Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Martin Kadlec, Milan Talich Skalský dvůr 2012, Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography

2 Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Obsah prezentace: a)přehledová informace o výsledcích, kterých bylo dosaženo v rámci projektu InGeoCalc (Tvorba znalostního systému pro podporu rozhodování založeného na geodatech) řešeného v rámci Národního programu výzkumu II MŠMT. b)přehledová informace o webové aplikaci pro přesnou transformaci normálních a elipsoidálních výšek Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography

3 Projekt InGeoCalc Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek InGeoCalc = znalostní (expertní) systém pro podporu rozhodování založeného na geodatech čtyři základní úlohy: 1.klasifikace digitálních rastrových obrazů metodou Bayesovské klasifikace, 2.geometrická transformace digitálních rastrových obrazů (georeferencování) novou vlastní metodou elastické konformní transformace, 3.určení parametrů tíhového pole Země včetně transformace výšek (mezi elipsoidickými a normálními) s využitím nového vlastního kvazigeoidu, 4.analýza deformací nástroji strain analysis s určením charakteristik přesnosti výsledných polí tenzorů deformací.

4 Klasifikace digitálních rastrových obrazů Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Cílem této úlohy bylo vytvořit technologický postup pro klasifikaci rastrových obrazů pomocí bayesovského přístupu a jeho realizací ve formě webové aplikace tak umožnit prakticky komukoliv klasifikovat rastry bez nutnosti speciálního software.

5 Klasifikace digitálních rastrových obrazů původní snímek s trénovacími množinami Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography

6 Klasifikace digitálních rastrových obrazů výsledek klasifikace Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography

7 Elastická konformní transformace Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Cílem této úlohy bylo vytvořit technologický postup pro vlícování rastrových obrazů a realizovat jej formou webové aplikace, která by tuto technologii zpřístupnila široké odborné veřejnosti na Internetu. Výsledkem teoretického výzkumu je elastická konformní transformace, která minimalizuje polohové odchylky na vlícovacích bodech a přitom optimalizuje míru elasticity. Výhody: -optimální snížení polohových odchylek na vlícovacích bodech, které nezpůsobuje výrazné zdeformování souřadnicové sítě -robustnost vůči nerovnoměrnému rozložení vlícovacích bodů -zachování konformity i při nelineárním zdeformování souřadnicové sítě -možnost určit přesnost transformace v libovolném bodě

8 Elastická konformní transformace rastrových obrazů příklad transformace katastrální mapy na letecký snímek včetně izolinií přesnosti Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

9 Elastická konformní transformace rastrových obrazů příklad transformace mapových listů na známé souřadnice jejich rohů (georeferencování) Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

10 Určení parametrů tíhového pole Země včetně transformace výšek Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Dva cíle: 1.Vytvořit technologii umožňující jednoduchou ale zároveň velmi přesnou transformaci výšek mezi geometrickými výškami a fyzikálními výškami 2.Vytvořit technologii zprostředkovávající základní informace o tíhovém poli na území ČR Byly sestaveny dva nové modely kvazigeoidu: -geometrický = založen pouze na interpolaci mezi body GPS/nivelace -klasický gravimetrický model založený na tíhových datech, a to jak z globálního modelu EGM08, tak z terestrických gravimetrických měření (následně kalibrován na bodech GPS/nivelace) Pro výpočet parametrů tíhového pole Země z globálního modelu implementován postup generování Legendreových funkcí založený na metodě numerického škálování odvozené O. Nesvatbou

11 Určení parametrů tíhového pole Země včetně transformace výšek Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Realizace technologií webovými aplikacemi Transformace výšek pomocí modelů: –geometrický –kalibrovaný gravimetrický kvazigeoid –nekalibrovaný gravimetrický kvazigeoid –kvazigeoid vypočtený pouze z globálního modelu EGM08 Parametry tíhového pole Země jsou počítány z EGM08. Mapová aplikace pro vizualizaci dat. Přesnost transformace výšek byla odhadnuta pomocí směrodatné odchylky na 1024 bodech výběrové údržby = 29 mm. Přesnost výpočtu parametrů tíhového pole Země byla testována srovnáním s obdobnými programy Synth a GravSoft, shodné nejméně na 5 platných cifer => spočítány s maximální přesností, kterou umožňuje model EGM08.

12 Určení parametrů tíhového pole Země včetně transformace výšek Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

13 Určení parametrů tíhového pole Země včetně transformace výšek Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

14 A nalýza deformací nástroji strain analysis Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Cílem této úlohy bylo vytvořit technologický postup pro analýzu deformací z opakovaných geodetických měření dle teorie mechaniky kontinua Vytvořena nová metodika výpočtu: –vytvoření spojitého modelu pole posunů pomocí aproximace vektorů posunů mezi měřenými body (TPS nebo kolokace), –výpočet tenzorového pole přímo podle definice tenzoru napětí, tj. pomocí gradientů spojitého modelu pole posunů Odhad přesnosti výsledných tenzorů deformací dvěma způsoby: analyticky nebo simulací Monte Carlo Možnost určení hodnoty tenzoru deformace v libovolném bodě Realizace technologie webovou aplikací s pokročilým ovládáním, více možností vizualizací.

15 A nalýza deformací nástroji strain analysis vstupní data Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography

16 A nalýza deformací nástroji strain analysis plocha úplné dilatace Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography

17 A nalýza deformací nástroji strain analysis modelování hlavních toků Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography

18 Příklad 1 - transformace výšky jednoho bodu Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek Zvolen zhušťovací bod 227 “U Celnice” ve Zdibech.

Postup Vstup do aplikace (nutná registrace) Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Postup 1.Zadání názvu 2.Volba aplikace hTrans Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Postup Volba modelu kvazigeoidu Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Postup 1.Volba směru transformace 2.Zadání vstupních souřadnic (šířka, délka, výška) Šířka a délka stačí s přesností na desítky vteřin, protože transformační kvazigeoid má rozlišení 30’’ x 30’’ Oddělovač desetinných míst musí být tečka! Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Postup Stažení výsledku Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Výsledek Textový soubor oddělený mezerami: Nadmořská výška podle Geodetických údajů bodu: 300,43 m Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Příklad 2 – více bodů Souřadnice bodů uložené v textovém souboru Formát popsán na stránce “Formát vstupních dat” Vzorový soubor je možné stáhnout ze stránky „Příklady“ Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Příklad 2 – vstupní soubor Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Příklad 2 – vstupní dialog Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Příklad 2 – výstupní soubor Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Příklad 3 - Shapefile Aplikace umožňuje transformovat také shapefile obsahující libovolné množství bodů. Shapefile se skládá z více souborů, které je nutné zadat v okně aplikace. Souřadnicový systém souřadnic X, Y může být v tomto případě libovolný může být v tomto případě libovolný (S-JTSK, S-42) a je určen souborem PRJ Je nutné zadat existující atribut v němž je uložená výška k transformaci a nový atribut, do nějž budou zapsány transformované výšky Výstupem je opět shapefile. Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Správa projektů Všechny transformace provedené uživatelem jsou uloženy na serveru Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

Vizualizace výsledků Jednoduchá mapová aplikace umožňuje přehled výsledků: Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek

32 Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography Děkuji za pozornost Přesná transformace normálních a elipsoidálních výšek