Java·Applied·Geodesy·3D

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====== Dateneditor und -tabellen ======

Der Dateneditor und die Datentabellen sind in JAG3D die Hauptkomponenten auf der GUI. Sie befinden sich rechts neben dem [[user-interface:treemenu|Datenbaum]] und unterhalb des [[user-interface:menu|Hauptmenüs]]. Im Dateneditor besteht die Möglichkeit, Metadaten zum Projekt abzulegen, die Daten der [[user-interface:treemenu#gruppierungen|einzelnen Gruppen]] zu manipulieren und die Ergebnisse nach der [[:least-squares-adjustment|Ausgleichung]] zu analysieren.

Er dient somit zu Visualisierung und Administration der Projektinhalte. Die dargestellten Daten im Dateneditor erfolgt in Abhängigkeit des gewählten Knotens im Datenbaum. Die Ansicht der Daten im Dateneditor verteilt sich häufig auf mehrere Reiter (Tabulatoren), um Übersicht zu wahren. Diese werden stets am unteren Ende der UI-Komponente angezeigt und können kontextbezogen variieren.
===== Projektspezifische  Metadaten =====

Zur Eingabe von projektspezifische Metadaten ist der Haupt- bzw. Wurzelknoten im Baummenü zu selektieren und der Reiter ''Metadaten'' auszuwählen. Die Metadaten sind für die eigentliche Ausgleichung nicht erforderlich, helfen aber bei der Organisation und Verwaltung von Projekten. Insbesondere stehen die hier hinterlegten Information auch im Ausgleichungsreport zur Verfügung und können dort mit ausgegeben werden.

^ Projektname           | Der Name des aktuellen Ausgleichungsprojektes z.B. //Überwachungsmessung am Stausee (Epoche 2015)//. Es stehen 255 Zeichen zur Verfügung. |
^ Sachbearbeiter        | Name des Projektbearbeiters oder -ingenieur, der die Ausgleichungsrechnung durchgeführt hat. Es stehen 255 Zeichen zur Verfügung.  |
^ Bearbeitungsdatum     | Das Datum der Projektbearbeitung bzw. der Netzausgleichung. |
^ Kundennummer          | Kundennummer oder Name des Auftraggebers. Es stehen 255 Zeichen zur Verfügung. |
^ Auftragsnummer        | Projektspezifische Auftragsnummer, die im Unternehmen oder Ingenieurbüro den Geschäftsprozess abbildet. Es stehen 255 Zeichen zur Verfügung. |
^ Projektbeschreibung        | Freitextfeld zur Dokumentation des Projektes sowie zur Kommentierung von gewählten Ausgleichungseinstellungen. Es stehen 10.000 Zeichen zur Verfügung. |


===== Globale Ausgleichungsergebnisse =====

Zur Analyse von globalen Ausgleichungsergebnissen ist der Haupt- bzw. Wurzelknoten im Baummenü zu selektieren und der Reiter ''Ergebnis'' auszuwählen. Die Datenausgabe erfolgt in tabellarischer Form getrennt nach Themenkomplexen, vgl. Abbildung {{ref>jag3d_vce}}. Da es sich um berechnete Größen im Zuge der Ausgleichung handelt, sind diese Daten nicht editierbar.

<figure|jag3d_vce|left>
{{:user-interface:jag3d_ui_variance_component_estimation.png?nolink|Varianzkomponentenschätzung}}
<caption>Gegenüberstellung der geschätzten Varianzkomponenten</caption>
</figure>

^ Teststatistik       | Zum [[least-squares-adjustment:outlier|Aufdecken von Modellstörungen]] z.B. inkonsistenten Beobachtungen oder [[least-squares-adjustment:deformationanalysis|Deformationen]] werden in JAG3D zwei Fisher-verteilte Teststatistiken berechnet. Zur Bewertung der beiden Teststatistiken $T_{prio}$ und $T_{post}$ werden in der Tabelle die zugehörigen kritischen Werte $q$ (Quantilwerte) in Abhängigkeit der beiden Freiheitsgrade $d1$ und $d2$ sowie der gewählten Irrtumswahrscheinlichkeit $\alpha$ und der Teststärke $1 - \beta$ ausgegeben. Zusätzlich wird der Nichtzentralitätsparameter $\lambda(\alpha, \beta)$ sowie die Überschreitungswahrscheinlichkeit ($p$-Wert) in logarithmischer Darstellung. |
^ Varianzkomponentenanalyse  | Die geschätzten [[least-squares-adjustment:variance-component-estimation|Varianzkomponenten]] werden für die einzelnen [[least-squares-adjustment:observation|Beobachtungsarten]] ausgegeben. Für jede Komponente wird die Anzahl der Eingangsdaten $n$, die Gesamtredundanz $r$ und die gewichtete Verbesserungsquadratsumme $\Omega$ ausgegeben. Aus diesen Kenngrößen wird die a-posteriori Varianz $\sigma^2$ der Komponente geschätzt und dem theoretischen Varianzfaktor der Gewichtseinheit gegenübergestellt und statistisch bewertet. |
^ Hauptkomponentenanalyse  | Die Ergebnisse der [[least-squares-adjustment:principal-component-analysis|Schwachform- bzw. Hauptkomponentenanalyse]] werden ausgegeben. Der Tabelle können die Indizes der geschätzten Hauptkomponenten $k$, der korrespondierende Eigenwert $\lambda(k)$ sowie das Verhältnis zwischen dem Eigenwert und der Spur der Varianz-Kovarianz-Matrix der ausgeglichenen Punkte entnommen werden.   |
^ Vorzeichenanalyse  | Die Analyse der Vorzeichen der Beobachtungsresiduen kann Hinweise zu etwaigen systematischen Abweichungen in den Beobachtungen liefern. Sind die Residuen unabhängig und normalverteilt, so sind positive und negative Residuen gleichwahrscheinlich und durch eine Binomialverteilung charakterisiert. Für die $n$ Beobachtungen jeder [[least-squares-adjustment:observation|Beobachtungsarten]] wird der [[least-squares-adjustment:reliability#redundanzanteil|Redundanzanteil]] $r$, die Anzahl der redundanten Beobachtungen mit $r > 0$, sowie die Anzahl an negativen Residuen $\epsilon < 0$. Mit einem statistischen Test wird das Verhältnis zwischen der Anzahl positiver und negativer Residuen geprüft und das Ergebnis dieses Tests in der letzten Tabellenspalte ausgegeben.  |

===== Netzplot =====

Zur Visualisierung des Netzes bietet JAG3D eine rudimentäre Plotfunktion an, vgl. Abbildung {{ref>jag3d_plot}}. Zum Aufruf des Plots ist der Haupt- bzw. Wurzelknoten im Baummenü zu selektieren und der Reiter ''Netzplot'' auszuwählen. Die Darstellung des Netzes erfolgt zweidimensional und dient vorrangig zum Lokalisieren von konfigurationsbedingten Schwachstellen, welche sich anhand der Größe und Orientierung der (einfachen) Konfidenzellipsen besser erkennen lässt, als dies durch die Betrachtung der reinen numerischen Größen möglich wäre. 

<figure|jag3d_plot|left>
{{:user-interface:jag3d_ui_plot.png?nolink|Netzplot in JAG3D}}
<caption>Visualisierung des ausgeglichenen Netzes in JAG3D</caption>
</figure>

Die Ellipsen werden überhöht dargestellt, wobei der Maßstab frei wählbar ist. Die Darstellung (Symbol, Farbe, Größe, Schrift usw.) lässt sich mittels Layermanager konfigurieren. Unterstützt werden Funktionen zum stufenlosen Zoomen, Fensterzoomen und Verschieben des Netzplots. Der Netzplot lässt sich ferner auch als Rasterbild im PNG-Format ([[wp>Portable_Network_Graphics|Portable Network Graphics]]) - wahlweise mit transparentem Hintergrund - exportieren.


===== Datentabellen und Gruppeneinstellungen =====

Für jede Punkt- und Beobachtungsgruppe wird im Baummenü ein eigener Knoten erzeugt. Wird eine Gruppe im Baumenü ausgewählt, so werden die spezifischen Tabellen und Einstellungsoptionen im Dateneditor angezeigt. Üblicherweise gibt es einen Tabulator, der die ''Rohdaten'' tabellarisch darstellt und einen mit dem ''Ergebnis''. In Abhängigkeit des Datentyps werden zusätzliche Optionen angeboten z.B. ''Eigenschaften'', ''Zusatzparameter'', ''Varianzkomponenten'' oder ''Kongruenzanalyse'', vgl. Abbildung {{ref>jag3d_group_uncertainties}}.

<figure|jag3d_group_uncertainties|left>
{{:user-interface:jag3d_ui_group_uncertainties.png?nolink|A-priori Unsicherheiten einer Streckengruppe und gruppenspezifische Zusatzparameter}}
<caption>Einstellungen der Unsicherheiten einer Streckengruppe und möglicher Zusatzparameter</caption>
</figure>

Alle Datentabellen besitzen ein Kontextmenü, welches ein ''Entfernen'', ''Duplizieren'' und ''Verschieben'' von selektierten Datensätzen ermöglicht.

^ Entfernen     | Selektierte Datensätze werden //ohne Rückfrage// aus der Tabelle entfernt und in der Datenbank gelöscht. Dieser Schritt kann nicht rückgängig gemacht werden! |
^ Duplizieren   | Kopien der selektierten Datensätze werden in der zugehörigen Gruppe erzeugt. Da das Vorhandensein von gleichnamigen Punkten unzulässig ist, werden die Punktnamen der duplizierten Punkte mit einem Suffix ergänzt. |
^ Verschieben   | Erzeugt eine neue Gruppe bzw. einen neuen Knoten im Baummenü und verschiebt die selektierten Datensätze in diese Gruppe. | 


==== Rohdaten ====

Listet alle [[least-squares-adjustment:observation|Beobachtungen bzw. Punkte]] auf, die zur gewählten Gruppe im Datenbaum gehören. Es handelt sich um die Rohdaten der Gruppe, sodass die Möglichkeit besteht, die angezeigten Daten zu editieren und neue Datensätze händisch hinzuzufügen. Um einen neuen Datensatz anzulegen, ist ggf. zunächst in die letzte Tabellenzeile zu klicken, da hierdurch eine leere Zeile an das Tabellenende gefügt wird. Der hinzugefügte Datensatz wird erst in der Datenbank gespeichert, wenn dieser vollständig ist. Ein unvollständiger Datensatz geht beim Wechsel der Gruppe verloren. Das Löschen von Datensätzen ist hingegen nur über das o.g. Kontextmenü möglich.


==== Ergebnis ====

Die ausgeglichenen Beobachtungen bzw. Punkte werden in der Ergebnistabelle zusammengestellt. In dieser Tabelle ist es lediglich möglich, Datensätze zu deaktivieren bzw. Punktnamen zu korrigieren. Weitere Manipulationen an den berechneten Werten sind nicht zulässig. Die Ergebnistabelle kann spaltenweise sortiert werden, indem auf den Spaltennamen im Tabellenkopf mit der Maus geklickt wird. Die Sortierung numerischer Größen erfolgt nach dem absoluten Betrag.


==== Eigenschaften ====

Alle Gemeinsamkeiten, die Beobachtungen oder Punkte in einer Gruppe haben, werden unter Eigenschaften definiert. Hierunter zählt das stochastische Modell der Gruppe sowie das Festlegen von gruppenspezifischen Zusatzparametern, vgl.Abbildung {{ref>jag3d_group_uncertainties}}.

Während das stochastische Modell bei [[least-squares-adjustment:observation#punktbeobachtungen|dynamischen Anschlußpunkten]] durch die Standardunsicherheit der einzelnen Komponenten definiert wird, setzt sich die Gesamtunsicherheit der [[least-squares-adjustment:observation#terrestrische_beobachtungen|terrestrischen Beobachtungen]] und [[least-squares-adjustment:observation#gnss-basislinien|GNSS-Basislinien]] aus einem konstanten Glied $\sigma_a$ und zwei entfernungsabhängigen Anteilen $\sigma_b$ und $\sigma_c$ zusammen. Das konstante Glied ist ein Pflichtfeld und muss einen Wert größer Null ($\sigma_a \gt 0$) haben. Die entfernungsabhängigen Anteile können hingegen durch Nullsetzung deaktiviert werden. Bei Berücksichtigung von entfernungsabhängigen Unsicherheitsanteilen ist die Strecke zwischen Stand- und Zielpunkt notwendig. Sofern die Entfernung nicht in den Rohdatentabellen hinterlegt ist, wird diese aus den Näherungskoordinaten bestimmt.

Weiterhin können gemeinsame Zusatzparameter der Gruppe definiert werden. Durch Selektion des Parameters wird festgelegt, ob dieser Parameter in der Ausgleichung als unbekannter Parameter geschätzt werden soll oder ob es sich um eine (varianzfreie) Konstante handelt. Wurde bspw. bei der Streckenmessung die Reflektorkonstante nicht korrekt eingestellt, so kann diese als Konstante hinterlegt werden. Alle Strecken werden dann automatisch um den angegebenen Wert korrigiert. Wurde hingegen im Feld vergessen, die meteorologischen Parameter (Temperatur, Luftdruck und Feuchte) zur EDM-Korrektur zu erfassen, weisen die Strecken eine (unbekannte) Maßstabsabweichung auf, die im Rahmen der Ausgleichung mitgeschätzt werden kann.

Um bei der [[least-squares-adjustment:deformationanalysis|Kongruenzanalyse]] die epochenübergreifenden Stabil- bzw. Referenzpunkte auf Veränderung hin zu untersuchen, müssen die einzelnen Beobachtungsgruppen der jeweiligen Epoche zugewiesen werden. Hierfür stehen die Optionen ''Referenzepoche'' und ''Folgeepoche'' zur Verfügung. Im Rahmen einer normalen Netzauswertung ist diese Option ohne Belange.


==== Zusatzparameter ====

Wurden für eine Gruppe spezifische Zusatzparameter wie Orientierung, Maßstab usw. in der Ausgleichungsrechnung bestimmt, so werden diese in der Tabelle zusammengefasst. Da es sich um Ausgleichungsgrößen handelt, ist diese Tabelle nicht editierbar. Die geschätzten Parameter werden auf Signifikanz geprüft, sodass ihr Einfluss auf die Ergebnisse der Netzausgleichung validiert werden kann.


==== Varianzkomponenten ====

<figure|jag3d_ui_grouped_variance_components|left>
{{:user-interface:jag3d_ui_grouped_variance_components.png?nolink|Schätzung der Varianzkomponenten für die selektierten Beobachtungsgruppen in JAG3D}}
<caption>Gruppenbasierte Varianzkomponentenschätzung</caption>
</figure>

Neben der [[least-squares-adjustment:variance-component-estimation|Schätzung der Varianzkomponenten]] für das gesamte Ausgleichungsprojekt, werden für die im [[user-interface:treemenu|Baummenü]] selektierten Beobachtungsgruppen die zugehörigen Varianzanteile dargestellt. Werden bspw. unterschiedliche Messinstrumente in einem Projekt verwendet, so kann mittels der selektierten Varianzanteile das stochastische Modell bewertet werden. In der Tabelle wird für jede selektierte Gruppe die Anzahl der Beobachtungen, der [[least-squares-adjustment:reliability#redundanzanteil|Redundanzanteil]], die gewichtete Verbesserungsquadratsumme sowie der zugehörige Varianzfaktor dieser Gruppe ausgegeben. Sind mindestens zwei Gruppen selektiert, wird zusätzlich eine weitere Zeile mit der kombinierten Varianzkomponentenschätzung der selektierten Gruppen angezeigt. Abbildung {{ref>jag3d_ui_grouped_variance_components}} zeigt die Ergebnisse der Varianzkomponentenschätzung für zwei selektierte Streckengruppen eines Instruments sowie die Resultate der kombinierten Schätzung.

==== Kongruenzanalyse der Punkte ====

Im Kontext einer [[least-squares-adjustment:deformationanalysis|Deformationsanalyse]] ist die Invarianz des Referenz- bzw. Stabilpunktfeldes sicherzustellen. Eine Kongruenzanalyse erfolgt in JAG3D als gemeinsame [[least-squares-adjustment:configuration#freie_netzausgleichung|freie Ausgleichung]] zweier Epochen, wobei in beiden Epochen identische Datumspunkte vorausgesetzt werden. Die Ergebnisse der Prüfung auf Modellstörungen in den Datumspunkten werden in dieser nicht editierbaren Tabelle zusammengefasst.