GEONET, GEONET_unitrans


AlgoRes-Soft
35-328 Rzeszów  ul. Geodetów 1a/126 tel/fax  (0-17) 86-42-455  0501-62-71-26  0660-59-43-80
email  geonet@geonet.net.pl

http://www.geonet.net.pl/

O firmie AlgoRes-Soft:
http://www.geonet.net.pl/index.php?action=site&id=7

Doświadczenie i technologia

Od 1992 roku firma AlgoRes-Soft prowadzi badania nas uniwersalnym oprogramowaniem geodezyjnym.
Naszą misją jest dostarczenie klientowi produktu niezawodnego, rozwijanego przez cały czas w naszych pracowniach.
 Oprogramowanie, które tworzymy obejmuje swym zakresem osnowy geodezyjne dowolnych klas, w tym sieci mierzone techniką GPS, pomiary sytuacyjno - wysokościowe (masówka), kartografię i topografię numeryczną, układy współrzędnych, transformacje, zadania geodezji inżynieryjnej.
 Naszym celem jest automatyzacja procesów produkcyjnych w geodezji, jak też podnoszenie standardu jakościowego produktów końcowych.
Równoległym priorytetem firmy jest propagowanie wiedzy w zakresie nowoczesnych metod i technologii geoinformatycznych.

Oferta
Krótko o systemie GEONET ® (UPRP 88611 - ISBN 83-903125-0-6).

 System GEONET w wersji W/2001 to pakiet kilkudziesięciu programów, realizujących użyteczne w produkcji geodezyjnej i kartograficznej zadania obliczeniowe.
Obejmują one osnowy geodezyjne dowolnych klas, w tym sieci mierzone techniką GPS, pomiary sytuacyjno - wysokościowe, topografię numeryczną,
układy współrzędnych, transformacje, zadania geodezji inżynieryjnej, górniczej, analizę przemieszczeń poziomych i pionowych.

Szczególne cechy systemu:
 Wsadowe zbiory wejściowe o formacie swobodnym (w ASCII), w tym pliki rejestracji automatycznej TOTAL-STATION lub niwelatorów cyfrowych.
Automatyczne "rozpoznawanie" struktury osnów pomiarowych w plikach masówki i automatyczne liczenie współrzędnych przybliżonych (wg zasady tzw. sieci modularnych).
Możliwość wykorzystania archiwalnych materiałów geodezyjno-kartograficznych (jednorzędowe opracowanie numeryczne dawnych osnów pomiarowych, także w postaci wielorzędowych układów linii pomiarowych); opracowanie modułów ortogonalnych.
Dowolne liczebności zbiorów danych (w standardowej wersji możliwość wyrównywania sieci o kilkudziesięciu tysiącach punktów), rozszerzona analiza dokładności i niezawodności.

Interface systemu zawiera własne edytory plików wejściowych oraz edytor graficzny.

Technologie "na co dzień"

Obliczenie masówki biegunowej

Krótkim terminem MASÓWKA określamy w systemie GEONET cały zasób obserwacyjny dotyczący treści mapy.


Pomiar szczegółów sytuacyjno - wysokościowych wykonujemy często łącznie z pomiarem osnowy (pomiarowej) - to popularna już technologia sieci modularnych. 

Programy systemu GEONET umożliwiają automatyczne przetworzenie zbiorów danych z wyodrębnieniem i ścisłym wyrównaniem osnowy pomiarowej. 

Ma to znaczenie dla obiektów dużych, gdzie kompletne i szybkie przetwarzanie wsadowe "nie męczy" użytkownika konwersacją, czy "oglądaniem" pojedynczych pikiet lub nawet całych modułów biegunowych.


Niezależnie od osnowy pomiarowej, każda pikieta, obok współrzędnych i kodu, jest charakteryzowana indywidualnym błędem położenia w poziomie i w wysokości.
Masówka to także zbiory danych utworzone na podstawie materiałów archiwalnych, dzienników, szkiców i zarysów pomiarowych. 


GEONET "potrafi" wyodrębnić i wyrównać jednorzędowo sieć powstałą m.in. ze związków liniowych (wielorzędowych układów linii pomiarowych opartych na ciągach sytuacyjnych). 

W ten sposób opracowywano już wiele obiektów (Gliwice, Skała k/ Krakowa, Przemyśl, fragmenty obszarowe Krakowa i in. ).


Opracowania numeryczne masówki obejmują również: wyodrębnienie warstw tematycznych, badanie topologii układu linii granicznych i działek, obliczanie powierzchni zredukowanych na płaszczyznę odwzorowania, a także automatyczną interpolację warstwic w oparciu o pikiety topograficzne.

Moduł osnów geodezyjnych:

Wyrównanie sieci geodezyjnych dowolnej klasy i rozmiaru - poziomych, wysokościowych, trójwymiarowych, klasycznych, wektorowych - GPS, zintegrowanych, precyzyjnych lub technicznych, w szczególności sieci specjalnych - górniczych, realizacyjnych, do pomiarów przemieszczeń.

Szczególne cechy modułu osnowy:

  • Układy obliczeniowe sieci: kartograficzne: lokalne, 1965, 1942, 1992, 2000 lub elipsoidalne (GRS-80, Krasowsky).
  • Automatyczne liczenie współrzędnych przybliżonych.


  • Identyfikowanie błędów, m.in. przez zastosowanie tzw. estymacji mocnej.
  • Pozyskiwanie danych z rejestratorów polowych lub z tekstowych plików wsadowych o formacie swobodnym.
  • Kontrola dokładności numerycznejwyników wyrównania poprzez realizowaną procedurę iteracyjną Gaussa-Newtona

Osnowa geodezyjna jest fundamentem sztuki geodezyjnej, decyduje przede wszystkim o jakości wszelkich prac pomiarowo - obliczeniowych i kartograficznych. 

Jest jakże wymowną wizytówką każdego geodety, pozostawioną w Ośrodku Dokumentacji. 

Twórzmy ją dobrze ale i efektywnie, nie tracąc czasu na czynności, które możemy zlecić automatom.


Wyrównanie ścisłe sieci poziomej to jedno z podstawowych zadań w module osnów systemu GEONET.
Pulpit informuje nas czym dysponujemy i co możemy zrobić, a naszym zadaniem jest wybór kilku parametrów i naciśnięcie klawisza wykonania.
Program nie stawia ograniczeń na wielkość, rodzaj, klasę lub precyzję sieci.

W wersji H/96 był stosowany powszechnie do obliczeń osnów szczegółowych.
W roku 1996 dokonano nim wyrównania krajowej osnowy poziomej I klasy zawierającej około 6500 punktów, złożonej z sieci astronomiczno - geodezyjnej i triangulacji wypełniającej.
Równie dobrze ten sam program jest stosowany w "codziennych zmaganiach" z osnowami pomiarowymi, w technologiach aktualizacji i tworzenia map numerycznych, także w obliczeniach sieci realizacyjnych
lub w pomiarach przemieszczeń.

Od roku 1992 GEONET zainstalowano w blisko 600 firmach geodezyjnych. 

Jego poprzednie wersje oparte były na kompilacjach w DOS / WINDOWS, obecnie zaś użyto w pełni aplikacji WINDOWS. 

Najważniejszą praktycznie zaletą modułu osnowy jest automatyczne i niezawodne wyznaczanie współrzędnych przybliżonych, bez których nie można rozpocząć wyrównania ścisłego sieci. 

Menu systemu GEONET serwuje programy obliczeniowe sieci GPS lub powiązane z osnowami klasycznymi.

INTERFACE   I   MODUŁY  FUNKCJONALNE  SYSTEMU  GEONETâ                                                      

WYMAGANIA PODSTAWOWE DLA SYSTEMU GEONET  W/1.0-3.0

 

System operacyjny:  WINDOWS   ’95,  ’98,  ‘2000,  NT   (pakiet kompilowany i testowany pod ’98).      Zalecane  ustawienie  ekranu  na rozdzielczość  1024x768 pikseli lub wyższą.  Zalecana  wielkość  RAM:   128 MB.   System zajmuje ok. 30 MB pamięci dyskowej (należy przewidzieć również wolny obszar na dane użytkownika).    

OKNO WEJŚCIOWE.  PODSTAWOWE   MODUŁY  I   ELEMENTY  FUNKCJONALNE  SYSTEMU

 

 Wszelkie obliczenia są wykonywane na plikach zlokalizowanych w obiekcie aktywnym (aktualnym). 

Obiektem aktywnym  jest wybrany podkatalog  katalogu  OBIEKTY.   System GEONET  w/2001/1.0-2.0  działa więc, podobnie jak poprzednia wersja GEONET-H, w trybie wsadowym.

Zbiory  wejściowe dla  wykonywanych programów mają ściśle określone  nazwy standardowe.  Za nielicznymi  wyjątkami, struktury  i  nazwy  zbiorów  są analogiczne jak w wersji GEONET-H. 
Protokoły wynikowe są tworzone w tym samym
obiekcie i mają  postać plików tekstowych (ASCII).  W oknie głównym widoczne są listwy z przyciskami menu,  otwierającymi różne moduły systemu, trzy okna widokowe służące do podręcznej edycji plików oraz z lewej strony panel informacyjny, służący także do "odręcznego" ustalania niektórych istotnych parametrów zadań obliczeniowych (wyświetlane w danym momencie parametry odnoszą się do obiektu aktywnego).   
 W grupie "Parametry obiektu" występują etykiety edycyjne o nazwach:   "uklad", "skala", "limbus", "dalmierz",   odpowiadające nazwom plików  parametrowych tworzonych wewnątrz danego (aktywnego) obiektu.  
Jednokrone kliknięcie w polu etykiety
spowoduje edycję wartości parametrów,  które mogą manualnie zmienione.  Powtórne kliknięcie powoduje zapis odpowiednich  plików w obiekcie aktywnym.  
 
W grupie "
Tytuł obiektu" występują elementy pliku systemowego "tytul".   Kliknięcie w panel  "Tytuł obiektu" w stanie edycji spowoduje utworzenie lub  aktualizację pliku "tytul".  
 
MODUŁY  FUNKCJONALNE  SYSTEMU  GEONET w/1.0 –2.0 :

Moduły funkcjonalne systemu to pogrupowane tematycznie zbiory zadań, odpowiadające nazwom umieszczonym na listwie menu, widocznym w oknie głównym.  

Podział na moduły ma charakter umowny,  służący  jedynie  celom  porządkowym i dydaktycznym.  W rzeczywistości  zadania różnych modułów mogą być wzajemnie powiązane technologicznie. 

W systemie GEONET wyróżniliśmy następujące  moduły:

1.        Moduł obliczeniowy OSNOWY  (obejmuje podstawowe zadania obliczeniowo-wyrównawcze sieci geodezyjnych, poziomych  i  wysokościowych,  programy łączenia i sortowania zbiorów współrzędnych).
2.        Moduł obliczeniowy MASÓWKI  (obejmuje obliczenia masówki biegunowej (tachimetrii),  masówki ortogonalnej (np. w oparciu o dane archiwalne), sortowania wykazów współrzędnych,  automatyczną interpolację warstwic,  badanie topologii i obliczanie powierzchni działek,  zagadnienia tzw. ortogonalizacji budynków w zbiorach numerycznych).
3.        Moduł  MAPY (łącznik do zewnętrznych edytorów graficznych).
4.        Moduł  REJESTRATORÓW  (obejmuje programy konwersji plików rejestratorów polowych).  5.        Moduł obliczeń SPECJALNYCH  (obejmuje transformacje płaskie i trójwymiarowe,  zagadnienia specjalne  sieci geodezyjnych: wyrównanie sieci trójwymiarowej,  wstępne analizy dokładności sieci,  analiza przemieszczeń pionowych, poziomych  i  trójwymiarowych, obliczenia  prostych  konstrukcji geodezyjnych i miar realizacyjnych. 
 6.        Moduł  zadań  DEFINIOWANYCH  dla celów specjalnych  (m.in. zagadnienia obliczeniowe osnów górniczych).   
7.        Moduł  DIAGNOSTYCZNY  wykazów współrzędnych  (zawiera procedury kontroli i porównywania zbiorów współrzędnych oraz tworzenia ich uporządkowanych wykazów).
8.        Moduł   GPS  (obejmuje programy obliczeniowe sieci GPS, w tym programy pomocnicze umożliwiające tworzenie  na podstawie wektorów  GPS,  miar  pseudo-obserwacji  (długości, azymutów, kierunków),  które mogą być dołączone do obserwacji klasycznych w wyrównaniu sieci poziomych. '
 
9.        Moduł  UKŁADÓW  WSPÓŁRZĘDNYCH  obejmuje podsystem GEONET_unitrans  (występujący także w dystrybucji jako niezależny pakiet programów). 
 Programy modułu umożliwiają  przeliczenia współrzędnych pomiędzy różnymi układami państwowymi  lub  lokalnymi. 
Do modułu  mogą  być dołączone specjalne programy konwersji map wektorowych zapisanych w plikach  
 *dwg   (AutoCad) lub  *dgn  (MicroStation)
 

System  GEONET w wersji  w/2002/2.0 umożliwia kompletne opracowanie numeryczne osnów geodezyjnych mierzonych techniką GPS,  w tym  także  sieci  złożonych  zarówno  z obserwacji klasycznych
(np. kątów, kierunków, długości) jak też wektorów GPS (sieci zintegrowane). W wersji dystrybucyjnej programów maksymalne liczebności zbiorów  danych mogą być następujące:

    10 000 punktów,

    30 000 wektorów GPS, 

    50 000 długości,

  200 000 kątów.

Możliwości programów mogą być specjalnie zwiększone, zależnie od potrzeb i parametrów komputera (wielkości dyspozycyjnej RAM).

 

Moduł opracowania sieci GPS lub tzw. sieci zintegrowanej, zawierającej różne rodzaje obserwacji (GPS+klasyczne)
obejmuje w szczególności następujące zadania:

·  Konwersja plików post-processingu na zbiory wejściowe GEONET (w wersji dystrybucyjnej dołączony jest program do
    konwersji plików formatu  ASHTECH / LINECOMP Inc.).
·  Wstępna kontrola układu wektorów,  poprzez sprawdzenie zamknięć obwodów (trójkątów).
·  Wyrównanie sieci wektorowej GPS (o dowolnej strukturze nawiązań  - XYZ, BLH, BL, H  -  lub jako sieci swobodnej).
·  Transformacje sieci do układów kartograficznych (realizowane w programie GEONET_unitrans).
·  Transformacje wysokości geometrycznych  (elipsoidalnych) na wysokości normalne w oparciu o punkty dostosowania  .
·  Transformacja wysokości elipsoidalnych na normalne przy wykorzystaniu numerycznego modelu  geoidy niwelacyjnej.     
·  Wyznaczenie wysokości normalnych poprzez wyrównanie niwelacji satelitarnej.   
·  Rzutowanie wektorów GPS na elipsoidę  i  wyrównanie dwuwymiarowych sieci zintegrowanych.   
Wszystkie realizowane zadania wyrównawcze sieci pozwalają na weryfikację dopuszczalności odchyłek obserwacji (składowych wektorów GPS lub miar obserwacji klasycznych) oraz poprawności wagowania różnych grup obserwacji (poprzez wyznaczenie cząstkowych estymat błędu średniego jednostkowego). Opcjonalnie umożliwiają automatyczną korektę takich założeń. W ostatnich latach system GEONET, w omawianym zakresie,  był użyty do  opracowania wielu osnów szczegółowych na obszarze całego Kraju. 



Program wyrównania sieci wektorowych GPS uwzględnia różne struktury danych i  nawiązań. 
Oprócz parametrów  dokładnościowych  wektorów  uwzględnia, zgodnie z wymogami Instrukcji G-2,  błędy średnie centrowania

i  pomiaru wysokości anten.  
Opcjonalnie  pozwala na korektę początkowych charakterystyk dokładnościowych (macierzy kowariancyjnych wektorów, nie uwzględniających   
wszystkich wpływów zewnętrznych),  prowadzącą  do uzyskania jednostkowej wartości  Mo.  
Kontrolą niezawodności sieci jest „mapa sieci”,
określająca dla każdego punktu:
· ilość niezależnych wektorów wyznaczających
  (ilość „incydencji” - wymagane minimum 2 – dla
  osnowy klasy III, 3 – dla klasy II),
· numery wszystkich punktów incydentnych
  z danym punktem sieci.
Obok protokołu głównego, otrzymujemy:
-  wykaz współrzędnych geocentrycznych  XYZ 
-  wykaz współrzędnych geodezyjnych   BLH
wraz z błędami średnimi wyznaczeń. Błędy średnie współrzędnych B, L są przeliczone na małe długości  łuków południka i równoleżnika.   

Program przelicza wektory GPS na odpowiadające im wektory biegunowe linii geodezyjnych na elipsoidzie (długość linii, azymut początkowy). 
Równocześnie transformuje odpowiadające charakterystyki dokładnościowe  wektorów.
W wyniku tworzy zbiory pseudo-obserwacji (długości, kierunki, azymuty),  które mogą być dołączone do zbiorów obserwacji klasycznych,
a następnie poddane łącznemu wyrównaniu. 
Operator określa  rodzaj  elipsoidy,  na którą mają  być rzutowane wektory: KRASOWSKIEGO,  WGS-84(GRS-80) lub
według odrębnej definicji. 
Zależy to od układu docelowego, w którym ma być opracowywana sieć, np:
- dla  „1942”, „1965” - KRASOWSKIEGO  
- dla „2000”, „1992”, UTM, PUK200 - elipsoida
  WGS-84 (GRS-80).
Oczywiście, wyrównanie sieci może być zrealizo-wane wprost na elipsoidzie.  Warto zauważyć, że po „zrzutowaniu” sieci do  jakiegokolwiek  syste-mu  dwuwymiarowego  (w odwzorowaniu  karto-graficznym lub na elipsoidzie)  eliminujemy  ewentualne  błędy  w pomiarze wysokości anten lub  w  danych  wysokościach nawiązawczych. 

Zarys metodologiczny  

      

W literaturze  i  praktyce można  dostrzec generalnie dwie metodologie  (ogólne zasady) ścisłych wyrównań  sieci geodezyjnych z obserwacjami GPS.   Są one zależnie od  wyboru przestrzeni  matematycznej,  w której chcemy realizować proces wyrównania. Omówimy je pokrótce.

 

A.  Wyrównanie sieci w trójwymiarowym układzie kartezjańskim –  geocentrycznym   XYZ      

      elipsoidy GRS-80(WGS-84) .

W tej metodzie wektory GPS  (DX,DY,DZ)  stają się bezpośrednio wyrównywanymi obserwacjami. 

Wyrównanie sieci złożonej wyłącznie z wektorów GPS jest łatwo programowalne jako liniowe zadanie metody najmniejszych kwadratów. 

Stanowi  ono  jedną z procedur modułu GPS w systemie GEONET.

Gdybyśmy zechcieli do takiego układu wektorów dołączyć jeszcze obserwacje klasyczne (np. kąty lub kierunki poziome, kąty zenitalne-topocentryczne, długości poziome lub skośne, różnice wysokości normalnych),
przy znajomości lokalnego przebiegu geoidy, musielibyśmy miary tych obserwacji wyrazić również w rozważanej przestrzeni kartezjańskiej, czyli  w funkcji  współrzędnych  geocentrycznych X,Y,Z.  

Wprawdzie takie postępowanie jest w pełni zdefiniowane i możliwe do zastosowania, ale ze względu na pewne wady praktyczne, w programach systemu GEONET preferujemy rozwiązanie inne,  opisane dalej  pod punktem B.   

Kilka uwag bieżących: 
·  Często mamy do czynienia z sytuacją, gdy sieć GPS jest klasy wyższej (np. II) niż sieć złożona z obserwacji klasycznych (np. klasy III). Wtedy, zgodnie z przepisami technicznymi,  sieć klasy wyższej, wyrównujemy niezależnie (np. metodą A). 
Staje
się ona oparciem dla sieci klasy niższej, a więc wyrównywanej przy założeniu stałości punktów nawiązania. 
Natomiast, jeśli wszystkie obserwacje odnoszą się do jednej i tej samej klasy sieci (np. klasy III), wówczas – jak już wspomnieliśmy – zastosujemy formalnie opisaną dalej metodę B.  
Możemy jednak rozważyć przy tej okazji uproszczone postępowanie dwuetapowe polegające na tym, że samą podsieć GPS wyrównuje się najpierw  tak  jak sieć  klasy wyższej, transformując ją do układu odwzorowawczego.  

Następnie wyrównuje się  podsieć z obserwacjami klasycznymi włączając do niej wyznaczone uprzednio w podsieci GPS punkty, ale nie jako stałe, lecz z określoną błędnością nawiązania.  
W ten sposób realizuje się niejako postulat wyrównania jednoczesnego (punkty podsieci GPS podlegają powtórnemu wyznaczeniu – korekcji współrzędnych). 
Jakkolwiek postępowanie takie ma charakter uproszczony, to w wielu sytuacjach praktycznych jest w  pełni uzasadnione, zważywszy, że zachodzi istotna różnica  dokładności względnych obu rodzajów pomiarów (długie wektory GPS i krótkie boki sieci klasycznej przy porównywalnym błędzie bezwzględnym pomiaru).  Efekt  uproszczenia  może być więc zaniedbywalny  w  stosunku  do  relacji jakościowych.  

Nie bez znaczenia jest przy tym znaczący   efekt  niezawodności układu.         
· W niektórych publikacjach proponuje się przeliczać wektory GPS (DX,DY,DZ ) na wektory różnic współrzędnych geodezyjnych  (dB,dL,dH ), które poddaje się wyrównaniu. 
Należy przestrzec przed  istotnymi wadami takiego podejścia. 

Ten drugi wektor,  w przeciwieństwie do wektora kartezjańskiego,  jest  zależny od  translacji  układu.  Jeśli więc wektor GPS  nie jest precyzyjnie umiejscowiony (ma to  miejsce  w sytuacjach typowych) to wektor (dB,dL,dH ) będzie obarczony błędem systematycznym, tym większym im większy jest błąd punktu referencyjnego dla danej sesji obserwacyjnej.  Zamiast więc upraszczać problem możemy spowodować  jego zbędną komplikację.     

B.  Wyrównanie sieci w układzie dwu - i  jednowymiarowym jako płasko - wysokościowej.              

W tej metodzie trójwymiarowe wektory  GPS (DX,DY,DZ) zostają przekształcone dla zadanej elipsoidy (KRASOWSKIEGO, GRS-80 (WGS-84) lub wg parametrów definicyjnych)  w  wektory linii geodezyjnych      
  (s, A) oraz różnice wysokości elipsoidalnych dh, przy czym s oznacza długość linii geodezyjnej (geodetyki),  A -azymut początkowy tej linii,  dh – różnica wysokości elipsoidalnych.
Z różnic azymutów geodezyjnych wychodzących  z tego samego punktu możemy utworzyć również pseudo-obserwacje kierunkowe lub kątowe. Do zbiorów pseudo-obserwacji na elipsoidzie
(długości, azymutów, kierunków lub kątów) możemy dołączyć zbiory obserwacji klasycznych tworząc zintegrowaną sieć dwuwymiarową (poziomą). 
Sieć taka może być wyrównana zarówno bezpośrednio na elipsoidzie jak też w określonym układzie odwzorowawczym.
Różnice wysokości elipsoidalnych tworzą z kolei sieć wysokościową podlegającą odrębnemu wyrównaniu oraz transformacji do systemu wysokości normalnych.
Przekształcenie sieci trójwymiarowej na dwuwymiarową (w szczególności – płaską) i jednowymiarową (wysokościową) ma tę zaletę, że ewentualne błędy,
popełnione w trzecim wymiarze (np. w pomiarze wysokości anteny lub w wysokości punktu nawiązania) nie rzutują na wyrównanie sieci dwuwymiarowej (płaskiej).
 
Opisana metoda jest dostępna w programach GEONET. Można ją zastosować, zarówno do samej sieci wektorowej GPS jak też do sieci „mieszanych” (zintegrowanych, hybrydowych).

 

Uwagi:

·  Przy wyrównaniu sieci w układzie kartograficznym związanym z nową elipsoidą GRS-80(WGS-84), czyli na przykład w   „1992”, „2000”, UTM,  długości i azymuty linii geodezyjnych jako pseudo-obserwacje powstałe z wektorów GPS
możemy łączyć wprost z obserwacjami klasycznymi (wszystkie podlegają oczywiście odpowiednim redukcjom odwzorowawczym), przy założeniu punktów nawiązania przeliczonych matematycznie z bazy osnów układu ETRF’89. 

Taka procedura nie jest jednak zupełnie poprawna przy wyrównaniu sieci w układach dawnych („1965”, „1942”).
Wynika to z faktu, że współrzędne punktów nawiązania w tych układach są obarczone na ogół istotną błędnością (nie odpowiadają dokładnie przeliczeniom współrzędnych analogicznych punktów z układu ETRF’89).  

Faktyczna (empiryczna) realizacja układu „1965” „utrwalona” w bazie osnów tego układu, powoduje równocześnie lokalne zmiany konwergencji (zbieżności południków). 
Z tego właśnie powodu przy   komponowaniu zbiorów obserwacyjnych sieci,  przy  warunku „sztywnych”  nawiązań do lokalnej osnowy wyższego rzędu w układzie „1965”, nie powinniśmy używać azymutów geodezyjnych l
ecz pseudo-obserwacji pochodnych, tj. kątów lub kierunków  (niezależnych od rzeczywistej, lokalnej zmiany konwergencji). 

Alternatywnym sposobem może być jednak rozwiązanie dwuetapowe, polegające na tym, że najpierw stosuje się wyrównanie swobodne sieci (wtedy można posłużyć się azymutami),  a następnie dokonuje się transformacji (HELMERTA)  w oparciu o zadane punkty dostosowania.
Sposób alternatywny wymaga jednak, by sieć swobodna cechowała się dostateczną niezawodnością (niekiedy czyni temu warunkowi zadość dopiero z punktami nawiązania). 
Wszystkie omówione sposoby postępowania są dostępne w procedurach systemu GEONET.
Nawet jeśli istotnym celem finalnym zadania jest wyznaczenie współrzędnych w układzie „1965”,  najbardziej racjonalnym podejściem wydaje się przeprowadzenie wyrównania obserwacji w układzie „1992” lub „2000”
(przejście do układu „1965” powinno być wtedy tylko zadaniem transformacyjnym).
 W takim podejściu, po pierwsze, mamy gwarancję lepszego jakościowo (na ogół)  nawiązania;  po wtóre, 
zasilamy bezpośrednio nową bazę osnów w układzie odniesienia ETRF’89  (bez problemów otrzymujemy pełnowartościowe współrzędne geodezyjne B, L, H). 
Niestety, wiele realizowanych  projektów osnów III klasy skupia się głównie na wyrównaniach sieci w układzie „1965” lub lokalnych,  wytracając niekiedy cenniejsze informacje pozwalające na wzbogacenie bazy osnów nowego systemu odniesień przestrzennych.     
 

OBLICZENIA SIECI KLASYCZNYCH                  


Na proces obliczeniowy sieci geodezyjnych (poziomych, wysokościowych), złożonych wyłącznie z obserwacji klasycznych,  w systemie GEONET  składają się następujące zadania: 
 
1)       Wstępna kontrola wsadowych zbiorów obserwacyjnych sieci lub automatyczne tworzenie
      takich zbiorów w oparciu o zbiory masówki (biegunowej, ortogonalnej).
 2)   Obliczenie współrzędnych przybliżonych. 
 3)   Ścisłe wyrównanie sieci poziomej metodą najmniejszych kwadratów. 
 4)   Obliczenia niwelacji trygonometrycznej (jeśli odpowiednie pomiary były wykonywane).   
 5)   Ścisłe wyrównanie sieci niwelacyjnej. 
 6)   Łączenie i sortowanie zbiorów wynikowych osnowy poziomej i wysokościowej.
7)       Sortowanie zbioru punktów na arkusze sekcyjne.
 
Z pomocą modułu graficznego VisTool  możemy utworzyć w efekcie szkic osnowy podzielony na arkusze sekcyjne. 
 
Jeśli zbiory obserwacyjne są wcześniej przygotowane i znajdują się w katalogu aktywnym (aktualnym)  
to wykonywanie poszczególnych zadań jest bardzo proste, bo sprowadza się do uruchamiania  odpowiednich procedur z menu okna głównego systemu. 
Jak się przekonamy,  procesy  obliczeniowe przebiegają „błyskawicznie” , nawet dla sieci o wielu tysiącach punktów  (zakładamy, że komputer  odpowiada co najmniej „epoce” WINDOWS’a ’98).
 
Użytkownik uzyskuje przy tym pełne informacje jakościowe  (o dokładności  i niezawodności sieci) lub protokół identyfikujący ewentualne braki, błędy grube lub sytuacje szczególne, uniemożliwiające realizację procesów. 

 
Przedstawione poniżej informacje szczegółowe dotyczące wykonania poszczególnych zadań są wybrane z instrukcji obsługi systemu GEONET.  

Program wstepnej kontroli sieci poziomej analizuje strukturę sieci na podstawie zadanych zbiorów obserwacyjnych (kątów, długości, kierunków, azymutów - kątów kierunkowych) oraz punktów nawiązania  i  tworzy odpowiedni protokół. 
 
Opcjonalnie program „monitoruje”  zbiory obserwacji masowych (biegunowych, ortogonalnych)   i   pobiera stąd potrzebne miary dla wyznaczenia osnowy.
To ostatnie zadanie jest typowe dla technologii tzw. sieci modularnych, gdzie osnowę pomiarową zakłada się równocześnie z pomiarem sytuacyjno - wysokościowym  masówki. 
Jeśli wymieniamy też masówkę ortogonalną to mamy na myśli wykorzystanie danych (modułów ortogonalnych) pochodzących z  archiwaliów (szkice, zarysy pomiarowe).
Program odszukuje automatycznie dane tworzące osnowę pomiarową (ciągi sytuacyjne I związki liniowe) I przygotowuje je do ścisłego wyrównania w jednej całości (jednorzędowo) . 
W powyższy sposób realizuje się m. in.  zadania podstawowe związane z odnawianiem ewidencji GiB.    


 Obliczenie współrzędnych przybliżonych dla punktów sieci poziomej jest jednym z niełatwych zadań  obliczeń geodezyjnych. Trudność wynika m.in. z ogólnej dowolności geometrycznej struktur sieci.           
Próby poszukiwania rozwiązań  według grafu możliwych wyznaczeń krokowych stają się zbyt czasochłonne i nieskuteczne, zwłaszcza dla sieci dużych. 
W programie zastosowano ideę obliczeniową sieci modularnych, opartą na analogii stosowanej w aerotriangulacji. Pojedynczym modułem jest zbiór obserwacji przyporządkowanych do pojedynczego stanowiska obserwacyjnego. 
Moduły określone najpierw w indywidualnych układach lokalnych są transformowane równocześnie   do układu zewnętrznego (stosuje się przy tym warunki na punkty wiążące – łączne dla par modułów). 
Metoda,  przy założeniu pewnych numerycznych modyfikacji okazuje się bardzo skuteczna  i  szybka, nawet dla sieci o kilku tysiącach punktów.
W istotnym zakresie ta metoda decyduje o automatyzacji całego procesu obliczenia osnowy  i  masówki.   


Wyrównanie ścisłe sieci poziomej realizuje się bezpośrednio po wyznaczeniu współrzędnych przybliżonych. Operator  „ustawia” opcje  (jak np. wybór układu współrzędnych,  sposób wagowania obserwacji, tryb obliczeń: kontrolny, z pełną analizą dokładności)                 i    „naciska” klawisz wykonania.
W trakcie realizacji programu wprowadzane są automatycznie redukcje odwzorowawcze obserwacji oraz redukcje długości na określoną elipsoidę.                    
W celach kontrolnych program ma możliwość wyrównywania tylko zdefiniowanych fragmentów sieci (podsieci), zastosowania tzw. estymacji mocnej do wykrywania błędów  w obserwacjach. 
Opcjonalnie możemy też realizować wyrównanie sieci z założeniem błędności wybranych lub wszystkich punktów nawiązania. 

Uwaga: Ten sam program stosuje się do wyrównania dwuwymiarowych sieci zintegrowanych.  Do zbiorów obserwacji klasycznych zostają wówczas włączone   pseudo-obserwacje utworzone z  wektorów GPS.
Metodologia jest opisana w module GPS.
W wersji dystrybucyjnej programu maksymalne liczebności zbiorów mogą być następujące:
10000 punktów,  50000 długości,  200000 obserwacji
kątowych lub kierunkowych.  Dla celów specjalnych ograniczenia powyższe mogą być zmienione.
 

Program niwelacji trygonometrycznej tworzy zbiór różnic wysokości pomiędzy punktami mierzonej osnowy (pomiarowej, szczegółowej).
Źródłem danych mogą być zbiory pomiarów masówki,  z których wybierane są automatycznie elementy pomiaru wysokościowego samej osnowy.
Niezbędne informacje o osnowie są już „przekazane” automatycznie przez wykonany wcześniej program   wstępnej kontroli danych.
Jeśli instrument rejestruje zamiast kątów zenitalnych – przewyższenia to (opcjonalnie) koryguje się je jedynie ze względu na krzywiznę Ziemi i refrakcję atmosferyczną. 

Jeśli zmierzono tylko kąt zenitalny to brakujące długości mogą być automatycznie obliczane ze współrzędnych  wyznaczonych  w  sieci  poziomej.
Metodologia obliczeń zachowuje pełną dokładność numeryczną niwelacji  trygonometrycznej dla długich wektorów. 
Na podstawie założonych błędów średnich obserwacji elementarnych (długości, kąta zenitalnego, wysokości instrumentu i sygnału) wyznacza się elementy potrzebne do określenia wag.

Utworzony zbiór wraz z ewentualnie istniejącym już zbiorem niwelacji geometrycznej jest podstawą do ścisłego wyrównania sieci wysokościowej.  

Wyrównania ścisłe sieci niwelacyjnej działa podobnie jak wyrównanie sieci poziomej w trybie wsadowym.
Zbiory obserwacyjne mogą pochodzić zarówno z niwelacji geometrycznej lub (i) niwelacji trygonometrycznej  (tym samym programem możemy też wyrównywać niwelację satelitarną, o czym informuje rozdział dotyczący sieci GPS).

Program dopuszcza 3 sposoby wagowania obserwacji, tj.  w odwrotnej proporcji do:
a)       długości ciągów [w km]  (sieci państwowe),
b)       liczby stanowisk (sieci do obserwacji przemieszczeń),
c)       kwadratu błędu średniego (niwelacje trygonometryczne)         
 W celach kontrolnych (identyfikacji błędów) można zastosować tzw. estymację mocną. 
Protokół końcowy zawiera pełna analize dokładnościową wszystkich elementów sieci – wysokości punktów,  miar obserwacji  i  poprawek.
Weryfikacja poprawności sieci następuje przez porównanie każdej poprawki z jej błędem  średnim.
Maksymalne liczebności zbiorów  w wersji dystrybucyjnej programu:
10000 punktów
30000 obserwacji


Łączenie osnowy poziomej i wysokościowej to zadanie porządkowe, które ma na celu utworzenie  i posortowanie pełnego wykazu współrzędnych  xyH wraz  z  końcowymi  charakterystykami  dokładności (mp, mH).
Zbiorami danych są wyniki wyrównania  ścisłego sieci poziomej i wysokościowej.
 Braki współrzędnych płaskich lub wysokości są zastępowane standardowym w całym systemie sygnałem liczbowym         (-1).

Plik wynikowy w postaci tekstowej jest z kolei plikiem wejściowym (osnową) dla opracowania pomiarów masowych.
Wykonywane zadanie jest zatem elementem ciągu technologicznego,  mającego na celu kompletne numeryczne opracowanie obiektu bez manualnych ingerencji pośrednich.   

Sortowanie punktów na arkusze sekcyjne.
Program segreguje punkty osnowy na arkusze sekcyjne  dla zadanego układu  kartograficznego i skali,  wyznaczając równocześnie godła arkuszy oraz współrzędne  ich  lewych  dolnych  narożników. 
 W przypadku  układu lokalnego,  nie występującego  na zdefiniowanej liście program przyjmuje automatycznie  podział  domyśny, przyjmując za „globalny początek współrzędne (0,0) ,  a jeśli współrzędne są ujemne – wartości określone manualnie w okienkach edycyjnych.
W wyniku tworzy się protokół opisowy oraz odrębne  dla poszczególnych arkuszy wykazy współrzędnych



GEONET ®_unitrans czyli RADY NA WSZYSTKIE UKŁADY:

Namnożyło się nam w Polsce układów współrzędnych: państwowe - stare i nowe, lokalne, globalne, historyczne - katastralne, matematyczne i empiryczne. Ujęto je na wspólnej platformie europejskiego systemu odniesień przestrzennych w powiązaniu z krajowymi osnowami geodezyjnymi. Dzięki temu "chodzenie" pomiędzy różnymi układami odbywa się z możliwie najwyższą precyzją. Podstawowe algorytmy odpowiadają wymogom Wytycznych Technicznych G-1.10. GEONET®_unitrans może być modułem systemu GEONET lub działać jako niezależny pakiet programów.



System "otwiera się" na programy zewnętrzne poprzez tekstowe (ASCII) zbiory wejścia - wyjścia. Specjalne narzędzia pozwalają na tworzenie siatek współrzędnych i funkcji wiążących układy państwowe z układami lokalnymi. Jeśli mamy już gotowe mapy numeryczne w układach lokalnych, a chcemy je przekształcić do innych układów współrzędnych, możemy wykorzystać unikalne aplikacje realizujące automatyczną konwersję plików *dgn z zachowaniem wymogów instrukcji K-1. (Zadanie realizowane przy pomocy niezależnej aplikacji N-Trans)

Obok transformowanych współrzędnych, ważnymi informacjami kartograficznymi są składowe lokalnego pola zniekształceń odwzorowawczych (szkoda, że takich informacji nie podawano ongiś w metryce każdego arkusza mapy - było to przyczyną istotnych nieporozumień między geodetą a użytkownikiem mapy, np. projektantem trasy komunikacyjnej).

Istotnym uzupełnieniem układów kartograficznych są systemy wysokościowe. Program umożliwia przeliczanie wysokości normalnych na elipsoidalne (WGS-84) lub odwrotnie, przy wykorzystaniu numerycznego modelu geoidy lub metod interpolacji wielomianowej.