NIVNETplus

Nivnet-Prospekt als PDF-Datei (114 KB)
Nivellementnetze

 - planen,

- analysieren und

- ausgleichen

Programmbeschreibung

Das Programmsystem NIVNETplus bietet eine umfassende Auswertung eines Nivellementnetzes an. Das Nivellementnetz kann eindeutig bestimmt oder insbesondere überbestimmt sein sowie im Sonderfall auch aus einer ein- oder beidseitig angeschlossenen Linie oder einer Schleife bestehen.

NIVNETplus bietet eine Vielzahl bewährter und neuer Auswertetools an, um auch bei umfangreichem Beobachtungsmaterial sichere Höhen komfortabel und bequem zu ermitteln. Nivnetplus besteht aus den Programmpaketen Nivnet und Nivnet-x:

NIVNET

erlaubt die vermittelnde Ausgleichung der Beobachtungen nach der Methode der kleinsten Quadrate – auch L2-Norm-Methode (Summe PVV = MIN) – unter Berücksichtigung schwach besetzter Normalgleichungen (Sparse-Technik). Mit dem implementierten Data-snooping werden grobe Beobachtungsfehler aufgedeckt. Etwa durch falsche Punktnummernvergabe hervorgerufene Netzdefekte (unzusammenhängende Netzteile) bewirken einen Konfigurationsdefekt einschließlich einer nicht lösbaren Normalgleichung. Im Zuge der Auswertung werden solche Defekte präzise lokalisiert und dokumentiert.

NIVNET gestattet folgende Berechnungen:

Netzplanung

macht im Zuge einer Projektplanung Aussagen darüber, ob mit dem häuslichen Netzentwurf oder dem vor Ort erkundeten Netz die gesuchten Höhen mit der vorgegebenen Genauigkeit bestimmbar sind, ob die geplanten Beobachtungen im gewünschten Umfang kontrolliert sind und ob ggf. auf Beobachtungen verzichtet werden kann.

Freie Ausgleichung

Im Zuge einer freien Ausgleichung werden alle (!) NivP als Neupunkte angesehen. Eine Nebenbedingung sorgt für die Lösbarkeit des Systems. Diese Art der Ausgleichung liefert einen objektiven Überblick über die Beobachtungsgenauigkeit des Netzes, da kein Zwang von außen zugeführt wird.

Gezwängte Ausgleichung

Das Nivellementnetz kann an einen oder mehrere Festpunkte angeschlossen werden. Hierzu zählt auch die Auswertung einer einzelnen Nivellementlinie im Anschluss an 1 oder 2 Festpunkte. In der Auswertung (Ausgleichung) erhalten die Festpunkte keine Änderungen, die Neupunkte erhalten ausgeglichene Höhen nebst deren Standardabweichungen. Die ausgeglichenen Beobachtungen und die Verbesserungen werden bestimmt.

Freie Ausgleichung mit Auffelderung

Das Netz wird auf einen, mehrere oder alle NivP aufgefeldert, ohne dass dem Netz Zwang von außen angetan wird. Dies entspricht einer 1-Parameter-Transformation. Vorausgesetzt wird, dass Höhen dieser NivP vorhanden sind und der Auswertung zugeführt werden. Die vorgegebenen und die aufgefelderten Höhen werden einschließlich ihrer Abweichungen (Höhenrestklaffungen) gegenübergestellt und können so zur Interpretation von NivP-Hebungen und -Senkungen herangezogen werden, so dass NIVNET auch für die Deformationsanalyse eingesetzt werden kann.

Nivnet-Beispiel

NIVNET-x

mit den Programmmodulen NIVVOR - NIVLOP - NIV_L1

NIVVOR

erlaubt die Kontrolle und Mittelung von Mehrfachbeobachtungen. Bei Hin- und Rückmessungen erfolgt automatisch der Vergleich mit den zulässigen Abweichungen bei frei definierbaren Abweichungsparametern. Liegen für eine Niv-Strecke Mehrfachbeobachtungen mit z.T. unterschiedlichem Wegeverlauf vor, erfolgt ein auf dem Data-snooping basierender Ausreißertest mit vorgebbarem Signifikanzniveau. Weiterhin ist die Kontrolle von Nivellements zwischen Anschlusspunkten (Überschlagsnivellements) möglich. Schließlich kann das Netz auf die Knotenpunkte reduziert werden.

NIVLOP

bildet unter Anwendung der Graphentheorie Minimalschleifen ohne Kenntnis der Lagekoordinaten der NivP und ohne Vorgabe der Punktnummernfolgen in den Schleifen. Automatisch erfolgt ein Vergleich der Schleifenwidersprüche mit den zulässigen Abweichungen. So lassen sich die Schleifenwidersprüche auch zur Aufdeckung etwaiger Ausreißer heranziehen.

NIV_L1

kann zur robusten Ausreißersuche eingesetzt werden. Im Anschluss an eine Ausgleichung nach der L1-Norm-Methode (Summe | SQR(P)  V| = MIN) wird ein Ausreißertest durchgeführt. Die Standardabweichungen der Beobachtungen a priori können dabei als individuell (abhängig von Instrumentarium und Weglänge) oder konstant angenommen werden. Eine freie oder gezwängte Auswertung ist möglich.

Leistungsmerkmale

* Punktkennzeichen: Alphanumerisch, 14-stellig

* Höhenunterschied: [m] auf 5 Nachkommastellen [1/100mm]

* Nivellementstrecke: [km] auf 2 Nachkommastellen [1/100km]

Automatischer Datenfluss durch Einbindung in das Programm NIGRA (Trukk-Soft, Sankt Augustin) - Plausibilitätsprüfung der Eingabedaten - Automatische Aufdeckung und Lokalisierung von Netzdefekten - Netzkontrolle anhand von Mehrfachbeobachtungen, Überschlagsnivellements und Schleifen - Individuelle Gewichtung zur Berücksichtigung unterschiedlicher Geräteausrüstungen - Günstige Rechenzeit durch Sparse-Technik - Grob-Fehler-Suche mittels Data-snooping und robuster Ausgleichung mit Ausreißertest.

Hardwarevoraussetzungen

PC, Betriebssysteme Windows XP/Vista/7/8.

Programmpakete

NIVNET200 : NIVNET (200 Punkte, 1000 Beobachtungen)

NIVNET1000 : NIVNET (1000 Punkte, 3000 Beobachtungen)

NIVNET-X : NIVVOR, NIVLOP, NIV_L1

(1000 Punkte, 3000 Beobachtungen)

NIVNET-X ist nur in Verbindung mit NIVNET200 bzw. NIVNET1000 einsetzbar.


Nivnet Berechnungsbeispiel

Das ist die Ausgangsdatei für die Netzausgleichung:

Beispiel aus dem Nivnet-Handbuch
 Anfangsnummer    Endnummer     Höhendif.  S[km]  sniv KB
             8              1    -7.08932    0.40  1.0 1
             7              1    -7.06443    0.40  1.0 1
             8              7    -0.02525    0.10  1.0 1
             7              5    -0.04863    0.20  1.0 1
             4             17    -1.26327    0.35  1.0 1
             5              6    -1.15124    0.10  1.0 1
             8              6    -1.22447    0.20  1.0 1
             5              2    -0.25988    0.20  1.0 1
             2              3    -3.31341    0.20  1.0 1
             3              4    -0.38181    0.10  1.0 1
             3              4    -0.38189    0.10  1.0 1
             2              4    -3.69501    0.20  1.0 1
             6              4    -2.80302    0.30  1.0 1
             6             10    -1.04073    0.20  1.0 1
             8             10    -2.26522    0.40  1.0 1
00000000000000 00000000000000
             1  104.40012 1
             2  111.15623 0
             3  107.84334 1
             4  107.46145 0
             5  111.41656 0
             6  110.26476 1
             7  111.46418 0
             8  111.48923 0
            10  109.22434 0
00000000000000
Erläuterungen:
sniv = Standardabweichung der Beobachtung
KB = 1: Beobachtung nimmt an der Auswertung teil
KB = 0: Beobachtung nimmt nicht an der Auswertung teil
Im unteren Abschnitt bei den Punkthöhen:
1 = Höhe nimmt an der Auswertung teil
0 = Höhe nimmt nicht an der Auswertung teil

Berechnungsausgabe:

      NIVNET                                                       Seite:   1   
                                                                
              Nivellementnetz  -Planung, -Analyse, -Ausgleichung
                                   L2-Norm                      
                                                                
                @@   @   @@   @    @   @@   @   @@@@@   @@@@@@  
                @@@  @        @    @   @@@  @   @         @@    
                @ @  @   @@    @  @    @ @  @   @@@@      @@    
                @  @@@   @@    @  @    @  @@@   @         @@    
                @   @@   @@     @@     @   @@   @@@@@     @@    
                                                                
                                 Version 7.1                    
              __________________________________________________

      Projekt: Beispiel.NIV                                      
      --------                                                   
      Beispiel aus dem Nivnet-Handbuch                                        




      Gewaehlte Steuerparameter:
      --------------------------
      Art der Berechnung                 : Netz-Auswertung
      Art der Ausgleichung               : Zwang (angeschlossen)
      Art der Gewichtung                 : individuelle Gewichte
                                           Pi= so**2/(S*sniv**2)   
      Standardabweichung der Gewichts-     
      einheit                            : so (a priori)=    1.000
      Signifikanzniveau fuer Ausreisser-   
      tests und Modelltest               :   95.0 %

      NIVNET                                                       Seite:   2  
      Eingabe:  NivP-Hoehen
      KH=1:  Anschlusspunkt
       LFD     Punktnummer      Hoehe    KH
                                 [m]       
      -----------------------------------------
         1               1    104.40012   1    
         2               3    107.84334   1    
         3               6    110.26476   1    
      Anschlusspunkte (KH=1) eingelesen :    3
      davon ohne Verbindung zum Netz    :    0
      Anschlusspunkte verwendet         :    3

      NIVNET                                                       Seite:   3  
      Eingabe:  Beobachtungen
      KB=1:  Beobachtung wird verwendet
      KB=0:  Beobachtung wird verworfen (<)
       LFD  Anfangsnummer       Endnummer       Beob.       S    sniv  KB
                                                 [m]      [km]   [mm]    
      ---------------------------------------------------------------------
         1              1               8      7.08932     0.40   1.0   1  
         2              1               7      7.06443     0.40   1.0   1  
         3              7               8      0.02525     0.10   1.0   1  
         4              5               7      0.04863     0.20   1.0   1  
         5              4              17     -1.26327     0.35   1.0   1  
         6              5               6     -1.15124     0.10   1.0   1  
         7              6               8      1.22447     0.20   1.0   1  
         8              2               5      0.25988     0.20   1.0   1  
         9              2               3     -3.31341     0.20   1.0   1  
        10              3               4     -0.38181     0.10   1.0   1  
        11              3               4     -0.38189     0.10   1.0   1  
        12              2               4     -3.69501     0.20   1.0   1  
        13              4               6      2.80302     0.30   1.0   1  
        14              6              10     -1.04073     0.20   1.0   1  
        15              8              10     -2.26522     0.40   1.0   1  
      Gesamtdatei Beobachtungen
      ----------------------------- 
      Beobachtungen eingelesen    :   15
      Beobachtungen verworfen (<) :    0
      Beobachtungen verwendet     :   15
      Verwendete Beobachtungen verbinden Netzpunkte:   10

      NIVNET                                                       Seite:   4  
      Ergebnis:  Ausgeglichene Beobachtungen
      Schwellenwert fuer Testgroesse NV : 1.96
       Anfangsnummer      Endnummer     Beob.    V/GF(**) EV     NV       EP
                                       Ausgegl.          
                                         [m]       [mm]   [%]            [mm]
      --------------------------------------------------------------------------
                   1              7    7.06428     -0.15  77   0.28      0.05   
                   1              8    7.08936      0.04  81   0.06     -0.01   
                   2              3   -3.31314      0.27  61   0.79     -0.18   
                   2              4   -3.69496      0.05  56   0.15     -0.04   
                   2              5    0.25956     -0.32  52   1.01      0.30   
                   3              4   -0.38182     -0.01  62   0.06      0.01   
                   3              4   -0.38182      0.07  62   0.26     -0.04   
                   4              6    2.80324      0.22  87   0.44     -0.03   
                   4             17   -1.26327      0.00                      NK
                   5              6   -1.15127     -0.03  38   0.16      0.05   
                   5              7    0.04837     -0.26  48   0.85      0.28   
                   6              8    1.22472      0.25  61   0.70     -0.15   
                   6             10   -1.04065      0.08  29   0.31     -0.18   
                   7              8    0.02508     -0.17  27   1.04      0.46   
                   8             10   -2.26537     -0.15  58   0.31      0.11   

      NIVNET                                                       Seite:   5  
      Ergebnis:  Ausgeglichene Hoehen      
      Netz-Auswertung   /   Zwang (angeschlossen)
       LFD     Punktnummer     Hoehe       Hoehe       DH       sH    
                              Bekannt     Ausgegl.                    
                                [m]         [m]       [mm]     [mm]   
      ----------------------------------------------------------------
         1               1   104.40012
         2               2               111.15648              0.15
         3               3   107.84334
         4               4               107.46152              0.10
         5               5               111.41603              0.13
         6               6   110.26476
         7               7               111.46440              0.16
         8               8               111.48948              0.15
         9              10               109.22411              0.20
        10              17               106.19825              0.33

      NIVNET                                                       Seite:   6  
      Ergebnis:  Alles auf einen Blick

      Projekt: Beispiel.NIV                        Beobachtungen N=  15
                                                   Unbekannte    U=   7
                                                   Rangdefekt    D=   0
      Art der Berechnung:   Netz-Auswertung        F=N-U+D       F=   8
      Art der Ausgleichung: Zwang (angeschlossen)  Gesamtredundanz    8.000
      Art der Gewichtung:   individuelle Gewichte  
      so (a priori)=       1.0000000     mm        [PVV]=     2.2287087    
      s0 (a posteriori)=  0.52781492     mm        [PLL*U]=   2.2287087    
      Modelltest:   (s0/so)**2 < CHI**2(F;1-a)/F   Positiv - 
      (95.0 %)      0.2786     <   1.936           Vermutlich Modell i.O.   
                          Max. Betrag      von PNR          nach PNR
                          ---------------------------------------------
      Verbesserung            0.32 mm                2                5
      Normierte Verb.         1.04                   7                8
      Standardabw. Hoehe      0.33 mm               17
      Ausreissertests: Vermutlich grobe Fehler:   0
      (95.0 %)

Dieses Dialogfeld zeigt Nivnet am Ende der Berechnung an:

Nivnet-Prospekt als PDF-Datei (114 KB)