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1 OVG Vortrag Uni Innsbruck Z GNSS Messungen im Kataster X Y Ekkehart Grillmayer Franz Blauensteiner 12. Dezember 2018

2 Welche Themen stehen im Vordergrund? Transformation von GNSS Messungen in den Kataster nach VermV2016 Wahl einer geeigneten Transformationsmethode Fehlersuche bei Trafo Interpretation der Transformationsparameter GIS-Grid und Homogenvektoren EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 2 von 38

3 2 Referenzsysteme MGI/GK <-> ETRS89/UTM MGI/GK: DKM ETRS89/UTM GNSS Messungen spannungsbehaftet spannungsfrei Bei jeder Katastervermessung mit GNSS kleinräumige Transformation erforderlich EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 3 von 38

4 Warum sind 4 Passpunkte sinnvoll? EP1 9,2cm 7,1cm EP2 4,3cm EP3 Analyse der Trafo über Restklaffungen Analyse der Trafo über Parameter 200m Vermessungsgebiet EP4 8,6cm dx=25cm dy=3cm m=1-76ppm a=6,2mgon EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 4 von 38

5 Warum sind 4 Passpunkte sinnvoll? 3,6cm EP2 EP3 3,6cm Analyse der Trafo über Restklaffungen Analyse der Trafo über Parameter 200m Vermessungsgebiet EP4 2,4cm dx=26cm dy=2,1cm m=1-84ppm a=13,1mgon EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 5 von 38

6 Warum sind 4 Passpunkte sinnvoll? 4,1cm 8,4cm EP2 EP3 4,5cm Analyse der Trafo über Restklaffungen EP1 Vermessungsgebiet Analyse der Trafo über Parameter EP4 19cm dx=24cm dy=5,7cm m=1+14ppm a=0,1mgon 400m 7,6cm EP5 EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 6 von 38

7 Woher kommen diese Inhomogenitäten im Festpunktfeld? Ursachen: kein gemeinsamer Ausgleich, Ungenauigkeiten in den Festpunkten 1-3. Ordnung Ursachen: Netzdesign, Lotabweichung, Photogrammetrische EP EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 7 von 38

8 OVG Vortrag Uni Innsbruck Anforderungen und Einflussfaktoren auf die Transformation EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 8 von 38

9 Was beeinflusst die Transformation? Anzahl der Passpunkte Anordnung der Passpunkte (Geometrie) Wahl der Transformationsmethode EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 9 von 38

10 Anforderungen an die Transformation Vergleichbares Ergebnis wie bei terrestrischen Anschlussverfahren Abhängig vom terr. Anschluss werden die Spannungen auf die Polygonpunkte unterschiedlich übertragen (direkter Anschluss, Pzug, etc.) Terr. Anschluss erfolgt unter folgenden Rahmenbedingungen: Festpunkte die den Genauigkeitsvorgaben lt. VermV nicht genügen bleiben unberücksichtigt und sind dem zust. VA anzuzeigen. In der terr. Anschlussberechnung werden die Festpunktkoordinaten gem. VermV als fehlerfrei einbezogen und der Maßstab festgehalten. EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 10 von 38

11 Welche Transformationsmethoden sind denkbar? 3D 7-Parameter Transformation (Bursa Wolf) 2-stufige- Transformation (3D+2D) 3D 7-Parameter Transformation (Molodensky) Flächenbasierte Transformationen (Interpolationen des Homogenvektors) z.b. GIS-Grid EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 11 von 38

12 Wahl einer geeigneten Transformationsmethode Transformation eines Polygonpunktes (voriges fehlerbehaftetes Beispiel mit 4 Passpunkten) EP2 EP3 PP1 über 2-stufige-Trafo (3D+2D): Y= , X= EP1 PP1 EP4 PP1 über 3D 7Parameter (Bursa Wolf): Y= , X= PP1 über 3D 7Parameter (Molodensky): Y= , X= EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 12 von 38

13 3D 7Parameter Transformation (Bursa Wolf) 7-Parameter (3Trans, 3Rot, m) Bessel* Ellipsoid GK Koordinaten amtlichen Festpunkte, Grenzpunkte X*, Y*, Z* j*, l*, h x, y, h System MGI System ETRS89 X, Y, Z Kartesische Koordinaten j, l, H GRS80 Ellipsoid EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 13 von 38

14 Nachteile der 3D 7Parameter Transformation Transformation eines 3D Systems (ETRS89) auf ein 2D+1D System (GK) (8.000 FP Niv-Anschluss) Vollpasspunkte erforderlich Fehler in Passpunkthöhen verursacht Lageverschiebung Schätzung der Drehwinkel im Erdmittelpunkt aus kleinräumigem Ausschnitt der Erdoberfläche EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 14 von 38

15 2-stufiges-Verfahren (3D+2D) BEV 7-Parametersatz System ETRS89 Festpunkte aus GNSS Bessel Ellipsoid X, Y, Z j, l, H X, Y, Z j, l, H GRS80 Ellipsoid Homogene GK Koord. x, y GK Koordinaten amtlichen Festpunkte, Grenzpunkte x, y System MGI 2-stufiges-Verfahren: 1. Schritt: 3D Trafo mit BEV-Satz 2. Schritt: 2D Ähnlichkeitstransformation EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 15 von 38

16 Geeignetste Transformation für GNSS Messungen im Kataster 2-stufige-Transformation (3D+2D) Strenge Trennung zwischen Lage- und Höhentransformation Parameter besser interpretierbar als bei 3D 7 Parameter Trafo EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 16 von 38

17 Welche Schrankenwerten gelten nach VermV2016? Verwendung von zumindest 4 nächstgelegene Festpunkten Restklaffungen: in der Lage <5cm Maßstab kleiner: als 1 ± 100ppm Rotation: keine Vorgaben EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 17 von 38

18 Restklaffungen < 5cm systematischen Inhomogenität des Festpunktfelds lokale Inhomogenität des Festpunktfelds grobe Fehler (wie Beschädigungen der Stabilisierung) geschätzten Punktlagegenauigkeiten im MGI Parametern Restklaffungen EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 18 von 38

19 Verschiebungswerte Bis zu 1.5m Variation zu benachbartem/anschließenden Operate wenige Zentimeter (üblicherweise < 2cm) EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 19 von 38

20 Maßstab Einfluss auf gegenseitige Lage der Punkte Seitenlänge [m] Änderung der Fläche eines Quadrats um 1m² abhängig 50 vom Maßstabsfaktors Maßstab [ppm] EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 20 von 38

21 Maßstab Einfluss auf gegenseitige Lage der Punkte Änderung der Fläche [qm] Änderung der Fläche 3 eines gleichseitigen Dreiecks mit einer 2 Seitenlänge von 300m in 1 Abhängigkeit vom Maßstab Maßstab [ppm] EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 21 von 38

22 Maßstab Einfluss auf gegenseitige Lage der Punkte RTK und konventionell vermessene Punkte haben unterschiedliche Referenzrahmen zufällige Punktlage- (Ausgleich der Festpunkte) und Messfehler (aus den RTK Daten der Passpunkte) werden mit einer systematisch wirkenden Größe (Maßstab) überlagert bzw. zum Teil kompensiert werden. EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 22 von 38

23 Rotation Rotation sollte in einem kleinen Ausschnitt des Festpunktfelds nahe Null sein geschätzte Rotation wirkt wie ein Orientierungsfehler Auswirkung des Rotationsparameters hängt von der Verteilung der Festpunkte und ihrer Lage zum Vermessungsgebiet (Drehpunkt) ab EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 23 von 38

24 Rotation Maximal zulässige Rotation verursacht durch 7cm Festpunktfehler in Abhängigkeit des mittleren Festpunktabstands max. Rot [mgon] Festpunktabstand Ekkehart [m] Grillmayer, Franz Blauensteiner EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 24 von 38

25 Rotation Lageänderung [cm] mgon 10 mgon 1 mgon Entfernung vom Schwerpunkt [m] Lageänderung in Abhängigkeit von Abstand zum SP und dem Rotationsparameter EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 25 von 38

26 Verteilung der Festpunkte Grundsätzlich durch Vermessungsgebiet und Festpunktfeld vorgegeben Ungünstige geometrische Figuren sind zu vermeiden (siehe Kraus,...) Vorschlag: normierte Verbesserungen in Transformationssoftware EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 26 von 38

27 OVG Vortrag Uni Innsbruck Flächenbasierte Transformationen (Koordinatenrechnung) Homogenvektoren EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 27 von 38

28 Flächenbasierte Transformation am Beispiel des GIS-Grid Österreichisches Festpunktfeld: ca TP ca EP Für GIS-Grid verwendet: ca TP EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 28 von 38

29 Was wird im GIS-Grid interpoliert? System ETRS89 X*, Y*, Z* X, Y, Z Kartesische Koordinaten Bessel * Ellipsoid GK Koordinaten amtlichen Festpunkte, Grenzpunkte j*, l* x, y, h System MGI dj, dl j, l, GRS80 Ellipsoid Für jeden Festpunkt: dj=j GRS80 -j Bessel* dl=l GRS80 -l Bessel* EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 29 von 38

30 Berechnung des GIS-Grid mit Kriging dj, dl für jeden der FP GIS-Grid 1000m EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 30 von 38

31 Berechnung des GIS-Grid mit Kriging dj, dl für jeden der TP GIS-Grid 1000m Achtung: Transformationsgenauigkeit < 15cm GIS-Grid nicht für Kataster geeignet!! EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 31 von 38

32 GIS-Grid bildet lokale Inhomogenitäten nicht ab! 8cm FP Teil des GIS-Grid FP nicht Teil des GIS-Grid EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 32 von 38

33 Homogenvektor BEV 7-Parametersatz System ETRS89 Festpunkte aus GNSS Bessel Ellipsoid X, Y, Z j, l, H X, Y, Z j, l, H GRS80 Ellipsoid Homogene GK Koord. x, y HOMY = y - y HOMX = x - x GK Koordinaten amtlichen Festpunkte, Grenzpunkte x, y System MGI Inhomogenitäten werden beschrieben durch den Homogenvektor (<1,5m) EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 33 von 38

34 Homogenvektor zur Analyse der Inhomogenitäten im TP Feld HOMY = cm HOMX = -13.5cm Spg. [cm] 200m EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 34 von 38

35 Homogenvektor Interpolation zur Analyse der Inhomogenitäten im TP Feld HOMY = cm HOMX = -13.5cm Spg. [cm] 200m EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 35 von 38

36 Analyse der Trafo durch Homogenvektoren EP1 9,2cm HOMY=-10cm HOMX=-24cm 200m 7,1cm EP2 HOMY=-16cm HOMX=-29cm 4,3cm EP3 HOMY=-8cm HOMX=-23cm Vermessungsgebiet HOMY=+10cm HOMX=-32cm EP4 8,6cm Analyse der Trafo über Restklaffungen Analyse der Trafo über Parameter dx=25cm,dy=3cm m=1-76ppm,a=6,2mgon Homogenvektoren EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 36 von 38

37 Zusammenfassung wie erfolgt Transformation nach VermV2016? Transformationsmethode: 2-stufige- Transformation (3D+2D) Zumindest 4 Passpunkte Restklaffungen <5cm Maßstab 1±100ppm (Rotation beachten) Homogenvektoren für Grobfehlersuche sinnvoll GIS-Grid im Kataster NICHT verwenden! EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 37 von 38

38 Online Transformationsservice des BEV Rahmentransformationen (ITRFxx, ETRFxx) 2-stufige-Trafo für Kataster Höhentransformation über Geoid und Höhengrid EG u. FB, Dezember 2018 OVG Vortrag Uni Innsbruck, Seite 38 von 38

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