Masterprojekt_V3/Berechnungen.py

import sympy as sp
from decimal import Decimal
import math
import numpy as np
import Datenbank

class Berechnungen:
    def __init__(self, a, b):
        self.a_wert = a
        self.b_wert = b
        self.e_quadrat_wert = self.e_quadrat()
        self.e_strich_quadrat_wert = self.e_strich_quadrat()

    def e_quadrat(self):
        return (self.a_wert**2 - self.b_wert**2) / self.a_wert **2

    def e_strich_quadrat(self):
        return (self.a_wert**2 - self.b_wert**2) / self.b_wert **2

    def P(self, x, y):
        return np.sqrt(x**2 + y**2)

    def hilfswinkel(self, x, y, z):
        hw = np.atan2(z * self.a_wert, self.P(x, y) * self.b_wert)
        return hw

    def B(self, x, y, z):
        hilfswinkel = self.hilfswinkel(x, y, z)
        B = np.atan2((z + self.e_strich_quadrat_wert * self.b_wert * np.sin(hilfswinkel) ** 3), (self.P(x, y) - self.e_quadrat_wert * self.a_wert * np.cos(hilfswinkel) ** 3))
        return B

    def L(self, x, y):
        return np.atan2(y, x)

    def H(self, x, y, z):
        B = self.B(x, y, z)
        H = (self.P(x, y) / np.cos(B)) - self.a_wert / (np.sqrt(1 - self.e_quadrat_wert * np.sin(B) ** 2))
        return H

    def E(self, L, dX, dY):
        E = -np.sin(L) * dX + np.cos(L) * dY
        return E

    def N(self, B, L, dX, dY, dZ):
        N = -np.sin(B) * np.cos(L) * dX - np.sin(B) * np.sin(L) * dY + np.cos(B) * dZ
        return N

    def U(self, B, L, dX, dY, dZ):
        U = np.cos(B) * np.cos(L) * dX + np.cos(B) * np.sin(L) *dY + np.sin(B) * dZ
        return U

    def horizontalstrecke_ENU(self, E, N):
        s = np.sqrt(E**2 + N**2)
        return s

    def Zenitwinkel(self, horizontalstrecke_ENU, U):
        zw = np.atan2(horizontalstrecke_ENU, U)
        return zw

    def Azimut(self, E, N):
        Azimut = np.atan2(E, N)
        if Azimut < 0:
            Azimut += 2 * np.pi
        if Azimut > 2 * np.pi:
            Azimut -= 2 * np.pi
        return Azimut

    def Richtung(self, Azimut, Orientierung):
        Richtung = Azimut - Orientierung
        if Richtung < 0:
            Richtung += 2 * np.pi
        if Richtung > 2 * np.pi:
            Richtung -= 2 * np.pi
        return Richtung

    def geometrische_breite_laenge(self, dict_koordinaten):
        for punktnummer, matrix in dict_koordinaten.items():

            dict_koordinaten[punktnummer] = [matrix, self.B(matrix[0], matrix[1], matrix[2]), self.L(matrix[0], matrix[1])]
        return dict_koordinaten

    def berechnung_richtung_azimut_zenitwinkel(self, pfad_datenbank, dict_koordinaten):
        dict_koordinaten_erweitert = {}
        dict_orientierungen = {}
        liste_azimut_richtungen = []
        db_zugriff = Datenbank.Datenbankzugriff(pfad_datenbank)
        liste_beobachtungen_tachymeter = db_zugriff.get_beobachtungen_from_beobachtungenid()

        for punktnummer, koordinaten in dict_koordinaten.items():
            X = float(koordinaten[0])
            Y = float(koordinaten[1])
            Z = float(koordinaten[2])

            P = self.P(X, Y)
            hilfwinkel = self.hilfswinkel(X, Y, Z)
            B = self.B(X, Y, Z)
            L = self.L(X, Y)
            H = self.H(X, Y, Z)

            dict_koordinaten_erweitert[punktnummer] = koordinaten, P, hilfwinkel, B, L, H

        beobachtsgruppeID_vorher = None
        for beobachtung_tachymeter in liste_beobachtungen_tachymeter:
            standpunkt = beobachtung_tachymeter[0]
            zielpunkt = beobachtung_tachymeter[1]

            X1 = dict_koordinaten[beobachtung_tachymeter[0]][0]
            X2 = dict_koordinaten[beobachtung_tachymeter[1]][0]
            Y1 = dict_koordinaten[beobachtung_tachymeter[0]][1]
            Y2 = dict_koordinaten[beobachtung_tachymeter[1]][1]
            Z1 = dict_koordinaten[beobachtung_tachymeter[0]][2]
            Z2 = dict_koordinaten[beobachtung_tachymeter[1]][2]

            dX = float(X2 - X1)
            dY = float(Y2 - Y1)
            dZ = float(Z2 - Z1)

            B = float(dict_koordinaten_erweitert[beobachtung_tachymeter[0]][3])
            L = float(dict_koordinaten_erweitert[beobachtung_tachymeter[0]][4])

            E = self.E(L, dX, dY)
            N = self.N(B, L, dX, dY, dZ)
            U = self.U(B, L, dX, dY, dZ)

            horizontalstrecke_ENU = self.horizontalstrecke_ENU(E, N)
            Azimut = float(self.Azimut(E, N))
            Zenitwinkel = float(self.Zenitwinkel(horizontalstrecke_ENU, U))

            beobachtsgruppeID_aktuell = beobachtung_tachymeter[3]
            if beobachtsgruppeID_aktuell == beobachtsgruppeID_vorher:
                richtung = float(self.Richtung(Azimut, orientierung))
                liste_azimut_richtungen.append((standpunkt, zielpunkt, Azimut, richtung, Zenitwinkel))

            else:
                orientierung = Azimut
                dict_orientierungen[beobachtsgruppeID_aktuell] = orientierung

                richtung = float(self.Richtung(Azimut, orientierung))
                liste_azimut_richtungen.append((standpunkt, zielpunkt, Azimut, richtung, Zenitwinkel))

            beobachtsgruppeID_vorher = beobachtsgruppeID_aktuell
        return liste_azimut_richtungen, dict_orientierungen


class Einheitenumrechnung:
    def __init__(self):
        pass

    def mas_to_rad(mas):
        umrechnungsfaktor = 1 / 1000 * 1 / 3600 * sp.pi / 180
        grad = mas * umrechnungsfaktor
        return grad

    def mm_to_m(mm):
        m = mm / 1000
        return m

    def ppb(ppb):
        ppb *= 10 ** (-9)
        return ppb

    def gon_to_rad_Decimal(gon):
        gon = Decimal(gon)
        pi = Decimal(str(math.pi))
        rad = (gon / Decimal(200)) * pi
        return rad

    def mgon_to_rad_Decimal(gon):
        gon = Decimal(gon)
        pi = Decimal(str(math.pi))
        rad = (gon / Decimal(200000)) * pi
        return rad