Methoden, Werkzeuge und Dienste für die Koordinatentransformationen. GIS/SIT Zürich / 17.Juni 2010

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1 armasuisse Methoden, Werkzeuge und Dienste für die Koordinatentransformationen GIS/SIT Zürich / 17.Juni 2010 U. Marti, M. Kistler, J. Ray

2 Inhalt Strategie und Vorgehen beim Bezugsrahmenwechsel Methoden der Transformation Werkzeuge und Dienste Ausblick 2

3 Warum Bezugsrahmenwechsel? GNSS-Messungen (ohne Einpassen) grenzüberschreitende Datenportale Qualitätssteigerung Datenaustausch mit Nachbarländern Europäische Datensätze Basis für den Aufbau der NGDI (Nationale Geodaten-Infrastruktur) Nachbarländer haben BRW schon vollzogen (Frankreich) oder sind ebenfalls an der Arbeit (Deutschland, Österreich) 3

4 Vision swisstopo für die NGDI im Hinblick auf die Einführung von LV95 Mit dem Bezugsrahmenwechsel werden die Voraussetzung geschaffen, dass in der Datenerfassung und -nachführung sowohl bei den Referenzdaten wie auch den Geobasisdaten primär absolut gearbeitet werden kann (z.b. mit dem Positionierungsdienst swipos). Referenzdaten, welche die Voraussetzungen bei der Umstellung auf LV95 diesbezüglich nicht erfüllen, müssen klar gekennzeichnet sein und innert nützlicher Frist lokal entzerrt werden. 4

5 l GeoIV und die geodätischen Bezugssysteme und -rahmen Neuer Lagebezugsrahmen LV95 für die Schweiz Keine Änderung in der Höhe Übergangsfristen: Referenzdaten 2016 swisstopo, AV-Daten und ASTRA gemäss Geobasisdaten-Katalog Übrige Geobasisdaten

6 Entzerrungsarbeiten: Optimales Vorgehen heute ab 2007 Fernziel 2016 / 2020 Erneuerungen Bezugsrahmenwechsel 6

7 Entzerrungsarbeiten: Alternative mit Ausscheidung und Kennzeichnung von zu entzerrenden Gebieten heute ab 2007 Fernziel Lokale 2016 / 2020 Spannungen Bezugsrahmenwechsel Erneuerungen 7

8 Strategie swisstopo swisstopo übernimmt in der Schweiz die Führungsrolle für LV95: Geodaten werden sukzessive auf LV95 umgestellt bzw. in beiden Bezugsrahmen angeboten TLM Datenhaltung- und Produktion sowie swissimage Produktion seit 2008 in LV95 Die andere Geobasisdaten von swisstopo werden zurzeit noch "on demand" in LV95 geliefert amtliche Vermessung bis spätestens 2016 Software und/oder Geodienste unterstützen Geodatenproduzenten bestmöglich beim Bezugsrahmenwechsel und erleichtern damit die Umstellung REFRAME / Transformations-Geodienste Portal Bezugsrahmenwechsel: swipos unterstützt sowohl LV95/LHN95 wie auch LV03/LN02 in allen Echtzeitanwendungen (GNSS-RTK) 8

9 Nationale Dreiecksvermaschung CHENyx06 Transformation LV03 D LV95 mit höchster Genauigkeit Dreiecksvermaschung Stufe Landesvermessung Dreiecksvermaschung Stufe Kanton (c) swisstopo - Geodesy 9

10 Methoden lokale affine Transformation wurde als Standardmethode gewählt (FINELTRA) für die meisten Vektordaten ist diese Methode anzuwenden für einige Datensätze können aber auch vereinfachte Verfahren gewählt werden Rasterdaten Daten mit geringer Genauigkeit sehr lokale Datensätze 10

11 l Realisierungsvarianten für den Bezugsrahmenwechsel Genauigkeitsanforderungen bestimmen das Verfahren SWISSIMAGE TLM DTM-AV DOM Positionierungsdienste ADS40 Vektordaten Orthobilder VEKTOR DHM25 11

12 Gitterinterpolation Verzerrungen werden in einem regelmässigen Raster abgespeichert Standardmethode in vielen GIS- und GPS- Programmen (NTv2, LSKS, SGF,..) Geeignet für Vektor- und Rasterdaten Genauigkeitsverluste sind für viele Anwender vernachlässigbar 12

13 Internet-Portal Bezugsrahmenwechsel Informationen Download von CHENyx06 / Bestellung der REFRAME-DLL REFRAME-Geodienste FINELTRA-Datenviewer 13

14 Transformationsdienst / Software REFRAME Programm / Geodienst REFRAME mit allen für die Schweiz relevanten Transformationen: - LV03 LV95 ETRF93 ~WGS84 - Geoidundulationen CHGeo98 CHGeo Ellipsoidische Höhen LHN95 LN02 - Schweizer- und UTM-Projektion Unterstützung von folgenden Formaten: - Text - LTOP (Koo/Mes) - DXF - Shape - Interlis1 - Adalin - Topobase Auch als Geodienst verfügbar und im Batch-Modus einsetzbar 14

15 FME-Transformer REFRAME Plug-in für FME Versionen mit allen Transformationen, die in die FME-Standardversion nicht unterstützt sind (oder nur näherungsweise): - LV03 LV95 - Geoidundulationen CHGeo98 CHGeo Ellipsoidische Höhen LHN95 LN02 Funktioniert in Workbench oder mit Universal Translator Kann alle Geometrien transformieren Auch für Rasterdatentransformation anwendbar (FME 2010 oder neuer) Gratis (ausser Geoidmodell) 15

16 Werkzeuge für Software-Entwickler Die Formeln für den Übergang von WGS84 nach CH1903+ sowie für die Schweizer Projektion sind detailliert auf der Internet-Seite von swisstopo beschrieben. Beispiele mit Quellcode / Skripts für verschiedenen Programmiersprachen sind ebenfalls verfügbar. Die Software REFRAME kann von einer externen Software über die Kommandozeile im Batch-Modus aufgerufen / gesteuert werden. Eine mit.net und COM (C++/VBA) kompatible Progammbibliothek (DLL) mit allen in REFRAME vorhandenen Transformationen steht gratis zur Verfügung. Diese kann direkt über Internet bestellt werden. 16

17 Ausblick, Weitere Entwicklungen Entwicklung von Tools für lokale Transformationen und Entzerrungen Erneuerung des Programms TRANSINT Transformation und Interpolation lokale Dreiecksvermaschung (für Entzerrung) Unterstützung aller Datenformate von REFRAME neue Interpolationsmethoden Rahmenprogramm mit vereinfachter Benutzeroberfläche (Integration, LTOP, KOORDIFF, PLANETZ, REFRAME,..) 17

18 Zusammenfassung Der Bezugsrahmenwechsel auf LV95 wird kommen und alle betreffen, welche mit Koordinaten arbeiten Die Methoden sind festgelegt und die Werkzeuge bereit möglichst viele Tools werden gratis zur Verfügung gestellt swisstopo bietet Unterstützung für Software- Entwickler, Geodaten-Produzenten und Endbenutzer an Weitere Informationen: 18

19 li "Best Practice" Georeferenzdaten Enge Zusammenarbeit zwischen den Organen der amtlichen Vermessung, den Fachgemeinschaften und den GDI-Betreiber / GIS-Fachstellen Information und Ausbildung aller Geodatenproduzenten Entzerrungsarbeiten (mit Priorisierung der Gebiete ausserhalb Toleranz) vor Bezugsrahmenwechsel abschliessen, denn sonst sind diese Georeferenzdaten nur bedingt für darauf aufbauende Datensätze verwendbar In der Nachführung sorgfältig zwischen Nachbargenauigkeit und Ausschöpfung der Toleranzen zugunsten einer Absolutgenauigkeit abwägen Neu zu erfassende Geodaten direkt in LV95 erheben Möglichst kurze Übergangszeit mit zwei Bezugsrahmen Nach Abschluss der Vorarbeiten Bezugsrahmenwechsel rasch vollziehen Bezugsrahmenwechsel gegebenenfalls mit anderen Arbeiten wie z.b. einer Datenmigration oder Aktualisierung der GIS-Fachschale kombinieren Erneuerung von Annex-Dokumenten wie z.b. eines Planes für das Grundbuch im Rahmen der normalen Nachführung vollziehen 19

20 li "Best Practice" Geobasisdaten Enge Zusammenarbeit zwischen den Organen der amtlichen Vermessung, den Fachgemeinschaften und den GDI-Betreiber / GIS-Fachstellen Information und Ausbildung aller Geodatenproduzenten Pragmatischen Ansätzen wie z.b. beim Topografischen Landschaftsmodell TLM den Vorzug geben: Bezugsrahmenwechsel kombinieren mit anderen Arbeiten, z.b. Datenmigration oder Erneuerung der Fachschale Entsprechend der Datengenauigkeit dem "einfachsten" Transformationsverfahren den Vorzug geben, z.b. Metadaten-Rastertransformation bei swissimage oder einfacher Umprojektion Bei bestehenden Geodaten Bezugsrahmenwechsel im Rahmen des normalen Nachführungszyklus' vollziehen In vielen Fällen (Genauigkeitsanforderungen > 1-2m) reicht eine einfache Umprojektion (Translation) direkt im GIS Bezugsrahmenwechsel ist oftmals nur ein kleiner Teil im Rahmen eines Gesamtprojektes 20

21 lli Strategie swisstopo bezüglich LV95 swisstopo übernimmt in der Schweiz die Führungsrolle für LV95: Geodaten werden sukzessive auf LV95 umgestellt bzw. in beiden Bezugsrahmen angeboten TLM Datenhaltung- und Produktion sowie swissimage Produktion seit 2008 in LV95 Die andere Geobasisdaten von swisstopo werden zurzeit noch "on demand" in LV95 geliefert amtliche Vermessung bis spätestens 2016 Software und/oder Geodienste unterstützen Geodatenproduzenten bestmöglichst beim Bezugsrahmenwechsel und erleichtern damit die Umstellung REFRAME / Transformations-Geodienste Portal Bezugsrahmenwechsel: swipos unterstützt sowohl LV95/LHN95 wie auch LV03/LN02 in allen Echtzeitanwendungen (GNSS-RTK) Nächste Umstellung auf LV95 Der Kanton Wallis arbeitet bereits seit 2006 vollständig in LV95. Genf und St. Gallen haben die Umstellung für 2011 angekündigt und die Kantone Basel Stadt und Land für Im Kanton St. Gallen werden mit der Umstellung auf LV95 auch alle Entzerrungsarbeiten abgeschlossen sein. 21

22 li Genauigkeit GRID-Interpolationen - FINELTRA GRID's Umrechnung von FINELTRA in ein regelmässiges GRID 1 x 1 km Näherungslösung Einschränkungen bei sehr lokalen, inhomogenen Verzerrungen 5 Problemzonen Haupttäler Wallis Stadtgebiet Genf Kantonsgrenze Waadt-Genf St.Imier Deutsches Gebiet zwischen Rafzer Feld und Klettgau Verteilung Differenzen: 94.7% < 1 cm 98.5% < 2 cm 99.7% < 4 cm 0.3% > 4 cm Abgeleitet aus einem regelmässigen Gitter Bezugsrahmenwechsel NTv2 Rasterdaten Ausblick Marti, U. (2007): LSKS swisstopo Report

23 Rasterdaten-Transformation Zwei Sitzungen mit swissimage-team und GIS-Zentrum betreffend Rasterdaten-Transformation und optimalem Verfahren für swisstopo Orthophotos: NTv2-Interpolation oder Blocktransformation Tests bezüglich Qualitätsverlust mit NTv2 sind zurzeit am Laufen Implementierung der Metadaten-Rastertransformation in REFRAME und als Geodienst für das Format Geotiff [tfw - Word File] nur Translation per Block um ein Resampling mit entsprechendem Qualitätsverlust zu vermeiden +2 Mio / +1 Mio Bezugsrahmenwechsel NTv2 Rasterdaten Ausblick Implementierung der NTv2-Interpolation (NTv2 = "National Transformation Version 2" Quasi-Standard Interpolationsverfahren in den GIS Systemen) in die Client-Version von REFRAME 23