برنامج لحساب معاملات التحويل - لمحترفى الـ Gps والـ Gis

[ابورفعت]

برنامج لحساب معاملات التحويل - لمحترفى الـ Gps والـ Gis


بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

تقديم
1- الممارس لأعمال الـ GPS يحتاج كثيرا أن يحسب معاملات التحويل بين نظامين جيوديسيين مختلفين , وأشهر هذه الإحتياجات هى التحويل من النظام الجيوديسى العالمى WGS-84 إلى النظام الوطنى (المحلى). فعلى سبيل المثال النظام الوطنى فى مصر هو Helmert-1906 وفى المملكة العربية السعودية و كثير من دول الخليج هو International-1924 وفى دول المغرب العربى تونس والجزائر و المغرب هو Clarke 1880 وهكذا.

2- ورغم أن كل البرامج التى تقوم بمعالجة أرصاد الـ GPS يمكنها حساب معاملات التحويل إذا وجد على الأقل ثلاثة نقاط فى المشروع معلومة الإحداثيات فى كلا التظامين العالمى WGS-84 والوطنى لبلدك , إلا أنه فى حالات كثيرة نحتاج إلى برنامج منفصل الغرض منه حساب معاملات التحويل فقط ولا يكون باهظ الثمن جدا كما هو الحال مع برامج معالجة الـ GPS الشهيرة.

خذ هذه الحالة البسيطة:
** لنفرض أنك تعرف الإحداثيات الوطنية لثلاثة نقاط أو معالم فى الطبيعة وإستطعت ان تحدد نفس النقاط او المعالم على صور الأقمار الصناعية الخاصة ببرنامج Google Earth فى النظام العالمى WGS-84 وتريد أن تستخدم إحداثيات هذه النقاط (أو المعالم) المعلومة الإحداثيات فى النظامين لحساب معاملات التحويل بينهما حتى تضع هذه المعاملات فى برنامج مثل EarthCAD V1 فتقوم بسهولة بتحويل كل ملفات KML التى تحتوى على خرائطك المرسومة على Google Earth والتى هى على النظام WGS-84 إلى ملفات أوتوكاد DXF فى نظام إحداثياتك الوطنى المحلى.
ملاحظة:
EarthCAD V1 هو أحد برامجى التى تحول الخرائط المرسومة على Google Earth والتى تم حفظها على هيئة ملفات KML من WGS-84 إلى ملفات أوتوكاد DXF فى نظام إحداثياتك الوطنية المحلية أو فى نظام الإسقاط العالمى UTM of WGS-84 .
تجد برنامج EarthCAD V1 مشروحا على هذا الرابط:
http://www.arab-eng.org/vb/t93465.html

خذ أيضا هذه الحالة:
** أثناء قيامك بالتخطيط لمشروع شبكة GPS لأى غرض من الأغراض وجدت أن النقاط المعلومة (الثوابت) على WGS-84 القريبة من منطقة المشروع والتى ستشتق منها نقاط المشروع الجديدة , وجدت أن هذه النقاط غير معلومة الإحداثيات فى نظامك الوطنى بل هى معلومة الإحداثيات على WGS-84 فقط , فلو أنك إستخدمتها للإشتقاق لحصلت على إحداثيات نقاط الشبكة الجديدة على WGS-84 فقط ولما امكنك تحويلها إلى نظامك الوطنى بعد معالجة الإرصاد وضبطها وربما لو بحثت عن نقاط معلومة الإحداثيات فى النظامين الوطنى و WGS-84 لتتخذها نقاط إشتقاق لشبكتك الجديدة , ربما وجدت هذه النقاط على بعد 200 كم مثلا مما يكلفك التخطيط لجلسات رصد Sessions طويلة ومكلفة وزائدة عن حاجة المشروع الفعلية . تحدث هذه الحالة كثيرا فى الدول الفقيرة التى رصدت نقاط قليلة متباعدة من شبكتها الوطنية فى النظام العالمى WGS-84 .
والحل هنا أن تشتق إحداثيات الشبكة الجديدة من أقرب نقاط WGS-84 لمنطقة مشروعك ثم تحسب
معاملات التحويل للمشروع بمعلومية إحداثيات أى ثلاثة نقاط (أو أكثر) من الشبكة الوطنية يتوفر فيها ثلاثة شروط , الأول أن تكون معلومة الإحداثيات فى كلا النظامين الوطنى و WGS-84 والثانى أن تكون موزعة هندسيا بحيث تكون محيطة بمنطقة الشبكة الجديدة والثالث أن تكون الأقرب نسبيا من منطقة المشروع (طبعا لن تكون قريبة جدا وإلا لإستخدمنها فى الإشتقاق) , من هذه النقاط تحسب معاملات التحويل بواسطة أى برنامج منفصل مخصص لذلك كبرنامجنا ParaMaker 2.0 ثم بواسطة أى برنامج من برامج تحويل الإحداثيات التى تسمح للمستخدم بإدخال قيم المعاملات التى يريد أن يستخدمها يتم تحويل إحداثيات نقاط الشبكة من النظام WGS-84 إلى النظام الوطنى لبلدك.

أيا ما كانت الحالة فإن الممارس لأعمال الـ GPS بكثرة يعلم أنه يحتاج فى أحيان كثيرة لأن يحسب معاملات التحويل بين نظامين جيوديسيين من مجموعة نقاط معلومة الإحداثيات فى النظامين , هذه النقاط يجب ألا تقل عن ثلاثة وليس لها حد أقصى.


برنامج ParaMaker 1.0
- برنامج ParaMaker 2.0 هو برنامج خاص بحساب معاملات التحويل بين اى نظامين جيوديسيين بمعلومية عددا من النقاط فى كلا من النظامين لا تقل عن ثلاثة نقاط ولكن ليس لها حد أقصى وقد تكون إحداثيات هذه النقاط إما:
* إحداثيات كارتيزية X, Y, Z .
* أو إحداثيات جيوديسية .Lat. , Lon. , h (أحياناً نسميها أيضا إحداثيات جغرافية).
حيث : Lat. = Latitude , Lon. = Longitude , h. = Ellipsoidal Height





2- لنأخذ مثالأ:
لنفترض أننا نريد حساب معاملات التحويل من النظام العالمى WGS-84 إلى النظام الوطنى فى جمهورية مصر العربية Helmert-1906 , ولنفترض أن عندنا ثلاثة نقاط معروفة الإحداثيات فى كلا النظامين و هذه النقاط هى P1 , P2 , P3 .

3- البرنامج يأخذ البيانات (إحداثيات النقاط المعلومة فى كلا النظامين) من المستخدم على هيئة ملفات
نصية Text Files .

4- فإذا كانت إحداثيات النقاط المعلومة هى إحداثيات جيوديسية:
* فإنه يجب أن تكون إحداثيات النقاط المعلومة فى النظام WGS-84 محفوظة فى ملف نصى وليكن إسمه [ WGS_PLh.txt ] مثلاً ويبدو كما فى الصورة التالية:



* وكذلك يجب أن تكون إحداثيات النقاط المعلومة فى النظام Helmert-1906 محفوظة فى ملف نصى وليكن إسمه [ HLM_XYZ.txt ] مثلاً ويبدو كما فى الصورة التالية:



ملاحظات
* كل سطر فى ملفات النقاط يبدأ بـرمز النجمة * فهو سطر تعليق Comment Line لن يراه البرنامج.
* الفاصل بين حقول الملفات Fields Separator هو مسافة واحدة Space أو أكثر.

* حيث أننا دائما نتعامل مع نظامين لحساب معاملات التحويل بينهما لذا:
* دائماً النظام الاول System 1 هو النظام الذى نحول منه (From – Source)
* دائماً النظام الثانى System 2 هو الذى نحول إليه (To – Destination)

* ولذلك فقد صُممت واجهة المستخدم بحيث تحتوى على إطارين بلونين مختلفين:
* الأحمر وهو خاص بالنظام الاول System 1 النظام الذى نحول منه (From – Source)
* الأزرق وهو خاص بالنظام الثانى System 2 النظام الذى نحول إليه (To – Destination)
كما هو موضح فى صورة واجهة المستخدم للبرنامج.

والآن ...
* لإستعمال البرنامج إتبع الخطوات من 1 إلى 8 كما هو موضح بالصورة الأولى
مع الاخذ فى الإعتبار أن الخطوات 2 و 5 تظهر نافذة إختيار الـ Ellipsoid الموضحة فى الصورة التالية:



بعد الضغط على زر [ Calculate Transformation Parameters ]
تظهر النافذة التالية :



- يُنتج البرنامج ثلاثة ملفات Text يضعها فى نفس المجلد الذى قرأ منه ملفات الإحداثيات:
1 الملف الأول: وهو ملف النتائج , أى معاملات التحويل وإسمه [ Parameters.txt ] .
2 الملف الثانى: وهو ملف الأخطاء المتبقية [Residuals.txt ] وهو يعطى قيم الخطأ المتبقى لكل معادلة من المعادلات التى قام بتكوينها من مركبات كل نقطة X , Y , Z وهو بمثابة التحقيق الجبرى بالمجاهيل (معاملات التحويل) بعد حسابها فى المعادلات التى حسبت منها لنرى مدى تحقيقها للمعادلات.
3 الملف الثالث: وهو ملف دقة المعاملات [ Accuracy.txt ] وهو عبارة عن إستخدام المعاملات المستنتجة فى تحويل الإحداثيات المدخلة من النظام الأول إلى الإحداثيات فى النظام الثانى
ثم مقارنة الإحداثيات المحسوبة بتلك المعلومة أصلا للنظام الثانى وذلك لنرى دقة عملية التحويل ومدى ثقتنا فى المعاملات المستنتجة.
و الملفين [Residuals.txt ] و [ Accuracy.txt ] يكادا أن يكونا وجهين لعملة واحدة.

وسنرى الآن الملفات المنتجة فى المثال الذى نحن بصدده.

ملف النتائج أى معاملات التحويل [ Parameters.txt ] :



والملف محتوياته لا تحتاج إلى شرح ففيه تسجيل كامل لكافة البيانات التى يحتاجها المستخدم:
* تاريخ ووقت تخليق الملف.
* إسم النظام الاول.
* إسم النظام الثانى.
* عدد النقاط المستخدمة فى عملية حساب المعاملات.
* عدد المركبات المستخدمة فى حساب المعاملات .
لأن كل نقطة لها ثلاثة مُركبات X , Y , Z وكل مُركبة تستخدم لتكوين معادلة فإن إجمالى المُركبات المستخدمة هنا هو تسعة مُركبات للنقاط الثلاثة , أى تم تكوين تسعة معادلات فى سبعة مجاهيل (المعاملات السبعة) وتم حل المعادلات بطريقة أقل مجموع للمربعات Least Squares على فرض أن الأوزان Weights متساروية وتساوى الوحدة .


ملف الخطأ المتبقى لمعادلات المُركبات [Residuals.txt ]



* وهذا الملف يحتوى على التعويض الجبرى بالمجاهيل (معاملات التحويل) بعد حسابها فى المعادلات التى حسبت منها لنرى مدى تحقيقها.

* ويظهر جلياً أن المُركبة X للنقطة P3 بها أكبر نسبة خطأ متبقى.
* فكيف يكون الحال لو تم إستثناء هذه المركبة من الحسابات ؟؟
هل سيتحسن التحقيق الجبرى ؟؟
وهل ستكون المعاملات المحسوبة بدون هذه المُركبة أدق من سابقتها ؟؟؟
هذا ما سوف نعرفه لاحقا...

ملف دقة المعاملات [ Accuracy.txt ]



* فى هذا الملف تم إستخدام المعاملات المستنتجة فى تحويل الإحداثيات المدخلة من النظام الأول إلى الإحداثيات فى النظام الثانى ثم مقارنة الإحداثيات التى حسبت بتلك المعلومة أصلا للنظام الثانى وذلك لنرى دقة عملية التحويل ومدى ثقتنا فى المعاملات المستنتجة.

* وللمرة الثانية يظهر جلياً أن المُركبة X للنقطة P3 بها أكبر خطأ


البرنامج يمكنك من إستثناء المُركبات التى تشك فى دقتها كما هو موضح فى الصورة التالية:



أما الحل بعد إستثناء هذه المركبة وكيف يكون ومدى دقته ...

أتركه لك لتقرؤه فى كتيب شرح البرنامج ولتجربه بنفسك فى النسخة التجريبية من البرنامج

وهذا هو رابط كتيب شرح البرنامج بصيغة PDF
http://www.4shared.com/file/57507224...er_Manual.html
إذا بدأ التحميل تلقائيا فألغه Cancel وإضغط زر Download Now فى صفحة التحميل وذلك لعيب فى الموقع


وهذا رابط كتيب شرح البرنامج ولكن ملف مضغوط rar
http://www.4shared.com/file/57506791...er_Manual.html


وهذا رابط فيلم فيديو صغير يشرح البرنامج
http://www.4shared.com/file/48666112...Paramaker.html
وملف الفيديو مضغوط ومحفوظ كذاتى الفك Auto Extract لذا تجد إمتداده exe
وهذا لمن ليس عنده WinRar


وهنا شرح لكيف يمكنك الحصول على نسخة تجريبية Demo من البرنامج
http://www.4shared.com/file/57508514...ParaMaker.html

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

البرنامج منقول من منتديات arab-eng.org

الشكر لل .. م./أحمد سيد عبد الرحيم على المجهود