Fragen zu CoordTrans (Software)

Ralf, Mittwoch, 08. November 2017, 11:20 (vor 16 Tagen)

Hallo,

ich bin bei der Suche nach einer neuen Software für Koordinatentransformation auf JAG3D gestoßen. Bei der Anwendung habe ich aber generelle Verständnis Probleme bzw. Fragen.

Bisher habe ich meine identischen Punkte z.B. im System (1) ETRS89 (GRS80) + ellip. Höhe und System (2) DHDN (Bessel1841) + Höhe üNN bekommen. Daraus jeweils die 3D-Kartesischen Koordinaten errechnet und dann die 7-Parameter nach dem Bursa-Wolf-Modell (X0[m], Y0[m], Z0[m], ex[‘‘], ey[‘‘], ez[‘‘], m[pps]) für die Transformation errechnet. Anschließende habe ich mit diesen Parametern die Neupunkte transformiert.

Ich habe nun versucht das gleiche mit CoordTrans durchzuführen.

Startsystem = System (1) in 3D-Kartesischen Koordinaten
Zielsystem = System (2) auch in 3D-Kartesischen Koordinaten

Frage I: Muss ich 3D-Koordinaten eingeben oder kann CoordTrans auch direkt die Ausgangskoordinaten z.B. geographische Koordinaten (Grad, Min, Sek oder Dezimal) verarbeiten?

Nach der Transformation bekomme ich eine Parameterdatei mit 22 Werten.

Frage II: Welche sind meine 7 Werte für eine 7-Parameter Transformation. Vermutlich ist Tx = X0, Ty =Y0, Tz =Y0 und Rx = ex, Ry = ey, Rz = eZ. Aber wo ist mein Maßstab m (in der Einheit pps?) und was für Einheiten haben TX,… und Rx,…? In der .par Datei sehe ich das leider nicht.

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Fragen zu CoordTrans

Micha ⌂, Bad Vilbel, Mittwoch, 08. November 2017, 11:55 (vor 16 Tagen) @ Ralf

Hallo Ralf,

Bisher habe ich meine identischen Punkte z.B. im System (1) ETRS89 (GRS80) + ellip. Höhe und System (2) DHDN (Bessel1841) + Höhe üNN bekommen. Daraus jeweils die 3D-Kartesischen Koordinaten errechnet und dann die 7-Parameter nach dem Bursa-Wolf-Modell (X0[m], Y0[m], Z0[m], ex[‘‘], ey[‘‘], ez[‘‘], m[pps]) für die Transformation errechnet. Anschließende habe ich mit diesen Parametern die Neupunkte transformiert.

Dies würde auch CoordTrans so machen, wobei in CoordTrans nicht die Näherung nach Bursa-Wolf sondern das strenge Modell bestimmt wird. Im Bursa-Wolf-Modell werden die Transformationsparameter als infinitesimale Zuschläge parametriert, sodass sich ein lineares Modell ergibt.

Frage I: Muss ich 3D-Koordinaten eingeben oder kann CoordTrans auch direkt die Ausgangskoordinaten z.B. geographische Koordinaten (Grad, Min, Sek oder Dezimal) verarbeiten?

CoordTrans erwartet kartesische Koordinaten. Eine Umrechnung von geographischen Koordinaten in korrespondierende kartesische Koordinaten kann mittels GeoTra erfolgen.

Nach der Transformation bekomme ich eine Parameterdatei mit 22 Werten.

Es wird ein komplexes Modell berechnet, welches auch Scherungen berücksichtigen kann. Auf dem ersten Panel limitierst Du die gewünschten Parameter, sodass zusätzliche Restriktionen eingeführt werden. Wenn Du bspw. nur einen Maßstab haben willst für alle drei Raumrichtungen, dann gibt Dir CoordTrans am Ende dennoch Mx, My und Mz aus, wobei alle drei Werte identisch sind. Weiterhin rechnet CoordTrans teilweise mit Hilfsgrößen und leitet die eigentlichen Parameter aus diesen Hilfsgrößen ab. Im 2D-Fall sind dies bspw. die Größen a und o, aus denen dann später die Drehung und der Maßstab rekonstruiert werden. Da alle Parameter (inkl. der Hilfsgrößen) ausgegeben werden, ergibt sich diese hohe Anzahl an Parametern. Weitere Infos kannst Du dem Artikel Zur Bestimmung der Parameter einer räumlichen Affintransformation entnehmen.

Frage II: Welche sind meine 7 Werte für eine 7-Parameter Transformation. Vermutlich ist Tx = X0, Ty =Y0, Tz =Y0 und Rx = ex, Ry = ey, Rz = eZ. Aber wo ist mein Maßstab m (in der Einheit pps?) und was für Einheiten haben TX,… und Rx,…? In der .par Datei sehe ich das leider nicht.

Die Abkürzungen sind:
T ... Translation (Meter)
R ... Rotation (Radiant)
S ... Scherung (Radiant)
M ... Maßstab (einheitenlos)

diese sind jeweils mit x, y oder z noch für die jeweilige Achszuordnung versehen. Der Maßstab ist also M und ist einheitenlos.

Viele Grüße
Micha

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Fragen zu CoordTrans

Ralf, Donnerstag, 09. November 2017, 15:13 (vor 15 Tagen) @ Micha

Hallo Micha,

erstmal vielen Dank für deine prompte Antwort.

Beim Versuch alte Transformationen mit CoordTrans bzw.GeoTra nachzuvollziehen bin ich einen Schritt weiter gekommen. Die Parameter Tx, Ty, Tz und der Maßstab sind (nahezu) identisch mit meinen alten 7-Parametern. Was ich aber nicht nachvollziehen kann sind die Parameter für die Rotation Rx, Ry, Rz. Der Unterschied in den Einheiten (Gon -> “) ist nicht das Problem.
Wo ist der Gedankenfehler?

CoordTrans Parameter
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Alte Parameter
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Micha ⌂, Bad Vilbel, Donnerstag, 09. November 2017, 16:05 (vor 15 Tagen) @ Ralf

Hallo,

Die Parameter sind (nahezu) identisch

Differenzen können auch durch das implementierte Gauß-Helmert-Modell entstehen, da hierdurch Verbesserungen um Start- und Zielsystem angebracht werden. Du verwendest sicher nur ein einfaches Gauß-Markov-Modell, oder?

Was ich aber nicht nachvollziehen kann sind die Parameter für die Rotation Rx, Ry, Rz. Der Unterschied in den Einheiten (Gon -> “) ist nicht das Problem.

Wie gesagt, es sind weder Neugrad [gon] noch Sekunden (in welcher Einheit auch immer diese vorliegen) sondern es ist die SI-Einheit Radiant [RAD].

Wo ist der Gedankenfehler?

Neben der Umrechnung? Es ist eine räumliche Drehung. Folglich gibt es 12 Möglichkeiten, Eulerwinkel anzugeben. CoordTrans nutzt ggf. eine anderen Konvention als Du.

CoordTrans Parameter

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Alte Parameter

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Viele Grüße
Micha

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Ralf, Freitag, 10. November 2017, 09:31 (vor 14 Tagen) @ Micha

Micha,
Danke für die Antwort aber ich bin doch leicht verwirrt bezüglich der Einheiten und der Umsetzung von CoordTrans nach GeoTran.

Einheiten:
In der Reportdatei von CoordTrans (CordTrans_default) steht bei den Parametern jeweils die Einheiten dahinter. Bei Tx,y,z [m] bei Mx,y,z [mm/km] und bei Rx,y,z [gon].
Aber du schreibst „ Wie gesagt, es sind weder Neugrad [gon] noch Sekunden (in welcher Einheit auch immer diese vorliegen) sondern es ist die SI-Einheit Radiant [RAD]. „
Was ist nun gültig?

Und in GeoTran werden bei der 3D-Helmert Transformation die 7 Werte Tx,y,z [m]; s[pps] und Rx,y,z[“] mit ihren entsprechenden Einheiten in Klammer abgefragt. Das bring mich zur nächsten Frage…

Umsetzung von CoordTrans nach GeoTran
Welche 7 Werte aus der mit CoordTrans erzeugten 22 Parametern muss ich in welcher Form (Einheit) in GeoTran 3D-Helmert Transformation einsetzten um hier eine Transformation zu rechnen?


Und unabhängig von meinen oberen Fragen: Wie kann ich in diesem Forum ein Bild bzw. Screenshot hochladen, damit es auch angezeigt bzw. Verfügbar ist?

Danke Ralf

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Micha ⌂, Bad Vilbel, Freitag, 10. November 2017, 10:09 (vor 14 Tagen) @ Ralf

Hallo Ralf,

Einheiten:
Was ist nun gültig?

Ich bin davon ausgegangen, dass Du die Parameter auf der Oberfläche meinst. Im Report werden diese umgerechnet, ja. Um präzise zu sein, ich sprach von dieser Darstellung:

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In diesem Screenshot sind alle Winkel in Radiant.

Und in GeoTran werden bei der 3D-Helmert Transformation die 7 Werte Tx,y,z [m]; s[pps] und Rx,y,z[“] mit ihren entsprechenden Einheiten in Klammer abgefragt.

Das Modell und die Darstellung ist so gewählt, weil die Parameter idR. in diesem Format veröffentlicht werden bspw. von der Landesvermessung.

Umsetzung von CoordTrans nach GeoTran
Welche 7 Werte aus der mit CoordTrans erzeugten 22 Parametern muss ich in welcher Form (Einheit) in GeoTran 3D-Helmert Transformation einsetzten um hier eine Transformation zu rechnen?

Die Frage habe ich mir so noch nicht gestellt, weil CoordTrans ja auch alle Nicht-Passpunkte transformiert. Wenn Du also im Startsystem z.B. 100 Punkte hast, davon aber nur 5 Passpunkte sind, dann werden am Ende auch die 95 anderen Punkte ins Zielsystem überführt. Hier ist nach meinem Verständnis kein Umweg über GeoTra nötig, der ggf. zu Rundungsfehlern durch das mehrfache Umrechnen führt. Ich habe für das o.g. Beipsiel mal ausprobiert, wie die Eingabe aussehen sollte.

[image]

Und unabhängig von meinen oberen Fragen: Wie kann ich in diesem Forum ein Bild bzw. Screenshot hochladen, damit es auch angezeigt bzw. Verfügbar ist?

Du musst die Bilder irgendwo hochladen und hier die URL zum Bild angeben. Das habe ich bei den beiden Bildern hier auch getan.

Viele Grüße
Micha

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Fragen zu CoordTrans

Ralf, Freitag, 10. November 2017, 14:33 (vor 14 Tagen) @ Micha

Hallo Micha,

du schreibst: „ Ich bin davon ausgegangen, dass Du die Parameter auf der Oberfläche meinst. Im Report werden diese umgerechnet..“
Bei mir sind aber die Werten Rx, Ry und Rz gleich! Wenn du die Werte auf der Oberfläche mit den der Werte im Report vergleichst sind die identisch.

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Umsetzung von CoordTrans nach GeoTran

Du schreibst „Die Frage habe ich mir so noch nicht gestellt, weil CoordTrans ja auch alle Nicht-Passpunkte transformiert…“
Wenn ich aber bei den Einstellungen -Robuste Parameterschätzung (Dänische Methode) –einstelle werden meine Nicht-Passpunkte nicht transformiert bzw. dargestellt. Die Tabelle ist leer. Feature oder Bug?

Der Vorteil 7 Parameter zuerst (z.B.in CoordTrans) auszurechnen und später meine Neupunkte mit diesen Parametern (z.B.in GeoTran) zu rechnen ist zum Teil auch historisch bedingt aber
- pro Projekt habe ich immer einen gültigen Parametersatz ohne die Gefahr das verschiedene Passpunkte bei wiederkehrenden Neumessungen (von verschiedenen Teams) verwendet werden. Gerade bei Objekten von z.B. Energieversorger mit >100km Länge und entsprechender Anzahl von Passpunkten können Fehler entstehen.
- ich brauch nicht immer meine Neupunkte in kartesische Koordinaten umzuwandeln, sondern kann direkt vom System 1 ins System 2 rechnen.

Deswegen meine Frage: Welche 7 Werte aus der mit CoordTrans erzeugten 22 Parametern muss ich wie umformen um in GeoTran 3D-Helmert Transformation einzusetzen?

Danke und Gruss
Ralf

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Micha ⌂, Bad Vilbel, Freitag, 10. November 2017, 15:15 (vor 14 Tagen) @ Ralf

Hi,

Bei mir sind aber die Werten Rx, Ry und Rz gleich! Wenn du die Werte auf der Oberfläche mit den der Werte im Report vergleichst sind die identisch.

Oh, dass ist ein Fehler im Template. Die Winkel werden dort wohl nicht korrekt umgerechnet. Es sind zwei Zeilen zu modifizieren in der Datei transformation_parameter_tbody.ftlh

Zeile 16 muss so aussehen

${(param.value * 200.0/Math.PI)?string[df_angle]} ${unit_abbr_map['gradian']}

und Zeile 28 sollte so aussehen

${(param.sigma * 200.0/Math.PI)?string[df_angle_uncertainty]} ${unit_abbr_map['milligradian']}

Im Repository habe ich die Änderung schon hochgeladen. Ein Update werde ich bis spätestens Ende der Woche bereitstellen.

In Deinem gezeigten Screenshot sind also die Winkel noch in Radiant!

Du schreibst „Die Frage habe ich mir so noch nicht gestellt, weil CoordTrans ja auch alle Nicht-Passpunkte transformiert…“
Wenn ich aber bei den Einstellungen -Robuste Parameterschätzung (Dänische Methode) –einstelle werden meine Nicht-Passpunkte nicht transformiert bzw. dargestellt. Die Tabelle ist leer. Feature oder Bug?

Die werden bewusst nicht bestimmt, da eine robuste Transformation als Analysetool gedacht ist und nicht für die finale Transformation. Sie soll z.B. mögliche Punktverwechlungen usw. auffinden. Wenn diese dann behoben wurden, ist eine Ausgleichung im Gauß-Helmert-Modell durchzuführen, die dann auch die Nicht-Passpunkte transformiert.

- pro Projekt habe ich immer einen gültigen Parametersatz ohne die Gefahr das verschiedene Passpunkte bei wiederkehrenden Neumessungen (von verschiedenen Teams) verwendet werden.

Ich will Dir da nicht reinreden. Es mag sicher so sein, dass gewisse Fehler wegfallen. Auf der anderen Seite kann auch bei der Eingabe von den Parametern etwas schief gehen. Insofern sehe das Potenzial an fehlerhaften Eingaben als gleichwertig an. Alles in einem Tool zu rechnen hat mMn. den Vorteil, dass es keine Fehler durch Mehrfachrundungen und Umrechnungen gibt.

- ich brauch nicht immer meine Neupunkte in kartesische Koordinaten umzuwandeln, sondern kann direkt vom System 1 ins System 2 rechnen.

In welchem Format liegen denn Deine Neupunkte vor? Wenn es GNSS-Messungen sind, wird doch wohl der Rover in der Lage sein, auch X,Y,Z auszugeben. Diese werden doch vermutlich sogar bestimmt und dann erst in geogr. Koordinaten umgeformt.

Deswegen meine Frage: Welche 7 Werte aus der mit CoordTrans erzeugten 22 Parametern muss ich wie umformen um in GeoTran 3D-Helmert Transformation einzusetzen?

Die Translationen: Tx, Ty, Tz, den Maßstab Mx (oder My oder Mz, da diese alle drei gleich sind) und die Drehwinkel Rx, Ry und Rz. Der Maßstab muss in PPM umgerechnet werden und die Drehungen von Radiant in Bogensekunden (Altgrad). In meinen beiden Screenshots kannst Du das nachvollziehen - hoffe ich.

Viele Grüße
Micha

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Korrektur des CoordTrans-Templates

Micha ⌂, Bad Vilbel, Freitag, 10. November 2017, 20:24 (vor 13 Tagen) @ Ralf

Hallo,

ich habe eine neue Version mit dem korrigierten Template hochgeladen.

Danke für den Hinweis und schönes Wochenende
Micha

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