MUTAR V 3.0. APLICACION CLIENTE SERVIDOR PARA TRANSFOR- MAR Y EVALUAR OBJETOS Y REDES GEODESICAS ESPACIALES SOBRE SOFTWARE LIBRE. MUTAR V 3.0.

Transcripción

1 MUTAR V 3.0. APLICACION CLIENTE SERVIDOR PARA TRANSFOR- MAR Y EVALUAR OBJETOS Y REDES GEODESICAS ESPACIALES SOBRE SOFTWARE LIBRE. MUTAR V 3.0. CLIENT SERVER APPLICATION TO TRANSFORM AND TO EVALU- ATE OBJECTS AND GEODESIC SPACE NETWORKS ON FREE SOFTWARE. Jorge García Díaz 1, Humberto Y. Conde Armenteros 2, Dalier Rodríguez León 2, Julia R. García Andalia 3 1 GEOCUBA UCT Investigación y Consultoría. jgarcia@uct.geocuba.cu, 2 Universidad de Oriente 3 Universidad de las Ciencias Informáticas RESUMEN: Se presenta versión 3.0 del Software Mutar con cuatro módulos. La presente versión está implementada sobre software libre (Servidor Web: Apache, Servidor de Bases de datos: PostgreSQL/Postgis, Servidor de mapas: Geoserver, código de desarrollo: PHP, JavaScript y PL/PostgreSQL) y responde al estándar publicado por ISO (TC 211). Con el módulo Mutar los objetos cambian de una superficie de referencia a otra (plano, elipsoide y espacio), con soporte para los modelos de transformación Bursa Wolf y Molodienski Badekas. Se incluye el módulo EvaGPS para validar la calidad posicional (varios a uno) de diferentes sensores GPS con salidas gráficas y evaluación de errores según procedimiento vigente para comprobar funcionamiento de sensores GPS destinados al sistema de control de flotas de la república Cuba. Se incluye el módulo MinQuad para ajustar redes geodésicas 3D, 2D y 1D utilizando algoritmo general por método paramétrico de variación de coordenadas, con la facilidad de importar/exportar a formatos de las conocidas herramientas GeoLab y Ajusniv. Se incluye el módulo EvaLT para evaluar diferencias (uno a uno) entre puntos de control y sus símiles medidos. Se implementa un módulo de salidas con exportaciones a Excel (xls, xlsx), Adobe (pdf), y Google Earth ( kml y kmz ).La aplicación fue validada en actividades de GEOCUBA como Geodesia, Hidrografía y Control de Flotas ; y es muy útil en otras familias de productos del grupo empresarial. Palabras Claves: Mutar, Coordenadas, Espacio. ABSTRACT: Is shown over free software version 3.0 of the Software 'Mutar' with four modules. The present version is implemented on free software (Web Server: Apache, Database Server: PostgreSQL / Postgis, Maps Server: Geoserver, development code: PHP, JavaScript and PL / PostgreSQL) and it responds to the standard published by ISO (TC 211). With the module 'Mutar' the objects change a reference surface to other (plane, ellipsoid and space), with support for the 'Bursa-Wolf' and 'Molodienski-Badekas.' transformation models. The module EvaGPS is included to validate the positional quality (several to one) of different GPS sensor with having exited graphic and evaluation of errors according to effective procedure to check operation of sensor GPS dedicated to the system of control of fleets of the republic Cuba. The module 'MinQuad' is included to adjust geodesic networks 3D, 2D and 1D using general algorithm for parametric method of variation of coordinated, with the easiness of importing / export to formats of the wellknown tools 'GeoLab' and 'Ajusniv.' The module 'EvaLT' is included to evaluate differences (one to one) between checkpoints and its measured similes. A module is implemented of having gone out with exports to 'Excel' (xls, xlsx), 'Adobe' (pdf), and Google Earth ('kml' and 'kmz'). The application was validated in activities of GEOCUBA like 'Geodesy', 'Hydrography' and 'Control of Fleets'; and it is very useful in other families of products of the entrepreneurial group. Key words: Mutar, Coordinates,Space.

2 1. INTRODUCCIÓN. En el momento en que se publica la versión actual del software Mutar, del lado servidor se utilizan los servicios de los siguientes servidores: 1. Servidor Web Apache con protocolo HTTP, 2. Servidor de mapas Geoserver con su servicio de mapas Web WMS, 3. Servidor de base de datos PostgreSQL con su extensión espacial Postgis. Figura I. Diagrama de despliegue de la aplicación cliente servidor Mutar. Mutar cuenta con tres módulos principales: 1. Administración para conocer estadísticas sobre la explotación del sistema por los usuarios, 2. Validación de los datos antes de mutar, a partir de cualquiera de las tres fuentes previstas de entradas al sistema, 3. Transformación de los objetos en múltiples variantes. Sobre la forma que debe explotarse esta aplicación cliente servidor trata el presente artículo. 2. ALCANCE DE LA TECNOLO- GIA. La herramienta que se presenta da respuesta a la necesidad de implementar Mutar (desarrollado inicialmente sobre Microsoft SQL Server) sobre software libre. Esto no solo se logra con eficiencia, sino que expone la ventaja de una distribución asequible a los miembros de una empresa siempre que cree un usuario en el sistema; mantenimiento sistemático de la aplicación en el servidor y plataforma de desarrollo de código principal Net Beans, pero completamente funcional también a partir de un simple editor de texto. 3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES. Sistemas de Coordenadas: Pueden ser globales o locales. De acuerdo a la superficie de referencia el objeto puede encontrarse en el plano, el elipsoide o el espacio. Tabla Mutante: Tabla del gestor de Base de datos PostgreSQL/Postgis diseñada para transformar sus datos bajo la acción de disparadores desarrollados sobre PL/PostgreSQL. Los datos cambian su forma de representación (geometría), pero siguen siendo los mismos ya que ocupan la misma posición en el espacio. De esta característica de deduce el nombre de la aplicación: Mutar. 4. Diseño de la base de datos. En la figura II se muestra el diagrama de la base de datos del sistema. Figura II. Diagrama de la base de datos en PostgreSQL. Se crean siete funciones disparadoras que logran que la base de datos de forma autónoma pueda hacer transforma-

3 ciones del objeto sin depender de la interface de la aplicación servidora que la utiliza. Las transformaciones se encadenan en dependencia de la petición del usuario, para lo que se emplean elipsoides intermedios para que la transformación se realice con una mínima intervención del usuario. A continuación se muestra la función "fn_blh1_blh2v2" en la cual se logra un procedimiento general capaz de funcionar tanto para un modelo Bursa-Wolf como para un modelo Molodensky- Badekas de transformación por siete parámetros. CREATE OR REPLACE FUNCTION "fn_blh1_blh2v2"("b1" double precision, "L1" double precision, "H1" double precision, a1 double precision, alfa1 double precision, a2 double precision, alfa2 double precision, difx double precision, dify double precision, difz double precision, difexx double precision, difeyy double precision, difezz double precision, difescala double precision, xm double precision, ym double precision, zm double precision) RETURNS record AS $BODY$ DECLARE VAR1 tempo%rowtype; BEGIN pi := ATAN(1) * 4; -- se pasa del elipsoide al espacio de entrada que utiliza el elipsoide de entrada VAR1 := public."fn_blh_xyz"($1,$2,$3,$4,$5); X1 := VAR1."dim1"; Y1 := VAR1."dim2"; Z1 := VAR1."dim3"; -- se le resta el punto medio para que sirva como modelo general (BW y MB) -- si es BW este punto medio es cero por lo que no afecta el resultado X1 := X1 - $15; Y1 := Y1 - $16; Z1 := Z1 - $17; -- se llevan a radianes los par angulares, es iden a dividir por RO " difexx1 := ($11/3600) * pi/180; difeyy1 := ($12/3600) * pi/180; difezz1 := ($13/3600) * pi/180; -- se lleva el factor de escala a lineal (10-6), estaba en partes por millón (ppm) difescala1 := ($14 * ); -- se aplica Molodensky - Badekas tipo 2, utilizado como GENERAL para ambos -- modelos, tanto Molodensky - Badekas como Bursa Wolf (7 parámetros) Xtemp := difescala1* X1 + difescala1 * difezz1 * Y1 - difescala1 * difeyy1 * Z1; Ytemp := -difescala1*difezz1 *X1 + difescala1* Y1 + difescala1 * difexx1 * Z1; Ztemp := difescala1 *difeyy1 *X1 - difescala1 * difexx1 * Y1 + difescala1 * Z1; -- se obtiene el espacio de salida en el nuevo sistema de referencia -- se le suma el punto medio para que sirva como modelo general (BW y MB), -- si no existe el punto medio se pasa cero X2 := $8 + $15 + Xtemp; Y2 := $9 + $16 + Ytemp; Z2 := $10 + $17 + Ztemp; -- se pasa a la esfera de salida que utiliza el elipsoide de salida VAR1 := public."fn_xyz_blh"(x2,y2,z2,$6,$7); RETURN VAR1; END; $BODY$ LANGUAGE 'plpgsql' VOLATILE 5.Ambiente General del Sistema. El ambiente general se muestra en la figura III. 5.1 Módulo para entradas de los datos. El proceso Entradas se implementó en dos variantes: la entrada manual y la automática con la importación de datos. Para ello se necesita primero actualizar los valores de los defaults para que el objeto importado manual o automáticamente asuma características comunes por defecto. Esto brinda una gran flexibilidad al proceso de entrada. En la figura II se muestra la selección de los valores por defecto (superficie, elipsoide y formato angular). Figura IV. Establecer valores por defecto para las entradas. En el menú se elige un acceso directo al mapa deseado que incluye el nuevo objeto insertado. Figura III. Ambiente General de la aplicación cliente servidor Mutar. Figura V. Acceso directo a los mapas con los objetos insertados. Si la introducción en cualquiera de las dos modalidades fue exitosa, se muestran los objetos introducidos o importados en una interface gráfica que utiliza

4 los servicios WMS de Geoserver. Para el caso de una entrada a partir de Importar datos NMEA (se conciben 5 formatos NMEA), deben tenerse en cuenta los valores por defecto correctos, en las figuras VI y VII se muestra el formato angular y sistema de referencia principal GPS utilizado en sentencias NMEA. Figura VIII. Análisis Sintáctico GPS NMEA. Figura VI. Formato angular. Figura VII. Sistema de referencia principal en sentencias NMEA. Si se activan las viñetas Mutar formato angular de NMEA a grados y Mutar Sistema WGS84 a Clarke66, estas transformaciones se realizarán de forma automática obteniendo los objetos en décima de grados y en sistema de referencia nacional para lo cual se utiliza selección de Sistema de Referencia Secundario. 5.2 Módulo para validar calidad de GPS. Según diseño realizado se implementaron las dos validaciones de datos provenientes de GPS en formato internacional NMEA: el análisis sintáctico de las sentencias y la evaluación de la precisión de los datos GPS. Figura IX. Árbol de derivación sintáctica NMEA. El análisis sintáctico se implementó sobre PHP en dos variantes: en el caso descendente (del nodo raíz hasta las hojas) un algoritmo recursivo y en el caso ascendente (de las hojas hasta el nodo raíz) un algoritmo SLR ( Left to Right ). Las gramáticas para ambos algoritmos se muestran como sigue. Algoritmos descendentes predictivos recursivos. Gramática recursiva por la derecha. L -> C L C->clave entero real char A cada no terminal se asocia un procedimiento. El procedimiento decide qué producción utilizar examinando el token entregado, si el token es un no terminal se llama al procedimiento asociado, si coincide con el actual se avanza al próximo, si no coincide se rechaza la entrada y no se llega a la configuración final y si no existe o es la marca final se termina.

5 Algoritmos ascendentes SLR. Gramática recursiva por la izquierda. 1) L -> clave A 2) A -> AC 3) A -> sum 4) C -> entero 5) C -> real 6) C -> char 7) C -> cadena Se cuenta con una cadena de tokens en la entrada, una pila (almacena tokens, no terminales y estados) y una tabla LR con dos funciones ( acción y goto ). El inicio de la pila es el símbolo inicial o distintivo. La función acción decide qué hacer a continuación y goto a cual estado se pasa a continuación. El análisis determina qué estado se encuentra en el tope de la pila, y cuál es el símbolo de entrada a leer. Al concluir si la entrada pertenece al lenguaje se acepta, de lo contrario se rechaza. La evaluación de la precisión del GPS en modo estático se muestra en la figura X de acuerdo al Procedimiento para comprobar el funcionamiento de los computadores de a bordo destinados al sistema de control de flotas de la Republica de Cuba [3]. Figura X. Interfaz gráfica con evaluación estática de sensores GPS (Servicio WMS). Figura XI. Pasteles, barras verticales y dispersión de los objetos. En este reporte se obtiene 15 cm. de desviación estándar por el eje de las X (Longitud) y 20 cm. por el eje de las Y (Latitud). Esto indica que se mantuvo casi inmóvil y dentro del permisible en posicionamiento absoluto que es de 15 metros, por lo que se concluye que el GPS está apto para el uso y es de muy buena calidad. Para el dibujo de los círculos concéntricos alrededor del punto patrón o medio según se escoja por el usuario se utiliza un buffer con un radio opcional también escogido por el usuario, lo que posibilita exista flexibilidad en el análisis estadístico de las observaciones GPS Módulo Transformar Objetos. Este es en esencia el módulo central del sistema Mutar; ya que de una forma amigable permite hacer mutaciones a varios formatos angulares, superficies de referencia y sistemas de coordena-

6 das considerando la velocidad de variación de los parámetros con respecto a la época actual. 5.4 Módulo de salidas. Mutar puede hacer exportaciones a Excel (xls, xlsx) con la posibilidad de seleccionar los campos a exportar, Adobe (pdf), y Google Earth ( kml y kmz ). Figura XII. Mutaciones de sistemas de referencia. Figura XV. Menú de exportaciones. En la figura XIV se muestran los objetos exportados desde Mutar en la aplicación Google Earth. Figura XIII. Mutaciones de formatos angulares. Figura XIV. Mutaciones de superficies de referencias. Cada transformación está implementada en PL/PostgreSQL. En cada transformación se actualiza la geometría de manera que los objetos puedan mostrarse en el mapa base seleccionado servido por Geoserver. Figura XVI. Salidas de Mutar visualizadas en Google Earth. 5.5 Módulo de administración. En Mutar el administrador puede acceder desde el lado cliente ingresando una clave de administración. De esta forma puede manejar los datos de los usuarios, hacer consultas a la bitácora del sistema por fechas, usuarios, IP y nombre de las computadoras que se han conectado al sistema. En la figura XV se muestra los resultados de una consulta sobre las visitas de los usuarios registrados al sitio.

7 Figura XVII. Usuarios que han visitado el sitio. El administrador da mantenimiento a las bases de datos y publica las capas necesarias para configurar el servicio WMS de Geoserver. 6. REGISTROS. Todas las operaciones que el usuario realiza en el sistema se registran en una bitácora, incluyendo la fecha, la hora, el IP y el Nombre de la máquina desde donde el usuario accede a Mutar. A partir de esta bitácora el administrador puede hacer estadísticas y auditar la explotación de la herramienta como se muestra en la figura XVII. 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Se logra la versión sobre software libre del sistema Mutar, ya con dos años de desarrollo y perfeccionamiento. Su entorno modular hoy cuenta con cuatro módulos principales: validación de la calidad de sensores GPS, transformación espacial de diferentes objetos, Ajustes de redes espaciales GPS 3D tanto como 2D y 1D [4] y evaluación de la calidad de los levantamientos topográficos [5]. Esta versión funciona de forma estable y eficiente. Se encuentra publicada en la empresa GeoCuba Oriente Norte con resultados satisfactorios en su explotación. El uso de tablas mutantes en el servidor de datos, nos permite no tener que crear un proyecto para cada usuario recargando la base de datos con información que luego no se utiliza. Cada usuario al terminar su tarea, exporta los datos mutados hacia su ordenador cliente y borra la información que no necesita; de lo contrario lo hará el próximo usuario. Este concepto, además del uso de funciones PL/PostgreSQL que se activan con disparadores de la base de datos hace que Mutar sea una herramienta eficiente. Se trabaja en la versión 3.5 de Mutar la cual incluirá en el módulo denominado MinQuad, el ajuste conjunto de redes construidas con GPS y Estaciones Totales y se perfecciona el módulo EvaLT. Como se aprecia los cuatro módulos conceptualmente están dirigidos a la mutación del objeto, pero sigue ocupando un único espacio de representación. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFÍCAS. 1. García D.J., Sistema de ayuda en español de Mutar v Varios materiales sobre transformación de coordenadas. [Zakatov, 1972.Machimov, Leik (2002 en inglés) y Kracrinsky (2003 en inglés) con su material Geodesy by concepts ]. 3. García D. J. y otros, Procedimiento para comprobar el funcionamiento de los computadores de a bordo (GPS) destinados al sistema de control de flotas de la Republica de Cuba. MITRANS. (25 Pág.) 4. García D. J. y otros, MinQuad v 1.0. Aplicación cliente servidor para ajustes de redes GPS 3D sobre software libre. Informática García D. J. y otros, EvaLT v 1.0. Aplicación cliente servidor para evaluar calidad de Levantamientos Topográficos sobre software libre. Informática SINTESIS CURRICULAR DEL AUTOR. Jorge García Díaz, Doctor en Ciencias Técnicas, Investigador Titular y Profesor titular adjunto a la universidad de Oriente en Santiago de Cuba y a la Universidad de Holguín. Terminó una Ingeniería en Astrónomo Geodesia en el Instituto de Geodesia, Aerofoto geodesia y Cartógrafos de Moscú y una licenciatura en Ciencias de la Computación en la Universidad de Oriente en Cuba. Trabaja en la Empresa GeoCuba UCT Investigación y Consultoría cita en la Habana. Ha trabajado varios años en la depuración y desarrollo de algoritmos para transformaciones espaciales de coordenadas los cuales encuentran múltiples aplicaciones en el campo de la geodinámica y en la geodesia aplicada y superior. Ha impartido docencia en el campo de la Geodesia: Geodinámica, Geodesia Superior y Geodesia Aplicada; y en el campo de la Computación: Bases de Datos, Programación, Compilación e Inteligencia Artificial.