Freie Stationierung E.2.3.3 GC-R

Last update 13.09.2001
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E.2.3.3

Freie Stationierung

Stichworte	Zweck, Voraussetzungen, Ablauf, Optionen Standpunkt, Neupunkte, Optionen Neupunkte,
Zweck	Mit dem Programm Freie Stationierung werden die Koordinaten eines polaren Standpunktes bestimmt. Dies geschieht über eine Transformation eines lokalen Standpunktsystems in ein übergeordnetes System. Dabei stehen sowohl eine 3-Parameter, eine 4-Parameter-(ähnlich) sowie eine 6-Parameter-(affin)-Transformation zur Verfügung. Standardmäßig werden die Transformationsparameter über eine Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt. Als Zusatzoption ist ein Optimierungsalgorithmus eingebaut. Das Programm beeinhaltet einen Rückwärtsschnitt.
	Die Paßpunkte für die Stationierung können Vollpaßpunkte, Lagepaßpunkte oder Höhenpaßpunkte sein.
	Die Freie Stationierung arbeitet nur für die Lage streng. Die Standpunkthöhen werden durch gewichtete Mittelung der übertragenen Höhen bestimmt. Wahlweise kann der Standpunkt, wenn er bekannt ist, mit in die Transformation einbezogen werden. Dies ergibt eine Stabilisierung der Ergebnisse.
Voraussetzung	Die Koordinaten der Anschlußpunkte (Paßpunkte) müssen vorliegen. Die Koordinaten der zu transformierenden Punkte werden vom Programm als örtliche Koordinaten im Standpunktsystem bestimmt. Zu dem Punkt muß ein Ansatz "Polarer Standpunkt" Kap. E.2.2.2 auf dem Stapel vorliegen. Dieser entsteht vorzugsweise aus einer "Satzmessung" Kap. E.2.3.5. Dieser "Polare Standpunkt" sollte nicht unmittelbar ausgewertet worden sein. Innerhalb der Satzmessung werden die Paßpunkte als Anschlußpunkte (Klasse "1") kodiert.
	Bei der echten Freien Stationierung müssen für die Lage zu mindestens 2 Punkten Richtung und Strecke oder zu mindestens 3 Punkten Richtungen und für die Höhe zu mindestens einem Punkt ein trigonometrischer Höhenunterschied beobachtet worden sein. Bei der Affintransformation müssen mindestens 3 Punkte beobachtet worden sein. Bei der Affintransformation dürfen die drei ersten Punkte jedes Systems nicht kolinear sein, d.h. auf einer Geraden liegen. Bei der Ähnlichkeitstransformation dürfen die beiden ersten Punkte jedes Systems nicht identisch sein. Die Punkte zur Lagebestimmung müssen nicht identisch mit den Punkten zur Höhenbestimmung sein.
	Bei der Freien Stationierung unter Einschluß des Standpunktes müssen für die Lage zu mindestens 1 Punkt Richtung und Strecke oder zu mindestens 2Punkten Richtungen und für die Höhe zu mindestens einem Punkt ein trigonometrischer Höhenunterschied oder die Instrumentenhöhe beobachtet worden sein.
Ablauf	Sie erzeugen zunächst einen "Polaren Standpunkt". Benutzen Sie dazu bitte bevorzugt die Satzmessung. Bei einigen Tachymetern können Sie zusätzlich kodieren, daß ein Ansatz "Freie Station" erzeugt wird. Rufen Sie dann die "Freie Station" auf. Nachdem Sie einen neuen Ansatz erzeugt haben bzw. einen vorhandenen ausgewählt haben, wählen sie den "Polaren Standpunkt" aus der Tabelle der Ansätze. In der Maske für die Anschlußpunkte bestimmen Sie, welche Punkte für die Lagebestimmung und welche für die Höhenbestimmung herangezogen werden sollen. Wählen sie die Art der Transformation und die Art der Restklaffenverteilung. Nachdem Sie die Restklaffen und die übrigen Ergebnisse akzeptiert haben, wechseln Sie zur Tabelle der Neupunkte. Hier entscheiden Sie nochmal für die Nicht-Vollpaßpunkte, ob die fehlenden Komponenten Lage oder Höhe ergänzt werden sollen.
Aufruf	Sie rufen unter "Ing.Verm" den Menüpunkt "Freie Station" auf.
Eingaben	Nachdem Sie einen neuen Ansatz angelegt haben, wählen Sie aus der Tabelle der Ansätze den "Polaren Standpunkt" aus :
	Sie sehen nun die Tabelle "Freie Station, Standpunkt". In dieser Tabelle legen Sie fest, wie die Standpunktkoordinaten ermittelt werden. Tabelle "Freie Station, Standpunkt", linker Teil
	Im linken Teil der Tabelle Erkennen Sie die verwendeten Anschlußpunkte. Dabei ist zu beachten, daß der Standpunkt gleichzeitig auch, eine Zeile tiefer, als Anschlußpunkt aufgeführt ist.
AMN o. Str	In dieser Spalte entscheiden Sie in der ersten Zeile über Alt, Mittel oder Neu bezüglich der Lagekoordinaten des Standpunktes. Bei Anschlußpunkten, bei denen keine Streckenbeobachtung vorliegt, erscheint hier ein "S" zum Zeichen dafür, daß die Strecke aus Näherungskoordinaten ermittelt wurde. Siehe auch unter Besonderheiten.
	Tabelle "Freie Station, Standpunkt", zweiter Teil
dR dH TP	Diese drei Spalten zeigen die Restklaffen an. Die aktuellen Bezeichnungen variieren von Bundesland zu Bundesland.
	Tabelle "Freie Station, Standpunkt", dritter Teil
Aus- schluß	Eine Eingabe eines beliebigen Zeichnes in diesem Feld bewirkt den Auschluß des Punktes von der Lagebestimmung.
Max	Zeigt die maximale Restklaffe an.
s1, s2, Diff	Neben den Restklaffen bestimmt das Programm Strecken zwischen den Anschlüssen und stellt Sie gegenüber. Dies gibt oft klarere Hinweise auf die erreichte Genauigkeit. Dabei steht in der Zeile eines Anschlußpunktes die Strecke zum vorhergehenden Punkt, beim Ersten die Strecke zum letzten Punkt. s1 ist die Strecke aus den Tachymeterdaten, s2 die Strecke aus Koordinaten. Diff entsprechend die Differenz dazu.
	Tabelle "Freie Station, Standpunkt", rechter Teil
Höhe	In der ersten Zeile steht die errechnete Höhe für den Standpunkt. In den weiteren Zeilen stehen die gegebenen Höhen der Anschlußpunkte.
AMN Höhe	Hier entscheiden Sie über ALT, Mittel, Neu bezüglich der Höhe.
(Höhe)	Dies ist die Höhe, die sich aus den EInzelpunkten und den jeweiligen delta-H ergibt.
dHö	Die Differenz zwischen (Höhe) und der endgültigen Höhe in Zeile 1.
Ausschluß	Eine Eingabe eines beliebigen Zeichnes in diesem Feld bewirkt den Auschluß des Punktes von der Höhenbestimmung.
Max	Zeigt die maximale Abweichung an.
Optionen	Die Tabelle Standpunkt hat folgende Optionen:
F2	Restklaffenverteilung. Geben sie hier an, wie Sie die Restklaffen der Lage bei der Transformation verteilen wollen. Eingabe 0.0 bedeutet: Keine Verteilung. Dies ist in der Mehrzahl der Fälle die empfohlene Einstellung. Wichtig: Eine Verteilung der Restklaffen wird auf alle Koordinaten angewandt, d.h. auf die Fest- und Neupunkte.
F4	3 Parameter identisch.
F5	4 Parameter ähnlich
F7	6 Parameter affin
F8	Zeigt die Restklaffen und Transformationsparameter nach der Optimierung. Ist nur aktiv, wenn auch das Optimierungsmodul lizensiert ist.
F9	Zeigt die Restklaffen und Transformationsparameter nach der Methode der kleinsten Quadrate. Zusammen mit F5 ergibt dies Helmert-Transformation.
F11	Wechselt den Modus "Nur Standpunkt". Ist dieser Modus eingeschaltet, so wird nur der Standpunkt bestimmt.
F12	Eingabe von Zusatzinformationen. Signatur, Bemerkung, OSKA, Vermarkung, Bemerkung zur Vermarkung.
Transformations- parameter	Die Transformationsparameter werden am unteren Bildschirmrand angezeigt.
	Der Maßstab wird gegen einen Grenzwert getestet, der in der Tabelle der Fehlergrenzen Kap. E.1.2.2.0 angegeben ist.
Neupunkte	Nach Bestätigen mit oder F3 gelangen Sie zur Tabelle der Neupunkte. Der linke Teil der Tabelle "Neupunkte"
	Die Anschlußpunkte werden in dieser Tabelle nochmal aufgeführt, um bei Lagepaßpunkten die Berechnung der Höhe und bei Höhenpaßpunkten die Berechnung der Lage zu ermöglichen.
	Der mittlere Teil der Tabelle "Neupunkte"
	Der rechte Teil der Tabelle "Neupunkte"
dR dH dP	Diese Felder bezeichnen wieder die Restklaffen. Diesmal sind es jedoch die Anteile aus der Verteilung.
AMN Höhe	Entscheiden Sie hier über ALT, Mittel, Neu für die Höhe.
Optionen	Die Tabelle Neupunkte hat folgende Optionen:
F11	Nur Standpunkt. Hier haben Sie nochmal die Chance zu bestimmen, daß nur der Standpunkt bestimmt wird.
F12	Eingabe von Zusatzinfos. Signatur, Bemerkung, OSKA, Vermarkung, Bemerkung zur Vermarkung.
Besonderheiten	Punkte, zu denen nur Richtungen beobachtet sind.
	Wenn das Programm erkennt, das zu mindestens einem Punkt nur Richtungen beobachtet worden sind, werden zu diesem Punkt Strecken über einen Näherungspunkt ermittelt. Dieser Näherungspunkt wird je nach Gegebenheit über Bogenschlag oder Rückwärtsschnitt bestimmt. Aus diesem Vorgehen ergibt sich, daß die Bestimmung des Standpunktes wiederholt werden muß. (Funktionstasten F4, F5 oder F6) Bei jeder Wiederholung werden erneut die Strecken bestimmt. Bei sauberem Datenmaterial sind 2 Wiederholungen und Anwendung der L2-Methode ( Ausgleichung ) ausreichend. Bei fehlerhaften Beobachtungen oder Anschlußkoordinaten sind jedoch mehr Wiederholungen nötig. Dabei ist die Anwendung der Optimierung anstatt der Ausgleichung zu empfehlen. Die im Dialog bestimmten Standpunktkoordinaten werden in der Meßwertdatei abgelegt, um beim Stapelablauf als Näherungswerte zu dienen. Dabei ist es wichtig, Punkte, bei denen zu große Restklaffen bleiben, als von der Bestimmung auszuschließen zu markieren.
	Mehr als 99 Paßpunkte
	Bei mehr als 30 Paßpunkten wird ein anderer Algorithmus verwendet. Dabei ist nur noch die Helmerttransformation aktiv, bzw. wird zwangsweise verwendet. Auch ist die Optimierung nicht mehr möglich. Es besteht jedoch grundsätzlich keine Mengenbeschränkung.
	Optimierung
	Optimierung : Zum Thema Optimierung sei insbesondere auf die Dissertation von G. Kampmann, erschienen als Heft Nr. 43 der Schriftenreihe "Veröffentlichung des Geodätischen Instituts der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen" verwiesen. Dieses Verfahren benutzt die Eigenschaften der L1-Norm-Methode als maximal robustem Schätzverfahren für unbekannte Parameter. Durch dieses Verfahren wird eine zuverlässige Grobfehlererkennung gewährleistet. Dies bedeutet, daß die Transformationsparameter ohne Iteration, das heißt in einem Schritt, so bestimmt werden, als seien Beobachtungen mit groben Fehlern, also großen Restklaffen, gar nicht erst in die Berechnung eingegangen. Dabei werden bis ca. 40% fehler-behaftete Beobachtungen erkannt. Zum Vergleich dazu : Die Methode der kleinsten Quadate arbeitet in der Fehlersuche nur bei genau einem groben Fehler zuverlässig, weitere Fehler können durch Verschmierungseffekte verdeckt sein. Zusätzlich muß hier eine Neuberechnung unter Ausschluß des fehlerbehafteten Punktes erfolgen.
	Höhenbestimmung
	Die Bestimmung der Höhe erfolgt als gewichtetes Mittel aus den trigonometrischen Höhenübertragungen von den Anschlußpunkten. Als Gewicht ist einheitlich 1/s vorgegeben. Für den Standpunkt wird s=1m gesetzt.
Länderabhängigkeit	Ist der Auftrag als Katasterauftrag angelegt, ergeben sich folgende Einstellungen: Niedersachsen Restklaffen 1/(s^1.5) In den Lagestaten "099" und "100" grundsätzlich 3-Parametertransformation. Rheinlandpfalz Restklaffen 1/(s^2) Mecklenburg-Vorpommern Restklaffen 1/(s^2) Grundsätzlich 3-Parametertransformation. Sachsen Eingabe/Anzeige des Verwendungshinweises Kein Ausdruck des Streckenvergleiches s1, s2 Kein Ausdruck des Stanpunktes als nicht berücksichtigter Anschlußpunkt übrige Bundesländer Restklaffen: Ohne Verteilung Grundsätzlich 3-Parametertransformation. In Abhängigkeit von der Ländertabelle wird die Liste zum Fortführungsriß bzw. Liste der Doppelmessung geführt.
Ingenieurauftrag	Ist der Auftrag als Ingenieurauftrag angelegt, ergibt sich: Restklaffen: Ohne Verteilung Grundsätzlich 3-Parametertransformation.
Gruppe	2
Höhenstatus	Maximal M, jedoch nicht größer als der kleinste Höhenstatus der beteiligten Höhenpaßpunkte.
Lagegenauigkeits- stufe	Die kleinste L. der beteiligten Lagepaßpunkte.