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MINISTERIO DE FOMENTO DIRECCIÓN GENERAL DEL INSTITUTO GEOGRÁFICO NACIONAL GRID ESTIMATION. APLICATION TO DATUM DISTORTION MODELLING Javier Glez. Matesanz Adolfo Dalda Mourón Instituto Geográfico Nacional

MINISTERIO DE FOMENTO DIRECCIÓN GENERAL DEL INSTITUTO GEOGRÁFICO NACIONAL GRID ESTIMATION. APLICATION TO DATUM DISTORTION MODELLING Javier Glez. Matesanz

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

GRID ESTIMATION. APLICATION TO DATUM DISTORTION MODELLING

Javier Glez. Matesanz

Adolfo Dalda Mourón

Instituto Geográfico Nacional

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

National Network using Spatial Techniques

REGENTE

ED50-ETRS89 Differences

(Regidor 2001)

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Low Order Network

Objective:– Predict datum

changes in the low order network

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Objectives

OneOne transformation

Simple to applySimple to apply

Friendly for any spatial information data user

Efficient,Efficient, capable of transforming great amounts of data

SIG funcionality

Capable of imitate a re-adjustment of a network, changes in shape and systematic effects.

Removing distortions due to regional perturbations of local geodetic networks

(Collier 1992)

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

7Parameters transformation

Spatial Coord.

Geoidal model

Heterogeneity– 2 areas:

• NW

• rest

890

0

0

501

1

1

)1(

ETRSxy

xz

yz

EDZ

Y

X

Z

Y

X

Z

Y

X

890

0

0

501

1

1

)1(

ETRSxy

xz

yz

EDZ

Y

X

Z

Y

X

Z

Y

X

P

Z

YX

RX

RZ

RY

X

Z

Y

P

Z

YX

RX

RZ

RY

X

Z

Y

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

7 PARAMETER

Difficulties finding unique transformation

Simply to apply. Geoid

Efficient

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Polynomial transformation

Real and complex variablesHeterogeneous behavior absorbingUnique transformationRegression models controls

...' 37

265

24321 CCCCCCC ...' 3

72

652

4321 CCCCCCC

...'''''''' 37

265

24321 CCCCCCC ...'''''''' 3

72

652

4321 CCCCCCC

n

j

jjj iiKKi

0

' ))((''

n

j

jjj iiKKi

0

' ))((''

Statisticscomputation

Regression of yover (x1,...xk)

Smallest t

Drop the variable

tmin>t

End

iiRkn

qst

ˆ

ˆ1

No

Yes

Statisticscomputation

Regression of yover (x1,...xk)

Smallest t

Drop the variable

tmin>t

End

iiRkn

qst

ˆ

ˆ1

No

Yes

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Polynomial transformation

Complex variable

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Polynomial transformation

Real variables

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Polynomial transformationComparison– Truth “REGENTE”

– Complex V.– Real V.

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL Distortion modelling

BEST CONFORMALMODEL

Shape change

Systemchange

JOINTTRANSFORMATION

DISTORTIONMODELLING

Prediction

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Distortion modelling

System A

TranslationRotation

System A

TranslationRotation

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Longitude distortion

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Latitude distortion

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Minimum Curvature Surface method

• Metal plate behaviour • Soft surface

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Minimum Curvature Surface method

D

P

y

w

yx

w

x

w

4

4

22

4

4

4 2D

P

y

w

yx

w

x

w

4

4

22

4

4

4 2

02

2

2

2

y

u

x

u

x0

2

2

2

2

y

u

x

u

x

020u)uuu8(u-

)uuu2(u

uuu

ji,1-ji,1ji,j1,-ij1,i

1-j1,-i1-j1,i1j1,-i1j1,i

2-ji,j2,-i2ji,,22,,2

jijiji uuu

020u)uuu8(u-

)uuu2(u

uuu

ji,1-ji,1ji,j1,-ij1,i

1-j1,-i1-j1,i1j1,-i1j1,i

2-ji,j2,-i2ji,,22,,2

jijiji uuu

Ie. NADCON

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Rubber Sheeting method

T. Delaunay

Ie Great Britain

y

x

y

x

y

x

ED

ED

yyxx

yyxx

ETRS

ETRS

50

50

89

89

cossin

coscos

y

x

y

x

y

x

ED

ED

yyxx

yyxx

ETRS

ETRS

50

50

89

89

cossin

coscos

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DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Rubber Sheeting method

T. Delaunay.Virtual points needed to allow linear behaviour out of the border

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DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Least Squares Collocation method

d1

d5

d4

d3

d2

)5()4()3()2()1( dCdCdCdCdCCl

)0()54()53()52()51(

)45()0()43()42()41(

)35()34()0()32()31(

)25()24()23()0()21(

)15()14()13()12()0(

CdCdCdCdC

dCCdCdCdC

dCdCCdCdC

dCdCdCCdC

dCdCdCdCC

CD

54321

1DIP CC 1

DIP CC

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Least Squares Collocation

Mmcc prediction

Signal estimation

Ax=K+s+n

Ie Australia, Canada

1DIP CC 1

DIP CC

2)/(2

12

0 ))/(2

11()(

dsedsCsC

2)/(2

12

0 ))/(2

11()(

dsedsCsC

Longitude Covariance

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

TEST AREA (Castilla La Mancha)

Readjustment of low order network in ETRS89

~1400 external points. Not taken into account to build the tree grids

(JSSobrino 2002)

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Comparison

Test Castilla La Mancha

Overall goodness of fit

Method

MC

S

LSC

Rub

ber

S.

Goo

dnes

sof

fit

2iRGajG 2

iRGajG

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DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL

Points < 25cm

MCS

LSC

Rubber Sheeting

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MINISTERIODE FOMENTO

DIRECCIÓN GENERALDEL INSTITUTOGEOGRÁFICONACIONAL Conclusions

ABSORBDISTORTION

SIMPLE

READJUSTMENT

UNIQUE

EFFICIENT

FRIENDLY

SIG