Java·Applied·Geodesy·3D

Qualitätssicherung durch Wissenstransfer

Diagnoseausgleichungen geplanter Netze sowie die fundierte Analyse bestehender geodätischer Netze mittels der Methode der kleinsten Verbesserungsquadrate ist eine der Kernaufgaben in den geodätischen und metrologischen Wissenschaften wie der Ingenieurgeodäsie. Die Netzausgleichung liefert hierbei nicht nur die geschätzten Koordinaten sowie die zugehörige Dispersion, sondern auch essentielle Parameter zur Bewertung der inneren und äußeren Zuverlässigkeit des Netzes.

Die softwarebasierte Auswertung von Netzen ist längst keine Aufgabe mehr, die ausschließlich Spezialanwendungen vorbehalten bleibt oder nur einem kleinen Expertenkreis adressiert. So wie der versierte Umgang mit den Messmitteln eine notwendige Bedingung für präzise Daten darstellt, ist der sachgerechte und sichere Umgang mit der Anwendung essentiell um belastbare Ergebnisse zu erhalten. Nur so lassen sich die Ausgleichungsergebnisse korrekt interpretieren und liefern einen zusätzlichen Mehrwert.

Qualitätssicherung durch Ringversuche

Um belastbare Ergebnisse zu gewährleisten aber auch um die Vergleichbarkeit zu anderen Softwarepaketen sicherzustellen, sind wissenschaftlich betreute Ringversuche essential. Die Gründe für Diskrepanzen zwischen Ausgleichungsergebnissen können sehr vielschichtig sein und reichen von versteckten bzw. nicht dokumentierten Vorverarbeitungsschritten bis hin zu unterschiedlich implementierten funktionalen oder stochastischen Modellen.

Prüfbericht der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) zur Validierung der Auswertealgorithmen in JAG3D zur Besteinpassung von Formelementen nach der Methode der kleinsten Abweichungsquadratsumme
Validierung der implementierten Algorithmen zur Besteinpassung von Formelementen in JAG3D durch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), vgl. vollständigen TraCIM Bericht als PDF

Java·Applied·Geodesy·3D ist eine frei verfügbare OpenSource-Software und wird daher regelmäßig von Universitäten und messtechnischen Instituten eingesetzt und untersucht. Hierbei weisen die mit Java·Applied·Geodesy·3D erzielten Ergebnisse eine hohe Übereinstimmung zu anderen Netzausgleichungsprogrammen auf und sind praktisch identisch mit Ergebnissen namhafter proprietärer Softwarepakte. Dies konnte sowohl für kleinräumige Ingenieurnetze als auch für große Vermessungsnetze mit Ausdehnungen von mehreren Kilometern gezeigt werden.

Für die Validierung der Ausgleichungsergebnisse geschätzter Kurven und Flächen wurden Datensätze vom National Institute of Standards and Technology (NIST) verwendet. In Anlehnung an die ISO 10360-6 zur Fehlerabschätzung beim Berechnen zugeordneter Geometrieelemente nach Gauß erfolgte eine unabhängige Verifizierung der Ergebnisse durch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Die PTB ist das nationale Metrologieinstitut und die technische Oberbehörde der Bundesrepublik Deutschland für das Messwesen. Mit insgesamt 44 Datensätzen wurden die in JAG3D implementierten Auswertealgorithmen für die Formelemente Gerade, Ebene, Kreis, Zylinder, Kugel und Kegel verifiziert. Die resultierenden maximalen Abweichungen (MPE) der Formparameter waren stets kleiner als 0,1 μm bzw. 0,1 μrad und bestätigen die abgeleiteten Ausgleichungsergebnisse von JAG3D, wie der vollständige TraCIM Bericht der PTB zeigt.

Qualitätssicherung durch Schulungen

Beurteilung von Ausgleichungsergebnissen geodätischer Netze mittels JAG3D
Tutorial Netzanalyse mit JAG3D beim 20. Internationalen Ingenieurvermessungskurs an der ETH Zürich

Beim 20. Internationalen Ingenieurvermessungskurs konnten die Grundlagen der geodätischen Netzausgleichung im Rahmen des spezifischen Tutorials Netzanalyse rekapituliert werden. Die internationale Konferenz fand vom 11. bis 14. April 2023 an der ETH Zürich statt. Unter fachkundiger Anleitung und mit dem OpenSource Softwarepaket JAG3D wurden von den Teilnehmenden selbstständig lokale terrestrische Netze analysiert, die Ergebnisse der Ausgleichungsrechnung interpretiert und die Zuverlässigkeit der Netze bewertet.

Die Prinzipien des DIA-Ansatzes nach Baarda zum Detektieren, Identifizieren und Anpassen von fehlspezifizierten Modellen wurden verallgemeinert und auf die Bewertung von Netzdeformationen übertragen. Die geodätische Netzausgleichung ist in komplexen Prozessen häufig nur ein Baustein in der Analysekette. Für den Datenaustausch wurden vorhandene Schnittstellen diskutiert und die Weiterverarbeitung der Ausgleichungsergebnisse in externen Anwendungen demonstriert. Treten Sie mit uns in Kontakt, wenn Sie an einer Auffrischung oder Weiterqualifizierung für sich oder Ihr Team interessiert sind.

Referenzen