Koordinatenumrechnung (Allgemeines)

ManU, Sonntag, 22.11.2020, 15:05 (vor 10 Tagen)

Hallo zusammen,

im Rahmen meiner Abschlussarbeit beschäftige ich mich mit der Performance eines GNSS-Empfängers. Dafür will ich erstmal die Herstellerangaben der Genauigkeiten überprüfen. Das LGL stellt dafür landesweit GNSS-Testfelder bereit, das aus 4 hochgenau vermessenen Punkten besteht. Die vom LGL bereitgestellten Punktkoordinaten liegen hierbei im ETRS89-UTM Format vor.
Da der GNSS Empfänger mir nur Daten im WGS-84 ECEF (xyz) und im geodätischen Format (lat,lon,alt) bereitstellt, wollte ich die Daten vom ETRS89 ins globale WGS84 transformieren.
Leider kommen dabei Unterschiede zwischen den transformierten Koordinaten und den von mir gemessenen Koordinaten von bis zu 1,5m raus - das kann nicht sein. Deswegen vermute ich, dass der Fehler bei der Transformation liegen muss. Ich habe mich etwas ins Thema eingelesen und habe herausbekommen, dass man wohl die zeitliche Epoche der Aufnahme berücksichtigen muss.
Kennt ihr euch bei sowas aus?
Und auf was muss ich bei der Transformation von ETRS89-UTM zu WGS84-ECEF achten?

Besten Dank und liebe Grüße

Koordinatenumrechnung

rafl, Montag, 23.11.2020, 10:31 (vor 9 Tagen) @ ManU

Hallo ManU,

was für einen Empfänger nutzt du denn da und was nutzt du für eine Referenzstation?

Einen Referenzstationsdienst oder eine eigene Referenzstation?

Koordinatenumrechnung

ManU, Montag, 23.11.2020, 13:42 (vor 9 Tagen) @ rafl

Hallo rafl,

danke für deine Antwort.
Ich benutze den F9P-Empfänger von uBlox. Es wird mit einem Dual-GNSS System gemessen, als Referenzstation dient dazu ein weiterer F9P-Empfänger. Beide Empfänger sind dabei mit einem RTK-Korrekturservice von Hexagon ausgestattet und sollten Genauigkeiten von 1cm+1ppm generieren.
Wie gesagt kommen dabei aber zu große Koordinatenunterschiede raus...

Koordinatenumrechnung

Steffen, Montag, 23.11.2020, 18:25 (vor 9 Tagen) @ ManU

Hallo,
nach meiner Ansicht sollten die Korrekturdaten in ETRS89 vorliegen/erfolgen.
Damit wäre die Drift "rausgerechnet".
Ansonsten gib mal bitte ein Beispiel Koordinatenpaar für deine ermittelten Geo- und berechneten ETRS89_UTM Koordinaten.

Gruß Steffen

Koordinatenumrechnung

ManU, Montag, 23.11.2020, 20:51 (vor 9 Tagen) @ Steffen

Hallo Steffen,

hier die Koordinaten des LGL im ETRS89-UTM Format:

ETRS_89_UTM
P1 32 517 013.3 5 397 320.02 471.872
P2 32 516 998.97 5 397 367.746 472.962
P3 32 517 103.38 5 397 350.795 470.321
P4 32 517 022.53 5 397 322.252 471.654

Nach meiner Transformation ins WGS84-ECEF Format habe ich nun folgende Punkte vorliegen:

WGS_84_XYZ
P1 4160874.964625610 676251.947609755 4771064.237327510
P2 4160842.497717120 676232.272631571 4771096.582448160
P3 4160836.845055390 676337.131036751 4771083.201451400
P4 4160871.706084670 676260.760076903 4771065.529319050

Da wir erst am Anfang unserer Messungen stehen, haben wir erst 2 Punkte aufgemessen:

P1 4160876.320 676252.220 4771065.581
P2 4160844.310 676231.970 4771097.720

Ich werde im Laufe der Woche nochmal Messungen durchführen und hoffe am Empfänger ist etwas falsch eingestellt gewesen. Jedoch wüsste ich nicht was.

Kommt ihr bei eurer Transformation auch auf die Soll-Koordinaten der Punkte P1 bis P4 im ECEF Format? Dann wäre dieser Fehler schonmal ad acta gelegt.

Besten Dank für euren Support!

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Koordinatenumrechnung

MichaeL ⌂, Bad Vilbel, Dienstag, 24.11.2020, 08:45 (vor 8 Tagen) @ ManU

Hallo ManU,

hier die Koordinaten des LGL im ETRS89-UTM Format:

ETRS_89_UTM
P1 32 517 013.3 5 397 320.02 471.872

Nach meiner Transformation ins WGS84-ECEF Format habe ich nun folgende Punkte vorliegen:

WGS_84_XYZ
P1 4160874.964625610 676251.947609755 4771064.237327510

Ich habe das jetzt mal in JAG3D eingegeben und erhalte (Du kannst es selbst nachrechnen):

4160875.4672352  676251.429635056  4771063.864786588

Okay, kann mich vielleicht auch vertippt haben und die Höhe habe ich mangels Informationen als ellipsoidisch angenommen. (vielleicht kann Steffen mein Ergebnis unabhängig mal validieren).

Aber grundsätzlich: Was soll dieser Vergleich bringen? Du hast Koordinaten mit Zentimetergenauigkeit und willst damit ein Instrument mit Zentimetergenauigkeit prüfen? Referenzen sollten 3-10 fach genauer sein als der Prüfling. Das ist bei Dir nicht gegeben. Welche Aussage willst Du später also treffen?

Viele Grüße
Micha

--
applied-geodesy.org - OpenSource Least-Squares Adjustment Software for Geodetic Sciences

Koordinatenumrechnung

Steffen, Dienstag, 24.11.2020, 09:27 (vor 8 Tagen) @ MichaeL

Hallo,
ich kann die Werte von Micha so bestätigen, wenn ich mit der DHHN Höhe rechne.

Bin mir aber fachlich nicht sicher, ob diese nicht vorher in eine ellipsoidische umgerechnet werden muss.

Gruß Steffen

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Koordinatenumrechnung

MichaeL ⌂, Bad Vilbel, Dienstag, 24.11.2020, 09:55 (vor 8 Tagen) @ Steffen

Hallo,

Danke fürs Validieren!

Bin mir aber fachlich nicht sicher, ob diese nicht vorher in eine ellipsoidische umgerechnet werden muss.

Selbst wenn, sollte das nur wenige Zentimeter ausmachen und würde keine > 1 m Differenz erklären. Wenn ich die geographische Position φ=53°03'07.59"/λ=10°28'38.99" mal nehme und unterschiedliche Höhen verwende, dann erhalte ich für die UTM-Koordinate

Höhe [m] East [m] North [m]
  25 32598949.698 5878921.251
  50 32598949.698 5878921.251
  75 32598949.698 5878921.252
 100 32598949.698 5878921.252
 125 32598949.698 5878921.253
 150 32598949.698 5878921.254
 175 32598949.698 5878921.254
 200 32598949.698 5878921.255
 250 32598949.698 5878921.256
 500 32598949.698 5878921.262
1000 32598949.698 5878921.275

Viele Grüße
Micha

--
applied-geodesy.org - OpenSource Least-Squares Adjustment Software for Geodetic Sciences

Koordinatenumrechnung

ManU, Freitag, 27.11.2020, 08:52 (vor 5 Tagen) @ MichaeL

Hallo MichaeL,

besten Dank für die Umrechnung.

In meiner Thesis will ich u.a. die Performance des GNSS-Empfängers testen. Dies werde ich unter mithilfe eines GNSS-Testfelds erledigen. Ich wollte die hohe Qualität der Testpunkte bei einer Koordinatentransformation nicht verlieren und möglichst exakte Referenzdaten zu haben.

Liebe Grüße,
Manuel

Koordinatenumrechnung

Geo [m], Dienstag, 24.11.2020, 13:48 (vor 8 Tagen) @ ManU

Hallo ManU,

Ich habe auch mal deine genannten ETRS89_UTM-Koordinaten mit GeoTra sowie mit dem Programm zum GCG2016 Quasigeoidmodell des BKG berechnet (unter der Annahme, dass es sich um ellipsoidische Höhen handelt):

GeoTra (PNr Eingabe E N h ---> Ausgabe X Y Z (Einheit [m])):
P1 32517013.300 5397320.020 471.872 ---> 4160875.46724 676251.42964 4771063.86479
P2 32516998.970 5397367.746 472.962 ---> 4160842.99865 676231.77465 4771096.20855
P3 32517103.380 5397350.795 470.321 ---> 4160837.34600 676336.63306 4771082.82755
P4 32517022.530 5397322.252 471.654 ---> 4160872.20702 676260.26210 4771065.15542

GCG2016 (PNr Eingabe (UTM32) E N h ---> Ausgabe X Y Z Quasigeoidundulation (Einheit [m])):
P1 517013.300 5397320.020 471.872 ---> 4160875.467 676251.430 4771063.865 48.224
P2 516998.970 5397367.746 472.962 ---> 4160842.999 676231.775 4771096.209 48.224
P3 517103.380 5397350.795 470.321 ---> 4160837.346 676336.633 4771082.828 48.222
P4 517022.530 5397322.252 471.654 ---> 4160872.207 676260.262 4771065.155 48.223

Beide Umrechnungen passen - wie erwartet bzw. durch MichaeL und Steffen ebenfalls geprüft- im Rahmen der Rundungsgenauigkeiten zusammen. Also noch einmal deine Eingaben bzw. Einstellungen überprüfen...

Trotzdem passen deine gemessenen Koordinaten noch nicht dazu. Nach meiner Erfahrung sind mit diesem Empfänger durchaus Genauigkeiten im Millimeterbereich möglich (insbesondere bei den Basislinien).
Wie sieht dein Messaufbau aus? Hast du die zwei Rover jeweils mit dem HxGN-SmartNet Korrekturen bestückt und "misst" einen als Referenz ein oder steht die Basis auf einem Sollpunkt und die Position des Rovers wird daraufhin als Basislinie von dort aus berechnet?
Sind weiterhin alle Offsets (Instrumentenhöhen, ggf. Antennenparameter, ...) berücksichtigt?
Ansonsten vielleicht mal die Rohdaten beider Empfänger im .ubx-Binärformat aufzeichnen und unabhängig von der ublox RTK-Lösung z.B. mit RTKLIB auswerten.

Gruß GeoMeter

Koordinatenumrechnung

ManU, Freitag, 27.11.2020, 09:06 (vor 5 Tagen) @ Geo [m]

Hallo GeoMeter,

auch dir vielen Dank für die Umrechnung.
Was die Genauigkeiten der Basislinie betrifft, kann ich dir nur Recht geben. Diese weichen von den Soll-Werten nur um wenige mm ab!

Von meinen zwei Empfängern fungiert einer als Rover und einer als Basestation. Sowohl Rover als auch Base stehen dabei auf den Sollpunkten. Mit HxGN-SmartNet Korrekturservices dagegen ist nur der Rover ausgestattet.

Die Messungen diesmal waren vielversprechender! Die Werte passen gut überein und ich bin erleichtert :-) besten Dank für eure Unterstützung.

Liebe Grüße,
Manuel

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