Ανάπτυξη λογισμικού για την επεξεργασία διαχρονικών μορφών 2Δ δικτύων ελέγχου και την εκτίμηση παραμορφώσεων από πολλαπλές εποχιακές λύσεις
Creators: name: Βαζακίδης, Στέφανος Σταύρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Ανάλυση παραμορφώσεων
Διαχρονικά γεωδαιτικά δίκτυα ελέγχου
Ανάπτυξη λογισμικού
Deformation analysis
Multi-epoch geodetic network solutions
Software Development

description: Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία με τίτλο «Ανάπτυξη λογισμικού για την επεξεργασία διαχρονικών μορφών 2Δ δικτύων ελέγχου και την εκτίμηση παραμορφώσεων από πολλαπλές εποχιακές λύσεις» εκπονήθηκε από τον μεταπτυχιακό φοιτητή Στέφανο Βαζακίδη στα πλαίσια της Κατεύθυνσης «Σύγχρονες Γεωδαιτικές Εφαρμογές» του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών “ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ” του Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, με επιβλέπων Καθηγητή τον κ. Χριστόφορο Κωτσάκη. Κύριος στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη λογισμικού για τον εντοπισμό και τον προσδιορισμό παραμορφώσεων διαχρονικών 2Δ δικτύων ελέγχου. Η παραμόρφωση ενός φυσικού ή τεχνητού σώματος, το οποίο αναπαρίσταται από ένα σύνολο σημείων, αναφέρεται στις αλλαγές του σχήματος, των διαστάσεών του και της θέση του. Σε περίπτωση που οι παρατηρήσεις του υπό μελέτη δικτύου συνορθωθούν χωριστά για κάθε εποχή τότε οι διαφορές που προκύπτουν στις εκτιμήσεις των συντεταγμένων από κάθε εποχή οφείλονται: α) στα τυχαία σφάλματα των παρατηρήσεων, β) στο πιθανό διαφορετικό τρόπο ορισμού του συστήματος αναφοράς των συντεταγμένων στην κάθε εποχή και γ) στη διαχρονική μεταβολή του σχήματος και της θέσης του δικτύου. Για την απαλοιφή των διαφορών των συντεταγμένων στην κάθε εποχή λόγω διαφορετικού ορισμού του συστήματος αναφοράς είναι δυνατό να εφαρμοστεί ένας γραμμικοποιημένος μετασχηματισμός ομοιότητας (μετασχηματισμός Helmert) ή απλούστερες εκδοχές αυτού. Επιπλέον, υπάρχει και η επιλογή της εφαρμογής του S-μετασχηματισμού όπου το σύστημα αναφοράς δεν συμπίπτει απαραίτητα με το σύστημα αναφοράς κάποιας συγκεκριμένης εποχής. Μετά από τον ενιαίο ορισμό του συστήματος αναφοράς, οι διαφορές των εκτιμήσεων των μετασχηματισμένων συντεταγμένων οφείλονται σε τυχαία σφάλματα και πιθανώς σε μετακίνηση του εκάστοτε σημείου. Η ανίχνευση των παραμορφώσεων υλοποιείται είτε οπτικά μέσω των ελλείψεων εμπιστοσύνης και των διαχρονικών μεταβολών της θέσης των σημείων, είτε μέσω στατιστικών ελέγχων. Επιπλέον, ένας άλλος τρόπος μελέτης των παραμορφώσεων είναι ο υπολογισμός δεικτών παραμόρφωσης οι οποίοι επηρεάζονται από συγκεκριμένες παραμέτρους του συστήματος αναφοράς. Το λογισμικό Multi-NeDAS (Multi-epoch Network Deformation Analysis) αναπτύχθηκε εξ ολοκλήρου στο περιβάλλον προγραμματισμού Matlab με σκοπό την μελέτη παραμορφώσεων 2Δ δικτύων ελέγχου μεταξύ πολλών εποχών μέσω υλοποίησης των παραπάνω διαδικασιών. Τέλος, με την χρήση του λογισμικού Multi-NeDAS εκτελέστηκαν σενάρια με πραγματικά δεδομένα πεδίου για τον έλεγχο των υλοποιημένων αλγορίθμων και την βαθύτερη κατανόηση των παραμορφώσεων σε τοπικά διαχρονικά δίκτυα ελέγχου
description: Τhis undergraduate thesis, under the title «Software development for the analysis of multi-epoch 2D network solutions and the statistical assessment of their deformation characteristics» was elaborated by the graduate student Stefanos Vazakidis, in the framework of the Specialization “Modern Geodetic Applications” of the Graduate Studies Program “GEOINFORMATICS” of the School of Rular and Surveying Engineering of the Aristotle University of Thessaloniki, supervised by Dr. Christopher Kotsakis. The main purpose of this project is the development of a software for the strain detection and determination of time-dependent 2D control networks. Deformation of a natural or man-made object, which is represented from a set of points, refers to the change of it’s shape, dimensions and position. In case that the observations of the studied network are being adjusted separately at each epoch, the acquired differences of the estimated coordinates of each epoch appeared due to: a) observations’ random errors, b) possible different datum definition at each epoch and c) time dependent change of it’s shape and position. For the elimination of the differences of the estimated coordinates of each epoch due to different datum definition, the user may apply a linear similarity transformation (Helmert transformation) or simplified versions of it. In addition, the user can apply S-transformation, where the datum does not always relate to the datum of a certain epoch. After datum definition, the remaining differences of the estimated transformed coordinates are caused by random errors and possible movement of each point. The detection of deformation is being done either visually via confidence ellipses and position time series, or via statistical tests. There is also an alternative option for deformation analysis via elements of strain tensors, which affected by specific parameters of datum. Multi-NeDAS (Multi-epoch Network Deformation Analysis) software was developed completely in Matlab for deformation analysis of 2D control networks for two or more epochs via implementation of the above processes. Finally, by using Multi-NeDAS software, some scenarios with read data were executed to test the software’s algorithms and to acquire better understanding of deformation in local time-dependent control networks