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130
Funktionales_Modell.py
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@@ -4,15 +4,18 @@ from Export import Export
from Berechnungen import Berechnungen
import numpy as np
import importlib
from Koordinatentransformationen import Transformationen
class FunktionalesModell:
def __init__(self, pfad_datenbank, a, b):
def __init__(self, pfad_datenbank, a, b, pfad_tif_quasigeoidundolation = None):
self.pfad_datenbank = pfad_datenbank
self.a = a
self.b = b
self.berechnungen = Berechnungen(self.a, self.b)
self.trafos = Transformationen(pfad_datenbank)
self.pfad_tif_quasigeoidundolation = pfad_tif_quasigeoidundolation
self.substitutionen_dict = self.dict_substitutionen_uebergeordnetes_system()
self.dict_punkt_symbole = {}
self.liste_symbole_lambdify = sorted(self.substitutionen_dict.keys(), key=lambda s: str(s))
@@ -21,14 +24,18 @@ class FunktionalesModell:
self.func_u0 = None
self.liste_beobachtungsvektor_symbolisch = None
def jacobi_matrix_symbolisch(self, datumsfestlegung = None, liste_unbekannte_datumsfestlegung = None):
#liste_beobachtungsarten = ["tachymeter_distanz", "tachymeter_richtung", "tachymeter_zenitwinkel"]
liste_beobachtungsarten = ["tachymeter_distanz", "tachymeter_richtung", "tachymeter_zenitwinkel", "gnss_basislinien"]
liste_beobachtungsarten = ["tachymeter_distanz", "tachymeter_richtung", "tachymeter_zenitwinkel", "gnss_basislinien", "geometrisches_nivellement"]
#liste_beobachtungsarten = ["tachymeter_distanz", "tachymeter_richtung", "tachymeter_zenitwinkel",
# "gnss_basislinien"]
db_zugriff = Datenbankzugriff(self.pfad_datenbank)
liste_beobachtungen_rohdaten_gnssbasislinien = []
liste_beobachtungen_rohdaten_tachymeter = []
liste_beobachtungen_rohdaten_nivellement = []
liste_punktnummern =[]
liste_orientierungsunbekannte = []
@@ -65,6 +72,20 @@ class FunktionalesModell:
if zielpunkt not in liste_punktnummern:
liste_punktnummern.append(zielpunkt)
if beobachtungsart == "geometrisches_nivellement":
liste_id_standpunkt_zielpunkt = db_zugriff.get_nivellement_beobachtungen_punktnummern()
for beobachtungenID, standpunkt, zielpunkt in liste_id_standpunkt_zielpunkt:
standpunkt = str(standpunkt).strip()
zielpunkt = str(zielpunkt).strip()
liste_beobachtungen_rohdaten_nivellement.append(
(beobachtungsart, beobachtungenID, standpunkt, zielpunkt))
if standpunkt not in liste_punktnummern:
liste_punktnummern.append(standpunkt)
if zielpunkt not in liste_punktnummern:
liste_punktnummern.append(zielpunkt)
#if liste_beobachtungen_rohdaten_tachymeter == []:
@@ -100,6 +121,10 @@ class FunktionalesModell:
liste_A_gnssbasislinien_zeilen = []
liste_zeilenbeschriftungen_gnssbasislinien = []
liste_beobachtungsgleichungen_nivellement = []
liste_A_nivellement_zeilen = []
liste_zeilenbeschriftungen_nivellement = []
if liste_beobachtungen_rohdaten_tachymeter != []:
for beobachtungsart, beobachtungenID, beobachtungsgruppeID, standpunkt, zielpunkt in liste_beobachtungen_rohdaten_tachymeter:
X_sp, Y_sp, Z_sp = self.dict_punkt_symbole[standpunkt]
@@ -181,7 +206,7 @@ class FunktionalesModell:
zeile_A_Matrix.append(0)
liste_A_zenitwinkel_zeilen.append(zeile_A_Matrix)
liste_zeilenbeschriftungen_richtung.append(
liste_zeilenbeschriftungen_zenitwinkel.append(
f"{beobachtungenID}_ZW_{beobachtungsgruppeID}_{standpunkt}_{zielpunkt}"
)
@@ -204,6 +229,39 @@ class FunktionalesModell:
liste_zeilenbeschriftungen_gnssbasislinien.append(
f"{beobachtungenID}_gnssbz_{standpunkt}_{zielpunkt}")
if liste_beobachtungen_rohdaten_nivellement != []:
for beobachtungsart, beobachtungenID, standpunkt, zielpunkt in liste_beobachtungen_rohdaten_nivellement:
X_sp, Y_sp, Z_sp = self.dict_punkt_symbole[standpunkt]
X_zp, Y_zp, Z_zp = self.dict_punkt_symbole[zielpunkt]
B_sp, L_sp = sp.symbols(f"B{standpunkt} L{standpunkt}")
B_zp, L_zp = sp.symbols(f"B{zielpunkt} L{zielpunkt}")
if beobachtungsart == "geometrisches_nivellement":
d_r_dX_zp = sp.cos(B_zp) * sp.cos(L_zp)
d_r_dX_sp = -sp.cos(B_sp) * sp.cos(L_sp)
d_r_dY_zp = sp.cos(B_zp) * sp.sin(L_zp)
d_r_dY_sp = -sp.cos(B_sp) * sp.sin(L_sp)
d_r_dZ_zp = sp.sin(B_zp)
d_r_dZ_sp = -sp.sin(B_sp)
zeile_A_Matrix = []
for punkt in liste_punktnummern:
if punkt == standpunkt:
zeile_A_Matrix.extend([d_r_dX_sp, d_r_dY_sp, d_r_dZ_sp])
elif punkt == zielpunkt:
zeile_A_Matrix.extend([d_r_dX_zp, d_r_dY_zp, d_r_dZ_zp])
else:
zeile_A_Matrix.extend([0, 0, 0])
for orientierung in liste_orientierungsunbekannte:
zeile_A_Matrix.append(0)
liste_A_nivellement_zeilen.append(zeile_A_Matrix)
liste_zeilenbeschriftungen_nivellement.append(
f"{beobachtungenID}_niv_{standpunkt}_{zielpunkt}"
)
if liste_beobachtungsgleichungen_distanz:
f_matrix_dist = sp.Matrix(liste_beobachtungsgleichungen_distanz)
unbekanntenvektor = sp.Matrix(liste_unbekannte)
@@ -228,6 +286,15 @@ class FunktionalesModell:
else:
A_gnssbasislinien = None
if liste_A_nivellement_zeilen:
#f_matrix_nivellement = sp.Matrix(liste_beobachtungsgleichungen_nivellement)
#unbekanntenvektor = sp.Matrix(liste_unbekannte)
#A_nivellement = f_matrix_nivellement.jacobian(unbekanntenvektor)
A_nivellement = sp.Matrix(liste_A_nivellement_zeilen)
else:
A_nivellement = None
A_gesamt = None
liste_zeilenbeschriftungen_gesamt = []
@@ -256,6 +323,13 @@ class FunktionalesModell:
A_gesamt = A_gesamt.col_join(A_gnssbasislinien)
liste_zeilenbeschriftungen_gesamt.extend(liste_zeilenbeschriftungen_gnssbasislinien)
if A_nivellement is not None:
if A_gesamt is None:
A_gesamt = A_nivellement
else:
A_gesamt = A_gesamt.col_join(A_nivellement)
liste_zeilenbeschriftungen_gesamt.extend(liste_zeilenbeschriftungen_nivellement)
if A_gesamt is None:
return None
@@ -451,6 +525,18 @@ class FunktionalesModell:
if beobachtungsart == "gnssbz":
liste_beobachtungsgleichungen.append(dZ)
if aufgeteilt[1] == "niv":
beobachtungsart = aufgeteilt[1]
standpunkt = str(aufgeteilt[2]).strip()
zielpunkt = str(aufgeteilt[3]).strip()
nh_sp = sp.Symbol(f"NH{standpunkt}")
nh_zp = sp.Symbol(f"NH{zielpunkt}")
niv_sp_zp = nh_zp - nh_sp
liste_beobachtungsgleichungen.append(niv_sp_zp)
beobachtungsvektor_naeherung_symbolisch = sp.Matrix(liste_beobachtungsgleichungen)
Export.matrix_to_csv(r"Zwischenergebnisse\Beobachtungsvektor_Näherung_Symbolisch.csv", [""],
liste_beobachtungsvektor_symbolisch, beobachtungsvektor_naeherung_symbolisch, "Beobachtungsvektor")
@@ -570,8 +656,14 @@ class FunktionalesModell:
liste_beobachtungen_tachymeter = db_zugriff.get_beobachtungen_from_beobachtungenid()
liste_beobachtungen_gnssbasislinien = db_zugriff.get_beobachtungen_gnssbasislinien()
liste_azimut_richtungen, dict_orientierungen = self.berechnungen.berechnung_richtung_azimut_zenitwinkel(self.pfad_datenbank, dict_koordinaten)
dict_koordinaten_B_L = self.berechnungen.geometrische_breite_laenge(dict_koordinaten)
liste_beobachtungen_nivellemente = db_zugriff.get_beobachtungen_nivellement()
liste_azimut_richtungen, dict_orientierungen = berechnungen.berechnung_richtung_azimut_zenitwinkel(self.pfad_datenbank, dict_koordinaten)
dict_koordinaten_xyz_kopie = {pn: [v[0], v[1], v[2]] for pn, v in dict_koordinaten.items()}
dict_koordinaten_B_L = berechnungen.geometrische_breite_laenge(dict_koordinaten_xyz_kopie)
dict_koordinaten_utm = self.trafos.ecef_to_utm(
dict_koordinaten,
self.pfad_tif_quasigeoidundolation)
substitutionen = {}
@@ -589,7 +681,7 @@ class FunktionalesModell:
# O_sym = sp.symbols(f"O_{beobachtungsgruppeID}")
# substitutionen[O_sym] = float(orientierung)
for beobachtungsgruppeID, standpunkt, zielpunkt, azimut, richtung, zenitwinkel, schraegstrecke in liste_azimut_richtungen:
for beobachtungsgruppeID, standpunkt, zielpunkt, azimut, richtung, zenitwinkel, schraegstrecke, orientierung in liste_azimut_richtungen:
richtung_sym = sp.symbols(f"richtung_berechnet_{beobachtungsgruppeID}_{standpunkt}_{zielpunkt}")
substitutionen[richtung_sym] = float(richtung)
@@ -602,6 +694,10 @@ class FunktionalesModell:
schraegstrecke_sym = sp.symbols(f"strecke_berechnet_{beobachtungsgruppeID}_{standpunkt}_{zielpunkt}")
substitutionen[schraegstrecke_sym] = float(schraegstrecke)
for punktnummer, koordinaten_utm in dict_koordinaten_utm.items():
normalhoehe_sym = sp.symbols(f"NH{punktnummer}")
substitutionen[normalhoehe_sym] = float(koordinaten_utm[2])
for standpunkt, zielpunkt, beobachtungenID, beobachtungsgruppeID, tachymeter_richtung, tachymeter_zenitwinkel, tachymeter_distanz in liste_beobachtungen_tachymeter:
@@ -615,7 +711,7 @@ class FunktionalesModell:
substitutionen[alpha] = float(tachymeter_richtung)
substitutionen[zw] = float(tachymeter_zenitwinkel)
substitutionen[s] = float(tachymeter_distanz)
substitutionen[sp.Symbol(f"O{beobachtungsgruppeID}")] = 0.0
#substitutionen[sp.Symbol(f"O{beobachtungsgruppeID}")] = 0.0
for beobachtungenID, punktnummer_sp, punktnummer_zp, gnss_bx, gnss_by, gnss_bz, gnss_s0, gnss_cxx, gnss_cxy, gnss_cxz, gnss_cyy, gnss_cyz, gnss_czz in liste_beobachtungen_gnssbasislinien:
beobachtungenID = str(beobachtungenID).strip()
@@ -633,6 +729,18 @@ class FunktionalesModell:
substitutionen[by] = float(gnss_by)
substitutionen[bz] = float(gnss_bz)
for beobachtungenID, punktnummer_sp, punktnummer_zp, niv_dh, niv_strecke, niv_anz_standpkte in liste_beobachtungen_nivellemente:
beobachtungenID = str(beobachtungenID).strip()
punktnummer_sp = str(punktnummer_sp).strip()
punktnummer_zp = str(punktnummer_zp).strip()
niv = sp.symbols(f"{beobachtungenID}_niv_{punktnummer_sp}_{punktnummer_zp}")
if niv_dh is None:
continue
substitutionen[niv] = float(niv_dh)
if unbekanntenvektor_aus_iteration is not None:
dict_O = self.unbekanntenvektor_numerisch_to_dict_orientierungen(
self.liste_unbekanntenvektor_symbolisch,
@@ -641,10 +749,14 @@ class FunktionalesModell:
for orientierungs_id, wert in dict_O.items():
substitutionen[sp.Symbol(f"O{orientierungs_id}")] = float(wert)
else:
for standpunkt, zielpunkt, beobachtungenID, beobachtungsgruppeID, *_ in liste_beobachtungen_tachymeter:
#for standpunkt, zielpunkt, beobachtungenID, beobachtungsgruppeID, *_ in liste_beobachtungen_tachymeter:
# O_sym = sp.Symbol(f"O{beobachtungsgruppeID}")
# if O_sym not in substitutionen:
# substitutionen[O_sym] = 0
for beobachtungsgruppeID, standpunkt, zielpunkt, azimut, richtung, zenitwinkel, schraegstrecke, orientierung in liste_azimut_richtungen:
O_sym = sp.Symbol(f"O{beobachtungsgruppeID}")
if O_sym not in substitutionen:
substitutionen[O_sym] = 0
substitutionen[O_sym] = orientierung
return substitutionen