Μελέτη εναλλακτικών μοντέλων οριζοντιογραφικού μετασχηματισμού συντεταγμένων από το HEPOS στο ΕΣΓΑ87: εφαρμογή σε διάφορες περιοχές του ελληνικού χώρου
Creators: name: Γιαννακίδης, Ιωάννης Στυλιανού
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Μετασχηματισμός συντεταγμένων
Ελληνικό Σύστημα Εντοπισμού
ΕΓΣΑ87 (Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς 1987)
GPS
Coordinate transformation
HEPOS (Hellenic Positioning System)
HFRS87 (Hellenic Geodetic Reference System of 1987)

description: Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία παρουσιάζονται διάφορες διαδικασίες οριζοντιογραφικού μετασχηματισμού συντεταγμένων τριγωνομετρικών σημείων για τα οποία διατίθενται οι καρτεσιανές (X, Y, Z) συντεταγμένες στο γεωκεντρικό σύστημα αναφοράς (Σ.Α.) του HEPOS και οι αντίστοιχες προβολικές συντεταγμένες (Ε, Ν) στο Σ.Α. του ΕΓΣΑ87 σε διάφορες περιοχές του ελλαδικού χώρου. Γίνεται εφαρμογή του 2Δ μετασχηματισμού ομοιότητας στο επίπεδο και υπολογίζονται τα σφάλματα μετασχηματισμού κατά Ε (Easting) και κατά Ν (Northing), καθώς και το συνολικό σφάλμα Δr (διάνυσμα “οριζοντιογραφικού σφάλματος”) σε σχέση με τις επίσημες προβολικές συντεταγμένες στο ΕΓΣΑ87 που δίνει η ΓΥΣ (Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού) και μελετάται η στατιστική και συστηματική συμπεριφορά των σφαλμάτων. Μελετήθηκαν περιοχές από έκταση μικρότερης ενός φύλλου χάρτη κλίμακας 1:50000 της ΓΥΣ (15΄x15΄) που ισοδυναμεί περίπου με 27km x 22km, μέχρι και έκτασης μεγαλύτερης δυο φύλλων χάρτη 1:100000 της ΓΥΣ (30΄x 1o) που ισοδυναμεί περίπου με 55km x 90km. Επίσης συγκρίνονται οι διαφορές στις προβολικές συντεταγμένες ΕΓΣΑ87 που προκύπτουν α) από την παραπάνω διαδικασία μετασχηματισμού με χρήση «τοπικού μοντέλου» και β) από το «επίσημο μοντέλο» μετασχηματισμού μεταξύ HEPOS και ΕΓΣΑ87 που ανέπτυξε η ερευνητική ομάδα Τεχνικής Βοήθειας Α.Π.Θ. (ΤΕ. ΒΟ. HEPOS), για τα αντίστοιχα τριγωνομετρικά σημεία. Στη συνέχεια δίνονται συνοπτικά τα περιεχόμενα των κεφαλαίων που αποτελούν την εργασία. Το κεφάλαιο 1 αποτελεί την εισαγωγή της εργασίας. Παρατίθενται κάποια θεωρητικά στοιχεία του νέου Ελληνικού Συστήματος Εντοπισμού (γνωστό και με την ονομασία HEPOS) το οποίο χαρακτηρίζεται από την ευκολία χρήσης του συγκριτικά με τις επίγειες κλασικές μεθόδους μέτρησης. Επειδή το ΕΓΣΑ87 αποτελεί το επίσημο γεωδαιτικό υπόβαθρο της Ελλάδας είναι αναγκαία η αμφίδρομη σύνδεση του νέου Συστήματος Αναφοράς HEPOS με το ΕΓΣΑ87. Τέλος περιγράφεται συνοπτικά και ο σκοπός της μεταπτυχιακής εργασίας. Το κεφάλαιο 2 περιγράφει το σύστημα και πλαίσιο αναφοράς του HEPOS και το αμφίδρομο μοντέλο οριζοντιογραφικού μετασχηματισμού HTRS07/HEPOS ↔ ΕΓΣΑ87 («επίσημο» μοντέλο μετασχηματισμού), που ανέπτυξε η ερευνητική ομάδα του ΤΑΤΜ/ΑΠΘ μέσω σύμβασης (ΤΕ. ΒΟ. HEPOS) με την Κτηματολόγιο Α.Ε. και το οποίο σε επόμενο κεφάλαιο θα αξιολογηθεί από την εφαρμογή του σε πραγματικά δεδομένα. Το κεφάλαιο 3 περιγράφει συνοπτικά τις μεθοδολογίες τοπικών 2Δ και 3Δ μετασχηματισμών συντεταγμένων για δίκτυα σημείων στα οποία είναι γνωστές οι 3Δ συντεταγμένες τους σε κάποιο γεωκεντρικό πλαίσιο αναφοράς τύπου ITRFyy/ETRFyy και οι 2Δ προβολικές συντεταγμένες τους στο ΕΓΣΑ87. Δίνεται έμφαση στο μετασχηματισμό ομοιότητας στις δυο διαστάσεις και περιγράφονται πρακτικές εφαρμογές του τοπικού μοντέλου 2Δ μετασχηματισμού ομοιότητας, χρησιμοποιώντας πραγματικά δεδομένα στο HEPOS (ETRF05 epoch: 2007.5) και στο ΕΓΣΑ87 για διάφορες περιοχές της Ελλάδας και αναδεικνύονται τα προβλήματα που παρουσιάζουν οι τοπικοί μετασχηματισμοί. Στο κεφάλαιο 4 γίνεται η αξιολόγηση ακρίβειας των τοπικών μοντέλων και του «επίσημου» μοντέλου οριζοντιογραφικού μετασχηματισμού, που περιγράφηκαν στα δυο προηγούμενα κεφάλαια, από το HEPOS στο ΕΓΣΑ87 κάνοντας χρήση πραγματικών δεδομένων στα δυο αυτά συστήματα αναφοράς σε διάφορες περιοχές του Ελλαδικού χώρου. Γίνεται ανάλυση των σφαλμάτων μετασχηματισμού που προκύπτουν με χρήση του τοπικού μοντέλου και με χρήση του μοντέλου μετασχηματισμού της ΤΕ. ΒΟ. ΑΠΘ. με στόχο να αναδειχθεί το ποιο μοντέλο προσεγγίζει “καλύτερα” το ΕΓΣΑ87. Στο κεφάλαιο 5, αναφέρονται τα πλεονεκτήματα του HEPOS και τα πρακτικά προβλήματα που επιφέρει η χρήση σε σχέση με την ελληνική πραγματικότητα. Επίσης, παρουσιάζονται κάποιες μελλοντικές εφαρμογές στις οποίες μπορεί να χρησιμοποιηθεί το νέο ελληνικό σύστημα αναφοράς (HTRS07). Τέλος, δίνεται και ένα παράδειγμα εφαρμογής αντίστροφου μετασχηματισμού από το ΕΓΣΑ87 στο HTRS07/HEPOS με πραγματικά δεδομένα και σύμφωνα με το επίσημο διευρυμένο μοντέλο που υπολόγισε η ΤΕ.ΒΟ. HEPOS του ΑΠΘ. Τέλος στο κεφάλαιο 6, συνοψίζονται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την ανάλυση που πραγματοποιήθηκε στα προηγούμενα κεφάλαια.
description: The present M.Sc. thesis entitled “Comparison of alternative coordinate transformation models between the HEPOS reference frame and the official Hellenic Geodetic Reference System of 1987: case studies in local areas over Greece” deals with the evaluation of different procedures for the horizontal coordinate transformation between the Hellenic Terrestrial Reference System of 2007 (HTRS07), an ETRF-type frame used by HEPOS (Hellenic Positioning System), and the Hellenic Geodetic Reference System of 1987 (HGRS87) which is the current official geodetic datum in Greece. The test points used for the purpose of this thesis correspond to control stations of the national Hellenic triangulation network with known 3D Cartesian coordinates with respect to HTRS07 and known horizontal mapping coordinates with respect to HGRS87 (Transverse Mercator Projection, TM87). The 2D similarity horizontal transformation from HTRS07 to HGRS87 is implemented over several local test networks that cover areas within selected 1:50000 to 1:100000 TM87 mapping sheets. The performance of such local transformation models is investigated through the statistical analysis of their residuals at the ‘computation points’ and also at other ‘cross-validation points’ that were used for external comparison. In addition, the uniform combined transformation model between HTRS07 and HGRS87 (seven-parameter 3D similarity transformation + 2D correction grids), which has been developed by the research group of the Department of Geodesy and Surveying at the Aristotle University of Thessaloniki in cooperation with Ktimatologio S.A., is also implemented over the same test areas and its performance is evaluated in comparison with the results of the local 2D similarity transformation models. The main contents of the thesis are briefly summarized in the following paragraphs. The introductory 1st Chapter presents some theoretical aspects of HEPOS along with some short description of the national Hellenic Geodetic Reference System HGRS87, and the main objectives of the work presented herein. In the 2nd Chapter a detailed description of the reference system and the reference frame of HEPOS and the two-way datum transformation model between HGRS87 and HTRS07 are presented. The 3rd Chapter briefly describes the methodologies of 2D and 3D similarity transformations (Helmert-type models) from HTRS07 to HGRS87, with a particular focus on the implementation of the two-dimensional case over local areas. Moreover, several applications of the 2D local similarity transformation from HEPOS to HGRS87 over various test areas are presented and the problems caused by the local transformation approach are revealed. In the 4th Chapter the evaluation of local 2D similarity transformation models between HTRS07 and HGRS87 in comparison with the uniform combined transformation model between HGRS87 and HTRS07 is presented for various test areas over Greece. The residuals of the corresponding transformation models are analyzed in order to infer which model better fits HGRS87. In the 5th Chapter the advantages and the drawbacks arising from the use of HEPOS in Greece are reported, and also the technical problems caused by the present geodetic infrastructure of Greece is discussed. A practical example of land parcel transformation from the Transverse Mercator 1987 (TM87) of the datum HGRS87 to the Transverse Mercator 2007 (TM07) used by the HTRS07 is also given. Finally, in the 6th Chapter some concluding remarks on the results acquired by the previous analyses procedures are drawn and some recommendations for future work are given.