Verfahren der Umstellung des Lika. auf DE_ETRS89/UTM. Landesvermessungsamt Sachsen

Transkript

1 Verfahren der Umstellung des Lika auf DE_ETRS89/UTM

2 1. Überführung LiKa nach auf DE_ETRS89/UTM und Einführung ALKIS 2. TRANS-SN Software zur Überführung der Daten des LiKa 3. Ergebnisse von Testrechnungen 4. Technologie der Umstellung auf DE_ETRS89/UTM 5. Beispiel VA Rochlitz 6. Abschließende Festlegungen

3 Heutiges amtliches Lagebezugssystem: DE_RD/83_GK_3 Gauß-Krüger-3-Grad-Streifen(R,H) /00: Hochwert: Abstandsmaß rechtw. Projektion des Punktes auf Mittelmeridian vom Äquator Rechtswert: Gradzahl (z.b.15 ) dividiert durch 3 zukünftiges amtliches Lagebezugssystem: DE_ETRS89/UTM /00: Nordwert: Abstandsmaß rechtw. Projektion des Punktes auf Mittelmeridian vom Äquator Ostwert: Zonenkennzahl

4 AFIS-ALKIS-ATKIS Zusammenführung der bisherigen Verfahren in ein neues modernes gemeinschaftliches System ALK Punktdatei Grundrissdatei ALKIS1-ALB ATKIS AFIS ALKIS ATKIS AAA Einheitliches geodätisches Bezugssystem ETRS89/UTM

5 ALKIS und ETRS89/UTM gleichzeitig Wiederherstellung Geraden TRANS-SN EDBS ETRS89/UTM EDBS ETRS89/UTM ALKIS Migration ETRS89/UTM NAS ETRS89/UTM EDBS GK Entladen der Tabellen Grundrissdatei Punktdatei Migrationsdaten ALKIS ETRS89/UTM Einrichtungsauftrag DHK ALKIS ETRS89/UTM

6 Koordinatenüberführung nach ALKIS NAS DHHN92/GK NAS DHHN92/GK Transformationsprogramm Bestandsdaten ALKIS ETRS89/UTM Transformationsprogramm NAS ETRS89/UTM NAS ETRS89/UTM

7 Europäisches Koordinatenreferenzsystem ETRS89(X,Y,Z): (European Terresterial Reference System) UTM: WGS84 bzw. ETRS89 Ellipsoid Große Halbachse: m Abplattung: 1:298, RD/83: Bessel-Ellipsoid Große Halbachse: m Abplattung: 1:299, Aufgrund plattentektonischer Bewegungen ändert sich die Lage Europas auf der Erdoberfläche und damit in Beziehung zum WGS84 kontinuierlich. Das ETRS89 ist eine spezielle Ausprägung des WGS84, die sich auf Europa und den festen Zeitpunkt 1989 bezieht.

8 amtliches Höhenreferenzsystem: HST: 160,169 DHRS realisiert durch DHHN92 (Deutsches Haupthöhennetz 1992, Höhen über Normalhöhennull; Pegel Amsterdam) /00: Ellipsoidische Höhe bezüglich ETRS89 HST: 300, /00: ,077 Höhenbezugsfläche mit Konstanten GRS80 berechnetes Quasigeoid

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10 Deutsches Koordinatenreferenzsystem DE_ETRS89/UTM. Zoneneinteilung ist das geodätische Datum ETRS89 in Verbindung mit dem UTM-Koordinatensystem (Universal Transversale Mercatorprojektion) 60 vertikale Streifen 6 Längengrad (max. 800km) 177 westl. Länge 177 östl. Länge Zonenstreifen 80 Süd bis 84 Polkappen Stereograph. Projektion Zonenstreifen 8, jeweils vom Süd nach Nord mit Buchstaben gekennzeichnet U31 U32 U33 T31 T32 T33 GK: 3 -Streifensystem UTM: 6 -Streifensystem

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12 Zoneneinteilung

13 Koordinatenbeispiel: GK: Rechtswert 7 Stellen m UTM: Ostwert 8 Stellen m Zone: 33-Nord mit Mittelmeridian 15 Punkt liegt km vom westlich vom Mittelmeridian ( m m ) GK: Hochwert 7 Stellen UTM: Nordwert 7 Stellen m Punkt ist m vom Äquator entfernt GK: UTM: die Bezeichnung der Koordinatenachsen Rechts Hoch die Bezeichnung der Koordinatenachsen East North / Ost Nord

14 Universale-transversale-Mercator-Abbildung (UTM) (Mai 1995: Beschluß AdV) Meridianverkürzung International einheitlichen UTM-Maßstabsfaktor Paralelle Schnittlinien längentreue Abbildung (180km vom Mittelmeridian) GK: Gauss-Krüger-Abbildung Zylinderprojektion

15 Abbildungsverzerrung G-K-Abb./ UTM-Abb.

16 Strecken- und Höhenreduktionen -Strecken.-, Flächen.- und Höhenreduktion nicht vernachlässigbar - im Bereich Mittelmeridian am größten ; in SN stets negativ S(ell)=S(gem)* (1-h(ell)/r) S(utm)=S(ell)* (1+(E 500km) ²/2r²) Höhe NHN Plauen Torgau/ Dresden Görlitz SZ

17 Problem bei Überführung LikA nach ETRS89 / UTM - ALK-Daten ohne Höhen - Hohe Datenmenge (Bautzen: 25 Mio Punkte) - Überführungszeit beschränkt - Geradenbedingungen zwischen Grenzpunkten wiederherstellen - Datenabgabe aus ALKIS auch weiterhin in RD83/GK_3 - Unterstützung der Datennutzer Download der Überführungssoftware

18 Passpunkte für 7-P-T / Restklaffen - Passpunkte = RBP s LZK!= 0 LGA(LST489):1,2,3 LGA(LST110):3,4,5 - Ausreichende Genauigkeit mit Transformationsgebieten entsprechend der TK25- Nomenklatur Festlegung Transformationsparametern Restklaffenverteilung (max 7 cm)

20 Der Weg zu TRANS-SN - Seit Ende der 90er Jahre im Referat 24 Nutzung des vom IfAG erworbenen Transformationsprogramms SATRA für die Berechnung von ETRS89-Koordinaten für nicht GPS-gemessene TP - Transformationsgebietsgröße max. TK25 mit Überlappung - Nachgeschaltete RK-Verteilung mit SYSTRA, umständlich, unübersichtlich und bedienfehleranfällig RD/83-Koordinatenbeständen Restklaffen bis mehrere dm ETRS89 mit Maximalfehlern von 2 cm quasi homogen - Nach Einführung der ALK-PuDa Notwendigkeit zur Anpassung des Programms (nun auch Rücktransformation interessant und notwendig) - Auslotung des Potentials zeigte Chance zur universellen Nutzung im Geschäftsbereich des LV und im Kataster - Transformation von Massendaten (Elbe-DGM)

21 Warum TRANS-SN? - Praxisbewährte Funktionalität durch 1000-fach getestete Kernmodule, die längst bezahlt sind - Optimale Methoden für höchstmögliche Genauigkeit in Kombination mit DV-mäßig effizientem Ablauf - Bei eigener Weiterentwicklung totale Flexibilität in Abhängigkeit der Aufgabenstellungen der Vermessungsverwaltung Als Version mit Oberfläche/Grafik im Referat 24 und 14 im Einsatz Punktdateianbindung (X,Y,Z für GPS-Kalibrierung) Überführung LiKa Anbindung an DHK -Gewährleistung der unkomplizierten Einführung aktueller Geoidmodelle und neuer Passpunkte

22 Delaunay-Triangulation und Natural-Neighbour-Interpolation Lokales Interpolationsverfahren, nur natürliche Nachbarn werden zur Interpolation herangezogen Ausgangspunkt Delaunay-Triangulation Suche nach natürlichen Nachbarn eines zu überführenden Punktes (Interpolationsstelle) Leerer Umkreis Bildung der Voronoi-Flächen und der Teil-Voronoi-Flächen Stärken der Natural-Neighbour-Interpolation Vermeidung einseitiger Punktnachbarschaften keine homogeneverteilung der Datenpunkte notwendig Geringer Speicherplatzbedarf Gewichtsfunktion außerhalb des Umkreise exakt null qualitativ gute Restklaffenverteilung Überproportionale Einflüsse von Punkthäufungen werden begrenzt

23 Delaunay-Triangulation und Natural-Neighbour-Interpolation Gewicht für die Berechnung der Interpolation Verhältnis Voronoi-Fläche zu Teilfläche Voronoi-Fläche Delaunay-Dreiecksvermaschung Punkte in Voronoi-Fläche liegen näher an Punkt 22 als an jedem anderem natürlichen Nachbarpunkt Kante Voronoi-Fläche ist geometrischer Ort, der gleich weit von zwei Punkten der menge M entfernt ist

24 Delaunay-Triangulation und Natural-Neighbour-Interpolation

25 RD/83... DHHN92 GK_3 B, L H SatNiv-Geoid Funktionsprinzip des Programmsystems TRANS-SN des LV ell. 4-PT ellipsoidische Vortransformation zwischen RD/83 und 42/83 (mit 4 Parametern) mit globalem Parametersatz für 42/83 B,L X, Y, Z Geoid S42 DHHN92 ell.h42/83 Par.sax 7-P-T ETRS89... hetrs Restklaffenverteilung UTM B, L X, Y, Z Restklaffen Fix

26 Datei mit Parametern par.sax

27 Datei mit Restklaffen

29 Untersuchungen zur Überführung der Daten des Liegenschaftskatasters von RD/83 nach ETRS89/UTM Stützpunktfeld unterschiedlich dicht! Stützpunktanzahl : 7282 Durchschnittliche Stützpunktanzahl: 55 Gebiet Leipzig: 75 Gebiet Chemnitz: 85 Gebiet Dresden: 55 Nordlausitz: 15 TK 25 Kartenblätter: 188 Parameter berechnet 178

30 Untersuchungen zur Überführung der Daten des Liegenschaftskatasters von RD/83 nach ETRS89/UTM Restklaffen inhomogene Orientierung durch TK25-Kachelsystem ausreichend modelliert In Gebieten mit gleichgerichteten Restklaffen werden geometrische Bedingungen besser überführt

31 Passpunktverteilung

32 Festlegung von Vergleichsgruppen & '!()*'! ++!.8 2 3!.7*1 2#"3!./ 2#"3!./*0*1 2" +,5 6" 3!./*0*1!./*0*1!" #$%# ( () 2!"3 ' (!$ ( () 2!"' 3 (!$ " ( () 2!"' 3 (!$ " ( () 2!"' 3 -,!'! 2 4 +, 3 ( () 2!"' 3 -,!'! 2 4 +, 3 () * )! +,* #- - $" ( 2!"3 ( 2!"'3 ( 2!"'3!" #$%&'!" #$%&'!" #$%&'

33 Untersuchungen zur Überführung der Daten des Liegenschaftskatasters von RD/83 nach ETRS89/UTM % ' '! ++ 3 *' ' 8! 3! 445*() ' '% *6'6 77 #:$$: ;!" " 5"*! #:$ $: ;!"'!, < * /=- - : 9 ' ' /0 : 9 ', ' 0' #1 2 : 9 0', 2', #2 /#/ 0 : 9 ' ', 1,' /#/ 0 : 9 ' ' #'. 1. /#/ 0 : 9 -' #.' - ',' -

34 Auswertung zur Überführung der Daten des Liegenschaftskatasters von RD/83 nach ETRS89/UTM - keine signifikante Änderungen in den rechten Winkeln -Gerade: +/- 0.6 cm Abszissen +/- 0.2 cm Ordinate -Keine sichtbaren Veränderungen der Geometrie -Festgestellte max. Punktlageabweichung von 9 cm unterhalb Kartiergenauigkeit

35 Auswertung zur Überführung der Daten des Liegenschaftskatasters von RD/83 nach ETRS89/UTM - lokale Transformation größere Genauigkeit als feste Transformationsparameter - lokale Transformation keine Genauigkeitssteigerung durch RKV -Steigerung Genauigkeit bei TK25-blattweise Transformation durch RKV (Abw zu Sollkoordinaten 5-11 mm ; ohne RKV 4-18 mm) -größere Spannungen bei Rücktransformation Gruppe C

36 Untersuchungen zur Überführung der Daten des Liegenschaftskatasters von RD/83 nach ETRS89/UTM Höhenfehler beeinflusst Ostwert *5!89)) 7 *:*7" * 7 #$%# "5()! % 7 ;*:* ? = > 0 / / $ " 0 /88 7=8 788 =8 8 = =8 /88 /= )) 6 7 *:*7 7 ETRS89/UTM-No rdwert_tk25 ETRS89/UTM-No rdwert_lo kal ETRS89/UTM-Os twert_tk25 ETRS89/UTM-Os twert_lo kal Abweichungen von der Sollhöhe < ± 50 m bewirken Änderungen in den UTM- Koordinaten < 2 mm

37 Problem: ALK-Daten keine Höhe Für jedes Koordinatenpaar Höheninterpolation Grundlage DGM25 (TK25 bezogen a Rasterpunkte) Bikubische Interpolation Jeweils 16 Rasterpunkte zur Höheninterpolation Resümee: Lokales Speichern der DGM25- Daten für einmalige Aktion akzeptabel Für vernetzten Zugriff neue Zugriffstechnologie entwickeln

39 Beispiel DGM

40 Problem: Performance Auslesen Daten aus ALK: Aus zentralen ALK-Datenbank ausreichende Performance Punktdatei nicht über EDBS-Modul auslesen, sondern als Tabellen entladen

41 Technologie Überführung LiKa - Grundrissdatei 1. Export der ALK aus Grundrissdatei über EDBS 2. Grundriss-EDBS-Daten ins Überführungsverzeichnis GR_RD83_GK_3 (Grundrissdatei) stellen 3. Ausführen Startscript: Alle Grundriss-EDBS-Daten im Überführungsverzeichnis GR_RD83_GK_3 werden nacheinander ohne Interaktion nach ETRS89/UTM überführt Ergebnis: EDBS-Datei Grundrissdaten in ETRS89/UTM

42 Technologie Überführung LiKa - Punktdatei 1. Export der Punktdatei über Entladen der Tabellen 2. Grundriss-EDBS-Daten ins Überführungsverzeichnis GR_RD83_GK_3(Punktdatei) stellen 3. Ausführen Startscript: Punktdatei-Schnittstellendatei im Überführungsverzeichnis GR_RD83_GK_3 wird ohne Interaktion nach ETRS89/UTM überführt Ergebnis: EDBS-Datei Punktdatei in ETRS89/UTM

43 Wie weiter... Kleine Änderungen der Geometrie (z.b. Geraden zwischen zwei Grenzpunkten)

44 Wiederherstellung Geraden durch Migrationssoftware Wiederherstellung Geraden TRANS-SN EDBS ETRS89/UTM EDBS ETRS89/UTM ALKIS Migration ETRS89/UTM NAS ETRS89/UTM Migrationsdaten ALKIS ETRS89/UTM Einrichtungsauftrag DHK ALKIS ETRS89/UTM

46 Performance Überführung LIKA ETRS89/UTM

47 Kontrolle Überführung LIKA

48 Grundrissdatei vor Überführung ETRS89/UTM

49 Grundrissdatei nach Überführung ETRS89/UTM

50 Grundrissdatei vor Überführung ETRS89/UTM Diff=0.469 m Diff=0.214 m

51 Grundrissdatei nach Überführung ETRS89/UTM Diff=0.469 m Diff=0.214 m

53 Vergebene Punktkennzeichen bleiben erhalten ETRS89/UTM-Koordinaten der Punkte der Landesgrenze werden originär nach ALKIS übernommen Ausführlicher Test der überführten Daten des Lika der Vermessungsämter Bautzen, Großenhain und Rochlitz Erzeugung einer Differenzliste zwischen transformierten ETRS89/UTM-Koordinaten und schon in der Punktdatei gespeicherten ETRS89/UTM-Koordinaten für jedes Amt bis November 2007