Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge


geotra:gui

Graphische Benutzeroberfläche

Das Modul GeoTra wird vollständig über eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) administriert. Da GeoTra zwei Verfahren zum Durchführen einer Datumstransformation unterstützt, teilt sich diese GUI auf zwei Registerkarten (Tabs) auf, vgl. Abbildung 1. Sowohl die Registerkarte NTv2-Gitterdaten als auch die Schaltfläche 3D-Helmert-Transformation sind ähnlich aufgebaut.

Graphische Benutzeroberfläche von GeoTra
Abbildung 1: Graphische Benutzeroberfläche von GeoTra

Im oberen Bereich sind stets die Einstellungen für das Start- und Zielsystem zu definieren, zwischen denen eine Datumstransformation stattfinden soll. Im unteren Bereich der Registerkarten wird die Koordinatenart festgelegt und die zu transformierende Koordinate eingetragen. GeoTra unterstützt die Eingabe von verebneten Koordinaten wie bspw. Gauß-Krüger oder UTM und geographischer Koordinaten. Im Fall der 3D-Helmert-Transformation können auch geozentrische Koordinaten direkt eingegeben werden. Sollen mehrere Koordinaten transformiert werden, bietet GeoTra einen Batch-Modus an. Anstelle der eingegebenen Koordinaten auf der Oberfläche greift GeoTra in diesem Fall auf eine Koordinatendatei zurück. Die transformierten Punkte werden direkt in einer Datei abgelegt.

Für die Umformung zwischen geographischen und verebneten Koordinaten sind zwei Algorithmen implementiert. Bei der strengen Lösung wird mittels komplexer Zahlen iterativ die Umformung durchgeführt. Dieses Verfahren ermöglicht eine verlustfreie Umformung (vgl. Schuhr 1995) und sollte bei höchsten Genauigkeitsansprüchen und ggf. beim Überführen von Koordinaten in den benachbarten Streifen angewandt werden. Alternativ erfolgt die Umformung auf der Basis einer Reihenentwicklung, wobei die Anzahl der Glieder fest vorgegeben ist (vgl. Hofmann-Wellenhof et al. 1994). Dieses Verfahren liefert idR. eine ausreichende Genauigkeit, die mit den Ergebnissen des strengen Verfahrens häufig bis auf den 1/10 mm identisch ist. Durch die feste Vorgabe der Glieder ist dieses Verfahren gegenüber der strengen Lösung deutlich schneller. Welches Verfahren GeoTra bei der Umformung anwendet, wird durch die Option Strenge Koordinatenumformung vom Nutzer festgelegt.

NTv2-Gitterdaten

Zur Durchführung einer Datumstransformation mittels NTv2-Verfahren sind Gitterdaten notwendig. Diese werden u.a. von Landesvermessungsämtern zu unterschiedlichen Konditionen bereitgestellt. GeoTra unterstützt sowohl das ASCII-Format (*.gsa) als auch die binären Daten (*.gsb). Alle Dateien mit den Endungen *.gsa bzw. *.gsb, die sich beim Start der Applikation im Verzeichnis <JAG3D>/NTv2/ befanden, werden in der Dropdown-Liste auf der Oberfläche dem Nutzer zur Auswahl angeboten. Eigene oder neuere Gitterdaten können somit ganz einfach dem Programm zugänglich gemacht werden, vgl. Abbildung 2

NTv2-Einstellungen für Start- und Zielsystem
Abbildung 2: NTv2-Einstellungen für Start- und Zielsystem

Anhand der Meta-Daten der gewählten NTv2-Datei werden die verfügbaren geodätischen Bezugssysteme (bspw. DHDN oder ETRS89) für das Start- bzw. Zielsystem ermittelt und jeweils in einer Dropdown-Liste zusammengefasst. Weiterhin werden die zum geodätischen Bezugssystem gehörende Projektion (bspw. Gauß-Krüger oder UTM) und die Halbachsen des Bezugsellipsoids ausgegeben. Für verbreitete Ellipsoide (bspw. Bessel oder GRS80) liegen programmintern genauere Parameter vor, auf die bei der Transformation zurückgegriffen werden.

Hinweis auf ein verfügbares Subgitter
Abbildung 3: Hinweis auf ein verfügbares Subgitter

Enthält die NTv2-Datei neben dem Hauptgitter noch höher aufgelöste Subgitter, werden diese dem Nutzer zur Auswahl gestellt. Ist die Option Subgitter automatisch wählen gesetzt, ermittelt GeoTra automatisch das zur jeweiligen Koordinate passende Subgitter. Wird trotz vorliegen eines genaueren Subgitters vom Nutzer eine anderes Gitter gewählt, blendet GeoTra ein Hinweisicon ein, vgl. Abbildung 3.

3D-Helmert-Transformation

Der Datumswechsel mittels 3D-Helmert-Transformation erfolgt auf Basis geozentrischer Koordinaten unter Verwendung eines Transformationsparametersatzes. Für den eigentlichen Elliposidübergang sind hierzu drei Translationen, drei Drehwinkel und ein Maßstab vorzugeben. Da nicht für alle Datumstransformationen Parametersätze vorliegt, werden in GeoTra zwei Transformationen hintereinander durchgeführt, vgl. Abbildung 4. Als Zwischensystem wird hierbei das WGS84 gewählt, da es als GPS-Referenzsystem weite Verbreitung findet. Das Vorliegen von Parametersätzen zum Überführen von Koordinaten eines bestimmten Bezugssystems ins WGS84 ist daher sehr wahrscheinlich.

Die geozentrischen Koordinaten des Startsystems werden intern zunächst ins WGS84 überführt und anschließend vom WGS84 ins definierte Zielsystem transformiert. Die bereitzustellenden 7 Transformationsparameter müssen dabei immer eine Transformation in das WGS84 beschreiben.

Definition des geodätischen Datums für Start- und Zielsystem
Abbildung 4: Definition des geodätischen Datums für Start- und Zielsystem

Anstelle des WGS84 kann auch ein beliebiges anderes Zwischensystem gewählt werden, solange Transformationsparameter vom Start- und Zielsystem in dieses vorliegen. Durch Nullsetzung aller Transformationsparameter der zweiten Transformation ist ebenfalls eine direkte Datumstransformation ohne Zwischensystem möglich.

Für die Umformung von geozentrischen Koordinaten in geographische bzw. verebnete Koordinaten und andersherum sind weiterhin das Bezugsellipsoid (bspw. Bessel oder GRS80) und eine Projektion (bspw. Gauß-Krüger oder UTM) festzulegen, sodass das geodätische Datum vollständig definiert ist. Gängige Bezugssysteme sind programmintern bereits parametriert und können über eine Dropdown-Liste ausgewählt werden. Sollte ein Bezugssystem nicht vorhanden sein, kann dieses nutzerspezifisch definiert werden.

Koordinateneingabe

GeoTra unterstützt im NTv2-Modus die Eingabe geographischer (Länge λ, Breite φ) und verebneter, rechtwinkliger Koordinaten (East, North). Die Eingabe einer ellipsoidischen Höhe hell ist bei diesem Verfahren nicht notwendig. Soll der Bezugssystemwechsel mittels Helmerttransformation erfolgen, so können neben den geographischen (Länge λ, Breite φ, ellipsoidischen Höhe hell) und verebneten, rechtwinkligen Koordinaten (East, North, ellipsoidischen Höhe hell) auch geozentrische Koordinaten (X, Y, Z) eingegeben werden. Da es sich bei allen Eingabeformaten lediglich um eine Koordinatendarstellung handelt, lassen sich diese ineinander widerspruchsfrei überführen. GeoTra überführt daher die vorgegebenen Koordinaten stets in die verbleibenden Koordinatendarstellungen. Die jeweiligen Ausgangskoordinaten sind durch den selektierten Radiobutton links markiert, vgl. Abbildung 5.

Koordinateneingabe auf der Oberfläche
Abbildung 5: Koordinateneingabe auf der Oberfläche

Geographische Koordinaten werden von GeoTra als Dezimalgradzahl verarbeitet. Neben Dezimalgrad kann eine Eingabe auch in Form von Grad, Minuten und Sekunden oder Grad und Dezimalminuten auf der Oberfläche erfolgen. GeoTra rechnet in diesem Fall automatisch in Dezimalgrad um, wenn das Textfeld verlassen wird. Die nachfolgende Tabelle zeigt gleichwertige Koordinaten in unterschiedlichen Darstellungen.

Koordinatendarstellung Beispiel
Grad, Minuten und Sekunden 50° 47' 11.941“
Grad und Dezimalminuten 50° 47.19902'
Dezimalgrad 50.78665°

Verebnete, rechtwinklige Koordinaten wie bspw. Gauß-Krüger oder UTM-Koordinaten sind vollständig inklusive der Kennziffer bzw. der Zonenkennung einzugeben. Erfolgt die Transformation mittels 3D-Helmert-Transformation, so ist weiterhin die Höhe über dem Bezugsellipsoid vorzugeben.

Bei den geozentrischen Koordinaten handelt es sich um kartesische 3D-Koordinaten, die sich auf das gewählte Referenzellipsoid als Erdmodell beziehen. Der Ursprung liegt im Massenmittelpunkt der Erde. Die Z-Achse ist die mittlere Rotationsachse der Erde, die X-Achse liegt in der Äquatorebene und geht durch den Nullmeridian (Greenwich) und die Y-Achse steht senkrecht auch X und Z.

Wird kein Bezugsmeridian λ0 vorgegeben, wird dieser vom Programm automatisch anhand der vorgegebenen Koordinate und der definierten Projektion bestimmt, wie in Abbildung 5 zu erkennen. Das Eingabefeld λ0 ist hierzu frei zu lassen. Liegen die Koordinate an einer Streifen- bzw. Zonengrenze, so ist es häufig zweckmäßig, diese in ein einheitliches System zu überführen. In diesem Fall ist vom Anwender ein gültiger Bezugsmeridian festzulegen. GeoTra prüft, ob λ0 zur gewählten Projektion passt und gibt im Zweifelsfall eine Warnmeldung aus, die vom Anwender explizit zu bestätigen ist, vgl. Abbildung 6.

Ungültiger Bezugsmeridian
Abbildung 6: Ungültiger Bezugsmeridian λ0
geotra/gui.txt · Zuletzt geändert: 14.11.2013 19:26 von Michael Loesler