Minősítő vélemény a VITEL nevű transzformációs programról A „VALÓS IDEJŰ HELYMEGHATÁROZÁSNÁL HASZNÁLATOS TEREPI TRANSZFORMÁCIÓS ELJÁRÁS” elnevezésű, VITEL fantázianevű transzformációs modell a FÖMI KGO-ban 2006. júniusában elkészült, leírását véleményezésre megkaptam és terepi használatát is volt módom kipróbálni. Véleményemet – mint a fejlesztőktől és forgalmazóktól független szakértő – a következőkben fejtem ki röviden. A VITEL erősségei és gyengeségei Az eljárás alapadatbázisát az Országos GPS Hálózat mindkét vonatkoztatási rendszerben (ETRS89 és HD72) adott és ellenőrzött pontjai jelentik. Az eljárás felhasználja az ugyancsak FÖMI-ben kifejlesztett EHT2 transzformációs szoftver alapelvét. Ismeretes, hogy az EHT2 minden átszámítandó ponthoz külön határozott meg közös pontokat és így transzformációs paraméterkészletet is. Ez a módszer on-line alkalmazásoknál időveszteséget okozhat, ezért a VITEL esetében csak egyetlen, „országos” paraméterkészlet van, így nincs szükség közös pontok kiválogatására. A közös pontokat ez esetben egy 5×5 km-es rács sarokpontjai jelentik, amelyeknek azonban csak az EHT2 és az „országos” paramétersor által kiszámított EOV rendszerű koordináta-eltéréseit kell tárolni egy adatbázisban. A gyakorlati átszámítás lényegében két részből áll: egy „országos”, 7 paraméteres hasonlósági transzformációból és egy interpolációból az átszámítandó pontok körüli rácspontok alapján. A vázolt elven működő szoftvert elkészítették, ami beépíthető az RTK vevőkbe illetve más GPS hardverekbe. A VITEL program előnyeit, erősségeit a következőkben látom, elsősorban a felhasználó szempontjából megközelítve. − A program egységes, azonos eredményre vezető átszámítást tesz lehetővé Magyarország egész területén. Szemben a lokális (egyedi paraméterekkel végzett) transzformációkkal, ahol a közös pontok választása szerint másként alakul az eredmény. Megjegyzendő, hogy az egyedi, lokális paramétereknél hátrányos, hogy a munkaterületektől függően sok paraméterkészletet kell tárolni, az ezek közül való választás hibalehetőséggel jár, a transzformációs övezetek határán pedig ellentmondások léphetnek fel. − Az átszámítás a lehető legideálisabb illesztést valósítja meg a kétféle vonatkoztatási rendszer között. Szemben az egyetlen, „országos paramétersorral”, amelynél vízszintes értelemben 50 cm, magasságilag 1 méter is lehet a maradék ellentmondás. A VITEL és az EHT2 maradék hibái azonosnak vehetők, ami annyit jelent, hogy az ország területének 85%-án a két rendszer 4 cm-nél kisebb hibával vihető át egymásba. Ez összhangban van a szokásos geodéziai, kataszteri pontossági előírásokkal. − A program a szabályos rácsháló valamint a javítások számértéke miatt kisebb adatbázis tárolását teszi szükségessé, mintha az összes közös pont mindhárom koordinátáját tárolnánk. Maga a megoldás, a számítási időigény (futási idő) rövidebb a VITEL esetében, mint az EHT2-nél, ami a real-time alkalmazás feltétele. − A program lehetővé teszi a transzformáció automatizálását. Ez nemcsak kényelmi szempont, hanem a hibalehetőségeket is csökkenti. Előnyként említhető az is ebből a szempontból, hogy a felhasználónak nem kell mérlegelnie a transzformációs eljárást és a közös pontokat illetően, és nem kell e területen 1
mélyebb ismeretekkel rendelkeznie. A felhasználói igénnyel és a GPS mérések kiértékelésének automatikus végrehajtásával összhangban van, hogy a transzformáció is automatikus folyamat eredménye. − A valós idejű alkalmazások – mint amilyen a hagyományos, egybázisos RTK vagy a hálózati RTK – igénylik a transzformáció gyors és geodéziai pontosságú megoldását, ennek az igénynek a VITEL megfelel. Várható, hogy a jövőben a transzformáció „beépítése” a real-time eszközökbe igényként jelentkezik más alkalmazásoknál is. − Külföldön, elsősorban Németországban, kutatási projektek keretében több eljárást és kereskedelmi szoftvert dolgoztak ki a GNSS és a helyi vonatkoztatási rendszerek összekapcsolására nagy földrajzi terület és geodéziai pontossági igény esetén. Ezeknek az eljárásoknak átvétele vagy hazai adaptációja – az országaink közötti eltérő ár-bér viszonyok miatt – lehetséges, de drága megoldás. A VITEL e tekintetben megfelel a nemzetközi tendenciáknak, de hazai fejlesztés, ezáltal olcsóbb megoldás, mint az adaptáció. A VITEL gyengeségeként, úgy mint matematikai modell vagy számítástechnikai megoldás, semmi érdemlegest nem tudok említeni, mert a céljának megfelel. Két megoldandó problémát azonban szeretnék felvetni, amelyek eredendően a felhasznált alappontokkal, adatbázissal kapcsolatosak, nem pedig magával a programmal. Az egyik probléma – amit a leírás is említ közvetve –, hogy az alapadatbázis teljeskörű vizsgálata, ellenőrzése nem történt meg. A VITEL leírás 4. oldalán szerepel, hogy az OGPSH 1153 pontja közül 17 darab nem került felhasználásra, mert ezeknél az eredeti EOV koordináták és a környezetük pontjai közül GPS-ből transzformált koordináták között 12 cm-nél nagyobb az eltérés. Ennek az eltérésnek a vizsgálata – miután az irodai vizsgálat lehetőségei kimerültek – csakis további terepi ellenőrzésekkel oldható meg. Ez a kérdés már 1998-ban, az OGPSH leadásakor is felmerült. Véleményem szerint nem az illetékes szakemberek mulasztása miatt nem sikerült a problémát megoldani, hanem azért, mert a terepi vizsgálat és kiegészítő mérés jelentős munkával és pénz-igénnyel járna, voltaképpen az anyagi fedezetet nem sikerült ezidáig biztosítani. Szükség volna tehát néhány kritikus OGPSH pont körüli földrajzi térségben egy sűrűbb közöspont-hálózat mérésére (ugyanúgy költségvetési támogatással, ahogyan az OGPSH esetében történt), hogy az eltérések tényleges okai tisztázhatók legyenek. Ez nemcsak szakmai érdek, vagy szakmai kíváncsiság kérdése, hanem üzleti szempont is. Ugyanis, ha üzleti alapon fog működni a GNSS hálózat, a felhasználó jogosan fog reklamálni, ha az elvárt szolgáltatást (jelen esetben az átszámítási pontosságot) bizonyos területrészeken nem tudják neki biztosítani. A másik probléma az átszámítás magassági pontosságának kérdése. Ez annyiban adatbázisalapkérdés, hogy az OGPSH pontjainak csak kisebbik része rendelkezik szintezett magassággal, többségük eleve GPS-ből átszámított tengerszint feletti magasságot kapott. Ennélfogva a magassági értelmű transzformáció gyengébb, ami a felhasználók többségét (a kataszteri alkalmazókat) ugyan nem érinti, de lehetnek olyan felhasználók, akiknek ez különösen fontos. Gondoljunk például az autópályát GPS-szel kitűző geodétákra, akik garanciát szeretnének kapni a GPS magasság pontosságára. Ez a probléma is tehát nem magát a VITEL szoftvert, hanem az adatbázis pontjait, azok pontosságát illetve egy más típusú magassági modell beépítését érinti. A VITEL dokumentációja Akár kereskedelmi terméknek, akár szakmai megoldásnak tekintjük a VITEL-t, mindenképp szükség van a felhasználó tájékoztatására, a működési elvek, megoldások ismertetésére. Amennyiben az általam tanulmányozott leírást tekintjük dokumentációnak, akkor az alapvetően megfelel erre a célra is. Nem tartanám szerencsésnek azonban, ha a hitelesítési részben közreadott 3. táblázat is közszemlére kerülne, az ugyanis megtévesztő. A szöveges leírásban szerepel ugyan, 2
hogy a koordináta-eltérések a kerethibákat, a mérési hibákat és az átszámítás hibáját együttesen tartalmazzák, attól tartok azonban, hogy egyesek az eltéréseket (amelyek között két 10 cm-t meghaladó is akad) csak a transzformáció következmények tekintenék. Talán egy rövidebb, célratörőbb tájékoztatót lehetne összeállítani a felhasználóknak, abból az egész hitelesítési rész kihagyható. Az 1. ábrára feltétlenül szükség van, sőt a kritikus részeket talán külön ábrán is ki lehetne emelni. Ezzel kapcsolatban újra felvetem a magassági értelmű transzformáció pontosságának kérdését, mert ez a felhasználók egy részét érdekelni fogja. Mindenképp szükség lenne olyan figyelmeztető mondatra, hogy az alkalmazott eljárás magassági értelemben csak ilyen és ilyen pontosságú átszámítást tesz lehetővé, a felhasználó a saját felelősségére használja, vagy bizonyos egyedi megoldásra, magassági alappontok bevonására van szükség… stb. Ezzel el lehetne kerülni olyan reklamációkat, vagy pereket, amelyek a GPS (és vele együtt a VITEL) „mindenhatóságába”, túlzott pontossági elvárásba való hitből fakadnak bizonyos felhasználók részéről. Szerintem a dokumentációban pontszám szerint fel kellene sorolni mind a 17 OGPSH pontot, amelyek – a feltárt, de nem megmagyarázható durva hibák miatt – nem részei a közös pont adatbázisnak. A VITEL terepi tapasztalatai 2006. augusztus 17-én lehetőségem volt két olyan GPS vevővel valós idejű hálózati RTK GPS mérést végezni, amelyekbe a VITEL szoftvert beépítették. A két műszer Leica 1200 típusú RTK vevő volt, a Pannon Geodézia kft. tulajdona. Két, Székesfehérvártól mintegy 20 km-re nyugatra, egymáshoz viszonylag közeli munkaterületen történt a mérés.
1. ábra. A munkaterületek valamint az EHT és a Sukoró6 transzformációhoz felhasznált közös OGPSH pontok elhelyezkedése (utóbbi 6 pont külön bekarikázva).
3
Sukoró határában 9 jelölt és jól meghatározott pontot mértünk, amelyek néhány száz méterre vannak egymástól. Nadapon, a szintezési ősjegy fölötti dombon, az 54-2050 számú OGPSH keretpont közelében jelöltünk 10 olyan pontot cövekkel, amelynek furatába a tartóbot egyértelműen behelyezhető. A tartóbotot gondosan függőlegessé tettük és kitámasztottuk. Az egyik műszeren FKP, a másikon VRS hálózati RTK módban történt a mérés, a VITEL programmal transzformálva. Ez a „Hungary” nevű paraméterkészlet beállítását jelentette. (Megjegyzem, a magam részéről valami találóbb, magyar elnevezést tartanék megfelelőnek). A két műszerrel ugyanazon felállás mellett, egymás után közvetlenül, vagyis közel egyidőben történt az észlelés.
2. ábra. A Nadap munkaterületen hálózati RTK-val mért pontok vázlata és abszolút hibaellipsziseik. A pontok átlag-távolsága egymástól itt 10 méter. A műszerekben rögzítettük helyi, EOV rendszerben, VITEL-lel kapott koordinátákat (természetesen az inicializálás megtörténte után, amikor a ponthiba általában 3 cm alatt volt), de műszer az eredeti WGS84 koordinátákat is tárolja, sőt rögzítettük a nyers mérési eredményeket is (ez az utófeldolgozás különböző permanens állomásokkal és paraméterekkel való elvégzésére ad lehetőséget, amivel itt most nem foglalkozom). A WGS84 koordinátákat kiolvasva, azokat további két módon transzformáltam át térbeli hasonlósági transzformációval: − Az EHT2 programmal. Ekkor a 8 közös pont a következő volt Sukoró munkaterületen: Az 1, 2 valamint a 6, 7, 8, 9 számú átszámítandó pont esetében: 54-2429, 54-2050, 54-4240, 54-2105, 55-1066, 55-3137, 55-1119, 64-4444; A 3, 4, 5 számú átszámítandó pont esetében: 54-2429, 54-2050, 54-4240, 54-2105, 55-1066, 55-3137, 55-1119, 54-2343. − A Sukoró6 (S6) paraméter-sorral. Ekkor a következő hat közös pont szerepelt a transzformációban, amely egyéni megítélésem szerint a legjobb illeszkedést biztosítja: 54-2429, 54-2050, 54-2105, 55-1066, 55-3137, 54-2343.
4
3. ábra. A Sukoró munkaterületen hálózati RTK-val mért pontok vázlata és abszolút hibaellipsziseik. A pontok átlag-távolsága egymástól itt 150 méter. Összefoglalva: két munkaterületen (Sukoró és Nadap), két GPS műszerrel, hálózati RTK-val mért kb. 10-10 pont koordinátáját kaptuk meg háromféleképpen transzformálva. Az alapkoordináta-jegyzékeket (a mérés pontossági mérőszámaival) a mellékletben közlöm, az eltérések jegyzékét a következő, 1-4. számú táblázatokban. Rövid kommentárként csak annyit jegyzek meg, hogy a VITEL programmal kapott koordináták és az S6 transzformációs paramétersorral kapott koordináták mindenütt 1 cm-en belül egyeznek. Ez annak tulajdonítható, hogy az S6 esetében a hat legközelebbi, legjobb illeszkedést biztosító közös pontot választottuk a transzformációhoz és az 5 km-es rács alapján számoló VITEL ezzel igen jó egyezést mutat. Az EHT és a VITEL program között már nagyobbak az eltérések. Ennek oka, hogy az EHT 8 közös pontot választ s ezek most kissé távol esnek a munkaterülettől, vannak helyi ellentmondások. Ugyanakkor a sukorói 3-4-5 számú pontoknál a többi átszámítandó pontoktól eltérő közös pontok kerültek be a transzformációba az EHT-nél, így ennél a három pontnál az eltérések mások. Ezeket sárga színnel külön kiemeltem. Kiemelem, hogy a táblázatok koordináta-eltérései csak a különböző transzformációs eljárások közötti különbségeket mutatják, ami jelen esetben a VITEL terepi tesztelését szolgálta. A mérés hibája illetve a hálózati RTK hibája egy külön kérdés, amellyel itt nem foglalkozom.
5
1. táblázat. Munkaterület: Sukoró, RTK hálózati módszer: FKP. Ugyanazon mért pontra eltérő transzformációs megoldásból kapott eltérések. EHT-VITEL közötti eltérés S6-VITEL közötti eltérés pont
dy
dx
dM
dy
dx
dM
1
0,001
0,018
-0,010
-0,004
0,007
0,000
2
0,000
0,019
-0,010
-0,004
0,007
0,000
3
-0,001
0,008
0,000
-0,003
0,007
0,000
4
-0,001
0,008
-0,001
-0,004
0,007
0,000
5
0,000
0,008
-0,001
-0,003
0,007
0,000
6
0,001
0,018
-0,009
-0,003
0,007
0,000
7
0,000
0,018
-0,009
-0,004
0,007
0,000
8
0,001
0,018
-0,009
-0,004
0,007
0,000
9
0,001
0,018
-0,010
-0,004
0,007
0,000
2. táblázat. Munkaterület: Sukoró, RTK hálózati módszer: VRS. Ugyanazon mért pontra eltérő transzformációs megoldásból kapott eltérések. EHT-VITEL közötti eltérés S6-VITEL közötti eltérés pont
dy
dx
dM
dy
dx
dM
1
0,001
0,018
-0,010
-0,004
0,006
0,000
2
0,001
0,018
-0,011
-0,004
0,007
0,000
3
-0,001
0,008
0,000
-0,004
0,007
0,000
4
-0,001
0,008
-0,001
-0,003
0,007
0,000
5
-0,001
0,008
-0,001
-0,004
0,007
0,000
6
0,000
0,018
-0,010
-0,004
0,007
0,000
7
0,001
0,018
-0,009
-0,004
0,007
0,000
8
0,001
0,018
-0,010
-0,004
0,007
0,000
9
0,001
0,017
-0,010
-0,004
0,007
0,000
6
3. táblázat. Munkaterület: Nadap, RTK hálózati módszer: FKP. Ugyanazon mért pontra eltérő transzformációs megoldásból kapott eltérések. EHT-VITEL közötti eltérés S6-VITEL közötti eltérés pont
dy
dx
dM
dy
dx
dM
1
0,001
0,010
-0,004
-0,008
0,000
0,002
2
0,001
0,011
-0,004
-0,007
0,000
0,002
3
0,001
0,010
-0,004
-0,008
-0,001
0,002
4
0,001
0,010
-0,004
-0,008
0,000
0,002
5
0,001
0,010
-0,004
-0,008
-0,001
0,002
6
0,000
0,011
-0,004
-0,008
0,000
0,001
7
0,001
0,011
-0,003
-0,008
0,000
0,002
8
0,001
0,010
-0,005
-0,007
0,000
0,001
9
0,001
0,011
-0,004
-0,008
0,000
0,002
10
0,001
0,011
-0,005
-0,008
0,000
0,002
54-2050
0,001
0,011
-0,005
-0,008
0,000
0,001
4. táblázat. Munkaterület: Nadap, RTK hálózati módszer: VRS. Ugyanazon mért pontra eltérő transzformációs megoldásból kapott eltérések. EHT-VITEL közötti eltérés S6-VITEL közötti eltérés pont
dy
dx
dM
dy
dx
dM
1
0,001
0,011
-0,005
-0,007
0,000
0,002
2
0,001
0,011
-0,004
-0,008
0,000
0,002
3
0,001
0,011
-0,005
-0,007
0,000
0,001
4
0,001
0,010
-0,004
-0,008
0,000
0,002
5
0,000
0,009
-0,004
-0,008
-0,001
0,002
6
0,000
0,011
-0,005
-0,008
-0,001
0,001
7
0,001
0,011
-0,004
-0,007
0,000
0,002
8
0,001
0,011
-0,005
-0,008
-0,001
0,002
9
0,001
0,010
-0,005
-0,008
-0,001
0,002
10
0,000
0,010
-0,005
-0,008
0,000
0,001
54-2050
0,000
0,011
-0,004
-0,008
0,000
0,002
7
Összefoglaló értékelés A VITEL eljárás és szoftver Magyarország területén alkalmas az ETRS89 és a HD72 vonatkoztatási rendszerek közötti automatikus, on-line átszámításra. A transzformációs módszer egységes, egyértelmű megoldást biztosít, és az OGPSH adatbázisa alapján a lehetséges legjobb illeszkedést teszi lehetővé a két rendszer között, ami vízszintes értelemben 4 cm-en belüli vízszintes értelmű illeszkedési középhibát jelent az ország területének 85 %-án. A szoftver alkalmas geodéziai vagy navigációs GNSS vevőkbe való beépítésre. Tesztelését terepi mérés alapján két munkaterületen elvégeztem, a koordináta-különbség két másik transzformációs megoldáshoz képest nem volt nagyobb 1 cm-nél. A végén még egyszer felhívom a figyelmet a kritikus OGPSH pontok (az alapadatbázis) feltétlenül szükséges felülvizsgálatára, terepi ellenőrzésére. (Példaként említem saját vizsgálatomból az 58-40011 elsőrendű alappontot, amely része az OGPSH-nak, de az eredeti EOV koordinátái és a környező OGPSH pontok alapján transzformációval kapott kootináták között 15-20 cm eltérés van, ami nyilvánvalóan nem tudható be eredeti mérési hibának. Annál inkább például illetéktelen áthelyezésnek, ami csak újbóli helyszíni szemlével, méréssel tisztázható. A saját vizsgálatomban nem 17, hanem 34 olyan pontot találtam, ami feltétlen felülvizsgálatra szorul. Ismétlem, ez nem a VITEL minősítéséhez tartozik, de mivel az OGPSH adatbázist használja, feltétlenül ide tartozó megoldandó problémának gondolom.)
Székesfehérvár, 2006. augusztus 22. Dr. Busics György főiskolai docens
8
