HEPOS και μετασχηματισμοί συντεταγμένων

Transcript

1 Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Πολυτεχνική Σχολή HEPOS και μετασχηματισμοί συντεταγμένων Χριστόφορος Κωτσάκης Τοµέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας Τµήµα Αγρονόµων Τοπογράφων Μηχανικών, ΑΠΘ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΣ ΣΥΛΛΟΓΟΣ ΙΠΛΩΜΑΤΟΥΧΩΝ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ & ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ HELLENIC ASSOCIATION OF RURAL & SURVEYING ENGINEERS Ηµερίδα για το HEPOS Αµφιθέατρο Πολεµικού Μουσείου 24 Φεβρουαρίου 2009, Αθήνα

2 Επισκόπηση παρουσίασης Εισαγωγή (& σύνδεση µε τα προηγούµενα...) Απαιτήσεις µετασχηµατισµού συντεταγµένων στο HEPOS Μετασχηµατισµός HTRS07 ΕΓΣΑ87 Bασικά χαρακτηριστικά Άλλα θέµατα Ανοικτά ζητήµατα

3 Γεωδαιτικό σύστηµα αναφοράς του HEPOS HTRS07 Hellenic Terrestrial Reference System (2007) Σύστηµα αναφοράς συντεταγµένων ETRS89 Z Πλαίσιο αναφοράς συντεταγµένων ETRF05 (t=2007.5) ΕΕΠ αναφοράς GRS80 Προβολικό σύστηµα ΤΜ07 Χ Υ

4 Πλαίσιο αναφοράς του HEPOS Σηµεία µε γνωστές επίσηµες συντεταγµένες στο σύστηµα HTRS07 Μόνιµος EPN σταθµός αναφοράς (EUREF, AUT1) 98 µόνιµοι GPS σταθµοί αναφοράς (Κτηµατολόγιο ΑΕ) ίκτυο 2470 σηµείων ΠΜΣ (επιλεγµένα σηµεία του κρατικού τριγωνοµετρικού δικτύου)

5 Μέσω του HEPOS (µπορούµε να) παίρνουµε πρωτογενή πληροφορία θέσης ως προς το σύστηµα αναφοράς HTRS07: (X, Y, Z: Καρτεσιανές συντεταγµένες) (φ, λ: γεωδαιτικές συντεταγµένες) (Ε, Ν: προβολικές συντεταγµένες) (h: γεωµετρικό υψόµετρο ως προς το ΕΕΠ αναφοράς) µεταβολή όλων των παραπάνω σε σχέση µε το χρόνο...

6 Η αξιοποίηση του HEPOS σε γεωδαιτικές, τοπογραφικές και χαρτογραφικές εργασίες στην Ελλάδα απαιτεί κατάλληλα µοντέλα µετασχηµατισµού συντεταγµένων που θα εξασφαλίζουν τη δυνατότητα παροχής χωρικών πληροφοριών σε συγκεκριµένα συστήµατα & πλαίσια αναφοράς (εκτός του HTRS07)

7 Βασικές Εφαρµογές (1) Τα µοντέλα µετασχηµατισµού συντεταγµένων που συνοδεύουν το HEPOS θα πρέπει να δρουν υποστηρικτικά για τις εξής βασικές λειτουργίες: Χρήση του HEPOS για την εκτέλεση και ένταξη γεωδαιτικών και τοπογραφικών εργασιών στο ΕΓΣΑ87 Μετασχηµατισµός της υπάρχουσας υποδοµής χωρικών πληροφοριών από το ΕΓΣΑ87 στο σύστηµα/πλαίσιο αναφοράς του HEPOS

8 Βασικές Εφαρµογές (2) Τα µοντέλα µετασχηµατισµού συντεταγµένων που συνοδεύουν το HEPOS θα πρέπει να δρουν υποστηρικτικά για τις εξής βασικές λειτουργίες: Χρήση του HEPOS για τον προσδιορισµό υψοµετρικών θέσεων & διαφορών στο ΕΧΣΑ ( χωροστάθµηση µε GPS ) υνατότητα διαχείρισης χρονικά-µεταβαλλόµενων θέσεων και άλλων γεωµετρικών χαρακτηριστικών

9 Τι έχει υλοποιηθεί µέχρι σήµερα (Φεβρουάριος 2009) ΕΓΣΑ87 HTRS07 Προσδιορισµός ενιαίου & αµφίδροµου µοντέλου οριζοντιογραφικού µετασχηµατισµού µεταξύ του ΕΓΣΑ87 και του πλαισίου αναφοράς συντεταγµένων του συστήµατος HEPOS

10 HEPOS / ΤΕ.ΒΟ ΑΠΘ εκέµβριος 2006 εκέµβριος 2008 Ενιαίο µοντέλο για τον αµφίδροµο οριζοντιογραφικό µετασχηµατισµό µεταξύ του ΕΓΣΑ87 και του HTRS07 σε όλη την έκταση της Ελλάδας Προκαταρκτική µελέτη (προσδιορισµός και έλεγχος εναλλακτικών µοντέλων µετασχηµατισµού) Πρακτική υλοποίηση τελικού µοντέλου (υπολογισµός παραµέτρων µετασχηµατισµού & καννάβων συστηµατικών διορθώσεων αναφοράς, ανάπτυξη λογισµικού) Εξωτερικός έλεγχος ακρίβειας µέσω µετρήσεων GPS σε γνωστά τριγωνοµετρικά σηµεία

11 Προβλήµατα στον προσδιορισµό του µετασχηµατισµού: HTRS07 ΕΓΣΑ87 Απαίτηση για ένα ενιαίο και αµφίδροµο µοντέλο µετασχηµατισµού για όλη την Ελλάδα Το πλαίσιο αναφοράς του HEPOS είναι πρωτογενώς 3 ενώ το ΕΓΣΑ87 είναι πρακτικά 2 Προσεγγιστική 3 -ποίηση του ΕΓΣΑ87 στο δίκτυο των κοινών σηµείων ΠΜΣ Ανάγκη µοντελοποίησης των συστηµατικών παραµορφώσεων που υπάρχουν στο πλαίσιο αναφοράς του ΕΓΣΑ87

12 HTRS07 (HEPOS) X, Y, Z φ, λ, h ΕΓΣΑ87 φ', λ' φ, λ λ ο = 24 λ ο = 24 κ ο = φ ο = 0 False Easting E o = m False Northing N o = m Χαρτογρ. Προβολή TM07 κ ο = φ ο = 0 False Easting E o = m False Northing N o = 0 m Χαρτογρ. Προβολή TM87 E, N Ε = m N = m E', N' Ε' = m N' = m

13 HTRS07 vs. ΕΓΣΑ87 Οριζοντιογραφία z Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή Χάρτες Z (φ', λ') x ΕΓΣΑ87 y Ν' TM87 Ε' (φ, λ) X HTRS07 (ETRS89, ETRF05) Y TM07 Ν Ε (*) Το ΕΕΠ αναφοράς είναι (και στις δύο περιπτώσεις) το GRS80

14 HTRS07 ΕΓΣΑ87 Ένας ενιαίος 3 µετασχηµατισµός οµοιότητας θα ήταν αρκετός αν δεν υπήρχαν συστηµατικές τοπικές παραµορφώσεις στο πλαίσιο αναφοράς του ΕΓΣΑ87

15 Οριζοντιογραφικά σφάλµατα του ενιαίου 3 µετασχηµατισµού οµοιότητας σε 2199 κοινά σηµεία ΠΜΣ > 50cm 51.7%

16 Παράδειγµα Φ.Χ. 27 (ΑΛΕΞΑΝ ΡΟΥΠΟΛΙΣ) Φ.Χ. 370 (ΦΙΛΙΑΤΡΑ) x x N N ΕΓΣΑ ΕΓΣΑ HTRS HTRS x km 7.4 km Mean point-offset: m E x 10 5 E 6.5 km 12.3 km Mean point-offset: m

17 Παράδειγµα x 10 6 Φ.Χ. 26 (ΑΛΕΧΑΝ ΡΕΙΑ) x 106 Φ.Χ. 303 (ΠΛΑΤΥ) N N ΕΓΣΑ87 HTRS ΕΓΣΑ87 HTRS E 14.8 km 11.1 km Mean point-offset: m x E x km 11.0 km Mean point-offset: m

18 Παράδειγµα Φ.Χ. 26 (ΑΛΕΧΑΝ ΡΕΙΑ) t x = m t y = m t z = m ε x = -4".861 ε y = -6".651 ε z = 7".430 δs = ppm Φ.Χ. 303 (ΠΛΑΤΥ) t x = m t y = m t z = m ε x = -1".377 ε y = -9".281 ε z = 6".996 δs = ppm

19 ΗTRS07 ΕΓΣΑ87 Για να πετύχουµε τη βέλτιστη οριζοντιογραφική προσαρµογή µεταξύ του ΕΓΣΑ87 και του συστήµατος αναφοράς του HEPOS, σε όλη την Ελλάδα µε ένα ενιαίο µοντέλο, θα πρέπει να συνδυάσουµε τους εξής µετασχηµατισµούς: 3 µετασχηµατισµό οµοιότητας (3 µεταθέσεις, 3 στροφές, 1 συντελεστής κλίµακας) 2 παραµορφωτικό µετασχηµατισµό (µέσω καννάβων οριζόντιων διορθώσεων shift grids)

20 Η «λογική» του µετασχηµατισµού Αρχικό δίκτυο (HTRS07) Εφαρµογή ενιαίου µετασχηµατισµού οµοιότητας Εφαρµογή τοπικού παραµορφωτικού µετασχηµατισµού (pointwise correction shifts) Τελικό δίκτυο (ΕΓΣΑ87)

21 ΕΥΘΥΣ µετασχηµατισµός (HTRS07 ΕΓΣΑ87) HTRS07 Χ, Υ, Ζ φ, λ, h Παράµετροι 3 µετασχηµατισµού οµοιότητας t x, t y, t z, ε x, ε y, ε z, δs 3 µετασχηµατισµός οµοιότητας X X = Y Y + Z Z t t t x y z δs + εz εy ε z δs ε x εy X ε x Y δs Z Η µέση ακρίβεια της οριζοντιογραφικής σύνδεσης είναι της τάξης του ~ 0.6m για όλη την Ελλάδα ΕΓΣΑ87 Χ', Υ', Ζ' ΕΓΣΑ87 Ο φ', λ', h' ΤΜ87 ΕΓΣΑ87 Ε', Ν' παραµορφωτικός µετασχηµατισµός Η µέση ακρίβεια της οριζοντιογραφικής σύνδεσης είναι καλύτερη από 10cm για όλη την Ελλάδα ΤΕ.ΒΟ ΑΠΘ, HEPOS Ε" = Ε' + δε Ν" = Ν' + δν Τελικές συντεταγµένες στο ΕΓΣΑ87 όπου οι όροι δε και δν λαµβάνονται µέσω 2 σηµειακής παρεµβολής από κατάλληλους καννάβους οριζόντιων διορθώσεων αναφοράς

22 Κάνναβοι οριζόντιων διορθώσεων (HTRS07 ΕΓΣΑ87) παραµορφωτικός µετασχηµατισµός E ΕΓΣΑ87 = E' ΕΓΣΑ87 + δe δn δe δe k δn k N ΕΓΣΑ87 = N' ΕΓΣΑ87 + δn δe j δn j δe i δn i Οι τιµές δε και δν υπολογίζονται µέσω 2 σηµειακής παρεµβολής: δe = f(δε i, δε j, δε k, ) δn = f(δν i, δν j, δν k, )

23 (*) Βασικό πλεονέκτηµα Η ύπαρξη ενός επίσηµου & ενιαίου µοντέλου µετασχηµατισµού επιτρέπει την εύκολη και σωστή ένταξη τοπογραφικών εργασιών (που εκτελούνται µε τη βοήθεια του HEPOS οπουδήποτε στην Ελλάδα) στο ΕΓΣΑ87 χωρίς την ανάγκη να γίνουν µετρήσεις από/προς γνωστά σηµεία του κρατικού τριγωνοµετρικού δικτύου!

24 Μια χρήσιµη εφαρµογή του µοντέλου µετασχηµατισµού Εντοπισµός «προβληµατικών σηµείων» του κρατικού τριγωνοµετρικού δικτύου σύµφωνα µε την ακόλουθη διαδικασία: Μέτρηση τριγωνομετρικών σημείων μέσω HEPOS/GPS και υπολογισμός (Χ, Υ, Ζ) στο HTRS07. Εφαρμογή 3Δ μετασχ/μού ομοιότητας HTRS07 ΕΓΣΑ87 και υπολογισμός (Ε, Ν) στο ΕΓΣΑ87. Σύγκριση με τις επίσημες συντεταγμένες (Ε', Ν') στο ΕΓΣΑ87 και έλεγχος των «αναμενόμενων παραμορφώσεων».

25 Εντοπισµός προβληµατικών σηµείων

26 Ένα σηµαντικό θέµα... Η εφαρµογή του συνολικού µετασχηµατισµού ΗTRS07 ΕΓΣΑ87 υποβαθµίζει κατά κανόνα τη γεωµετρική αξιοπιστία της πρωτογενούς πληροφορίας που µετασχηµατίζεται (λόγω εισαγωγής των παραµορφώσεων του ΕΓΣΑ87) Τι επιπτώσεις έχει αυτό για την επεξεργασία και τη διαχείριση γεωπληροφοριών στην Ελλάδα;

27 Γεωµετρική περιγραφή µέσω HEPOS/GPS Γεωµετρική περιγραφή µέσω επίσηµου ΕΓΣΑ87 Μοντέλο µετασχηµατισµού

28 Έλεγχοι παραµόρφωσης ΕΓΣΑ87 N 3000 m 3000 m Ε HTRS07 Ε N 3000 m m 6 mm 3.3 cm Ε Φ.Χ. 17 (ΕΛΕΥΣΙΣ) Ε Φ.Χ. 118 (ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ)

29 Έλεγχοι παραµόρφωσης ΕΓΣΑ87 N m m Ε HTRS07 Ε N m m 1.1 cm 6.3 cm Ε Φ.Χ. 17 (ΕΛΕΥΣΙΣ) Ε Φ.Χ. 118 (ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ)

30 Έλεγχοι παραµόρφωσης ΕΓΣΑ87 N m m Ε HTRS07 Ε N m 19.4 cm Ε Φ.Χ. 17 (ΕΛΕΥΣΙΣ) m 34.9 cm Ε Φ.Χ. 118 (ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ)

31 Άλλα θέµατα Εφαρµογή αντίστροφου µετασχηµατισµού ΕΓΣΑ87 HTRS07 Περίπτωση Καστελόριζου Εφαρµογή του ευθύ µετασχηµατισµού HTRS07 ΕΓΣΑ87 στη θάλασσα Υπάρχει περίπτωση οι χρήστες να πρέπει να εφαρµόσουν δικά τους µοντέλα µετασχηµατισµού;

32 Ανοικτά ζητήµατα... Βελτίωση της ακρίβειας για το µοντέλο µετασχηµατισµού HTRS07 ΕΓΣΑ87 Απαιτείται: Στρατηγική πύκνωση των κοινών σηµείων ΠΜΣ σε συγκεκριµένες περιοχές της Ελλάδας Εκ νέου υπολογισµός των καννάβων µε τις συστηµατικές διορθώσεις αναφοράς δε και δν

33 Ανοικτά ζητήµατα... υνατότητα πρόγνωσης της ακρίβειας µετασχηµατισµού HTRS07 ΕΓΣΑ87 σε επίπεδο χρήστη. Απαιτείται: ηµιουργία καννάβων ακρίβειας µε βάση τα αποτελέσµατα εξωτερικής αξιολόγησης του µοντέλου µετασχ/µού (231 ΠΜΣ σηµεία σε όλη την Ελλάδα, 154 ΑΠΘ σηµεία στη Β. Ελλάδα...) Υλοποίηση παρεµβολής ακρίβειας µετασχ/µού στο λογισµικό της ΤΕ.ΒΟ/ΑΠΘ

34 Ανοικτά ζητήµατα... Ποιός είναι ο χρονικός ορίζοντας ζωής του ΕΓΣΑ87; Απόσπασµα από το Εισαγωγικό Σηµείωµα: «...το προτεινόµενο εδώ γεωδαιτικό σύστηµα αναφοράς είναι ένα από τα τελειότερα και πλέον σύγχρονα που υπάρχουν και µπορεί άνετα να καλύψει τις ανάγκες για τουλάχιστον την επόµενη εικοσαετία...» Γ. Βέης, εκέµβριος 1987

35 Βιωσιµότητα του ΕΓΣΑ87;

36 ΟΚΧΕ ΓΥΣ άλλες υπηρεσίες ΕΓΣΑ87 Γεωδαιτικά στοιχεία Χαρτογραφικά στοιχεία Κτηµατογραφικά στοιχεία Ορθοφωτοχάρτες Βάσεις γεωγραφικών δεδοµένων (GIS) κλπ.??? INSPIRE??? ηµιουργία νέου ΕΓΣΑ µε βάση το σύγχρονο σύστηµα/πλαίσιο αναφοράς που παρέχει το HEPOS

37 :

38 Ηπαρούσα εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο του έργου της Τεχνικής Βοήθειας (ΤΕ-ΒΟ) που παρέχει το ΤΑΤΜ/ΑΠΘ στην Κτηματολόγιο ΑΕ για την ολοκλήρωση του συστήματος HEPOS Τοέργο της Τεχνικής Βοήθειας για το HEPOS εντάσσεται στο μέτρο 5.3 του Ε.Π. Κοινωνία της Πληροφορίας και συγχρηματοδοτείται σε ποσοστό 80% από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης και 20% από Εθνικούς Πόρους.