Anmerkungen über 109 und 117 berücksichtigen.

Ich habe mein Netz nochmal ausgeglichen und ich habe das selbe Ergebnis wie Du (die Netzskizze zumindest).
Ich habe trotzdem eine Frage. Warum darf ich nicht meine Referenzpunkte als Festpunkte nutzen? Ich habe es probiert aber ich habe die folgende Fehlernachricht bekommen: "Fehler. Das Projekt enthält 4 Datumspunkte und 9 Referenzpunkte. Die Kombination wird undefiniert".
Mein Kollege hat immer das Netz mit Referenzpunkte als Festpunkte ausgeglichen. Diese Punkte waren immer unveränderlich. Bei der freien Ausgleichung werden ihre Koordinaten geändert und das stört mich ein bisschen.

Grüsse,
Cyril.

Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Cyril, Donnerstag, 01. Dezember 2016, 11:10 (vor 326 Tagen) @ Cyril

P.S. Die französische Übersetzung ist sehr verständlich ;-)

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Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Micha ⌂, Bad Vilbel, Donnerstag, 01. Dezember 2016, 11:44 (vor 326 Tagen) @ Cyril

Hallo Cyril,

Ich habe Geodäsie studiert (mit Illner, Hinz, Voegtle...). Das war schön, manchmal ein bisschen schwierig wegen der Sprache aber trotzdem schön.

Es freut mich, dass es Dir in Karlsruhe gefallen hat.

Ich bin seit August mit dem KIT fertig und jetzt schreibe ich meine Masterarbeit in Montpellier (Südfrankreich).

Hierfür wünsche ich Dir gutes Gelingen!

Ich habe mein Netz nochmal ausgeglichen und ich habe das selbe Ergebnis wie Du (die Netzskizze zumindest).

Ich habe die Genauigkeiten der Richtungsmessungen etwas angepasst. Weitere Modifikationen habe ich nicht vorgenommen. Der Download enthält auch meine JAG3D-Projekt, sodass Du das nachvollziehen kannst.

Ich habe trotzdem eine Frage. Warum darf ich nicht meine Referenzpunkte als Festpunkte nutzen?

Das ist kein Verbot aber mir ist nicht geläufig, dass dies so gemacht wird. Ich weiß nicht, ob Du mit an der Linachtalsperre warst. Seinerzeit konnten Studierende zur HVÜ dort mit Michael Illner Überwachungsmessungen ausüben und auswerten. Es gibt hierzu auch einen Artikel in der zfv von Michael: Konzept und Ergebnisse von Deformationsmessungen an der Linachtalsperre. Das interessiert Dich vielleicht.

Wenn Du eine hierarchische Ausgleichung machst, übst Du Zwang auf das Netz aus. Die hierarchischen Punkte werden in der Auswertung als fehlerfrei angenommen. Ändern sich nun diese hierarchischen Punkte, so führt dies u.U. zu Fehlinterpretationen. Nehmen wir an, Du hast zwischen zwei hierarchischen Punkten die Strecke gemessen. Jetzt müsste diese gemessene Strecke übereinstimmen mit den aus Koordinaten berechneten Abstand (Pythagoras). Wenn sich jetzt einer der Punkte verändert hat, erhältst Du eine große Differenz, die Dir als Ausreißer angezeigt wird. Da Du eine hierarchische Ausgleichung machst und den Punkten uneingeschränktes Vertrauen schenkst, wird Dir nun die Strecke als grob falsch angezeigt - obwohl diese richtig wäre. Auf der anderen Seite wäre kritisch zu hinterfragen, woher die Koordinaten der Pfeiler kommen und wie diese (nahezu) fehlerfrei bestimmt wurden.

Bei einer freien Ausgleichung würde der verschobene Punkte an seine gegenwärtige Position geschoben werden. Dieser erhält dann natürlich neue Koordinaten aber das ist ja schließlich auch korrekt, da dieser sich verändert hat. In der Deformationsanalyse stellt man Veränderungen eines Netzteils gegenüber einem anderen fest. Wenn Deine Pfeiler stabil sind, dann würdest Du Änderungen am Damm in Relation zu den Pfeilern ermitteln. Die absolute Position der Pfeiler spielt also nur eine untergeordnete Rolle, da die Analyse auf der Basis der inneren Netzgeometrie beruht.

In der freien Ausgleichung erhalten alle Punkte neue Koordinaten. Das ist korrekt. Haben sich die Pfeiler nicht verändert, dann liegen diese Änderungen aber im Rahmen der Messgenauigkeit. Das halte ich für unproblematisch, da Dich ja nur die relativen Veränderungen interessieren.

Ich habe es probiert aber ich habe die folgende Fehlernachricht bekommen: "Fehler. Das Projekt enthält 4 Datumspunkte und 9 Referenzpunkte. Die Kombination wird undefiniert".

Schau Dir bitte diese Tabelle im Wiki an zum Thema Ausgleichungstypen. Dort ist definiert, welche Punktearten kompatibel mit einer hierarchischen, dynamischen oder freien Ausgleichung sind. Datumspunkte sind demnach nur in einer freien Ausgleichung erlaubt. Wenn Du zwingend etwas hierarchisch ausgleichen willst, dann sind nur die Punktarten: Neupunkt, Anschlußpunkt (mit Unsicherheiten) und Festpunkte (Fehlerfreie) erlaubt.

Mein Kollege hat immer das Netz mit Referenzpunkte als Festpunkte ausgeglichen.

Es war nur ein Hinweis von mir. Wenn Du die Vorgabe hast, es anders zu machen, dann steht Dir das natürlich frei.

Viele Grüße
Micha

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Netzausgleichung, Deformationsanalyse

Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Cyril, Dienstag, 06. Dezember 2016, 14:06 (vor 321 Tagen) @ Micha

Hallo Michael,

Ich weiß nicht, ob Du mit an der Linachtalsperre warst. Seinerzeit konnten Studierende zur HVÜ dort mit Michael Illner Überwachungsmessungen ausüben und auswerten. Es gibt hierzu auch einen Artikel in der zfv von Michael

Doch, im Sommer 2015 habe ich an der HVÜ teilgenommen aber ich habe die Auswertung der Daten nicht gemacht. Den Artikel hatte ich schon gefunden.

Auf der anderen Seite wäre kritisch zu hinterfragen, woher die Koordinaten der Pfeiler kommen und wie diese (nahezu) fehlerfrei bestimmt wurden.

Bei der freien Ausgleichung meinst Du oder immer noch bei ber hierarchischen Ausgleichung?


Also, ich habe mehrere Ausgleichungen durchgeführt und alles hat geklappt (aber ich denke, Du weisst schon, dass Deine Software funktioniert :-P )
Jetzt suche ich die Parameter der Ellipsen (Halbachsen und Orientierung) aber ich finde sie nicht. Ich habe gedacht, das war A und B aber ich denke, das ist nicht richtig.

Ich habe auch eine Deformationsanalyse gemacht und merhrere Punkte wurden als Ausreisser betrachtet. Weisst Du warum? Während der einzelnen Ausgleichungen war alles klar, es gab keinen Ausreisser.

Und noch eine Frage, was meinen die lila Pfeile auf der Netzskizze?


Viele Grüsse,
Cyril.

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Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Micha ⌂, Bad Vilbel, Dienstag, 06. Dezember 2016, 14:27 (vor 321 Tagen) @ Cyril

Hallo Cyril,

Doch, im Sommer 2015 habe ich an der HVÜ teilgenommen aber ich habe die Auswertung der Daten nicht gemacht.

Ach, schade. Das wäre für Deine gegenwärtige Aufgabe sicher hilfreich, könnte ich mir zumindest vorstellen.

Auf der anderen Seite wäre kritisch zu hinterfragen, woher die Koordinaten der Pfeiler kommen und wie diese (nahezu) fehlerfrei bestimmt wurden.

Bei der freien Ausgleichung meinst Du oder immer noch bei bei hierarchischen Ausgleichung?

Bei der hierarchischen Ausgleichung: Die Festpunkte betrachtest Du hier als unendlich-genau bzw. fehlerfreie aber welches Messverfahren würde Dir diese Genauigkeit in der Realität bieten?

Also, ich habe mehrere Ausgleichungen durchgeführt und alles hat geklappt (aber ich denke, Du weisst schon, dass Deine Software funktioniert :-P )

Ich hoffe es zumindest, ja. :-D

Jetzt suche ich die Parameter der Ellipsen (Halbachsen und Orientierung) aber ich finde sie nicht. Ich habe gedacht, das war A und B aber ich denke, das ist nicht richtig.

Die Halbachsen der Ellipse sind tatsächlich A und B, wobei es sich hierbei um die Halbachsen des Konfidenzbereiches handelt. Die Wahrscheinlichkeit α ergibt sich aus den Einstellungen bzgl. des Ausreißertests. Eine Beschreibung der (meisten) Tabellenköpfe findest Du im Wiki unter Tabellenabkürzungen.

Ich habe auch eine Deformationsanalyse gemacht und mehrere Punkte wurden als Ausreisser betrachtet. Weisst Du warum? Während der einzelnen Ausgleichungen war alles klar, es gab keinen Ausreisser.

Eine Deformationsanalyse ist nur im Rahmen einer gemeinsamen freien Ausgleichung möglich. Nutzt Du eine freie Ausgleichung? Haben Deine Objektpunkte auf der Staumauer in den beiden Epochen unterschiedliche Punktnummern? Hast Du die Beobachtungsgruppen entsprechend den Epochen zugewiesen? Im Wiki ist ein kleines Höhennetz als Beispiel für eine Kongruenzanalyse. Kennst Du dieses Tutorial?

Und noch eine Frage, was meinen die lila Pfeile auf der Netzskizze?

Magenta (Lila) werden Beobachtungen dargestellt, die beim Ausreißertest auffällig waren. Solche Beobachtungen überschreiben demnach Tprio oder Tpost.

Viele Grüße
Micha

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Deformationsanalyse, Ausgleichung, JAG3D, Netzskizze

Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Cyril, Dienstag, 14. Februar 2017, 11:27 (vor 251 Tagen) @ Micha

Hallo Michael,

Ich habe ziemlich lang gebraucht um dir zu antworten, sorry.

Eine Deformationsanalyse ist nur im Rahmen einer gemeinsamen freien Ausgleichung möglich. Nutzt Du eine freie Ausgleichung? Haben Deine Objektpunkte auf der Staumauer in den beiden Epochen unterschiedliche Punktnummern? Hast Du die Beobachtungsgruppen entsprechend den Epochen zugewiesen? Im Wiki ist ein kleines Höhennetz als Beispiel für eine Kongruenzanalyse. Kennst Du dieses Tutorial?

Ich habe eine hierarchische Ausgleichung genutzt.
Ja, die Punkte haben unterschiedliche Punktnummern und ich habe die Beobachtungsgruppen entsprechend den Epochen zugewiesen.
Das heisst, mein einziges Problem ist die Nutzung der hierarchischen Ausgleichung.
Das Tutorial habe ich schon mal gesehen aber ich habe es ein bisschen vergessen.

Ich habe auch eine andere Netzausgleichung-Software genutzt und ich habe das selbe Ergebnis wie mit Jag3D erhalten.
Der einzige Unterschied zwischen den beiden Softwares ist die Nutzung verschiedener Teste. Während Jag3D B-Methode oder Sidak Korrektur nutzt, verwendet die andere Software den Chi-squared Test und normierte Varianzen.

Weisst Du, was dieser andere Test bringt? Wie funktioniert er? Ich habe Informationen gesucht aber das ist nicht sehr verständlich für mich.

Grüsse,
Cyril.

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Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Micha ⌂, Bad Vilbel, Dienstag, 14. Februar 2017, 14:18 (vor 251 Tagen) @ Cyril

Hallo Cyril,

Ich habe eine hierarchische Ausgleichung genutzt.

In einer Deformationsanalyse wird, um keine äußeren Spannungen zu erzeugen, normalerweise eine freie Netzausgleichung durchgeführt. Nur bei einer freien Ausgleichung prüft JAG3D auch die Stabilität der Referenzpunkte.

Ja, die Punkte haben unterschiedliche Punktnummern und ich habe die Beobachtungsgruppen entsprechend den Epochen zugewiesen.

Sehr gut. Dann müsstest Du aus der hierarchischen Ausgleichung nur noch eine freie machen, wenn ich das per Ferndiagnose richtig sehe.

Ich habe auch eine andere Netzausgleichung-Software genutzt und ich habe das selbe Ergebnis wie mit Jag3D erhalten.

Freut mich! ;-)

Weisst Du, was dieser andere Test bringt? Wie funktioniert er? Ich habe Informationen gesucht aber das ist nicht sehr verständlich für mich.

Der Test selbst ist identisch bzw. kann sicher entsprechend übertragen werden. Ein einfaches Beispiel soll das illustrieren. Der Globaltest der Ausgleichung prüft, ob der geschätzte Varianzfaktor \hat{\sigma}_0^2 = \frac{v^TPv}{f} mit dem Varianzfaktor der Grundgesamtheit \sigma_0^2 (hinreichend) übereinstimmt. Die \chi^2-verteilte Testgröße der Nullhypothese lautet:

\frac{v^TPv}{\sigma_0^2} \sim \chi^2_f

Der geschätzte Varianzfaktor \hat{\sigma}_0^2 ergibt sich demnach aus einer Stichprobe, die einen Freiheitsgrad von f besitzt. Den a-priori Varianzfaktor der Grundgesamtheit \sigma_0^2 kann man sich als einen Varianzfaktor vorstellen, der aus einer unendlichen Stichprobe abgeleitet wurde. Mit einem Fisher-Test (F-Test) kann also auch folgende äquivalente Teststatistik formuliert werden:

\frac{v^TPv}{f \sigma_0^2} \sim F_{f,\infty}

Beide Teststatistiken werden für die selbe Irrtumswahrscheinlichkeit auch zur selben Entscheidung führen. Der F-Test ist jedoch allgemeiner, da hier zwei Varianzen mit unterschiedlichen Freiheitsgraden testbar sind. Der \chi^2-Test setzt voraus, dass eine der beiden Stichproben unendlich ist.

Die B-Methode wird in JAG3D verwendet, um die Irrtumswahrscheinlichkeit zwischen den Tests abzustimmen. Ob dann mit einem \chi^2-Test oder einem F-Test gearbeitet wird, ist unerheblich.

Viele Grüße
Micha

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Tags:
JAG3D, Netzausgleichung, Deformationsanalyse, Hypothesentest, Fisher, Chi2

Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Cyril, Dienstag, 14. Februar 2017, 15:50 (vor 251 Tagen) @ Micha

Vielen Dank für diese schnelle Antwort (wie immer :))

In einer Deformationsanalyse wird, um keine äußeren Spannungen zu erzeugen, normalerweise eine freie Netzausgleichung durchgeführt. Nur bei einer freien Ausgleichung prüft JAG3D auch die Stabilität der Referenzpunkte.

Dann, werde ich eine freie Netzausgleichung durchführen.

Und danke für die Erklärung über den Test. Jetzt ist es verständlicher :)

Viele Grüsse,
Cyril.

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Micha ⌂, Bad Vilbel, Montag, 20. Februar 2017, 16:12 (vor 245 Tagen) @ Cyril

Hallo,

Und danke für die Erklärung über den Test. Jetzt ist es verständlicher :)

Keine Ursache. In der aktuellen zfv ist ein Artikel zu Thema enthalten, der Dich vielleicht interessiert: Kongruenzanalyse auf der Basis originärer Beobachtungen. Das PDF kann dort kostenfrei heruntergeladen werden.

Viele Grüße
Micha

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Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Cyril, Freitag, 07. April 2017, 18:31 (vor 199 Tagen) @ Micha
bearbeitet von loesler, Freitag, 07. April 2017, 21:03

Hallo Michael,

Danke für den Link. Den Text habe ich gelesen.
Diese Seite http://wiki.derletztekick.com/javagraticule3d/least-squares-adjustment habe ich auch gerade gelesen und etwas stört mich ein bisschen.

Du schreibst: Nx^ ̂= A^T PAx^ ̂= n = A^T Pl
ich denke, das ist l^ und nicht l

und dann schreibst Du x^ = N^-1 n

das heisst: x^ = N^-1 A^T PAx^

N^-1 A^T PA = 1 ????

x^ = ausgeglichene Unbekannten ??

Sorry, ich stelle Dir noch viele Fragen.

Viele Grüsse,
Cyril.

Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Cyril, Freitag, 07. April 2017, 18:47 (vor 199 Tagen) @ Cyril

Ist es nicht besser mit:

l+v=l^=Ax statt l+v=l^=Ax^

und Nx=A^T PAx=n=A^T Pl^ statt Nx^=A^T PAx^=n=A^T Pl

und x^= N^-1 n = N^-1 A^T Pl^

???

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Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Micha ⌂, Bad Vilbel, Freitag, 07. April 2017, 21:13 (vor 199 Tagen) @ Cyril

Hallo,

Ist es nicht besser mit:

l+v=l^=Ax statt l+v=l^=Ax^

Da A\hat{x} = l + v und \hat{l} = l + v kann nur die Gleichung aus dem Wiki gelten, siehe auch Jäger et al., S. 160.

/Micha

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Netzausgleichung und Deformationsanalyse mit JAG3D

Micha ⌂, Bad Vilbel, Freitag, 07. April 2017, 21:09 (vor 199 Tagen) @ Cyril
bearbeitet von loesler, Sonntag, 09. April 2017, 17:34

Hi,

Du schreibst: Nx^ ̂= A^T PAx^ ̂= n = A^T Pl
ich denke, das ist l^ und nicht l

Ich denke, solche Fragen können mit einem guten Lehrbuch beantwortet werden; siehe Jäger et al. S. 160.

und dann schreibst Du x^ = N^-1 n
das heisst: x^ = N^-1 A^T PAx^

Ja, da N^{-1}A^TPA = E und somit \hat{x} = \hat{x} kein Widerspruch ist.

Viele Grüße
Micha

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