Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by htw9056, (9 days ago)

Hallo Micha,

ich nutze JAG3D seit längerer Zeit in der Praxis für GNSS-, Tachymeter- und Nivellementnetze. Daraus ist eine Erweiterung entstanden, die ich gern vorstellen möchte: die „Klein'sche Methode“.

Sie kalibriert das stochastische Modell automatisch – Gruppen- und Einzelgenauigkeiten in freier, dynamischer und fixer Ausgleichung, einschließlich einer Analyse der Anschlusspunkte –, bis jede Beobachtung statistisch unauffällig ist. Sie nutzt dafür ausschließlich die vorhandenen Rechen- und Testverfahren von JAG3D und ändert weder Messwerte noch den Ausgleichungskern.

Getestet habe ich sie an synthetischen Netzen und an elf eigenen Projekten, darunter kombinierte Netze mit bis zu rund 300.000 GNSS-Basislinien.

Hättest du grundsätzlich Interesse an einer solchen Erweiterung?

Gern lasse ich dir eine Vorab-Version über einen vertraulichen Link per E-Mail zukommen. Schreib mir dafür einfach eine kurze Nachricht.

Viele Grüße
Stefan

Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by Micha ⌂, Bad Vilbel, (9 days ago) @ htw9056

Hallo Stefan,

wir reden von einer automatischen und iterativen Anpassung des stochastischen Modells, sodass am Ende die Gruppenvarianzfaktoren bei Eins landen? Habe ich Dich richtig verstanden?

Viele Grüße
Micha

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applied-geodesy.org - OpenSource Least-Squares Adjustment Software for Geodetic Sciences

Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by htw9056, (9 days ago) @ Micha

Hallo Micha,

ja, das ist der erste Schritt, aber nicht alles. Die Gruppenvarianzfaktoren führe ich iterativ und gedämpft gegen Eins, mit Untergrenzen je Geräteklasse, damit keine Gruppe wegläuft. So weit entspricht das einer klassischen VKS.

Danach geht es weiter:

1. Einzelbeobachtungen: Jede Beobachtung wird anhand ihrer Teststatistik aus JAG3D einzeln nachgeführt, bis jede für sich unauffällig ist (feste Grenze je Beobachtung, aus den p-Werten von JAG3D). Grobe Fehler werden so ohne Eingriff entschärft, statt wie bei einer reinen VKS über die ganze Gruppe verschmiert zu werden.

2. Anschlusspunkte: In einer dynamischen Ausgleichung (Anschlusspunkte stochastisch) werden auch deren Genauigkeiten kalibriert. Punkte, die die Messungen nicht prüfen können, werden ausdrücklich als „nicht prüfbar“ ausgewiesen. Erst danach folgt die fixe Ausgleichung.

3. GNSS-Massendaten: Epochen-Basislinien (z. B. 5 s über 30 min) werden vor der ersten Ausgleichung je Punktpaar robust zusammengefasst. Sonst erdrücken sie in kombinierten Netzen die terrestrischen Messungen, und JAG3D rechnet sehr lange.

Alles läuft über die vorhandenen Rechen- und Testverfahren von JAG3D. Verändert werden nur Gruppen- und Einzelgenauigkeiten, keine Messwerte.

Viele Grüße
Stefan

Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by Micha ⌂, Bad Vilbel, (8 days ago) @ htw9056

Hallo Stefan,

in einer früheren JAG3D Version war bereits eine Option zur iterativen Berücksichtigung der geschätzten Varianzanteile enthalten. Hier mal ein Screenshot aus einer Version von 2014 (Option rot eingerahmt)

[image]

Eine individuelle Anpassung wurde seiner Zeit nur vorgenommen - soweit ich mich entsinne - wenn die Beobachtung ein individuelles Gewicht hatte und nicht über die Gruppe bewertet wurde. Im Prinzip spielt das aber keine Rolle.

Bei der Weiterentwicklung ist dieses vermeidliche Feature dann wieder von mir gestrichen worden, weil ich mich mit dieser Vorgehensweise nicht so recht arrangieren konnte. Nach unserer Auffassung entspricht dies keiner sachgerechten Netzanalyse. Wenn wir Schulungen durchführen, hinterfragen wir einen solchen Automatismus kritisch und raten davon ab. Insofern kommen wir in diesem Punkt nicht zusammen, fürchte ich.

Verändert werden nur Gruppen- und Einzelgenauigkeiten, keine Messwerte.

Auch wenn es nicht primär zum Thema gehört aber dies ist in gewisser Hinsicht ein Trugschluss. Genau das passiert eben doch implizit, vgl. Wicki (1998) Robuste Schätzverfahren für die Parameterschätzung in geodätischen Netzen.

Viele Grüße
Micha

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Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by htw9056, (5 days ago) @ Micha

Hallo Micha,

vielen Dank für deine ausführliche Antwort und den Screenshot von 2014. Ich verstehe deine Haltung und respektiere, dass du einen solchen Automatismus nicht in JAG3D haben möchtest.

Mit dem Hinweis auf Wicki (1998) hast du recht: Die individuelle Abwichtung ist im Kern eine robuste Schätzung und wirkt damit implizit auch auf die Beobachtungen. So werde ich es künftig auch beschreiben.

Ich würde die Erweiterung gern selbst auf GitHub als gesondertes Projekt veröffentlichen – unter der GPL v3 wie JAG3D, mit Verweis auf das Original und deutlich gekennzeichnet als inoffizielle Erweiterung, die nicht von dir unterstützt wird. Wäre dir das recht?

Damit du siehst, was entstanden ist, hänge ich einen Screenshot des Reiters an (Beispielnetz, fixe Ausgleichung).
[image]
Neben der Kalibrierung sind unter anderem noch dazugekommen:
- Anbindung an eine OpenStreetMap-Karte mit Punkten, Beobachtungen und Fehlerellipsen
- Verarbeitung von Gitterdateien (z. B. GCG2016) für die Umrechnung zwischen ellipsoidischen Höhen und Normalhöhen
- Koordinatenexport in vielen Varianten, z. B. ETRS89/UTM, Gauß-Krüger oder eigene Systeme mit NTv2-Gitterdatei
- Zusammenfassen von GNSS-Massendaten (Epochen-Basislinien) vor der ersten Ausgleichung

Falls du Teile davon für JAG3D übernehmen möchtest, setze ich das gern in deinem Sinne um.

Viele Grüße
Stefan

Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by Micha ⌂, Bad Vilbel, (4 days ago) @ htw9056

Hallo Stefan,

Mit dem Hinweis auf Wicki (1998) hast du recht: Die individuelle Abwichtung ist im Kern eine robuste Schätzung und wirkt damit implizit auch auf die Beobachtungen. So werde ich es künftig auch beschreiben.

Wicki zeigt drei Modifikationen für seinen BIBER-Schätzer. Neitzel (2004) schreibt hierzu: Während sich der Vorgang „Gewichtsreduktion“ noch relativ „harmlos“ anhört, so zeigt sich unter Punkt 2 was sich tatsächlich dahinter verbirgt, nämlich eine Veränderung des Meßwertes, die eine beliebige Größe annehmen kann. Weiterhin weist er auf eine Aussage von Caspary (1996) hin: Auf keinen Fall sollten aber Diagnosewerkzeuge für die Parameterschätzung eingesetzt werden. Der von Dir implementierte Weg ist Ergebnismotiviert aber nicht Ursachenmotiviert, weshalb ich es kritisch sehe - und eben andere auch.

Ich würde die Erweiterung gern selbst auf GitHub als gesondertes Projekt veröffentlichen – unter der GPL v3 wie JAG3D, mit Verweis auf das Original und deutlich gekennzeichnet als inoffizielle Erweiterung, die nicht von dir unterstützt wird. Wäre dir das recht?

Selbstverständlich. Hierfür ist kein Einverständnis von mir nötig. GitHub bietet direkt die Möglichkeit hierzu an, einen eigenen Zweig zu erstellen.
[image]

Falls du Teile davon für JAG3D übernehmen möchtest, setze ich das gern in deinem Sinne um.

Ich schaue es mir in jedem Fall an!

Schönes Wochenende
Micha

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applied-geodesy.org - OpenSource Least-Squares Adjustment Software for Geodetic Sciences

Tags:
JAG3D, github, Addon, Erweiterung, Fork

Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by htw9056, (3 days ago) @ Micha
edited by htw9056,

Hallo Micha,

vielen Dank für deine ausführliche Rückmeldung und die Literaturhinweise. Du hast recht, dass die Abwichtung einer impliziten Änderung der Messwerte gleichkommt. Die Methode begrenzt diese Änderung aber durch eine Obergrenze je Beobachtung, meldet grobe Fehler mit ihrer Größe, statt sie zu kalibrieren, und legt jeden Schritt im Protokoll offen. In der nächsten Version soll zusätzlich ein eigener Bericht für jede abgewichtete Beobachtung zeigen, wie groß diese implizite Änderung ist, und auffällige Fälle mit dem Hinweis markieren, die Ursache zu prüfen.

Die Klein'sche Methode ist jetzt als Fork deines Repositorys veröffentlicht:
https://github.com/htw9056/jag3d-klein-methode/releases/latest

Unter Releases liegen startfertige Pakete für Windows, Linux und macOS:
https://github.com/htw9056/jag3d-klein-methode/releases/latest
Sie beruhen auf deinen Paketen v20260906, nur jag3d.jar ist ausgetauscht. In der README steht deutlich, dass es eine inoffizielle Erweiterung ist und Fragen dazu nicht ins JAG3D-Forum gehören, sondern in die Issues des Forks.

Ich freue mich, wenn du reinschaust. Falls dir Teile davon für JAG3D nützlich erscheinen, z. B. die OSM-Karte, die Gitterdateien für ellipsoidische Höhen oder den Koordinatenexport mit NTv2, kannst du sie gern übernehmen.

Viele Grüße
Stefan

Erweiterung–automatische Kalibrierung stochastisches Modell

by htw9056, (3 days ago) @ Micha

Hallo Micha,

zur Erklärung der Erweiterung habe ich noch ein Video auf deutsch und englisch erstellt.

Am besten du schaust hier auch noch mal hinein. :-)

PS: Der Untertitel und dir Sprache sind nicht ganz fehlerfrei, jedoch sollte man verstehen, worum es hier geht.

LG
Stefan

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