8. TRANSFORMÁCIA SÚRADNÍC



Σχετικά έγγραφα
Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

Matematika 2. časť: Analytická geometria

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

Obvod a obsah štvoruholníka

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

AFINNÉ TRANSFORMÁCIE

Komplexné čísla, Diskrétna Fourierova transformácia 1

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

Súradnicová sústava (karteziánska)

Vektorový priestor V : Množina prvkov (vektory), na ktorej je definované ich sčítanie a ich

Súčtové vzorce. cos (α + β) = cos α.cos β sin α.sin β cos (α β) = cos α.cos β + sin α.sin β. tg (α β) = cotg (α β) =.

Ekvačná a kvantifikačná logika

7 Derivácia funkcie. 7.1 Motivácia k derivácii

MIDTERM (A) riešenia a bodovanie

Úvod do lineárnej algebry. Monika Molnárová Prednášky

S ohadom na popis vektorov a matíc napr. v kap. 5.1, majú normálne rovnice tvar

Numerické metódy matematiky I

Obsah. 1.1 Reálne čísla a ich základné vlastnosti Komplexné čísla... 8

Metódy vol nej optimalizácie

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

Integrovanie racionálnych funkcií

Matematika 2. časť: Funkcia viac premenných Letný semester 2013/2014

x x x2 n

Cieľom cvičenia je zvládnuť riešenie diferenciálnych rovníc pomocou Laplaceovej transformácie,

1. písomná práca z matematiky Skupina A

1 Prevod miestneho stredného slnečného času LMT 1 na iný miestny stredný slnečný čas LMT 2

Numerické metódy Zbierka úloh

M8 Model "Valcová a kužeľová nádrž v sérií bez interakcie"

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

STRIEDAVÝ PRÚD - PRÍKLADY

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

1. Trojuholník - definícia

Margita Vajsáblová. ρ priemetňa, s smer premietania. Súradnicová sústava (O, x, y, z ) (O a, x a, y a, z a )

G. Monoszová, Analytická geometria 2 - Kapitola III

PREHĽAD ZÁKLADNÝCH VZORCOV A VZŤAHOV ZO STREDOŠKOLSKEJ MATEMATIKY. Pomôcka pre prípravný kurz

Riešenie rovníc s aplikáciou na elektrické obvody

ING.MATEJ KLOBUŠIAK, PhD., MARTINČEKOVA 26, BRATISLAVA, tel DTplus ver

2 Základy vektorového počtu

VLASTNÉ ČÍSLA A JORDANOV KANONICKÝ TVAR. Michal Zajac. 3 T b 1 = T b 2 = = = 2b

Matematický model robota s diferenciálnym kolesovým podvozkom

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

FUNKCIE N REÁLNYCH PREMENNÝCH

Podnikateľ 90 Mobilný telefón Cena 95 % 50 % 25 %

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

Matematická analýza pre fyzikov IV.

13. AEROTRIANGULÁCIA Prístrojová aerotriangulácia

16. Základne rovinné útvary kružnica a kruh

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

TREDNÁ ODBORNÁ ŠKOLA STRÁŽSKE PRACOVNÝ ZOŠIT. k predmetu Matematika pre

Analytická geometria

Riadenie zásobníkov kvapaliny

Motivácia pojmu derivácia

STATIKA STAVEBNÝCH KONŠTRUKCIÍ I Doc. Ing. Daniela Kuchárová, PhD. Priebeh vnútorných síl na prostom nosníku a na konzole od jednotlivých typov

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

RIEŠENIE WHEATSONOVHO MOSTÍKA

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej x. Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej y. Ak existuje limita.

MATEMATIKA I ZBIERKA ÚLOH

Návrh vzduchotesnosti pre detaily napojení

Riadenie elektrizačných sústav

Smernicový tvar rovnice priamky

ZADANIE 1_ ÚLOHA 3_Všeobecná rovinná silová sústava ZADANIE 1 _ ÚLOHA 3

SK skmo.sk. 2009/ ročník MO Riešenia úloh domáceho kola kategórie A

Ján Buša Štefan Schrötter

Rozsah hodnotenia a spôsob výpočtu energetickej účinnosti rozvodu tepla

Goniometrické substitúcie

Vektorové a skalárne polia

Numerické metódy, pravdepodobnosť a matematická štatistika

Numerické metódy, pravdepodobnosť a matematická štatistika. Ján BUŠA Viktor PIRČ Štefan SCHRÖTTER

Obsah. 1.1 Základné pojmy a vzťahy Základné neurčité integrály Cvičenia Výsledky... 11

Metodicko pedagogické centrum. Národný projekt VZDELÁVANÍM PEDAGOGICKÝCH ZAMESTNANCOV K INKLÚZII MARGINALIZOVANÝCH RÓMSKYCH KOMUNÍT

Technická univerzita v Košiciach Fakulta elektrotechniky a informatiky MATEMATIKA II. Zbierka riešených a neriešených úloh

Funkcie - základné pojmy

Obyčajné diferenciálne rovnice

Goniometrické funkcie

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

Riešenie sústavy lineárnych rovníc. Priame metódy.

2 Chyby a neistoty merania, zápis výsledku merania

doc. Ing. František Palčák, PhD., Ústav aplikovanej mechaniky a mechatroniky, Strojnícka fakulta STU v Bratislave,

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

Diferenciálne rovnice

NUMERICKÁ MATEMATIKA. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/ Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ. Fakulta elektrotechniky a informatiky

Deliteľnosť a znaky deliteľnosti

Úvod do lineárnej algebry

1. Komplexné čísla. Doteraz ste pracovali s číslami, ktoré pochádzali z nasledovných množín:

FUNKCIE. Funkcia základné pojmy. Graf funkcie

23. Zhodné zobrazenia

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

IIR filtrov. Metóda. Metódy návrhu. 2. pretransform. 4. transformáciat. diskrétny). frekvenciu =

7. VYTYČOVANIE HRANÍC POZEMKOV

MATEMATIKA. Martin Kalina

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

Transcript:

8. TRANSFORMÁCIA SÚRADNÍC V geodetickej pra je častou úlohou zmeniť súradnice bodov bez toho aby sa zmenila ich poloha na zemskom povrchu. Zmenu súradníc označujeme pojmom transformácia. Transformácia sa môže dotýkať jednotlivých bodov skupiny bodov ale aj bodov pre celé súvislé územie. Podľa zákona o geodézii a kartografii vyjadrujeme výsledky geodetických meraní v S-JTSK a Bpv. Do praxe čoraz viac preniká metóda globálneho určenia priestorovej polohy bodov (GPS). Výsledky družicových meraní sú v systéme WGS-84. Zjednotenie oboch súradnicových systémov umožňuje transformácia súradníc. Transformácia súradníc je tiež prostriedkom na zjednocovanie národných systémov so spoločným medzinárodným systémom vytvoreným metódami kozmickej geodézie. Rozoznávame transformáciu rovnorodých súradníc a nerovnorodých súradníc. Pri transformácii rovnorodých súradníc sa nemenia uhly. Medzi obidvoma súradnicovými systémami platia matematické vzťahy = f ( y x) X g( y x) Y = (8.) kde (y x) sú súradnice prvého systému ktoré transformujeme do druhého systému (Y X). V transformácii rovnorodých súradníc ide o posun pootočenie a úpravu mierky celej siete bodov. Je to napríklad pri spresnení mierky zmene orientácie alebo že sa sieť bodov prispôsobuje okolitej sieti. Pri transformácii nerovnorodých súradníc neplatia vzťahy (8.) a sa náhodne menia hodnoty uhlov a dĺžok. K transformácii rovnorodých súradníc zaraďujeme zhodnostnú transformáciu a podobnostnú transformáciu. Nerovnorodé súradnice transformujeme projektívnymi transformáciami. K ním patrí kolineárna transformácia a afinná transformácia. Rovinná i priestorová kolineárna transformácia je uvedená v učebnom texte: http://svf.utc.sk Bitterer L.: Základy forogrametrie 3. vydanie. Podobnostnú transformáciu v ktorej stotožňujeme ťažiska oboch identických systémov bodov transformovaný systém pootočíme a mierkovo upravíme nazývame Helmertova transformácia. Vo všetkých druhoch transformácií platí že transformované body majú ležať vo vnútri poľa ktoré je ohraničené identickými bodmi v oboch systémoch súradníc. 8. Podobnostná transformácia Transformujeme súradnice (y x) do súradnicového systému (Y X) obr. (8.). Uhol ω je uhol rotácie (pootočenia). Na obr. 8. má zápornú hodnotu. Sieť identických bodov v systéme y x pootočíme o uhol ω a posunieme do systému Y X o hodnoty Y X. Súradnice y i x i zmeníme na súradnice Y i X i podľa transformačných rovníc: Y = Y + y cosω sin ω (8.) X = X + y sin ω + cosω. Poznámka. Pre kladnú hodnotu uhla +ω rovnice (8.) budú mať tvar Y = Y + y cosω + sin ω X = X y sin ω + cosω. Označme maticu rotácie R a vektor translácie (posunu) t pre rovnice (8.) 9

P () = X cosω sinω a a R () = y = z () = sinω cosω a a t() = x X (8.3) Obr. 8.. Podobnostná transformácia V matici rotácie R všetky koeficienty vynásobíme mierkovou číslicou q a dostaneme rovnicu podobnostnej transformácie P P = X = q R z+ t = cosω sinω sinω y + Y cosω x X. (8.4) Ak q = sa jedná o rozmerovú zhodnosť siete bodov v oboch systémoch transformácia je zhodnostná. Ak q spravidla q ide o podobnosť transformácia je podobnostná. K aplikácii podobnostnej transformácie ak použeme rovnakú mierku q pre obidve súradnice T potrebujeme poznať súradnice najmenej dvoch bodov. V prípade že mierka q = ( q y q x ) bude predstavovať vektor o mierkových zmenách v smere osi Y a X potrebujeme poznať súradnice troch bodov. Vtedy ide o afinnú transformáciu. Uhol pootočenia ω a mierkové číslo q vypočítame z rovníc ω = α α kde q Y α = arctg a X Y X ( Y Y ) + ( X X ) ( y y ) + ( x x ) S = =. s y y α = arctg (8.5) x x 8. Helmertov transformácia Na výpočet koeficientov zhodnosti (q ω Y X ) potrebujeme poznať súradnice identických bodov v oboch súradnicových systémoch. Nadbytočný počet bodov pre podobnostnú transformáciu (n >) dovoľuje aplikovať transformáciu s vyrovnaním metódou najmenších štvorcov (MNŠ).

Po transformácii identických bodov z prvého systému (y x) do druhého systému nedostaneme súradnice (Y X) ale súradnice (Y X ). Rozdiely súradníc predstavujú opravy po transformácii v y = Y Y v x = X X (8.6) ktoré vo vyrovnaní MNŠ vyjadríme funkčným vzťahom v y v x = + min. Postup výpočtu transformačných koeficientov s vyrovnaním MNŠ je uvedený v učebnom texte http:///bitterer L.: Geodézia III Geodetické bodové polia. vydanie kap.. Helmertová transformácia je lineárna podobnostná transformácia s vyrovnaním transformačných koeficientov podľa MNŠ. 8.3 Jungova transformácia Majme skupinu identických bodov v oboch systémoch P i (y i x i ) (obr. 8.) a skupinu bodov P j (y j x j ) prvého systému (y x) ktorú transformujeme do systému (Y X). Obr. 8.. Jungova transformácia Vypočítame opravy po transformácii na identických bodoch podľa rovníc (8.6) s vyrovnaním MNŠ v Y Y yi = i i X i X i v =. (8.7) Súradnice transformovaných bodov P j (Y j X j ) dostaneme tak že k súradniciam po transformácií P i ( Y X ) pripočítame korekcie δ yj δ xj ktoré vypočítame z rovníc j j

n pv yi δ yj = n p n pv δ xj = n (8.8) p kde p = s je vzdialenosť transformovaného bodu P j od identických bodov oboch systémov a s n je počet identických bodov. V Jungovej transformácii sa pripája podmienka do akej vzdialenosti s sa berú do úvahy identické body. Jungova transformácia predstavuje následný krok po Helmertovej transformácii. Opravy na identických bodoch sa rozdelia transformovaným bodom podľa rovníc (8.8). Korekcie sa počítajú váženým aritmetickým priemerom. 8.4 Afinná transformácia Afinita je tvarová podobnosť ak koeficient podobnosti q. Afinita sa zmení na zhodnosť ak koeficient podobnosti q =. Aplikácia afinnej transformácie sa aplikuje v prípadoch ak sa mierkový koeficient v smere osi Y a X líši t. j. ak q y q x. Rovnice (8.) budú mať tvar Y = Y + q y cosω q x sinω (8.9) i y i y i X = X + q y sin ω + q x cosω. i i x i Keď označíme cosω = a = a sinω = a = a Y = C a X = C členy matice rotácie budú aq y aqy A B ( ) R = =. (8.) aqx aqx A B Rovnica afinnej transformácie bude mať tvar P + ( ) = t ( ) R ( ) z ( ). (8.) Počet neznámych parametrov transformácie je 6 (a = a a = a q y q x Y a X ). Ak máme počet identických bodov n > 3. Aplikujeme určenie transformačných parametrov s vyrovnaním MNŠ. Rovnice opráv budú v v yi = A yi + B + C Yi (8.) = A yi + B + C X i. Funkcia vyrovnania MNŠ napr. pre následovný spôsob vyjadrenia koeficientov normálnych rovníc má tvar v y + v x = ( A yi + B + C Yi ) + ( yi B + C X i ) Funkcia MNŠ po derivácii podľa parametrov A až C má tvar A + = min. (8.3) D ( 6 6) z ( 6) E ( 6) = (8.4) kde

y yx y A yy yx x x B xy y x n C ( ) = ( ) = Y D 6 6 z 6 E ( 6 ) = A. (8.5) y yx y yx yx x x B xx C y x n X Parametre A až C vypočítame riešením rovnice (8.4) z ( 6) = D( 66) E ( 6). (8.6) Súradnice bodov P j (y j x j ) transformujeme s využitím rovnice (8.). Mierkové koeficienty q y a q x môžeme vypočítať porovnaním parametrov A až B s členmi rotačnej matice R. A = q y cosω B = q y sinω (8.7) A = sin B = cos. q x ω q x ω Najprv vypočítame uhol rotácie ω a potom mierkové koeficienty q y a q x A ω = arctg = B B arctg A q y A B = = cosω sinω A B q x = =. (8.8) sinω cosω Afinnú transformáciu používame napr. pri vektorizácií analógových máp keď zrážka fotografického mapy v pozdĺžnom a priečnom smere mohla ovplyvniť mierku mapy v smere osí X a Y. Na použitie afinnej transformácie vo výpočtoch v triangulačnej sieti nie sú dôvody. 3