Nätverks-RTK i produktionstest under ett år för positionsbestämning med centimeternoggrannhet i östra Svealand/Götaland

Transkript

1 Förslag Projektförslag för POSITION STOCKHOLM MÄLAREN Nätverks-RTK i produktionstest under ett år för positionsbestämning med centimeternoggrannhet i östra Svealand/Götaland Sammanfattning GPS/RTK är nu en fungerande teknik för praktisk detaljmätning med centimeternoggrannhet, som är på väg att ta över en allt större del av den vardagsmätning som kräver några centimeters noggrannhet i positionen. Ett alternativ till att använda markerade referenspunkter som utgångspunkter för RTK-mätning kan vara att använda fasta referensstationer, som antingen kan etableras i egen regi eller som ett nät, som kan användas av alla användare inom täckningsområdet. Lantmäteriet - division fastighetsbildning, Banverket, Vägverket och 11 kommuner runt Mälaren har i samarbete med SWEPOS (Geodetiska utvecklingsenheten, division Landskaps- och Fastighetsdata, Lantmäteriet) under 1:a halvåret 2001 testat och utvärderat Nätverks-RTK i förstudien Position Stockholm - Mälaren. Rapporten från förstudien kommer att distribueras i början av augusti. Resultatet av förstudien är positivt och visar att nätverks-rtk i många situationer ger bättre funktion och bättre ekonomi än vid traditionell RTK-mätning med egen mobil eller fast referensstation. En ytterligare slutsats är att en gemensam regional Nätverks-RTKtjänst skulle underlätta införandet av GPS i de organisationer som har detta framför sig. På vägen mot en färdig positioneringstjänst för produktionsmätning erfordras ytterligare produktionsmätningar med en prototyptjänst. Detta projektförslag omfattar ett års produktionsmätning, samt drift och utvärdering av en prototyptjänst för Nätverks- RTK som omfattar SWEPOS-stationerna Mårtsbo, Uppsala, Västerås, Lovö, Örebro/Frövi och Norrköping samt projektstationerna, Östervåla, Öregrund, Norrtäljeområdet, Stavsnäs, Nynäshamn, Mariefred, Oxelösund, Bie, Zinkgruvan, Björneborg och Norberg, se bilaga 1. Driftskostnaderna för de 11 projektstationerna utöver kostnaderna för de 6 SWEPOSstationerna i det föreslagna produktionsnätet uppskattas till kr/år plus kr i anslutningsavgift för varje samtidig GSM-linje till SWEPOS-centralen för uppkoppling till Nätverks-RTK server, t. ex blir anslutningskostnaden kr om man vill ha möjlighet till 10 samtidiga användare. För att samla in underlag och utarbeta en kostnads/nyttoanalys för Nätverks-RTK tjänsten jämfört med drift av egen referensstation krävs en projektledarinsats på ca 13 mv till en uppskattad kostnad på kr Projektkostnaderna för ett år täcks av intressentinsatser enligt följande: 1

2 Kommuner med mindre än invånare, kr/år Kommuner med invånare, kr/år Kommuner med mer än invånare, kr/år Övriga intressenter, kr/år För att projektet skall kunna genomföras krävs ett tillräckligt stort antal intressenter. SWEPOS förbehåller sig rätten att ta ut intressentinsatser för de intressenter som kommer till efter projektstarten som bidrag till täckningen av de extra kostnader som uppstår i SWEPOS-driften. De intressenter som går in i projektet har inga åtaganden efter det projektet slutförts. 1. Bakgrund GPS/RTK är nu en fungerande teknik för praktisk detaljmätning med centimeternoggrannhet, som är på väg att ta över en allt större del av den vardagsmätning som kräver några centimeters noggrannhet i positionen. Vid användning av befintliga referenspunkter i terrängen som utgångspunkter för RTK-mätning krävs att användaren själv etablerar en tillfällig referensstation med tillhörande radiolänk. Ett alternativ till etableringen av tillfälliga referensstationer kan vara att använda fasta referensstationer. som antingen kan etableras i egen regi eller som ett nät som kan användas av alla användare inom täckningsområdet Egna fasta referensstationer kräver egna investeringar för etableringen och kan innebära att egen specialkompetens för driften behöver byggs upp. Detta gäller särskilt om data skall erbjudas utanför den egna organisationen. Efter hand som antalet lokala referensstationslösningar ökar kan det också bli problem med tillgängliga radiofrekvenser för överföring av korrektionsdata mellan referensstation och mätpunkt. För att öka effektiviteten för fasta referensstationer och öka avståndet mellan dem krävs det att de binds ihop i ett datornätverk, s. k. Nätverks-RTK. Vidare innebär Nätverks-RTK ett sömlöst täckningsområde för användaren, se figur 1 och möjligheter till kontinuerlig kvalitetskontroll. Nätverks RTK innebär att en korrektionsmodell för RTK-data beräknas ur ett nät av fasta referensstationer vilket enligt hittills genomförda tester kan öka avståndet mellan fasta referensstationer från idag 20 km till km med bibehållen noggrannhet och ungefär lika lång initialiseringstid som för 10 km avstånd till referensstationen. Korrektionsmodellen sänds sedan till användaren som kan interpolera fram en korrektion för sin aktuella position, dvs. användarens position blir en virtuell referensstation. Idag finns inget standardformat för denna korrektionsmodell och därför kan denna interpolation till användarens position ej ske i GPS-mottagaren; varje fabrikant av Nätverks-RTK programvara har sitt egna format för korrektionsmodellen. Följande två alternativ finns idag för interpolation av RTK-korrektioner till användarens position: Alt 1. Använder skickar sin position via GSM till en server för Nätverks-RTK och får tillbaka korrigerade RTK-data i ett standardformat, se figur 2 2

3 Alt 2. RTK-data med tillhörande korrektionsmodell distribueras i fabrikantformat till användaren som har en enhet med beräkningskapacitet kopplad till sin GPSmottagare, se figur 3. I det föreslagna projektet kommer data att distribueras enligt modellen i alternativ 1, eftersom det idag inte finns någon produktionsversion av något program som använder modellen i alternativ 2. Figur 1. Principskisser för Enstations-RTK och Nätverks-RTK 3

4 Figur 2. Distribution av Nätverks-RTK via tvåvägskommunikation Figur 3. Distribution av Nätverks-RTK via envägskommunikation 4

5 2.. Mål och krav 2.1 Projektets syfte Projektet avser etablering och ett års drift av en prototyptjänst för Nätverks-RTK i Stockholm Mälarområdet, samt produktionsmätning och studier av funktion och kostnads/nyttoeffekt för nätverks-rtk jämfört med användning av fasta referensstationer på centralpunkter i t. ex. varje kommun. Projektet avser också att utarbeta rutiner för transformation av erhållna positioner i referenssystemet SWEREF 99 (det referenssystem som SWEPOS arbetar i) till det lokala referenssystem som redovisningen skall ske i. Resultaten kan också bidra till att ge underlag för att bedöma vilka vinster det finns med att introducera Nätverks-RTK inom befintliga organisationer, som arbetar med detaljmätning. Vinsterna kan avse t. ex. högre kvalitet, besparingar i stomnätsunderhåll, arbetsorganisation jämfört med traditionell teknik m. m. 2.2 Effektmål Intressenterna i projektet får fördjupad erfarenhet av användning av Nätverks-RTK för detaljmätning. Underlag skapas som kan leda till en bedömning av hur nät av fasta referensstationer för detaljmätning med RTK påverkar effektiviteten för detaljmätning med GPS. 2.3 Produktmål ett prototypnät av fasta referensstationer för Nätverks-RTK i östra Svealand/Götaland för produktionsmätning och fördjupad utvärdering av nätverks-rtk för detaljmätning rapporter med sammanställning av testresultat som redovisar tillförlitlighet och produktion samt kostnads/nyttoanalys för Nätverks-RTK, jämfört med enkelstations- RTK från fasta referensstationer på centralorter i t. ex. varje kommun. 3 Organisation Projektet styrs av en styrgrupp, som består av två representanter från kommungruppen, en representant från de statliga fastighetsbildningsmyndigheterna, en representant från statliga verk/organisationer, en representant från övriga intressenter, samt en utsedd person som sammankallande Vid behov kan ytterligare personer adjungeras till styrgruppen. Styrgruppen sammanträder vid behov, dock minst en gång per kvartal. Den operativa verksamheten leds av en projektledare, som sammankallar hela eller delar av projektgruppen vid behov. Varje intressent utser en á två deltagare till den projektgrupp som leds av projektledaren. Projektgruppen och Styrgruppen samlas till ett kick-off möte i början av projektet, ett möte för utbyte av erfarenheter i mitten av projektet samt ett utvärderingsmöte i slutet av projektet. 5

6 3.1 Bemanning Fastställs i samband med avtalsunderteckningen 4. Aktiviteter Det i förstudien etablerade nätet av fasta referensstationer för Nätverks-RTK i Stockholm- Mälarområdet modifieras för produktionsmätning och fördjupad utvärdering av Nätverks-RTK. Det modifierade nätet består av SWEPOS-stationerna Mårtsbo, Uppsala, Västerås, Lovö, Örebro/Frövi och Norrköping samt projektstationerna, Östervåla, Öregrund, Norrtäljeområdet, Stavsnäs, Nynäshamn, Mariefred, Oxelösund, Bie, Zinkgruvan, Björneborg och Norberg, dvs. 6 befintliga SWEPOS-stationer + 11 projektstationer. Nätverksprogramvara installeras på SWEPOS driftsledningscentral och GSM användes för datadistribution Projektet kan indelas i : - Planeringsfas. Genomgång av grundförutsättningarna, planering av aktiviteter under projektet, tidsplanering. Val av stationer. - Implementerings- och verifieringsfas. Etablering av antennfundament och installation av stationsutrustning. Genomgång av systemfunktioner och planering av fältmätningar - Produktionsmätningsfas och studier av funktion och kostnads/nyttoeffekt för Nätverks-RTK. Tjänsten är disponibel för obegränsad produktionsmätning, som bör genomföras på ett sådant sätt att en godtagbar positionsnoggrannhet (tillförlitlighet och precision) erhålls i den aktuella tillämpningen. Dessutom genomför de som har egna fasta referensstationer jämförande produktionsmätningar med jämförelse mellan nätverks-rtk och data från egna referensstationen enligt ett fastställt schema, i genomsnitt 1-2 dagar per månad, som i vissa fall kan koncentreras till 2 á 3 perioder under projektåret. De som ej har egen fast referensstation utför testmätningar i genomsnitt 1-2 dagar per månad, som i vissa fall kan koncentreras till 2 á 3 perioder under projektåret, på kända s. k. SWEREF-punkter enligt fastställda rutiner. Så långt som möjligt skall råa observationsdata sparas på fältmätningspunkterna för att kunna tillhandahållas till intresserade forskargrupper. - Beräknings- och utvärderingsfas. Utvärdering av de genomförda mätningarna för studier av funktion och kostnads/nyttoanalys för Nätverks-RTK genomförs löpande under projekttiden. Erfarenheterna från produktionsmätningarna med prototypnätet följs också upp löpande under projekttiden. - Sammanställning av resultat. Delresultat och erfarenheter sammanställs löpande under projekttiden och distribueras till projektdeltagarna. Särskilda avrapporteringar sker i samband med seminarierna i mitten av projekttiden och seminariet vid projektets slut. En slutrapport sammanställs då projektet är slutfört. 6

7 Aktivitet Tid Projektledare LMV Onsala rymdobs Per intressent Kostnad er som belastar projekt Planeringsfas Genomgång av grundförutsättningarna, planering av aktiviteter under projektet, tidsplanering. Val av stationer. 24 augusti 30 september, mv 1mv Implementerings och verifieringsfas Etablering av antennfundament och installation av stationsutrustning. Genomgång av systemfunktioner och planering av fältmätningar 1 oktober 15 november, mv 1mv Produktionsmätningsfas och studier av funktion och kostnads/nyttoeffekt för nätverks-rtk. Jämförande mätningar med RTK-korrektioner från egen fast referensstation och från Nätverks-RTK eller testmätning på s. k. SWEREFpunkter Beräknings och utvärderingsfas. Utvärdering av de genomförda mätningarna 1 november, oktober, 2002 löpande under året 3 mv 8 mv 2-3 mv 6 mv 3 mv 2mv 1 mv Sammanställning av slutrapport 1-30 november, mv 1 mv 2mv Summa 13 mv 22 mv 4mv 6mv/ intr. Aktivitet aug sep okt nov dec jan feb marapr maj jun jul aug sep okt nov Planering I------I Implementering I I Produktionsmätning och testmätning I I Utvärdering I I Slutrapport I-----I 7

8 5. Finansiering 5.1 Arbetstid Kostnaderna för LMV (Geodetiska utvecklingsenheten) täcks inom ramen för SWEPOSprojektet. En öppen fråga är hur projektledarens kostnader finansieras. Intressenterna och Onsala rymdobservatorium står för sin egna arbetstid och reskostnader 5.2 Utrustning och drift LMV ställer data från fem SWEPOS-stationerna gratis till förfogande samt server på SWEPOS driftsledningscentral och en grundlicens för nätverks-rtk programvaran GPS Network. Övervakning av de tillkommande stationerna finansieras via den ordinarie SWEPOS-driften. Driftskostnad inkl. kapitalkostnad uppskattas till kr per år och station, se specifikation nedan. Kostnad för en referensstation utan dubblerad utrustning 1 st GPS-mottagare ingår i totalsumman Antenn ingår i totalsumman accesserver PC Skärm UPS antennfäste trefot utan lod instrumentrack Kablage 5000 radom anslutning fast ledning anslutning GPS network Summa Årskostnad för en station, års avskrivn. (25%) Årskostnad för fast ledning Underhållslicens GPS network, Totalt per station och år ingående GSM-linjer till SWEPOS (ett tel. nr. för alla + del i router kr/år kan utökas till 60 etc. 8

9 För de projektdeltagare som tillkommer efter det att avtalet skrivits under tar SWEPOS ut en avgift som motsvarar inträdesavgiften för de som gick med i projektet vid starten. Intressenterna står själva för sina mobiltelefonkostnader 5.3 Samanställning av kostnader som skall betalas av projektet Aktivitet Tid Kostnad Projektledning för utvärdering 13 mv kr Kostnader för etablering och ett års drift av 11 projektstationer kr Drift av 6 SWEPOS-stationer Bo Jonsson LF-Geodesi Bilaga 1 Idéskiss för Nätverks-RTK i Stockholm - Mälardalen 9