Killet Software Ing.-GbR - kurz: KilletSoft - ist ein Softwareunternehmen, das im Jahr 1991 gegründet worden ist. Die Gesellschaft gliedert sich in die Bereiche "Geodätische Standardsoftware", "Entwicklungswerkzeuge für die Geoinformatik" und "Internationale Geodaten". Die Schwerpunktbranchen der von uns betreuten Unternehmen sind Ingenieurbüros, GIS-Entwickler, Internet-Marketing, Versorgung, Logistik, Telekommunikation, Sicherheitskräfte und der öffentliche Dienst.
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Geosoftware mit Werkzeugen zur Analyse und Bearbeitung von NTv2-Dateien
Anleitung zur Analyse, Konvertierung und weitergehenden Bearbeitung von NTv2-Dateien
im ASCII- und Binärformat mit der Geosoftware NTv2Tools von KilletSoft

12. November 2018 - Aktualisierte Version der Ausgabe vom Juli 2018
Dipl.-Ing. Fred Killet - Killet Software Ing.-GbR - Escheln 28a - 47906 Kempen
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Logo Der NTv2-Dateistandard (National Transformation Version 2) wurde Mitte der Neunziger Jahre vom "Department of Natural Resources of Canada" entwickelt. Mit Hilfe von NTv2-Gitterdateien ist es möglich, Geodaten von einem Koordinatenbezugssystem in ein anderes mit sehr hoher Genauigkeit zu transformieren. Eine NTv2-Datei enthält ein oder mehrere quasi rechteckige Gitter mit Verschiebungswerten, die in den NTv2-Headern definiert sind. NTv2-Dateien gibt es in ASCII- und binär formatierten Varianten. Die ASCII-Variante wird während der Entwicklungsphase der NTv2-Datei erzeugt, wobei alle Header- und Gittereinträge mit einem Textverarbeitungsprogramm in Klarschrift gelesen und bearbeitet werden können. Für den produktiven Einsatz in geodätischer Software und in GIS wird die inhaltsgleiche und viel schnellere Binärvariante verwendet. Das Programm NTv2Tools stellt digitale Werkzeuge zur Entwicklung und Bearbeitung von NTv2-Dateien im Binär- und ASCII-Format zur Verfügung.
NTv2Tools analysiert NTv2-Dateien und gibt dabei detaillierte Informationen am Bildschirm, in Graphikdateien und Textdateien aus. Die Analysen umfassen die textliche Darstellung des NTv2-Headers und aller Gitter-Header, die graphische Darstellung aller NTv2-Gitter, die graphische Darstellung der NTv2-Wirkungsbereiche einschließlich der Polygonalen Gültigkeitsbereiche und die graphische Darstellung der Shiftweiten und Shiftrichtungen.
Das Programm ermöglicht Konvertierungen zwischen den Binär- und ASCII-formatierten Varianten der NTv2-Dateien. Weiterhin können Bereiche mit allen darin enthaltenen Gittern aus NTv2-Dateien extrahiert und in neue NTv2-Dateien ausgelagert werden. Dadurch werden die bekannten Probleme mit übergroßen NTv2-Dateien gelöst. Zum Export und Import von NTv2-Gittern stehen im Programm NTv2Tools weitere Werkzeuge zur Verfügung. Einzelne Gitter einer NTv2-Datei können in eine neue NTv2-Datei exportiert werden und einzelne Gitter einer NTv2-Datei können in eine bereits vorhandene NTv2-Datei importiert werden.
Rechts ist die Oberfläche des Programms NTv2Tools mit den verschiedenen Bearbeitungsmöglichkeiten als Screenshot abgebildet. Klicken Sie bitte auf diese Abbildung und die im folgenden Text gezeigten Abbildungen, damit sie zum genaueren Betrachten vergrößert dargestellt werden.
Die folgenden Bearbeitungen sind möglich:

  1. NTv2-Datei analysieren und den Datei-Header und alle Gitter-Header darstellen
  2. NTv2-Gitter graphisch darstellen
  3. NTv2-Wirkungsbereiche (normal oder polygonal) graphisch darstellen
  4. NTv2-Shiftweiten und Shiftrichtungen graphisch darstellen
  5. NTv2-ASCII-Datei nach NTv2-Binärdatei konvertieren
  6. NTv2-Binärdatei nach NTv2-ASCII-Datei konvertieren
  7. Bereich einer NTv2-Datei mit allen Gittern extrahieren
  8. NTv2-Gitter aus einer NTv2-Quelldatei exportieren
  9. NTv2-Gitter in eine NTv2-Zieldatei importieren

NTv2-Dateien, die zuvor mit Polygonalen Gültigkeitsbereichen ausgestattet worden sind um eine polygonale Begrenzung anstelle eines quasi-rechteckigen Bereichs in den NTv2-Gittern abzubilden, werden vom Programm NTv2Tools unterstützt. Der in den NTv2-Dateien realisierte Polygonale Gültigkeitsbereich wird bei allen Bearbeitungsarten berücksichtigt und in allen graphischen Darstellungen abgebildet. Polygonale Gültigkeitsbereiche können mit dem Programm NTv2Poly von KilletSoft oder mit dem Geodetic Development Kit GeoDLL in beliebigen NTv2-Dateien realisiert werden.
NTv2-Datei analysieren
Mit diesem Werkzeug können NTv2-Binärdateien und NTv2-ASCII-Dateien analysiert werden. Nach dem Start der Analyse werden die Header-Informationen der gewählten NTv2-Datei und die Informationen zu allen Gittern der NTv2-Datei in einem Textfeld angezeigt. Eventuell in der NTv2-Datei aufgefundene Fehler werden im Textfeld aufgelistet.
Die Abbildung links zeigt einen Teil des Analyseergebnisses der im Textverlauf als Beispiel verwendeten kanadischen NTv2-Datei. Die Ausgabe entspricht in etwa dem Datei-Header und den Gitter-Headern, wie sie in NTv2-ASCII-Dateien gespeichert sind.
Im Datei-Header stehen die Informationen zu den Bezugssystemen zwischen denen mit Hilfe der NTv2-Datei transformiert werden kann. Hier sind die Halbachsen der zu den Bezugssystemen passenden Erdellipsoiden aufgelistet. Auch die Anzahl der in der NTv2-Datei enthaltenen Gitter ist im Datei-Header aufgeführt. Weitere im Datei-Header enthaltene Informationen sind für den Transformationsprozess notwendig.
Jedes Gitter hat wiederum einen eigenen Gitter-Header. Darin sind die Begrenzungen der Gitter und deren Maschenweiten sowie die Zugehörigkeiten zu übergeordneten Gittern und die Anzahlen der verfügbaren Gittermaschen aufgeführt. Die Informationen aller Gitter mit deren Erstellungs- und Änderungsdatum sind in der Reihenfolge ihrer Positionen in der NTv2-Datei nummeriert. Sie werden im Textfeld hintereinander aufgelistet.
Die hier aufgeführten Nummern der Gitter können mit den weiter unten beschriebenen Programmoptionen zum Exportieren und Importieren von NTv2-Gittern verwendet werden.
NTv2-Gitter darstellen
Dieses Werkzeug stellt die Umrisse aller in der gewählten NTv2-Gitterdatei enthaltenen Gitter als dunkelrote Rechtecke mit Schraffuren in verschieden hellen Rottönen dar. Am unteren Rand werden die geographische Koordinate am Mauszeiger und die Anzahl der in der NTv2-Datei enthaltenen Gitter dargestellt.
Eine NTv2-Datei enthält ein oder mehrere Gitter, die nebeneinander oder übereinander verschachtelt angeordnet sein können. Um für bestimmte Bereiche, zum Beispiel in Ballungszentren, höhere Genauigkeiten zu erzielen, können NTv2-Gitter mit kleineren und damit genaueren Gittermaschen auf darunter liegenden Eltern-Gittern angeordnet sein.
Die Abbildung zeigt die 114 Gitter einer NTv2-Datei von ganz Kanada. Auf vier nebeneinander angeordneten Grundgittern mit großen Maschenweiten liegen viele kleine Gitter mit kleinen Maschenweiten. Diese stellen für die kanadischen Städte und Ballungszentren sehr genaue Transformationswerte zur Verfügung.
NTv2-Wirkungsbereiche (normal oder polygonal) darstellen
Die Wirkungsbereiche aller in der NTv2-Gitterdatei enthaltenen Gitter werden hier in verschiedenen Blautönen angezeigt. Wenn die NTv2-Datei Polygonale Gültigkeitsbereiche enthält, werden nur die Gittermaschen der zur Verfügung stehenden polygonalen Bereiche dargestellt, sonst alle Gittermaschen der quasi-rechteckigen Gitterbereiche. Bis zu einem bestimmten Schwellwert werden die Umrisse der einzelnen Gittermaschen in dunkelblauer Farbe hervorgehoben. Am unteren Rand werden die geographische Koordinate am Mauszeiger, die Anzahl der in der NTv2-Datei enthaltenen Gitter und die Anzahl der Gittermaschen dargestellt. Die Gitterumrisse aller in der NTv2-Gitterdatei enthaltenen Gitter werden als rote rechteckige Rahmen angezeigt.
Der Aufbau der Graphik kann je nach der gewählten NTv2-Datei etwas Zeit in Anspruch nehmen, da für jede einzelne Gittermasche eine Testberechnung durchgeführt wird. Dadurch ist es möglich schadhafte Gittermaschen aufzuspüren.
Die Abbildung auf der linken Seite zeigt die 114 Wirkungsbereiche mit mehr als 862 Tausend Gittermaschen der NTv2-Datei von ganz Kanada. Auch hier sind vier nebeneinander angeordnete Grundgitter mit vielen darauf liegenden kleinen Gittern abgebildet. Die Abbildung auf der rechten Seite zeigt dieselbe NTv2-Datei mit Polygonalen Gültigkeitsbereichen. Die Anzahl der wirksamen Gittermaschen ist hier auf 644 Tausend reduziert. Es ist zu erkennen, dass der Wirkungsbereich durch die Landesgrenzen von Kanada beschränkt ist. So können die Gittermaschen außerhalb der Landesgrenzen bei Koordinatentransformationen mit einem Hinweis auf deren Ungültigkeit von Berechnungen ausgeschlossen werden.
NTv2-Shiftweiten und Shiftrichtungen darstellen
Als Shiftweite wird der zahlenmäßige Unterschied zwischen dem Quell-Referenzsystem und dem Ziel-Referenzsystem an einem Koordinatenpunkt bezeichnet. Die Shiftweite wird aus der Verschiebung der geographischen Breite und der geographischen Länge als Absolutbetrag in geographischen Sekunden nach dem Satz des Pythagoras berechnet. Für die graphische Darstellung werden für alle in der NTv2-Datei vorhandenen Gittermaschen die Shiftweiten berechnet und den Regenbogenfarben zugeordnet. Die kleinste in der NTv2-Datei enthaltene Shiftweite erhält dabei die Farbe Blau, die größte Shiftweite erhält die Farbe Rot. Alle dazwischen liegenden Shiftweiten werden mit zunehmender Größe gleichmäßig über die Regenbogenfarben von blau über türkis, grün, gelb, orange bis rot verteilt. Die graphische Darstellung aller farbig angelegten Gittermaschen ergibt ein übersichtliches Abbild der Shiftweiten über den gesamten Wirkungsbereich aller Gitter in der NTv2-Datei. Im unteren Bereich der Graphik wird eine Farbskala angezeigt, welche die Zuordnung der Shiftweiten in geographischen Sekunden zu den Regenbogenfarben zeigt.
Als Shiftrichtung wird der geographische Winkel bezeichnet, der zwischen einem Koordinatenpunkt des Quell-Referenzsystem und desselben Punktes im Ziel-Bezugssystem auftritt. Die Shiftrichtungen werden in einem Raster über den Wirkungsbereich der NTv2-Gitter als Vektoren angezeigt. Jeder Vektor repräsentiert an einem als kleinen Kreis dargestellten Koordinatenpunkt die Richtung und den Betrag der Verschiebung. Dadurch erhält man eine gute Übersicht über geographischen Beziehungen zwischen den in der NTv2-Datei fixierten Quell- und Ziel-Bezugssystemen.
Wenn die NTv2-Datei Polygonale Gültigkeitsbereiche enthält, werden nur die Gittermaschen der zur Verfügung stehendem polygonalen Bereiche dargestellt, sonst alle Gittermaschen der quasi-rechteckigen Gitterbereiche.
Das Abbildung oben zeigt die Polygonalen Gültigkeitsbereiche der NTv2-Datei von ganz Kanada mit den Shiftweiten und Shiftrichtungen. Man erkennt deutlich, dass die Shiftweiten nach Nordwesten zunehmen. Die Shiftrichtungen rotieren von Westen nach Osten um fast 180 Grad.
NTv2-ASCII-Datei nach NTv2-Binärdatei konvertieren
Für die ASCII-Version von NTv2-Dateien wird die Erweiterung ".gsa" verwendet, was "Grid Shift ASCII" bedeutet. Die produktiv nutzbaren binären NTv2-Dateien haben die Erweiterung ".gsb", was für "Grid Shift Binary" steht. Die ASCII-Variante wird während der Entwicklungsphase der NTv2-Datei verwendet, weil dann alle Komponenten mit einem Textverarbeitungsprogramm zusammengesetzt werden können.
Mit diesem Werkzeug können NTv2-ASCII-Dateien (.gsa) nach NTv2-Binärdateien (.gsb) umgerechnet werden. Nach der Auswahl der NTv2-ASCII-Datei und der Festlegung eines Dateinamens für die neue NTv2-Binärdatei kann die Konvertierung gestartet werden. Im Textfeld werden die Header der NTv2-ASCII-Datei und der neuen NTv2-Binärdatei dargestellt.
NTv2-Binärdatei nach NTv2-ASCII-Datei konvertieren
Manchmal ist es sinnvoll eine Binärdatei wieder in eine NTv2-ASCII-Datei zurück zu konvertieren. Das hat den Vorteil, dass die Datei dann mit einem Textverarbeitungsprogramm in Klarschrift gelesen und bearbeitet werden kann.
Mit diesem Werkzeug können NTv2-Binärdateien (.gsb) nach NTv2-ASCII-Dateien (.gsa) umgerechnet werden. Nach der Auswahl der NTv2-Binärdatei und der Festlegung eines Dateinamens für die neue NTv2-ASCII-Datei kann die Konvertierung gestartet werden. Im Textfeld werden die Header der NTv2-Binärdatei und der neuen NTv2-ASCII-Datei dargestellt.
• Bereich einer NTv2-Datei mit allen Gittern extrahieren
Mit diesem Werkzeug kann ein durch Koordinaten festgelegter Bereich aus einer großen NTv2-Datei herausgeschnitten und unter Berücksichtigung aller NTv2-Gitter in einer neuen NTv2-Datei kleineren Ausmaßes abgelegt werden. Das Koordinatenfenster für den Ausschnitt wird durch Eintrag von geographischen Koordinaten in die Begrenzungsfelder "Westen", "Norden", "Osten" und "Süden" bestimmt. Nach der Auswahl der Ursprungsdatei im Binär-Format und der Festlegung eines Dateinamens für die neue NTv2-Binärdatei, in der der Ausschnitt gespeichert wird, kann die Extraktion gestartet werden. Im Textfeld werden folgende Informationen dargestellt:

  1. Vorgeschlagene Begrenzungen für den zu extrahierenden Bereich
  2. NTv2-Header der NTv2-Ursprungsdatei
  3. Begrenzungen des Bereichs in der Ursprungsdatei
  4. NTv2-Header der neuen NTv2-Datei
  5. Berechnete Begrenzungen des Bereichs in der neuen NTv2-Datei

Die Abbildung rechts zeigt einen Ausschnitt aus der weiter oben dargestellten NTv2-Datei mit Polygonalen Gültigkeitsbereichen von Kanada. Der Ausschnitt umfasst nur noch 15 Gitter mit 411 Tausend von ursprünglich 644 Tausend Gittermaschen. Es ist zu erkennen, dass die Polygonalen Gültigkeitsbereiche auch auf die kleineren Gitter angewendet werden.
In letzter Zeit werden NTv2-Dateien mit sehr hoher Genauigkeit im Zentimeterbereich entwickelt, die für die Transformation von Geofachdaten der Liegenschaftskataster geeignet sind. Die dafür benötigte hohe Punktdichte führt zu einer großen Anzahl von Gittermaschen in den NTv2-Dateien. Das hat zur Folge, dass die Dateigrößen einiger NTv2-Gitterdateien enorm sind. Es sind NTv2-Dateien mit einer Größe von mehr als 3 Gigabyte bekannt.
Die Verwendung so großer NTv2-Dateien ist ein neuer Trend, der von den Entwicklern geodätischer Software und GIS nicht vorausgesehen werden konnte. So ist es nicht verwunderlich, dass z.B. die NTv2-Datei BY-KanU.gsb des Bundeslandes Bayern von vielen Softwareprodukten nicht verwendet werden kann. Hier sprengt die Dateigröße den mit einem "long integer" adressierbaren Dateibereich von rund 2,2 Gigabytes. Oft werden die Gitter der NTv2-Datei wegen der Rechengeschwindigkeit im Arbeitsspeicher gehalten. Das ist aber bei so großen Gittern meist nicht möglich. Diese Probleme können nur mit sehr großem Entwicklungsaufwand beseitigt werden und erfordern eine gewisse Umstellungszeit.
Mit diesem Werkzeug kann der benötigte Bereich durch Eckkoordinaten definiert und aus einer großen NTv2-Datei heraus kopiert werden. Der ausgeschnittene Bereich wird in einer neuen NTv2-Datei abgelegt, die dann viel kleiner als das Original ist. Dabei werden alle Gitter berücksichtigt, deren Fläche von dem vorgegebenen Bereich geschnitten wird. Die neu generierte NTv2-Datei kann nun in allen geodätischen Programmen und GIS wie gewohnt genutzt werden.
Wenn zum Beispiel nur der Bereich München zur Koordinatentransformation mittels NTv2 benötigt wird, kann dieser mit dem Werkzeug aus der bayerischen NTv2-Datei BY-KanU.gsb durch Verwendung der Eckkoordinaten des Bereichs München herausgeschnitten werden. Die resultierende NTv2-Datei hatte bei einem von KilletSoft durchgeführten Test nur noch den 120sten Teil der ursprünglichen Dateigröße.
NTv2-Gitter aus einer NTv2-Quelldatei exportieren
Mit diesem Werkzeug kann ein NTv2-Gitter mit einer bestimmten Position aus einer binären NTv2-Quelldatei in eine neue binäre NTv2-Zieldatei exportiert werden. Dabei wird der Datei-Header der Quelldatei in die Zieldatei kopiert. Die Anzahl der Gitter NUM_FILE wird darin auf "1" gesetzt und der Name des Elterngitters PARENT wird auf "NONE" gesetzt. Hinter dem Datei-Header wird das exportierte Gitter mit dem Gitter-Header und den Gitterdaten eingetragen. Das Resultat ist eine neue NTv2-Datei mit nur einem Gitter.
Die Nummer des zu exportierenden Gitters kann mit dem Werkzeug "NTv2-Datei analysieren" ermittelt werden. Nach der Auswahl der Quelldatei im Binär-Format und der Festlegung eines Dateinamens für die neue NTv2-Zieldatei, in der das NTv2-Gitter gespeichert wird, kann der Export gestartet werden. Im Textfeld werden folgende Informationen dargestellt:

  1. Dateiname der NTv2-Quelldatei
  2. NTv2-Header der NTv2-Quelldatei
  3. NTv2-Header des zu exportierenden Ntv2-Gitters
  4. Dateiname der neuen NTv2-Zieldatei
  5. NTv2-Header der neuen NTv2-Zieldatei
  6. NTv2-Header des exportierten Ntv2-Gitters

NTv2-Gitter in eine NTv2-Zieldatei importieren
Mit diesem Werkzeug kann ein NTv2-Gitter mit einer bestimmten Position aus einer binären NTv2-Quelldatei in eine bereits existierende binäre NTv2-Zieldatei importiert werden. Dabei wird im Datei-Header der Zieldatei die Anzahl der Gitter NUM_FILE um 1 erhöht. Die Position des Gitters innerhalb der Zieldatei wird automatisch nach den NTv2-Regeln ermittelt. Das zu importierende Gitter wird mit dem Gitter-Header und den Gitterdaten an der automatisch ermittelten Position eingetragen. Falls notwendig werden im Gitter-Header der Name des Gitters SUB_NAME und der Name des Elterngitters PARENT aktualisiert.
Die Nummer des zu importierenden Gitters in der Quelldatei kann mit dem Werkzeug "NTv2-Datei analysieren" ermittelt werden. Nach der Auswahl der Zieldatei im Binär-Format, in die das NTv2-Gitter eingefügt wird und der Quelldatei im Binärformat, aus der das NTv2-Gitter gelesen wird, kann der Import gestartet werden. Im Textfeld werden folgende Informationen dargestellt:

  1. Dateiname der NTv2-Quelldatei
  2. NTv2-Header der NTv2-Quelldatei
  3. NTv2-Header des zu importierenden Ntv2-Gitters
  4. Dateiname der NTv2-Zieldatei
  5. NTv2-Header der NTv2-Zieldatei
  6. NTv2-Header des importierten Ntv2-Gitters

Es wird eine Sicherungsdatei mit dem Pfad und dem Namen der Zieldatei und der Dateierweiterung "sav" angelegt. Wenn eine Datei mit diesem Dateinamen bereits existiert, wird sie ohne Rückfrage überschrieben.
NTv2Tools unverbindlich testen
Ausführliche Informationen über das Programm NTv2Tools mit geodätischen Werkzeugen erhalten Sie auf der Internetseite  http://www.killetsoft.de. Dort können Sie auch eine kostenlose Testversion herunter laden. Mit dem Testprogramm haben Sie die Möglichkeit alle geodätischen Werkzeuge mit einigen mitgelieferten NTv2-Dateien ausprobieren. Weitere Möglichkeiten zur Bearbeitung von NTv2-Dateien finden Sie in den Beschreibungen der Produkte NTv2Poly und GeoDLL auf der KilletSoft Webseite.

Logo QR-URL Autor / Verfasser
Dipl.-Ing. Fred Killet
Escheln 28a
47906 Kempen (Germany)
http://www.killetsoft.de
killet(at)killetsoft.de

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