Byggmätning Statistisk provning av digital terrängmodell. Engineering survey for construction works Statistical test of digital terrain model

Transkript

1 Teknisk specifikation Utgåva 1 November 2004 Byggmätning Statistisk provning av digital terrängmodell Engineering survey for construction works Statistical test of digital terrain model ICS Språk: svenska Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited.

2 Denna tekniska specifikation är inte en svensk standard. Upplysningar om sakinnehållet i tekniska specifikationer, rapporter och standarder lämnas av SIS, Swedish Standards Institute, telefon Tekniska specifikationer, rapporter och standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svenska och utländska standardpublikationer. Postadress: SIS Förlag AB, STOCKHOLM Telefon: Telefax: E-post: sis.sales@sis.se. Internet:

3 Sida 1 Innehåll Förord...2 Orientering Omfattning Tillämpning Regler vid hänvisning till denna SIS/TS Begränsningar i den tekniska specifikationens omfattning Normativa hänvisningar Termer och definitioner Allmänna krav Behörighet Instrument och mätutrustning vid provning Utgångspunkter för mätning - referenssystem Förhållanden vid provning Klassning av markyta Provning Kontrollobjekt Kontrollprofiler Utmärkning och inmätning av kontrollprofiler Undantagsobjekt vid inmätning av kontrollprofil Beräkning Redovisning av provning Exempel på beräkning och redovisning Bilaga A (informativ) Checklista för provningens genomförande Bilaga B (informativ) Vägledning för bestämning av provningens omfattning B.1 Modellens användningsområde framställningssätt B.2 Generellt provningsförfarande B.3 Förslag till provningens omfattning Bilaga C (informativ) Informativa dokument... 41

4 Sida 2 Förord Denna tekniska specifikation, tillsammans med SIS/TS 21143:2004 Geodetisk mätning, beräkning och redovisning vid långsträckta objekt och SIS/TS 21144:2004 Specifikationer vid framställning av digitala terrängmodeller, har utarbetats av den tekniska kommittén SIS/TK 178, Måttkontroll, med sekretariat hos SIS. Detta dokument har initierats främst av Banverket och Vägverket för de behov av specifikationer som erfordras vid kontroll av digitala terrängmodellers noggrannhet som underlag för planering, projektering och byggande. Specifikationerna kan även nyttjas i andra sammanhang där digitala terrängmodeller används. Specifikationerna baseras i första hand på kontroll av modeller som används i detaljerade skeden av projekt. Specifikationerna bygger bl.a. på hänvisningar till handböckerna HMK Handbok till mätningskungörelsen, som utarbetats för nationell rådgivning för mätnings- och kartframställningsarbeten samt HMK Handbok för Bygg & Aläggning som producerats av Byggforskningsrådet (Formas). I denna SIS/TS har dessa handböcker förtecknats under normativa hänvisningar då de ger grundläggande specifikationer som nationellt är allmänt accepterade i branschen.

5 Sida 3 Orientering Denna SIS/TS ger tekniska krav vid provning av digitala terrängmodellers höjdnoggrannhet. Specifikationerna avser i första hand modeller uppbyggda av trianglar ( s.k. triangelmodeller) men kan även användas för modeller med annan uppbyggnadsteknik. Specifikationernas användning utgör ett kvalitetssäkrande moment för att bestämmma modellers höjdnoggrannhet som verifikation för användning vid planering, projektering och byggande av olika byggnadsverk t.ex. vid höjdsättning, mängdberäkningar, regleringsförfaranden eller där modeller används som underlag vid skötsel, underhåll och drift. Provningen baseras på definierade kontrollobjekt som mäts och utvärderas. Kontrollobjekten kan väljas så att de omfattar hela terrängmodellen, utgör delar av denna i provytor, hanteras med särskild slumpningsteknik i långsmala modelltyper eller utgör undantagsytor, där särskild utvärdering sker. Vid värdering av provningens resultat gäller att detta enbart är giltigt för det kontrollobjekt som undersökts, men antas ge motsvarande resultat där terrängmodellen framställts med samma produktionsenhet. Provningens omfattning definieras av beställaren och beror bl.a. på terrängens och ytors utseende, om olika produktionsenheter använts vid framställning och den insats av provning som bedöms som rimlig. Viss vägledning ges i den informella bilagan B. 1 Omfattning Specifikationerna omfattar regler för definition av provytors storlek och uppdelning beroende på modellens storlek och utseende, förekommande terrängvariationer, antal prov och slumpningsförfaranden. Regler ges även för hur mätning utförs samt utvärdering och dokumentation av resultat. 1.1 Tillämpning Denna SIS/TS tillämpas enligt följande: Genom hänvisning till aktuella rubriker enligt 1.2. Hänvisningar skall innehålla specifikation av klasser och toleranser i de fall där alternativa nivåer finns angivna. Om klass ej angivits skall utförande ske i klass där beskrivet användningsområde är angivet. 1.2 Regler vid hänvisning till denna SIS/TS Hänvisning görs genom att ange SIS/TS samt aktuellt avsnittsnummer och rubrik. I enskilda fall där hänvisning sker till SIS/TS och enstaka kompletteringar eller undantag erfordras anges hänvisningen med väl definierad förklaring under särskild rubrik för: Undantag: Kompletterande krav: Ändrad specifikation:. Hänvisning till SIS/TS som helhet skall ej göras. Hänvisningar görs enligt anvisning ovan.

6 Sida Begränsningar i den tekniska specifikationens omfattning Denna SIS/TS behandlar enbart tekniska utföranden. Specifikationerna behandlar inte administrativa regler och relationer beställare utförare avseende samråd, leveranskontroller, granskning och godkännanden. 2 Normativa hänvisningar I denna tekniska specifikation hänvisas till följande standarder och dokument: SIS/TS 21143:2004 SIS/TS 21144:2004 SS HMK-Ge:D Byggmätning Geodetisk mätning, beräkning och redovisning vid långsträckta objekt. Byggmätning - Specifikationer vid framställning av digitala terrängmodeller. Mätband av stål meter. Handbok till mätningskungörelsen. Detaljmätning. 3 Termer och definitioner 3.1 attributmetoden Slumpmässigt provningsförfarande som används där variabler endast kan anta vissa givna värden.t.ex. antal godkända prov inom angiven tolerans e. dyl. 3.2 bäring avser en riktning som orienterats relativt norr 3.3 delyta avgränsad yta som uppstår vid uppdelning av kontrollobjektet innan slumpning av kontrollprofiler utförs 3.4 feltyper fel i mätningar eller i modell kan vara: Grova fel uppkomna genom misstag, felskrivning, slarv m.m. Systematiska fel även benämnda regelbundna fel som kan vara orsakade av dåligt kalibrerade instrument, felaktig definition av markyta t. ex. för plöjd åker. Slumpmässiga eller oregelbundna fel som ej kan identifieras individuellt utan slår åt båda hållen inom förväntade rimliga gränser beroende på mätnoggrannhet, identifierbarhet av markyta m.m. 3.5 konfidensnivå grad av tillförlitlighet eller sannolikhet. En hög konfidensnivå ger en hög tillförlitlighet. Konfidensnivån anges i procent. 3.6 konfidensintervall skattat intervall som baseras på viss fördelningstyp. Skattning kan göras för olika konfidensnivåer uttryckta i %. Vid skattning vid 90 % konfidensnivå innebär det att ca 90 % av proven bör hamna inom skattat intervall.

7 Sida kontrollobjekt avser en begränsad yta, här maximalt 6 hektar, inom vilken slumpning, mätning och utvärdering sker. Kontrollobjektet kan utgöra hel modell, del av modell t. ex. särskild marktyp, hel yta eller delyta av provyta i större modell. 3.8 långsmala kontrollobjekt modell eller delyta, t.ex. asfaltyta på väg, där särskild slumpningsteknik och mätning utförs 3.9 maximal avvikelse största erhållna avvikelse mellan modells resp. kontrollpunkts höjd medelavvikelse den genomsnittliga avvikelsen vid undersökning av en kontrollprofil eller för samtliga kontrollprofiler inom ett kontrollobjekt normalfördelning utgör slumpvis spridning av ett stort antal data, utan inblandning av systematiska fel. Normalfördelningen kan vara enkelsidig eller dubbelsidig 3.12 produktionsenhet produktion som är genomförd med identiska utrustningar, metoder etc provyta yta som kan bestå av ett eller flera kontrollobjekt 3.14 riktning med riktning förstås en angivelse mellan två punkter eller objekt som normalt ej angivits till sitt läge i ett koordinatsystem. Med orienterad riktning förstås en angivelse som baseras på kända koordinater i ett definierat koordinatsystem slumpning statistisk provning baseras på att insamlade data för utvärdering skall ha utsatts för slumphantering. Detta innebär vid provning av modell att alla tänkbara lägen av mätpunkter skall kunna representeras. Undantag dock Undantagsobjekt som kan medverka till missvisande (skevhet) resultat vid undersökningen standardavvikelse är ett mått på variabiliteten (spridningen) i en population (här, avvikelserna i en profil) baserad på normalfördelningen och ca 68 % konfidensnivå. (68 % av avvikelserna ligger inom beräknad standardavvikelse) T-fördelning fördelningstyp som används som komplement till normalfördelningen när antalet variabler (kontrollprofiler) understiger ca 30 till antalet terrängmodell digital terrängmodell är en numerisk generalisering och beskrivning av terrängen i tre dimensioner. Synonym DTM ANM. DTM är förkortning av Digital Terrain Model.

8 Sida undantagsobjekt objekt i modell som inte kan definieras korrekt i modell beroende på utseende eller bestämningsmöjlighet. Undantagsobjekts medverkan vid utvärdering av kontrollprofiler riskerar att ge missvisande resultat undantagsytor objekt eller ytor i modell som ofta inte kan definieras korrekt i modell beroende på utseende eller bestämningsmöjlighet. Dessa objekt eller ytor kan vid medverkan vid utvärdering ge missvisande resultat för provningen. Undantagsytor behandlas därför genom separat mätning och utvärdering. Beakta att under undantagsytor definieras även objekt typ dike 3.21 uppdelning avser indelning av kontrollobjekt i delytor för att tillse att spridningen av kontrollprofiler får en bättre yttäckande fördelning 3.22 variabelmetoden metodik för provning som baseras på slumpmässig hantering av kontinuerliga variabler. Med kontinuerliga variabler förstås här värden som kan anta vilka värden som helst dock inom rimliga gränser eller intervall variationsvidd anger största erhållna höjdskillnad d.v.s. skillnaden mellan största + och avvikelse. 4 Allmänna krav 4.1 Behörighet Ansvarig för framställning av indata till terrängmodell skall ha behörighet enligt mätningskungörelsen (MK) SFS 1974:339 med tillägg. 4.2 Instrument och mätutrustning vid provning Instrument och övrig tillhörande mätutrustning skall vara kontrollerade före provningens utförande. Utförda kontroller skall vara dokumenterade. Instrument och utrustningars nominella noggrannhetsspecifikationer skall vara dokumenterade. Följande instrumentutrustningar, enligt SIS/TS 21143:2004, är godkända för användning: totalstation i minst klass T3 enligt tabell 1 avvägningsinstrument i minst klass A 4 enligt tabell 3 laserplangivare i minst klass L2 enligt tabell 4 satellitmätning RTK 1 enligt tabell 5, med verifierad höjdnoggrannhet mot minst 3 kända och omgivande stompunkter. ANM. Andra instrumentutrustningar som, vid jämförande provningar med utrustningar enligt ovan, ger likvärdig noggrannhet, kan användas. Prismastång skall vid inmätning med totalstation vara försedd med plan fot med diameter 50 mm.

9 Sida Utgångspunkter för mätning - referenssystem Mätningar skall utföras utgående från befintligt stomnät i plan och höjd. Stomnätspunkter som används vid mätning skall kontrolleras inbördes och vara höjdbestämda genom avvägning. Kontrollmätningarna skall dokumenteras. Koordinat- och höjdsystem vid kontroll skall vara samma som terrängmodellens system. Koordinatsystem i plan och höjdsystem skall anges. Se SIS/TS 21143:2004, 5.1 och 5.2. Nypunkter för mätning kan etableras enligt följande alternativ: 1. Överbestämd fri station. Maximal avvikelse mellan bestämningar i plan 20 mm radiellt och i höjd 10 mm. 2. Lokalt bruksnät eller tåg/tågformat nät enligt SIS/TS 21143:2004, Bruksnät i plan, utförd i lägst mätklass Bruk 3 enligt tabell 9. Bruksnät i höjd enligt SIS/TS 21143, utförd i lägst klass J2 enligt tabell Piképunkter som erfordras vid mätningar skall utföras enligt HMK-Ge:D.4.3. Fria stationer och tillfälliga mätpunkter som används vid kontrollinmätningar skall vara markerade på ett tillförlitligt sätt så att dessa kan återanvändas vid eventuella efterföljande kompletterande mätningar, verifiering e. dyl. 4.4 Förhållanden vid provning Provning av terrängmodell skall utföras under samma förhållanden, avseende markytans utseende och kondition, som gällde vid upprättandet av aktuell modell. Om detta ej beaktas finns uppenbar risk för att systematiska fel kan uppkomma i provningens resultat. Förhållanden som särskilt skall beaktas är om marken är tjälad, åkermark är plöjd, bergytor är avtäckta eller om grundvattenytors förändring påverkat moss- och myrmarker e. dyl. Dessa förhållanden beskrivs närmare i standarden SIS/TS 21144:2004, bilaga A. 4.5 Klassning av markyta Provning av terrängmodell grundas på klassning av markytan avseende dess kuperingsgrad och ytjämnhet då dessa påverkar provningens indelning och omfattning. För att beskriva markytan fullständigt skall även marktypen anges och särskilt i de fall då denna utgör egen provyta. Modellen indelas med avseende på markslagstyper enligt tabell 1 och markytans kupering och jämnhet enligt tabell 2. Tillägg till tabell 1 görs i de fall där speciella markförhållanden eller växlighet finns. Tilläggsinformation anges enligt redovisat exempel efter tabell 1.

10 Sida 8 Tabell 1 Markslagstyper naturliga och anlagda Hänvisning Nr Markslagstyp Anmärkning/Kommentar Naturliga markslagstyper 1 Åker Odlad, öppen mark. Om åkermark är plöjd vid tillfället för datainsamling, skall detta anges 2 Ängs-, hag- eller betesmark Mark innehållande matjordstäcke 3 Skogsmark Barrskog 4 Skogsmark Lövskog 5 Skogsmark Blandskog 6 Avverkad skogsmark Kalhygge Ange ev. om kvarstående stubbar finns 7 Berg i dagen Innefattar berg med vegetationstäcke med maximalt djup 0,1 meter 8 Område med riklig synlig blockförekomst 9 Kärr, mosse Utan synlig vattenyta 10 Vattenyta, strandlinje Avser även vattenytor i kärr, mosse, naturliga uppdämningar i bäckar e. dyl. 11 Bottenytor (under vatten) 12 Område med särskilt naturvärde Avser t. ex. våtmark, område med speciell växtförekomst eller trädbestånd e. dyl. Anlagda markslagstyper 20 Asfaltyta Hårdgjord yta 21 Betongyta Hårdgjord yta 22 Plattbelagd yta Hårdgjord yta 23 Grusyta (Hårdgjord yta) 24 Plantering Mjukgjord yta 25 Gräsyta Mjukgjord yta 26 Utfyllnadsyta Markyta med utfyllnadsmassor eller där utfyllnad pågår (tipp e. dyl.) 27 Tomtmark Naturbevarad yta Tilläggsinformation till tabell 1 a b c d Beväxt brukad mark (sädesfält e. dyl.). Plöjd åkermark. Markvegetation tät gräsyta. Markvegetation liggande gräs (äldre gräsvegetation).

11 Sida 9 e f g h j Tät undervegetation (i skogsmark). Buskage (sammanhängande tät yta). Yta med enstaka buskage. Yta med enstaka synliga block. Övrigt (anges). Exempel: Åkermark som är plöjd vid höjdbestämningen anges med 1b. Ängsmark med liggande äldre gräs anges med 2d. Lövskogsområde med tät undervegetation anges med 4e. Tabell 2 Kuperingsgrad och markens ytjämnhet Klass Kuperingsgrad Markens ytjämnhet J1 Plan mark a) Jämn b) Ojämn J2 Kuperad mark a) Jämn b) Ojämn J3 Mycket kuperad mark a) Jämn b) Ojämn Exempel: J2b avser kuperad mark där själva markytan är ojämn. 5 Provning Provning kan utföras i två nivåer nämligen Nivå 1 som avser ett normalt provningsförlopp. Nivå 2 som avser ett utökat provningsförlopp. Om de tekniska specifikationernas krav och utföranden följs, förväntas provningens resultatet avseende medelavvikelsen ge följande tillförlitlighet, med en konfidensnivå av minst 80 %: Vid provning enligt Nivå 1 förväntas bestämning av medelavvikelsen i ett kontrollobjekt hamna inom ± 0,05 meter. Vid provning enligt Nivå 2 förväntas bestämning av medelavvikelsen i ett kontrollobjekt hamna inom ± 0,03 meter. Terrängmodell för provning skall vara dokumenterad med uppgifter enligt SIS/TS 21144:2004, 8.6 Kvalitetsmärkning av terrängmodell. Provning baseras på statistisk provningsteknik enligt variabelmetoden. Provning utförs enligt modell A, B, C och D eller genom kombinationer av dessa angivna i tabell 3. Vägledning för provnings omfattning ges i bilaga B.