KATRIN (Komplexe Auswertung Trigonometrischer Netze)


KATRIN ist ein komplexes Analyse- und Ausgleichungsprogramm für die Bearbeitung von Lagefestpunktinformationen. Datenplausibilisierungen, Messdatenkorrektionen und -reduktionen sowie unterschiedlichste Ausgleichungsansätze stehen zur Verfügung.

Die Auswertung von Lagevermessungen stellt heutzutage vielfach eine komplexe Aufgabe dar: Während bisher mit terrestrischen Messverfahren die Koordinaten in nur einem aktuellen Landessystem (z. B. dem Netz 1977) zu bestimmen waren, nimmt die Nutzung von Satellitenmessverfahren zu, ohne die konventionellen Methoden jedoch vollständig ersetzen zu können (Abschattungen, Mehrwegereflexionen, nicht zu signalisierende Punkte). Andererseits gebieten Wirtschaftlichkeitsüberlegungen, alle Messungsergebnisse zu nutzen, um die Punkte im bisherigen Landessystem und gleichzeitig im neu einzuführenden ETRS89 zu koordinieren.

Berechnungen

Für diese Aufgaben bietet die Bezirksregierung Köln das Programmsystem KATRIN an. Ein gut durchdachtes Konzept, eine konsequente Programmierung, eine aufgeschlossene Anwenderbetreuung sowie die Unterstützung des Innenministeriums und der Bezirksregierungen bei der Einführung als landeseinheitliches Berechnungsprogramm haben KATRIN zu einem erfolgreichen Produkt der Bezirksregierung Köln gemacht. Insgesamt findet es sich innerhalb und außerhalb von Nordrhein-Westfalen bei über 200 anwendenden Stellen. Hierzu zählen die Kataster- und Vermessungsämter der Kreise und kreisfreien Städte, kreisangehörige Städte und Gemeinden, Landesvermessungsämter, andere Landes- und Bundesoberbehörden mit und ohne nachgeordnete Dienststellen, Universitäten und Fachhochschulen sowie Öffentlich bestellte Vermessungsingenieure.

KATRIN steht für Komplexe Auswertung TRIgonometrischer Netze". D. h. es können alle geodätischen Berechnungen ausgeführt werden, die bei der Bearbeitung trigonometrischer Verfahren (TP-Feld) auftreten. Das Anwendungsspektrum umfasst Arbeiten von der Analyse des Netzentwurfs über die Prüfung der Feldbücher, die Korrektion, Reduktion und Zentrierung der Beobachtungen, die Berechnung von Näherungskoordinaten und Höhen bis hin zur Netzausgleichung unter Variation des mathematischen und stochastischen Modells.

Undulationsmodell

Es liegt auf der Hand, dass mit diesem Leistungsspektrum nicht nur Aufgaben der Grundlagenvermessung abgedeckt sind: KATRIN kommt auch bei der Verdichtung des Aufnahmepunktfeldes (AP-Feld), in der Topographie, in der Katastertachymetrie und bei ingenieurtechnischen Anwendungen zum Einsatz. Auch für Sonderfälle aus diesen Verfahren ist das Programm eingerichtet.

Entsprechend dem Anwendungsspektrum sind als Beobachtungen Richtungen und Richtungswinkel, Messbandstrecken, elektrooptische, Mikrowellen- oder andere Distanzen, Zenitwinkel und Höhenunterschiede zugelassen. Die Abteilung Geobasis NRW und die Bezirksregierungen in Nordrhein-Westfalen wenden das Programm AMKA an, das den Datenfluss von selbstregistrierenden Tachymetern und den Datenaustausch über die vom Land unterstützte Einheitliche Messdatenschnittstelle (EMDS) realisiert. AMKA ermöglicht auch die Umsetzung von GPS-Raumvektoren in topozentrische Messungselemente.

Messung

Exportmodule sorgen für den Datenfluss der KATRIN-Ergebnisse in den Nachweis der Festpunkte bei der Bezirksregierung Köln - Geobasis NRW (AFIS), über das Programm DIVA in ALK-konforme Datenbanken (DIVA) oder andere Berechnungsprogramme.

Entsprechend der Entfernung zwischen den Punkten und von den Anforderungen an die Rechengenauigkeit bis zum TP-Feld sind die Beobachtungen wegen verschiedener Ursachen zu korrigieren und zu reduzieren. Wegen des unterschiedlichen Ursprungs der Daten werden in KATRIN bei der Eingabe Aufbereitungs- und Reduktionsstände individuell für jede Beobachtung unterschieden und ausgewertet. Sinnvoll ist es jedoch, das weitestgehend originäre Beobachtungsmaterial zu erfassen und KATRIN die weitere Aufbereitung zu überlassen. Soll derselbe Beobachtungsdatensatz dann in einem anderen Bezugssystem oder einem anderen Meridianstreifen ausgewertet werden, brauchen nur die Anschlusskoordinaten bzw. Anschlusshöhen ausgetauscht zu werden.

Die Berechnung und Ausgleichung von Lagekoordinaten erfolgt in KATRIN in einem kartesischen Koordinatensystem in der Ebene. Dazu werden die Beobachtungen zunächst auf ein ausgewähltes oder frei definiertes Erdellipsoid reduziert. Die ellipsoidischen Beobachtungen dann werden in die Abbildungsebene umgerechnet. Es kann dabei die Gauß-Krüger-Abbildung mit 30-breiten Meridianstreifen, die Universal Transverse Mercator-Projection (UTM) mit 60-Zonen oder eine andere Gaußsche konforme Abbildung gewählt werden. Das Gauß-Krüger-Systems mit dem Ellipsoid nach Bessel ermöglicht z. B. Arbeiten im Deutschen Hauptdreiecksnetz DHDN 90 (West) für die Preußische Landesaufnahme oder das Netz 77 in Nordrhein-Westfalen. Die Kombination des UTM mit dem GRS 80-Ellipsoid definiert Arbeiten im Europaen Terrestrial Reference System 1989 (ETRS 89). Weitere Kombinationen sind zulässig, z. B. das Gauß-Krüger-System mit dem Krassowsky-Ellipsoid für das System 42/83 oder das UTM mit dem internationalen Ellipsoid im Europäischen Datum 1950 (ED 50). Selbstverständlich können in KATRIN auch örtliche Koordinatensysteme ausgewertet werden.

Das Lagebezugssystem kann mit beliebigen Höhenbezugssystemen kombiniert werden. Für den Übergang von Höhen über einer Höhenbezugsfläche wie Normal-Null (NN) oder Normalhöhen-Null (NHN) auf ellipsoidische Höhen bietet KATRIN die Berechnung punktspezifischer Undulationen an, die in einem vorgegebenen Stützpunktfeld durch multiquadratische Interpolation berechnet werden.

Besonderer Wert wird in KATRIN auf das Aufspüren von Datenfehlern gelegt. Dabei sollen in einem Berechnungslauf so viele Fehler wie möglich aufgedeckt werden. Sie werden an frühestmöglicher Stelle erkannt und ausgewiesen. Nur extreme Eingabefehler, die ein Weiterrechnen nicht mehr sinnvoll machen, führen zu einem kontrollierten Abbruch des Verfahrensablaufs.

Zur Suche grober Datenfehler werden auch die Einzelpunktausgleichungen zur Näherungskoordinaten-berechnung, die Höhenausgleichungen, die Stationsausgleichungen und vor allem die Lagenetzausgleichung genutzt. Nach jeder Ausgleichung werden die beteiligten Beobachtungen einem statistischen Test unterzogen. Dieser Test berücksichtigt neben der Genauigkeit der Beobachtungen auch ihre Kontrolliertheit durch die Netzkonfiguration und liefert gleichzeitig Kriterien zur Beurteilung der Zuverlässigkeit des Ausgleichungsergebnisses.

Die Testverfahren werden unterstützt durch die Möglichkeit, zu jeder Beobachtung einen individuellen mittleren Beobachtungsfehler für die Berechnung der Gewichte vor den Ausgleichungen einzugeben, Punkte mit beweglichen Koordinaten und Höhen zu definieren oder freie Ausgleichungen auf Anschluss-koordinaten bzw. Anschlusshöhen aufzufeldern. Die Ergebnisse des statistischen Tests können zur graphischen Anzeige auf dem Bildschirm abgerufen werden.

Die graphisch-interaktive Bedienoberfläche unter Windows® bietet die Verwaltung der Berechnungsverfahren, das Editieren der Eingabedateien und die Bearbeitung der Steuerparameter. Weiterhin können die Berechnungsmodule sowie die Exportmodule ausgewählt und gestartet werden. Das Sichten und Drucken der Ergebnislisten, eine Visualisierung der Ergebnisse auf dem Bildschirm, die interaktive Aufbereitung von Plots sowie der Aufruf einer umfassenden Online-Hilfe sind ebenso unter dieser Bedienoberfläche möglich.

Die zur Zeit aktuelle Version ist von November 2007.

Zum Lieferumfang gehören: das Berechnungsprogramm mit den Modulen LESEIN (Einlesen der Auftragsdaten), METKOR (Korrektion der eingegebenen Messbandstrecken und Distanzen wegen physikalischer Einflüsse bei der Messung und gerätebedingter Abweichungen), HORZON (erstmalige Streckenhorizontierungen), NAEKO2 (Koordinatenberechnungen durch Einzelpunktausgleichung), HOEHE (Berechnung der Höhen), REDUZ (Reduktion von Strecken und Richtungen auf die gewünschte Rechenebene), OERMES (Ausgleichung der Stationspunktkoordinaten mit den örtlichen Messungen), ZENTRI (Zentrierung und Mittelung von Netzstrecken und Netzrichtungen) und TRINA2 (Lagenetzausgleichung), weiterhin das Messdatenaufbereitungsprogramm ELTKAT, die Exportmodule KOVERZ (Koordinatenverzeichnis), KATZEI (nach ZEIBER), KATKIV (nach KIV), KATDIV (nach DIVA), KATKAF (nach KAFKA), KATPFI (nach AFIS), KATMAR (nach MARKUS) und das Graphikprogramm ZEIBER (Zeichne Berechnungsergebnisse). Für Windows xx wird eine graphische Bedienoberfläche mit ausgeliefert zur Verwaltung der KATRIN-Verfahren, zur Bearbeitung der Steuerdaten, zum Aufruf der Online-Hilfen u. v. m.

  • Windows XP, Windows NT, Windows 95 oder Windows 98
  • 10 MB freier Festplattenspeicher
  • Maus
  • XGA-Graphikkarte (1024x768 Pixel)

Das Nutzungsrecht wird erteilt

a) zeitlich unbefristet mit der Einschränkung auf die Erledigung von hoheitlichen Aufgaben der Landesvermessung und des Liegenschaftskatasters nach Anerkennung der allgemeinen Abgabebedingungen oder

b) zeitlich befristet ausschließlich zur Ausführung von Werkverträgen mit Nutzungsnehmern und zur Erledigung von Aufträgen nach a) nach Anerkennung der allgemeinen Abgabebedingungen.

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