KATHOM - Homogenisierung digitaler Daten

Kartendigitalisierung, Fortführungsvermessungen, Datumswechsel und Netzerneuerungen erfordern eine stetige Aktualisierung der Geobasisdaten, weil Differenzen zwischen Primär- und Sekundärdaten bzw. Störungen der Nachbarschaft durch o.a. Prozesse entstehen. Um die geometrische Qualität von Geodaten optimieren zu können, sind diese hinsichtlich Zuverlässigkeit sowie innerer und äußerer Genauigkeit zu verbessern.

Diese Ziele der Homogenisierung werden mit KATHOM mit dem Mittel der Ausgleichungsrechnung konsistent verfolgt. Das Programm verwendet neueste Algorithmen aus dem Bereich der numerischen linearen Algebra und ist optimiert hinsichtlich der Bearbeitung großer Datenmengen.

Beispielsweise kann die Homogenisierung eines Datensatzes mit mehr als 1.000.000 (einer Million) Unbekannten und 200.000 geometrischen Bedingungen in weniger als 20 Minuten auf einem Standard PC erfolgen (siehe Abbildung).

Die in simultaner Ausgleichung aller verfügbaren Geodaten vollzogenen Maßnahmen sind:

• Anhalten von Sollkoordinaten durch Koordinatenaustausch und Restklaffenberechnung (Steigerung der äußeren Genauigkeit)
• Flächenhafte Restklaffenverteilung aus den Sollpunkten, wahlweise abstandsgewichtet oder multiquadratisch, d.h. Transformation und Interpolation im simultanen Ausgleichungsschritt (Steigerung der äußeren Genauigkeit)
• Ausgleichung von multipler Information für identische Punkte (Rand- und Sollpunktzuordnung), verkettete 5-Parameter-Transformation für benachbarte Modelle (Steigerung der äußeren Genauigkeit)
• Implizite Ausgleichung und gewichtete Berücksichtigung geometrischer Bedingungen wie Geradlinigkeiten, Parallelitäten, rechter Winkel, Abstände zwischen Punkten oder zwischen Punkten und Geraden (Erhalt der geometrischen Qualität)
• Erhalt der in der Regel hohen Nachbarschaftsgenauigkeit der Daten durch flächendeckende Dreiecksvermaschung und Restklaffenverteilung über diese Dreiecke (Übertragung und Erhalt der inneren Nachbarschaftsgenauigkeit, d.h. Ableitung gebrauchsfähiger, nachbarschaftstreuer Koordinaten)
• Automatisierte Fehlersuche in allen Daten, wahlweise mittels data-snooping (statistisch) oder mittels Absolutbeträgen in den Verbesserungen (Steigerung der Zuverlässigkeit der Ergebnisse)
• Ausgabe statistischer Angaben und der Standardabweichungen der Ergebnisse (Steigerung der Zuverlässigkeit und der Interpretierbarkeit der Ergebnisse).

Die folgende Abbildung dokumentiert die Leistungsfähigkeit des Programms. Die Berechnungen erfolgten auf einem PC mit einer AMD Athlon XP 2800+ CPU und 1GB RAM.

KATHOM ist erhältlich für die Betriebssysteme Microsoft Windows NT/2000/XP/7^© . Das Programm lässt sich zusammen mit GEOgraf^© (HHK Datentechnik GmbH, Braunschweig) und GEOLIS (IBM) betreiben und ist als Komponente für den ALK-GIAP (AED-SICAD, Bonn), die GE Smallworld Core Spatial Technology™ (GE Energy) und ArcGIS von ESRI verfügbar. Neben C und FORTRAN Schnittstellen verfügt das Programm über eine simple ASCII Dateischnittstelle, die eine Anbindung an beliebige Graphiksysteme erlaubt.

Beispiel: Homogenisierung mit KATHOM im GE Smallworld GIS

Die linke Abbildung enthält die Ausgangssituation vor der Homogenisierung. Weiter sind die automatisch generierten geometrischen Bedingungen (Geradheiten auf Grenzen, rechte Winkel auf Gebäuden) dargestellt. Das Ergebnis der Homogenisierung ist durch die Verschiebungsvektoren (blaue Pfeile) und eine Vorschau der homogenisierten Situation (gelbe Linien) visualisiert.
In der rechten Abbildung ist das zentrale Menü des KATHOM Workflows sowie einige Untermenüs zur interaktiven Erzeugung geometrischer Bedingungen und Bearbeitung von Ausgleichungs-Konflikten dargestellt.

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