1 Tekniska förutsättningar; geodetiska referenssystem

Relevanta dokument
Morgondagens geodetiska infrastruktur i Sverige

Om behovet av nationell geodetisk infrastruktur och dess förvaltning i framtiden

GPS del 2. Sadegh Jamali. kredit: Mohammad Bagherbandi, Stig-Göran Mårtensson, och Faramarz Nilfouroushan (HIG); Lars Ollvik och Sven Agardh (LTH)

GPS del 2. Sadegh Jamali

Vad är god kvalitet vid mätning med GNSS/RTK?

Den nya Nordiska landhöjningsmodellen

Koordinatsystem och transformationer. Tina Kempe Lantmäteriet Informationsförsörjning geodesi tel

Anna Halvarsson. Privat - Ridning - Skidåkning framförallt nerför - Husrenovering och vedkapning

Forskning GNSS. Grundkonfigurationen av GPS består av 24 satelliter men idag cirkulerar närmare 30 satelliter runt jordklotet

Artikel publicerad i Sveriges Kart- & Mätningstekniska Förenings (SKMF:s) tidskrift Sinus, nr , sid 12-13

Geodesienheten informerar

Sverige byter referenssystem

Att mäta med kvalitet. Nya avtal för digital registerkarta Lycksele, Kent Ohlsson

Vilka konsekvenser kan solstormar. Lund 21 maj Gunnar Hedling och Peter Wiklund Ragne Emardsson och Per Jarlemark SP

Appendix 3 Checklista för höjdmätning mot SWEPOS Nätverks- RTK-tjänst

Metodbeskrivning RUFRIS

HMK. handbok i mät- och kartfrågor. Geodetisk infrastruktur

SWEPOS. Studiebesök från SAMGIS Västernorrland Peter Wiklund Lantmäteriet, Geodetisk infrastruktur

Svar till beräkningsuppgifter för instuderingsfrågor i övning 2

HMK. Geodesi: Geodetisk infrastruktur. handbok i mät- och kartfrågor

HMK SyostGIS

Malmö stad byter höjdsystem till RH2000 den 1 januari 2011 för att förenkla användning av geografisk information

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl januari, 2018.

HMK-nytt Löpande justeringar av senast gällande version av HMK-dokument

HMK. handbok i mät- och kartfrågor. Referenssystem och geodetisk mätning

Appendix 1 - Checklista för etablering av punkter i RH 2000 genom stomnätsmätning med statisk GNSSteknik

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl december, 2012.

HMK. Teknisk rapport 2018:1 Mät- och lägesosäkerhet vid geodatainsamling en lathund. Clas-Göran Persson. handbok i mät- och kartfrågor

Underlag till metodbeskrivning RUFRIS

EXAMENSARBETE. Val av mätinstrument. Eli Ellvall Högskoleexamen Bygg och anläggning

RAPPORT. Höjdmätning med RUFRIS

Hur används GNSS-tekniken idag och i framtiden. GIS-Samverkan Dalarna Falun 14 mars 2018 Kent Ohlsson

BYTE REFERENSSYSTEM LULEÅ SWEREF99/RH 2000

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl december, 2012.

Lantmäteriets testmätningar med RTK och Galileo i SWEPOS fram till januari 2017

Förtätning av nätverks-rtk i nordvästra Skåne

TEKNISKT PM STOMNÄT. Anslutningsnät i plan och höjd. Projektnamn: Väg 939 Gång- och cykelbana. Projektnummer: Uppdragsnr: (5)

HMK. Geodesi: Teknisk specifikation och metodval. handbok i mät- och kartfrågor

MÄT-R MÄTNINGSTEKNISK REDOVISNING

Värmlands kommuner byter referenssystem till SWEREF 99. Förenklad användning av lägesbunden information

Produktbeskrivning: Gränspunkt Direkt

Mot effektivare och säkrare navigering i FAMOS-projektet

Samhällsmätning i förändring

SweRef99-SS - samordningsbehov

4/29/2011. Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl maj, 2011.

Geodetisk infrastruktur för projekt i Göteborgsområdet

Geodesi 2010 För en hållbar Geodetisk Infrastruktur. Införande av RH 2000

Detaljmätning ska utgå från bruksnät och anslutningsnät som uppfyller krav enligt SIS TS 21143:2009 punkt 6..

Undersökande arbetssätt i matematik 1 och 2

Förenklad användning av lägesbunden information

Teknisk handbok. Relationshandlingar. Allmänna krav på relationshanlingar

RIX 95-projektet. Projektets bakgrund

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl januari, 2017.

HMK - handbok i mät- och kartfrågor HMK. Anders Grönlund Lantmäteriet. Introduktion HMK

Förvaltning av de nationella geodetiska referensnäten

GNSS-status och Galileoanvändning

Geodesi Vad är geodesi?

Lantmäteriets geodesistrategi

Förrättningsmätning FREDRIK WARNQUIST, FASTIGHETSVETENSKAP LTH

Förrättningsmätning FREDRIK WARNQUIST, FASTIGHETSVETENSKAP LTH

svensk geodesiverksamhet under kommande tioårsperiod

SWEPOS status och utveckling

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl januari, 2017.

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl januari, 2015.

Den nya nationella geoidmodellen SWEN17_RH2000

Redogörelse för stomnätsanalys och framtagande av restfelsmodell Södertälje och Nykvarns kommuner

Realtidsuppdaterad fristation

RAPPORT. Kompletterande studier kring detaljmätning vid datafångst i tidiga projektskeden

Nationella höjdsystem historik

HMK. Remissversion. Geodesi: GNSS-baserad detaljmätning. handbok i mät- och kartfrågor

Transformation av koordinater i ITRF2005, aktuell epok, till SWEREF 99

NpMa3c vt Kravgränser

Redan på 1600-talet upptäckte Johannes Kepler att planeternas banor

Integration av geodetiska observationer i beräkningstjänsten

Vad är rätt och vad är fel?

Höjdmätning med GNSS vägledning för olika mätsituationer

Byte av höjdsystem i en kommun

Realtidsuppdaterad fristation

NVDB Teknisk lösning Längder i NVDB

Uppdraget Kravförstudie WMS-tjänst stompunkt <visa information om landets stompunkter från kommunerna och Lantmäteriet>

FÖRSÄTTSBLAD. Rättningsmall fråga 1-4 för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl januari, 2019.

Lösningar och kommentarer till uppgifter i 2.2

Realtidsmätning inom fastighetsbildning med Precise Point Positioning (PPP) Victor Kvarnström & Jessica Wallerström

Att ta fram en restfelsmodell

HMK. handbok i mät- och kartfrågor. Stommätning

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

Noggrann höjdbestämning med den nya nationella geoidmodellen SWEN17_RH2000

Schaktning för avlopp i Årdala

Realtidsuppdaterad fristation

Balder Arkeologi och Kulturhistoria

Introduktion till GNSS

Undersökning av kvaliteten av bytet av geodetiskt referenssystem i Ljusdals kommun

Studie av mätosäkerhet och tidskorrelationer vid mätning med. SWEPOS 35 km-nät

RUFRIS vs Trepunktsmetoden

GSD-Terrängkartan, raster

Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl december, 2013.

Leica SmartStation Total station med integrerad GPS

Etablering av projektanpassat nätverks-rtk (PA-NRTK) enligt Trafikverkets koncept

Transkript:

BILAGA 1 Bilaga till Rapporten Koordinatbestämda gränser, 2017-03-27, Dnr 508-2017/939 1 Tekniska förutsättningar; geodetiska referenssystem Grunden för den geodetiska infrastrukturen utgörs av referenssystemen, inklusive definitioner, konventioner och regler för deras användning. I Sverige gäller SWEREF 99 och RH 2000. Referenssystemen realiseras i form av referensnät, som kan vara aktiva eller passiva. SWEREF 99 I Sverige har vi valt att definiera SWEREF 99 med hjälp av de 21 fundamentalstationerna i SWEPOS-nätet. SWEREF 99 baseras alltså på ett aktivt referensnät, vilket innebär att det inte finns några fysiska, markerade punkter som bär upp systemet, som då ett passivt referensnät utnyttjar. RH 2000 I Sverige har vi valt att definiera RH 2000 utifrån ett passivt referensnät. Det är de 50 000 fixarna i den tredje precisionsavvägningen som bär upp systemet. I den geodetiska infrastrukturen ingår förutom referensnäten, både aktiva och passiva, även system för tillhandahållande och support beträffande SWEPOS och det digitala geodetiska arkivet. 1.1 Referenssystems stabilitet Ett geodetiskt referenssystem består av ett koordinatsystem, som har relaterats till jorden genom att koordinater har bestämts för ett referensnät av punkter. Dessa koordinater sägs realisera referenssystemet. Ett referenssystem är den fasta referensram mot vilken nya punkter kan bestämmas. Ett referenssystem etableras genom geodetiska observationer och eftersom alla observationer i någon mån är behäftade med osäkerhet, resulterar olika realiseringar i olika koordinater för en och samma punkt, även om exakt samma koordinatsystem och samma avsedda inplacering av detta i förhållande till jorden används. Vid definition ett passivt referenssystem måste följande specificeras Det/de koordinatsystem som används. Observera att det ibland är möjligt att ange samma läge i ett referenssystem med olika typer av koordinater (koordinatsystem). Till exempel så kan samma tredimensionella läge ges antingen med geodetiska (,,h ) eller kartesiska (X,Y, Z) koordinater. Punkterna i referensnätet. Koordinaterna på punkterna i referensnätet. För definition av ett aktivt referenssystem behöver ovanstående lista utökas med ytterligare en punkt, som reglerar att bestämning av nya punkter ger samma koordinater som om bestämningen hade gjorts vid referensepoken. Systemets referensepok. Detta innebär att en tillräckligt bra korrektionsmodell ska användas för att vid behov räkna tillbaka inmätta koordinater till tidpunkten för referensepoken. 1

Ur ett systemförvaltningsperspektiv innebär det att bästa tillgängliga korrektionsmodell ska utnyttjas. Modellerna behöver alltså uppdateras kontinuerligt. Det förutsätts vidare att inga korrektioner görs för lokala geodynamiska rörelser med en upplösning mindre än cirka 100 km. Nypunkterna kommer att få olika koordinater om jordskorpan rör sig. Man kan naturligtvis fråga sig om det verkligen är eftersträvansvärt att det aktivt definierade referenssystemet inte förändrar sig med tiden. Med detta menas alltså att man ska få samma koordinater på alla passiva punkter (naturligtvis inom mätosäkerheten) om de bestäms så noggrant som möjligt vid olika tidpunkter. Det känns ganska självklart att detta faktiskt är något eftersträvansvärt. I annat fall kommer inte nybestämda punkter stämma överens med tidigare inmätta punkter och data. Det innebär såväl att korrektionsmodeller för geodynamiska rörelser ska användas som att det kompenseras för ändringar av mät- och beräkningssystemet för det aktiva referensnätet, framförallt när det gäller den elektriska miljön på referensstationerna (antenner, pelare, radomer, etc.). 1.1.1 Geodynamiska effekter Om diskussionen begränsas till Sverige, så är den postglaciala landhöjningen den absolut viktigaste geodynamiska rörelsen. Trots att landhöjningen är det i särklass viktigaste geodynamiska fenomenet i Sverige, så förkommer även andra rörelser i jordskorpan. Viktigast i detta sammanhang är tektoniska rörelser som förekommer i samband med jordbävningar, huvudsakligen inom begränsade förkastningszoner (t.ex. Törnquistzonen i Skåne). Det råder för närvarande osäkerhet om hur stora dessa rörelser kan vara, men allting tyder på att de är små över så gott som hela landet. I vissa områden kan de dock vara signifikanta men eftersom rörelserna ifråga sker plötsligt längs förkastningar, så är det mer eller mindre omöjligt att modellera dem med tillräcklig noggrannhet för att korrigera referenssystem. 1.1.2 Referensstationernas miljö Förändringar av miljön på och omkring referensstationerna på samma sätt som förändringar i beräkningssystemet kan medföra att en punkts koordinater kan förändras över tid. Exempel på åtgärder som kan ge förändrade koordinater är fysiska förändringar på fundamentalstationerna förändring av beräkningsstrategi byte av programvara Alla förändringar vid referensstationerna dokumenteras för att kunna kopplas ihop med förändringar i koordinaterna. Onödiga förändringar vid referensstationerna undviks i största möjliga utsträckning. Lantmäteriet införde år 2007 så kallade försäkringspunkter för att möta behovet av att kontrollera referenssystemets stabilitet. Ytterligare ett syfte med dessa är att användas för kontroll av landhöjningsmodeller och ge kompletterande information om eventuella rörelser mellan referensstationerna. Korrektionsmodeller För att minimera inverkan av vissa systematiska effekter används olika korrektionsmodeller. Landhöjningens inverkan tas idag om hand av en landhöjningsmodell där såväl de vertikala som horisontella rörelserna modellerats. Däremot modelleras inte andra typer av lokala geologiska företeelser som förkastningar, jordskred etc., vilka dock påtagligt kan förändra koordinaterna för en viss punkt. 2

I de fall ett byte av utrustning verkligen behövs kan det bli nödvändigt att införa en korrektionsmodell, till exempel uppdaterade antennmodeller, men också andra typer kan komma ifråga. Att tro att varje förändring enkelt kan modelleras med en korrektionsmodell är en mycket farlig väg, som äventyrar den aktiva definitionen av SWEREF 99. 1.2 Koordinater och koordinatsystem Enligt ISO 19111 definieras koordinat och koordinatsystem enligt följande co-ordinate one of a sequence of n numbers designating the position of a point in n-dimensional space co-ordinate system set of mathematical rules for specifying how co-ordinates are to be assigned to points Koordinater i ett koordinatsystem används för att i en n-dimensionell modell av verkligheten ange en punkts läge. I vårt fall kan n anta värdena 1-, 2- eller 3. Vi kan använda dessa koordinater för att beräkna relationer mellan godtyckliga punkter, t.ex. avstånd, och arealer för figurer vars begränsningslinjer/kurvor går mellan dessa punkter. Så länge man opererar i modellen kan koordinaterna anses vara exakta eftersom det endast handlar om matematik. 2 Användning av koordinater Idag resulterar praktiskt taget all mätning i koordinater för inmätta punkter. I huvudsak används två mätmetoder, mätning av längder och vinklar med totalstation och GNSS-teknik (nätverks-rtk). 2.1 Representation av koordinater Varje mätning innehåller osäkerheter vilket medför att resultaten, koordinaterna, också blir osäkra. En enskild bestämning är enbart en skattning av det ouppnåeliga sanna värdet. Om vi med hjälp av mätningar bestämmer en punkts koordinater innebär det att med viss sannolikhet ligger den sanna punkten inom en cirkel vars radie är en funktion av den skattade osäkerheten. En förnyad bestämning ger upphov till ett annat läge med sin osäkerhetscirkel. Överlappar cirklarna varandra kan med viss sannolikhet antas att de olika bestämningarna avser samma punkt trots att koordinaterna är olika, jfr figur 1. u 2u 3u u 2u 3u u motsvarar 63,21% 2u motsvarar 98,17% 3u motsvarar 99,99% Figur 1: Punktosäkerhet Vilken av bestämningarna som är mest rätt går inte att avgöra, däremot kan osäkerheten i bestämningen reduceras genom upprepade bestämningar och medeltalsbildning. 3

I förlängningen betyder det att vid översättning av den matematiska modellen till verkligheten ersätts punkter av cirkelytor och räta linjer av rektangelytor inom vilka de sanna storheterna sannolikt ligger. Vi kan således inte entydigt utvisa en gränspunkts läge i terrängen, osäkerheten är betydligt större än diametern hos dagens gränsrör. Om vi utgår från ett gränsrör med diametern 25 mm skulle punktbestämningen behöva ha en standardosäkerhet på högst 4,2 mm för att osäkerheten i koordinaterna för punktens läge skulle motsvara gränsrörets diameter. 2.2 Olika realiseringar ger olika koordinater I Sverige har vi valt att definiera vårt referenssystem, SWEREF 99, genom de 20 s.k. fundamentalpunkterna. Som en konsekvens därav har vi också ett aktivt referensnät, dvs. vi har inga markerade punkter, förutom de 20 fundamentalpunkterna som bär upp, realiserar, SWEREF 99. Alla markerade punkter, SWEREF-punkter, RIX 95-punkter, kommunala stompunkter etc., har därför en osäkerhet knuten till koordinaterna i SWEREF 99. 3 Rörelser jordskorpan Jordskorpan är inte statisk den förändras kontinuerligt i större eller mindre grad. 3.1 Landhöjning och landtöjning För landhöjning och landtöjning tar vi fram bättre och bättre modeller baserad på data insamlad under längre och längre tid. Det medför att koordinaterna för en godtycklig punkt kan förändras över tiden på grund av att den underliggande rörelsen är bättre modellerad. 3.2 Kontinentalplattornas rörelser Det internationella referenssystemet ITRS realiseras återkommande genom successiva ITRF baserade på en ökande mängd observationer. På grund av kontinentalplattornas rörelser genereras nya koordinater för punkter ingående i ITRF-nätet. Alla satellitnavigationssystem (GNSS) har sina respektive referenssystem knutna till ITRS, ofta den senaste ITRF-lösningen. SWEREF är en realisering av det europeiska systemet ETRS 89, som i sin tur är knutet till ITRF. En lägesbestämning med hjälp av ett eller flera satellitnavigationssystem men utan anknytning till det nationella referensstationsnätet ger primärt inte koordinater i SWEREF 99 utan måste kompletteras med en transformation. Denna transformation korrigerar i huvudsak för de kontinentalrörelser som skett sedan 1989. Den europeiska plattan, med ETRS 89 och SWEREF 99 rör sig i nordostlig riktning med drygt 2 cm/år, vilket ger att skillnaden idag uppgår till nästan 0,5 m. Man kan inte säkert anta att kommersiella programvaror/tjänster utför denna transformation med transformationsalgoritmer/parametervärden som ger överensstämmelse med SWEREF 99, dvs. vår realisering av ETRS 89. 4

3.3 Lokala rörelser Lyckligtvis har vi i Sverige historiskt varit förskonade från förkastningar, däremot har vi haft flera jordskred och ras där marken och därpå uppförda byggnader flyttats flera tiotals meter. Den vanligast förekommande markrörelsen är sättningar till följd av grundvattensänkning. Genom att det aktiva referensätet inte är beroende av markeringar förblir den geodetiska infrastrukturen intakt beträffande planläget. För höjdläget får man, åtminstone i akutläget, använda GNSS-teknik i kombination med geoidmodellen. 5