Mätning av Grunda Vatten Metodstudie för insamlingstekniker för grunda vatten i Sveriges kustzon, insjöar och vattendrag

Mätning av Grunda Vatten Metodstudie för insamlingstekniker för grunda vatten i Sveriges kustzon, insjöar och vattendrag 1 (86)

2 Mätning av Grunda Vatten Metodstudie för insamlingstekniker för grunda vatten i Sveriges kustzon, insjöar och vattendrag Myndigheten för samhällsskydds och beredskap (MSB) Kontaktperson: Janet Edwards, janet.edwards@msb.se, 010-240 51 08 December 2015

3 METODSTUDIE FÖR INSAMLINGSTEKNIKER FÖR GRUNDA VATTEN I SVERIGES KUSTZON, INSJÖAR OCH VATTENDRAG... 1 1 SAMMANFATTNING... 6 2 INTRODUKTION... 7 3 BAKGRUND... 8 4 TESTOMRÅDEN... 9 4.1 SKÄLDERVIKEN... 9 4.2 SKABBREVET... 11 4.3 PÅSKALLAVIK... 12 4.4 ARKÖ... 13 5 BEFINTLIGA DATA/NULÄGESBESKRIVNING....14 5.1 SJÖFARTSVERKET (SJÖV)... 14 5.1.1 SjöV Geodata... 14 5.1.2 Existerande data... 15 5.2 SVERIGES GEOLOGISKA UNDERSÖKNING (SGU)... 18 5.2.1 Geodata... 18 6 GENOMFÖRANDET...19 6.1 SEMINARIUM PÅ KARTDAGARNA... 19 6.2 RESULTAT FRÅN ENKÄT ANGÅENDE BEHOV AV DJUPDATA.... 20 6.3 INTRESSENTDAG PÅ ROSENVIK... 22 6.4 BESÖKTA KONFERENSER OCH GENOMFÖRDA FÖREDRAG MM.... 22 7 GENOMGÅNG AV OLIKA MÄTMETODER...23 7.1 EKOLODNING... 23 7.1.1 SGU interferometri... 26 7.1.2 Sjöfartsverket interferometri... 27 7.1.3 Sjöfartsverket Multibeamekolodning... 29 7.2 SEDIMENTEKOLODNING (SBP)... 29 7.3 LIDAR... 30 8 PLATTFORMAR FÖR MÄTNING...30 8.1 BÅT/FARTYG... 31 9 FÖRKARTERING/FOTOTOLKNING...31 9.1 NATIONELL STRANDLINJE... 31 9.2 HYDROGRAPHICAS KARTERINGSMETOD... 32 9.3 KOMMENTARER EFTER ANVÄNDANDET AV PRODUKTEN... 33 10 GENOMFÖRANDE AV TESTMÄTNINGAR...34 10.1 KÖRNINGARNA VID SKÄLDERVIKEN... 35 10.2 KÖRNINGAR VID SKABBREVET... 36

4 10.3 KÖRNINGAR I PÅSKALLAVIK... 37 10.4 KÖRNINGAR VID ARKÖ... 37 11 ANALYS AV TESTER MED LIDARMÄTNING...38 11.1 TYSKA LASERTESTER 2013-2014... 38 11.2 NORSKA TOPOBATY PROJEKTET... 40 11.3 FRANSKA SHOM ERFARENHETER... 41 11.4 SJÖFARTSVERKETS ERFARENHETER MED HAWKEYE I... 41 11.5 FÖRVÄNTADE RESULTAT AV LIDAR I SVENSKA VATTEN... 42 11.6 ANALYS... 43 12 NYTTAN AV GEOGRAFISK DATA I KUSTOMRÅDET...46 12.1 DJUPDATA... 46 12.2 BACKSCATTER- OCH SEDIMENTEKOLODSDATA SAMT PROVTAGNINGARS MERVÄRDE... 46 12.3 EXEMPEL FRÅN ARKÖ... 47 12.4 EXEMPEL FRÅN SGUS PROJEKT SKÅNESTRAND... 48 12.4.1 Kusterosion... 55 13 KRAV FÖR OLIKA ANVÄNDNING...56 SAMMANFATTNING AV NEDAN UTVECKLADE BEHOV.... 56 13.1 VAD PÅVERKAR RESULTATET... 56 13.2 BEHOV FÖR SJÖKORTSPRODUKTION... 57 13.3 BEHOV FÖR MARINGEOLOGI... 59 13.4 BEHOV FÖR FASTIGHETSBESTÄMNING... 60 13.5 BEHOV FÖR EROSIONSKARTERING... 60 13.6 BEHOV FÖR HABITATKARTLÄGGNING/NATURSKYDD... 61 13.7 BÅTLIV OCH SKÄRGÅRDSTRAFIK... 62 14 PRIORITERING AV MÄTOMRÅDEN...63 15 METODIK FÖR MÄTPLANERING...65 16 LAGSTIFTNING OCH SEKRETESS...66 16.1 SEKRETESS VID SJÖMÄTNING... 66 16.2 FRISLÄPPANDE AV 0-6M DJUP... 66 17 FÖRSLAG PÅ FULLSKALEPROV SOM FORTSÄTTNING AV PROJEKTET...67 17.1 LIDAR... 67 17.2 FARTYGSBUREN MÄTNING... 68 17.3 INVESTERINGAR... 68 18 MÄTNING HALLANDS LÄN...69 18.1 LIDAR... 69 18.2 FARTYGSBUREN MÄTNING... 69 18.3 BEARBETNING AV RESULTAT... 70 18.4 TOTALSUMMA... 70

5 18.5 KOMPLETTERANDE GEOLOGISK KARTERING... 70 19 MÄTNING UPPSALA LÄN...70 19.1 LIDAR... 71 19.2 FARTYGSBUREN MÄTNING... 71 19.3 BEARBETNING AV RESULTAT... 71 19.4 TOTALSUMMA... 72 19.5 KOMPLETTERANDE GEOLOGISK KARTERING... 72 20 FÖRSLAG PÅ MÄTPLAN...72 20.1 INITIAL MÄTNING MED LIDAR... 74 20.2 SEKUNDÄR MÄTNING MED FARTYG... 74 20.3 GEOLOGISK KARTERING... 76 21 KOSTNADER...77 21.1 KOSTNAD FÖR LIDARMÄTNING... 77 21.2 BEARBETNING AV RESULTAT FRÅN LIDAR MÄTNING... 78 21.3 KOSTNADER FÖR BÅTBUREN MÄTNING... 79 21.4 BEARBETNING AV RESULTAT FRÅN FARTYGSBUREN MÄTNING... 84 22 REFERENSER...85

6 1 Sammanfattning Sjöfartsverket har 2014 och 2015 haft uppdraget från MSB, genom anslaget för Krisberedskap, att genomföra en metodstudie för att hitta kostnadseffektiva verktyg för att kartera djup i Sveriges grunda vatten, såväl i kustzonen som i insjöar och vattendrag. Med grunda vatten menas i detta sammanhang från strandlinjen och ner till ca 10 meters djup. Uppdraget har bedrivits i samverkan med Sveriges Geologiska Undersökning (SGU). Resultatet redovisas i denna rapport. Genom myndighetssamverkan, initierad av MSB, har flera studier genomförts av tillämpningar av den nya högupplösta höjdmodell för Sveriges landområde, som Lantmäteriet producerar. Behovet av att fortsätta ner under vattenytan och få en detaljerad djupmodell i Sveriges grunda vatten är en naturlig fortsättning. Tydliga behov och användningsområden är: kustzonsplanering, modellering (t ex översvämning, sediment och habitat), erosionskartering, klimatanpassningar, miljöövervakning, fiske, båtliv och skärgårdstrafik, kulturkartering, riskklassningar samt utvinning av material och mineral. Uppdraget har fokuserat på tester av olika befintliga tekniker, med visst framtidsfokus, behovsanalys utifrån ett brett spektrum av intressenter samt kostnadsuppskattning av en nationell kartläggning. Även tillämpliga studier som gjorts av andra sjökarterande myndigheter i norra Europa har beaktats vid analysen. De övergripande målen var: Analys av olika insamlingstekniker bl.a. flygburen LIDAR (Light Detection and Ranging), och olika fartygsbaserade ekolodsbaserade tekniker med syfte att bedöma deras förmåga att tillhandahålla data för samhällets samlade behov utifrån kvalitet, tid och kostnad (effektivitet). Framtagande av en nationell översiktlig plan beskrivande var respektive metod är mest kostnadseffektiv och bäst svarar mot samhällets samlade behov av kunskapsunderlag. Sammanfattningsvis så har behovsanalysen visat att det finns ett mycket stort behov av bättre data över djup och bottenbeskaffenhet i grunda svenska vatten. Vidare kan vi se att önskemålen om upplösning och noggrannhet i viss mån överskrider det som, utifrån ett teknisk och kostnadsmässigt perspektiv, kan anses vara rimliga men visar även på att den föreslagna metodiken kan möta de huvudsakliga samhällsbehoven. Analysen bekräftar ovan nämnda användningsområden. Utifrån de tekniker som studerats i projektet kan konstateras att för en nationell karteringsplan för djupmätning av Sveriges sjöterritorium, så kommer flera tekniker att behöva användas då de i hög utsträckning kompletterar varandra. Samtidigt pågår ständig teknikutveckling inom området och särskilt utvecklingen med autonoma sjömätningsfarkoster bedöms som särskilt intressant att följa. Idag finns få exempel på dylika system i full produktiv drift och regelverket avseende sjövägsregler är ej anpassad till den nya tekniken, men potentiellt kan tekniken i framtiden både effektiviseras kostnadsmässigt och ge en bättre kvalitet än t ex flygburen kartering.

7 Den kostnadsuppskattning som gjorts är baserad på att flygburen sjömätning först utförs i området 0 10 m och därefter kompletteras området 3 10 m med fartygsbaserad teknik. - Total kostnad för sjömätning 0 10 m av Sveriges grunda havsområde, inklusive grunda området i sjöarna Hjälmaren, Mälaren, Vänern och Vättern (enligt beräkning 1 i kapitel 21.3), beräknas till mellan 1 202 och 1 408 Mkr varav kostnaden för en initial mätning med LIDARLIDAR är ca 323 Mkr(inklusive bearbetning av resultat ca 31Mkr). - Förslaget är att göra karteringen länsvis där de två länen Hallands och Uppsala län föreslås som pilotområden utifrån de olika geografiska förutsättningar som finns i respektive län. Kostnaden beräknas till mellan 47 och 54 Mkr för Uppsala län och mellan 36 och 42 Mkr för Hallands län Som underlag i kustzons-planering och förvaltning samt för erosionsbedömningar i ett föränderligt klimat är även information och kunskap om bottenbeskaffenhet och sedimentdynamik mycket viktig. För att denna information och kunskap ska komma samhället snabbt till godo behövs därför utökade resurser till SGU. Detta för en vidare bearbetning och analys av de stora mängder data som projektet kan komma att generera, för kompletterande mätningar och provtagningar samt framtagning och sammanställning av produkter och kartskikt. 2 Introduktion Projektet har genomförts av Sjöfartsverket och Sveriges Geologiska Undersökning under 2014-2015 som en aktivitet inom ramen för Sveriges nationella plattform för arbete med naturolyckor (2007-2015). Aktiviteten finansierades med medel ur anslag 2:4 Krisberedskap. De övergripande målen med studien sattes till: Analys av olika insamlingstekniker bl.a. flygburen LIDAR och olika ekolodsbaserade tekniker (se bilaga 1), med syfte att bedöma deras förmåga att tillhandahålla data för samhällets samlade behov utifrån kvalitet, tid och kostnad. Framtagande av en nationell översiktlig plan beskrivande var respektive metod är mest kostnadseffektiv och bäst svarar mot samhällets samlade behov av kunskapsunderlag. I projektet genomfördes under 2014 och våren 2015 prov med olika mätsystem i 4 utvalda områden. Konsulter har också undersökt möjligheten att använda flygburen LIDAR för en övergripande kartering av den svenska kusten.

8 Ett välbesökt seminarium genomfördes i april 2014 i samband med Kartdagarna som arrangeras av Kartografiska Sällskapet. En sammanfattning av seminariet är att det råder enighet om att det är av stor vikt att de grunda områdena runt Sveriges kuster mäts. Det framhölls också att data från de djupområden (0-6 m) som Försvarsmakten tidigare sagt inte kan skyddas, i framtiden bör kunna göras tillgängliga utan sekretess. I syfte att samla information om olika användares behov angående djupdata och övriga marina data i kustområdet genomfördes en enkätundersökning under våren 2015. Svar inkom från ett brett spektrum av olika användare av marina data. Det övergripande resultatet visar att det finns ett stort behov av marina data men att önskemålen om hög mätnoggrannhet för data ligger långt ifrån vad som, på grund av felfortplantning och fysikaliska lagar, är realistiskt att uppnå. Vid diskussioner om detta under ett seminarie på Rosenvik (se 6.3) framkom att de flesta klarar sig med betydligt lägre upplösning och noggrannhet än vad man angett som önskemål i enkätsvaren, vilket då samtidigt blir möjligt att uppfylla. Ett annat resultat från enkäten är att 70 % av de svarande på något sätt samlar in djupdata men att 80 % av dessa samtidigt inte känner till kraven på mätnings- och spridningstillstånd. 3 Bakgrund För att kunna utföra tillförlitliga översvämningskarteringar, spridningsmodelleringar och miljöövervakning i kustzonen och insjöar krävs både högupplösta höjd- och djupdata. Idag saknas högupplösta djupdata som kan ligga till grund för olika beräkningsmodeller. Precis som på land påverkar topografin i våra kustzoner, insjöar och vattendrag hur vattenmassorna uppför sig. För att effektivt kunna utföra miljöövervakning samt åtgärda och begränsa utsläpp av miljöfarliga substanser längs svenska kusten behövs högupplösta topografiska modelldata och en kontinuerlig och heltäckande bild av bottenytan från strandlinjen och utåt. Ett exempel på hur man ska lösa denna brist av högupplösta djupdata är det franska projektet "Litto3D" där man har målsättningen att mäta: Till havs, till djupkurvan för 10 m djup eller upp till 6 kilometer från land. På land, upp till minst 10 m höjd, och minst 2 km inåt landet. The French national program Litto3D was launched in April 2003 as a need for a better management of coastal areas. It remains the first data setcoming from the collaboration of the French National Mapping Agency (IGN) and the Hydrographic and Oceanographic Service of the French Navy (SHOM). Litto3D is an seamless altimetric digital elevation model of French coastal foreshore. Litto3D builds upon both bathymetric and topographic lidar surveys completed by water depths measurements using multi-beam sounder. Det franska projektet har visat tydliga brister i översvämningsmodellering när högupplösta djupdata inte funnits tillgängliga. Befintlig modell, som endast baserades på höjddata på land, stämde väldigt illa vid en översvämning i kustzonen vilket ledde till att ett för litet område evakuerades med dödsfall som följd. Efter sjömätning av området kunde en ny modell tas fram

9 med högupplösta djupdata som stämde väl överens med tidigare faktisk översvämning. Moderna insamlingsmetoder ger förutom en högupplöst bottentopografi även förutsättning för bottentypsbestämning samt till habitatskartering. Noggranna återkommande mätningar behövs också för att kunna detektera och beräkna erosionsskador. Idag saknas dessa högupplösta data för dessa behov och det saknas även kunskap om vilka effektiva metoder som är tillämpbara. Det är därför av stor vikt för samhället att få tillgång till höjddata över både land och de grunda delarna av vattenområdena för att tillgodose samhällets samlade behov av kunskapsunderlag. Bl.a. är kommuner, länsstyrelser samt övriga myndigheter i behov av djupdata i kustzonen för fysisk planering, klimatanpassning, skydd av naturmiljö, mm. Den nya nationella höjdmodellen som Lantmäteriet har tagit fram med hjälp av Laserscanning är en mycket bra början men i de allra flesta områdena saknas motsvarande data för det grunda vattenområdet. Ny teknik har utvecklats under de senare åren för en mer kostnadseffektiv mätning på grunda vatten. Utvecklingen har knappast stoppat upp och man kan därför förvänta sig att det även i framtiden kommer fram nya system för mätning i dessa områden. 4 Testområden En målsättning med testerna var att genomföra mätningar på grunda områden med olika strand och bottenförhållanden. De testområden som valts ut är: Skälderviken (Ängelholm) Skabbrevet (Landskrona) Påskallavik Arkö Själva mätningarna i dessa områden redovisas vidare under kapitel 10. 4.1 Skälderviken En stor öppen havsvik utanför Ängelholm med mycket sandstränder förutom klippstränder på vikens sydvästra sida vid Kullen. Generellt är Sjöfartsverkets djupunderlag för hela området av låg kvalitet med enbart handlodningar! Laserdata från projektet Skåne Strand finns över området.

10 Område 1: Längst inne i viken utanför Ängelholm och omfattar 5,3 km 2 varav 0,65 km 2 är inom området 0-3 m och 1,25 km 2 är 3-6 m djup. Inom ytan finns även utloppet från Rönne Å. Del av Rönne Å och fritidsbåtshamnen ingår i ytan. Område 2: En drygt 7 km lång kuststräcka på södra sidan av Skälderviken, som i den inre delen är mer låglänt och i yttre har högre strandkanter och en del klippor. Ytan är endast 3,3 km 2 och endast 0,2 km 2 är inom området 0-3 m och 0,2 km 2 är 3-6 m djup. Målsättningen i detta område var att mäta på en brantare kuststräcka med klippor.

11 4.2 Skabbrevet Grunt område utanför Landskrona. Lasermätningar finns över området från projektet Skåne Strand. Ett ca 3 km långt område som i huvudsak följer farleden i Gräsrännan och omfattar 5,7 km 2 varav 2,1 km 2 är inom området 0-3 m och 2,4 km 2 är 3-6 m djup.

12 4.3 Påskallavik En vik med mindre hamn norr om Oskarshamn. Senaste tidigare mätning i området utfördes mellan 1900 och 1940 med 50 m kursavstånd och handlod. Ca 3 km långt område som till största delen följer farleden in i Påskallavik och omfattar 3,6 km 2 varav 0,9 km 2 är inom området 0-3 m och 0,7 km 2 är 3-6 m djup. Djupen i området är mycket varierande.

13 4.4 Arkö Ett skärgårdsområde som är relativt representativt för de svenska grundfyllda skärgårdarna. Ett ca 2 km långt område valdes ut som omfattar 3 km 2 varav ca 1 km 2 är inom området 0-3 m och 0,7 km 2 är 3-6 m djup.

14 5 Befintliga data/nulägesbeskrivning. Nedan beskrivs hur det går att få tillgång till de data som idag finns framtagna av Sjöfartsverket och Sveriges geologiska undersökning, med kontaktinformation för att titta på, beställa eller ladda ner data. 5.1 Sjöfartsverket (SjöV) Sjöfartsverket som är ett så kallat affärsverk, ansvarar som Sveriges sjökartemyndighet (Hydrographic Office) för kartläggning av svenska vatten samt framställning av sjökort och andra nautiska publikationer. Myndigheten har flera sjömätningsfartyg och båtar som används i den ordinarie verksamheten, men har även upphandlat ytterligare mätning i samband med att EU finansiering har erhållits. Data som myndigheten samlar in kan användas som grunddata till en mängd andra områden såsom havsplanering och habitatsmodellering och är ofta efterfrågad. Vid sjömätning kan samtidigt andra datatyper än djup samlas in. Eftersom Sjöfartsverket och specifikt den sjökarterande verksamheten är helt finansierad via sjöfartens avgifter så har man dock inte kunnat avsätta resurser till att ta fram andra datatyper som till exempel backscattermosaiker mm. ur insamlat data. Backscatterinformationen går dock att ta fram ur stora delar av det sedan mitten av 90-talet insamlat data. 5.1.1 SjöV Geodata Sjöfartsverket säljer sina data enligt en framtagen affärsmodell. Myndigheten deltar i Geodatasamverkan där en del grundläggande information kan nyttjas utan kostnad. Sjöfartsverket har också tagit fram en modell där bland annat Högskolor och Universitet kan få tillgång till data under en begränsad tid till en lägre kostnad. Information om tillgänglig data finns hos Geodata.se på https://www.geodata.se/geodataexplorer/ Samt på myndighetens egna geoportal http://geokatalog.sjofartsverket.se/sjofartsverketkatalogtjanst/ Den enda djupdatatjänst som Sjöfartsverket idag tillhandahåller kostnadsfritt och utan krav på sekretessgranskning är en visningstjänst med 500 m upplösning. Förutom detta finns fria WMS tjänster som bland annat visar djupdatakvalitet och aktuell sjömätningsplanering.

15 5.1.2 Existerande data Sveriges havsyta är mycket stor och kustzonen utgör en stor del av denna yta. Kustzonen saknar generellt högupplösta djupdata, förutom i prioriterade farleder. Förutsättningarna för mätning i kustzonen längs den svenska kusten har stora variationer i, bl.a. siktdjup, bottendjup, bottentyp, vattnets fysikaliska egenskaper, mm. Arbetet med att kartera de grunda kustnära delarna är mycket tidsödande i jämförelse med att mäta i djupare och öppnare områden utanför kusten. Att den svenska kusten är komplicerad är inte någonting som är nytt eller okänt och i en utredning från 1857 Om Svenska Sjökarte-verket av dåvarande Chefen för Sjökarte-Kontoret och Commendör-Capitaine vid K. M:s Flotta, Emil Warberg, kan man läsa: Vidare fortsätter han: Det är ej blott med afseende å skärgårdarnes vidd, som Sverges kuster, vid jemförelsen af de över jordens andra kända länders, hafva en proportionerligt större svårighet att uppmätas och undersökas, men jemväl i dess egendomliga, en i smått splittrad, om jag får säga, kringkastad naturskapnad med oräkneliga i sjöbandet spridda klippor och grund. Dessa förhållanden och framför allt genom de inom de täta skärgårdsgrupperna varande omvexlande djupa, och grunduppfyllda mellanrum och rännor, hvilka uti alla direktioner lemna inlopp till oräkneliga hamnar och oregelbundna inomskärs-segelleder; allt detta har framkallat de största svårigheter och fordrar en ytterlig noggrannhet och nästan oräknelig arbetstid vid de hydrografiska undersökningarne af dessa 1000 qv. Mil, för utarbetandet af ett Sjökarteverk öfver Sverges så skärgårdsbundna kuster. Den ständigt fortgående landhöjningen eller vattenminskningen (hvilken på Norrbottens-kusten enligt gamla märken nu beräknas till närmare 4 fot på 100 år), uppgrundningar af hamnar och segelleder, förändringar genom stormar, isvräkningar m. m. af land-ref, bankar och grund; alla dessa ingripande orsaker sträfva oafbrutet att förändra våra kusters och segelleders förhållanden; hvarföre de hydrografiska forskningarne ej någonsin lära kunna upphöra. Med Sjöfartsverkets nuvarande plan kommer ca 70 % av Svenskt territorialvatten vara mätt till internationell standard år 2020. Huvuddelen av dessa mätningar är dock koncentrerade till de djupa utsjöfarvattnen samt de prioriterade farlederna som trafikeras av handelssjöfarten. De mindre farlederna som är belägna i huvudsak inne i skärgårdarna och mest trafikeras av mindre kommersiell trafik och fritidsbåtar omfattas inte av planerna fram till 2020. Ett undantag finns dock som gäller vissa farleder och delar av Stockholms Skärgård, som trafikeras

16 av den kollektiva skärgårdstrafiken genom Waxholmsbolaget och för vilket EU finansiering 1 erhållits för 2016-19 (sjömätning pågår 2016 2017). Innanför baslinjen (i princip innanför yttre skären) uppfyller bara ca 12,5 % av ytan den svenska realiseringen av internationell sjömätningsstandard, FSIS44 (Finish and Swedish Implementation of the IHO S44 standard). Denna del består till allra största delen av farledsområden. I nedanstående tabell framgår hur många procent av de grunda områdena som är mätta med moderna metoder. I tabellen är det dock bara multibeammätningarna som uppfyller kraven i FSIS44. Totalt uppfyller alltså bara 4,4 % av områden grundare än 10 m kraven i FSIS44 och endast 0,9 % mellan 0-3 m. Några siffror för hur stor andel som är mätt med enkelstråleekolod respektive handlod presenteras inte då dessa data inte bedöms uppfylla dagens krav. Beräkning av sjömätt yta på grunda områden Innanför Totalt Lasermätningar Multibeam djupkurva km² % Multi+Laser km² % km² % 10 m 10990 15.1% 1181 10.7% 481 4.4% 6 m 8070 11.0% 761 9.4% 129 1.6% 3 m 4502 7.55% 300 6.7% 40 0.9% Figur 1 Ytor baserade på existerande ytor 2 i Sjöfartsverkets sjökortsdatabas och mätningar som fanns i Djupdatabasen 2010 De lasermätningar som redovisas i tabellen ovan är till största delen genomförda med första generationens lasersystem och har låg upplösning. I beräkningen av ytorna ovan saknas också vissa idag ej framställda ytor. Mätningar med Multibeamekolod började utföras i Sverige 1993 och sedan 1996 har det varit Sjöfartsverkets huvudmetod. 1 För mera information om projektet som benämns ADAPT besök: http://www.sjofartsverket.se/sv/sok-i-nyhetsarkiv/2015/eu-medel-sakrar-sjomatning-i- Stockholms-skargard/ 2 - Inom de ringade områdena i sjökorten finns idag ingen framtagen 10 m-kurva och för 6 m kurvan finns ofta inte tillräckligt underlag för att framställa en sådan. För digitala sjökort används då 3 m kurvan även som 6 m kurva (dubbellagring). - Inom vissa områden, speciellt där det bara finns sjökort i skalområde KUST eller mindre, finns ingen 3 m-kurva och ibland inte heller någon 6 m-kurva då dessa inte redovisas i den aktuella sjökortsskalan

17 I dagsläget finns över 100 Miljarder djupuppgifter i DIS även om data från modernare mätningar är reducerat i förhållande till insamlat rådata. På Sjöfartsverkets hemsida 3 visas den datakvalitet som finns i den Nationella Djupdatabasen DIS. Datakvaliteten fördelas på tre klasser: Grönt område uppfyller Internationell standard och den svenska realiseringen FSIS 44 Gult område innehåller mätningar efter 1940 oberoende av mätmetod. Data kan komma från handlodning, ekolodning eller LIDARmätningar som inte uppfyller FSIS44 Röda områden innehåller mätningar utförda före 1940 företrädesvis med handlod. Figur 2 Sjöfartsverkets visning av befintlig datakvalitet i DIS 3 För att se på Sjöfartsverkets kartvisare besök: https://geokatalog.sjofartsverket.se/kartvisarefyren/

18 5.2 Sveriges geologiska undersökning (SGU) SGU är en anslagsfinansierad myndighet med ansvar för information om berg, jord och grundvatten i Sverige. Myndigheten genomför maringeologisk kartläggning och miljöövervakning i svenska vatten. SGU tar sedan 1970-talet, systematiskt, konsekvent, reguljärt och på nationell basis fram; databaser, kartor och beskrivningar som bl.a. innehåller information om havsbottnens beskaffenhet, bottensubstrat, bottenmaterials egenskaper, utbredning och sammansättning, havsbottnens uppbyggnad, sedimentmäktigheter, områden där ackumulation av näringsämnen och miljögifter förekommer, erosions/ackumulationsförhållanden, sedimentens innehåll av föroreningar, sedimentens innehåll av gas, vegetationsutbredning och mänsklig fysisk påverkan i svenskt sjöterritorium och ekonomisk zon. Informationen bygger mycket på bottenpenetrerande mätningar, såsom reflektionsseismik och sedimentekolod, samt bottenyteavbildande mätningar, såsom backscattermätningar med sidescan sonar och sedan 2010 även backscattermätningar med interferrometrisk sonar och multibeamekolod tillsammans med djupmätningar från dessa två system. Dessutom finns i SGUs databaser information från ca 6000 provtagningar utförda på svensk havsbotten. SGU erbjuder både öppna data och avgiftsbelagda data. Öppna data är fria att använda medan avgiftsbelagda data kräver avtal och licenser. Myndigheten deltar i Geodatasamverkan där SGUs data finns fritt tillgänglig för alla medlemmar. 5.2.1 Geodata SGU producerar en stor mängd geografiska data, och i dagsläget är processen från insamling till kartframställning i stort sett digital. SGU arbetar också aktivt med att sprida det digitala kartmaterialet via visningstjänster som är fritt tillgängliga via hemsidan; www.sgu.se. SGU tillgängliggör öppna data inom ramen för Creative commons 2.5, vilket innebär att data är nedladdningsbara och helt fria att använda, så länge källan anges. Kartvisaren: http://apps.sgu.se/kartvisare/kartvisare-index-sv.html WMS-tjänster att koppla i GIS-programvara: http://www.sgu.se/produkter/geologiska-data/vara-data-i-visningstjanster Kartgenerator, pdf-kartor per mail: http://www.sgu.se/produkter/kartor/kartgeneratorn

19 6 Genomförandet Projektet har genomförts av Sjöfartsverket tillsammans med SGU. Vi har genomfört seminarier, presentationer, diskussioner, genomfört testmätningar samt granskat litteratur. Inga LIDARmätningar har utförts men vi har fått ta del av de tester som sjökartemyndigheterna i Norge och Tyskland har genomfört de senaste åren. Hösten 2015 har också Finland genomfört tester med LIDAR i Bottenhavet men de resultaten beräknas vara klara först under 2016. 6.1 Seminarium på Kartdagarna Sjöfartsverket anordnade ett seminarium 2014-03-18 i anslutning till Kartdagarna-2014 som arrangeras av Kartografiska sällskapet. Vid seminariet deltog förutom Sjöfartsverkets personal 25 personer, representerande bland andra SMHI, SGU, SGI, SLU, MSB, LM, FM, Kristianstad Kommun, Lst Östergötland, Hydrographica, Stockholms Hamnar, Danska Geodatastyrelsen och studenter från KTH. Många intressanta diskussioner förekom och nedan nämns några huvudpunkter som framkom: Alla deltagare var överens om att det är av stor vikt att de grunda områdena längs Sveriges kuster mäts. Ännu viktigare tycks det vara att data från de djupområden (0-6 m) som Försvarsmakten tidigare meddelat inte kan skyddas görs tillgängliga på ett enkelt sätt. I många tillämpningar för miljökartering saknas idag detta ingångsmaterial och redan befintlig data skulle vara värt mycket, även om kvaliteten skulle öka avsevärt med heltäckande mätningar. Det vore en bra början om befintliga data 0-6 m kan ges ut fritt och utan sekretesskrav inom geodatasamverkan och att det sedan sker en gradvis kvalitetsförbättring i djupdatabasen. Givetvis önskas så bra kvalitet som möjligt på mätningarna men det verkar inte som om det är så kritiskt med objektsdetektionen (stenar och föremål). Strukturen på bottnen kan däremot användas vid habitatsmodelleringar. För Habitatsmodellering/inventering är backscatterdata nödvändigt. Likaså är kartering av beväxning, som till exempel Ålgräsängar, viktigt ur miljösynpunkt. En presentation av projektet hölls också under kartdagarna.

20 6.2 Resultat från enkät angående behov av djupdata. Enkäten genomfördes för att sammanställa de allmänna behoven av djupdata i de grunda vattnen. Enkäten sändes ut till 129 mottagare hos bland annat Kommuner och Länsstyrelser samt andra myndigheter. I många fall sändes förfrågan till två personer per mottagande enhet. Antal svar på denna frivilliga enkät var 23 st. Ytterligare några har valt att lämna sina synpunkter via epost istället, flera av dessa är andrahandsbrukare av informationen. Även om antalet som besvarade enkäten kan anses vara lågt så erhölls svar från ett brett spektrum av användare bland andra: Kommuner, Länsstyrelser, Universitet, Trafikverket, SMHI, SLU, HaV, AquaBiota Water Research, DHI Sverige AB, Svenska Kryssarklubben Svaren på de inledande frågorna visar att många redan idag använder data från Sjöfartsverket på olika sätt. En del använder bara sjökort, andra vektordata från sjökortsdatabasen, beställer uttag av djupdata eller till och med har haft tillgång till djupdatabasen direkt på plats hos Sjöfartsverket. Användningsområden för djupdata är bland annat, Miljöförvaltning/forskning, Kulturmiljövård, Naturvårdsarbete, Planering/Samhällsbyggnad, Marinekologi, Oceanografi, Maringeologi, Fiskeriförvaltning, Båtliv och Hamnverksamhet. På frågan Hur stort behov har ni i er verksamhet av djupdata i den grunda kustzonen 0 -> 10 m svarade 83 % att verksamheten inte kan genomföras utan tillgång till bra djupuppgifter inom området 0-10 m: 52 % anser sig behöva tät djupdata av hög kvalitet t.ex. tätt lodat med ekolod eller mätt med laser (normalt 2-4 m stora fotavtryck) och 31 % behöver heltäckande djupdata av hög kvalitet, t.ex. data mätt med multibeam ekolod. Övriga anser sig klara sin verksamhet med data av sämre kvalitet. När det gäller behov av data för djupområdet 10-30 m är det bara 48 % som anser sig ha stort behov av tät eller heltäckande djupdata med hög kvalitet. 70 % av de som svarat på enkäten samlar idag själva in djupdata på något sätt för den verksamhet som de bedriver. Denna insamling sker enligt svaren jämnt fördelat genom egen mätning, upphandlad mätning, eller genom både upphandlad och egen mätning. Endast en mycket liten del av dessa data tillställs Sjöfartsverket och den nationella djupdatabasen, samtidigt som kvaliteten på insamlade data ofta inte uppfyller de krav som ställs i den svenska realiseringen av internationell standard FSIS 44 (se kap. 13).

21 I enkäten ställdes också frågan om vilka andra typer av data intressenterna önskade få insamlade samtidigt som djupmätning sker med båt. >60 % av de svarande vill att det även samlas in Backscatter/SideScan Sonar data, Sedimentekolod(SBP) data och siktdjupsdata. 35 % önskar även Temperaturprofiler (vid ljudhastighetsmätning). Bland övriga förslag framkom önskemål om Salinitet (Salthalt) som skulle kunna mätas samtidigt som ljudhastighetsprofil tas, men den kan dock även beräknas baserad på ljudhastighet och temperatur. Övriga förslag var Bottensubstrat/Bottentyp, Sedimentering, Växtlighet, Tungmetaller, förlorade och aktiva fiskeredskap. Denna typ av information är dock inte av den art att det kan samlas in samtidigt som djupmätning sker med båt. Bottentyp/substrat och växtlighet kräver först efterprocessering av insamlat mätdata och därefter verifierande bottenprovtagning som jämförelse. På frågan om verksamheten skulle underlättas om djupdata mellan 0-10 m kunde spridas/hanteras utan krav på sekretess svarade 83 % Ja eller Ja Avsevärt. 40 % ansåg att verksamheten skulle underlättas om i alla fall 0-6 m kan undantas från kraven på sekretess. Bland fritextsvaren noteras: En stor del av verksamhet kan inte genomföras pga. sekretessproblematiken, Det gäller även djupdata med lägre upplösning, t.ex. 200 m (för alla djup) samt även "utan begränsande villkor", exempelvis sådana villkor som gäller vid ett kommersiellt upplägg som inte gör det möjligt att sprida grunddata eller data baserad på grunddatat. Frågan ställdes om man såg problem med nu gällande Lag samt Förordning om skydd för landskapsinformation. 38 % anser sig ha stora problem 33 % att verksamheten drabbas av fördröjda dataleveranser på grund av sekretessprövningar 29 % har problem att få tillstånd för spridning av data 38 % har problem att inom den egna organisationen hantera data som inte får spridas. Bland fritexterna till ovanstående fråga noteras bland annat: Havet runt vår kust är miljömässigt känsligt och hårt utsatt. För att kunna förstå, vårda och även städa måste vi kunna ta del av hur bottnen ser ut i detalj. Vår forskning är idag hämmad av rådande lagstiftning. Några kontrollfrågor ställdes om gällande lagstiftning; När man behöver söka sjömätningstillstånd, databastillstånd och spridningstillstånd och på dessa frågor svarar mellan

22 50 och 75 % fel, vilket tyder på att även de som idag genomför mätningar inte fullt ut känner till de gällande lagkraven. Sammantaget tyder enkätsvaren på: ett stort behov av djupdata och backscatterinformation samt att samtidig mätning med sedimentekolod bör genomföras vid djupdatainsamling med båt. Ljudhastighetsmätare bör minst vara försedd med temperatursensor, så både temperatur och ljudhastighet kan bestämmas vid profiltagning och salthalten därigenom beräknas. 6.3 Intressentdag på Rosenvik I samband med referensgruppsmöte, 2015-08-27 på Rosenvik, hölls även ett seminarium då även de som besvarat den tidigare utsända enkäten bjöds in. 22 personer var anmälda till seminariet och 20 deltog. Eskilstuna, Höganäs och Linköpings Kommuner, SGI, SGU, SLU, SMHI, Statens Maritima Museer, AquaBiota och Hydrographica var representerade. Där redovisades bland annat resultatet av den genomförda enkäten samt preliminära resultat från utförda fältmätningar. Det diskuterades även en hel del om vilka noggrannhetskrav som är möjliga att uppfylla vid denna typ av mätning. 6.4 Besökta konferenser och genomförda föredrag mm. Vi har under projektets gång deltagit i konferenser och seminarier som har haft anknytning till arbetet. Intresset för arbetet har varit stort och behovet av tillgång till data för de grunda vattnen har ofta framkommit. Bland de evenemang som vi deltagit i kan nämnas: Kartdagarna mars 2014 SUPERB slutkonferens april 2014 GEOARENA oktober 2014 Kustmötet september 2014 ELM/SPAR december 2014 (ej föredrag) Position 2015 GEOINFO oktober 2015 Det har också skrivits artiklar i tidningar och bloggar om projektet, bland annat i Sjöfartsverkets tidning Sjörapporten och tidningen Båtliv nr 2, 2015

23 7 Genomgång av olika mätmetoder Här redovisas olika djupmätningsmetoder helt kortfattat. För mer detaljer om respektive metod hänvisas till bilaga 1 7.1 Ekolodning All ekolodning innebär att man skickar ut en ljudpuls från en sändare genom vattnet och lyssnar efter ett svarseko med en mottagare. Med kännedom om ljudhastigheten i vattnet kan djupet beräknas genom att man mäter tiden mellan utsändning av ljudpulsen till dess att dess svarseko har detekterats. Den enskilt största påverkan på djupmätningens noggrannhet är ljudets hastighet genom vattnet vilket varierar med temperatur, salthalt och tryck. Ljudhastigheten kan variera förhållandevis mycket med lokala variationer men också över tid. Normalt för ett ekolod är ett minsta detekterbart djup/lutande avstånd till bottnen ca 50-100 cm. Det finns dock system, främst enkelstråleekolod, som kan klara att detektera djup från ca 5-10 cm från svängaren. Figur 3 Tre olika metoder för djupmätning med ekolod Enkelstrålelodning Även kallat Single Beam är den vanligaste ekolodstekniken som många fritidsbåtsägare stött på då det är den enklaste formen av akustisk djupbestämning. Resultatet blir djupvärden endast rakt under den mätande enheten. Ska man kunna få en heltäckande mätning så krävs att man kör över området så tätt att fotavtrycket på bottnen överlappar i sida. Sjöfartsverket använde fram till 1996 enkelstrålelod med en metod som kallades Kratta där flera parallella båtar kördes med ett fast avstånd (normalt 25 m). Vid djup grundare än 40 m

24 flyttades mätlinjerna 12,5 m i sida och en ny körning gjordes. Vid djup grundare än 25 m flyttades mätlinjerna ytterligare 6,25 m i sida vilket resulterade i parallella mätlinjer med 6,25 m avstånd. Detta resulterade i en statistiskt bra metod för att hitta uppgrundningar men utan att uppnå fullständig bottentäckning. Multistråleekolodning Även kallat Ekoram kallas det när man kombinerar ett antal parallella enkelstrålelod för att få en bättre yttäckning. Det djup som man vill uppnå fullständig bottentäckning på och de använda svängarnas öppningsvinkel avgör vilket avstånd 4 man kan ha mellan svängarna. Då man vid den här metoden får problem med störningar mellan de olika kanalerna måste sändning ske sekventiellt och mäthastigheten därigenom hållas lägre än vid enkelstrålelodning. Metoden användes av Sjöfartsverket mellan 1988 och 1997. Multibeamekolodning Förenklat kan tekniken beskrivas som en kombination av en brett utsänd ljudpuls med en smal mottagen svarspuls vilket ger ett stort antal små träffytor på bottnen. Det finns två varianter av multibeamekolod och det är Strålformande eller Interferometriska, dessa skiljer sig främst åt när det gäller hur dessa detekterar djuppunkterna. Strålformande Multibeamekolod Till skillnad från ett enkelstrålelod används här två olika svängare för sändning respektive mottagning, även om dessa kan vara sammanbyggda till en fysisk enhet. Resultatet blir, om farten anpassas rätt, en heltäckande mätning av bottnen med en bredd om 3-7 gånger djupet under svängaren. Man samlar även in information om bottnens hårdhet (backscatter), minst för varje djupvärde men oftast betydligt tätare. Det finns även möjlighet att samla in data i vattenkolumnen innan ekot träffar bottnen. Dessa data kan användas för att kartlägga bland annat biologisk massa i vattenpelaren och gasläckor 5 från havsbottnen. 4 Exempelvis ger 8 graders öppningsvinkel full bottentäckning från ca 8m djup. 5 Mer information om kartläggning av naturgas med multibeam vattenkolumnsdata kan hittas här: http://www.noaanews.noaa.gov/stories2011/20110915_okeanosexplorer.html http://scholars.unh.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1074&context=ccom

25 Insamling av vattenkolumnsdata kräver dock mycket lagringsutrymme och snabba hårddiskar då det är frågan om att kunna lagra mycket data, det kan bli så mycket som 4 TB/dag eller 12 TB/dygn, som gör att datahanteringen blir långsam. Det är också oklart vilken nytta man har av dessa data på mycket grunda områden (<5 m). Figur 4 Exempel på vattenkolumnsdata som visar på utströmmande gas Interferometrisk Multibeam Sonar Här används ett traditionellt sidescansystem som sänder och tar emot med ett svängarelement. För att kunna detektera djup kompletteras det med minst två ytterligare mottagarelement. En interferometrisk sonar ger både en konventionell side-scan sonar (backscatter)-bild och täta vattendjupvärden inom hela sonarstråket. Fördelen med detta system är att det ger en bredare täckning av bottenytan på grundare vatten än ett vanligt multibeamsystem, vilket kan ge en mer kostnadseffektiv insamling. Ljudhastighetens påverkan Många enklare enkelstrålelod använder en fast ljudhastighet och möjliggör därför inte att en korrekt ljudhastighet används. Vid 3 m djup och en faktisk ljudhastighet på 1440 m/s, mätt med ett lod som använder 1500 m/s, ger ett mätfel på 12,5 cm(för djupt). Redan vid 10 m djup är felet hela 42 cm. Är ljudhastigheten känd kan korrigering ske i en efterprocessering. Vid multibeamekolodning med traditionellt eller interferometriskt system gäller samma som ovan för en stråle som går vertikalt. Men en stråle som går i 60 graders vinkel åt ena sidan får ett djupmätningsfel som är dubbelt så stort dvs. 25 cm vid 3 m djup och 84 cm vid 10 m djup. Dessutom kommer strålarna att detekteras från fel vinkel vilket kraftigt ökar felet samt även tillför stora fel i den horisontella positionen.

26 7.1.1 SGU interferometri SGU använder en interferometrisk sonar av typen Geoacoustics Geoswath Plus som arbetar med en kort 250 khz CW (Continous Wave)-puls. Insamling och processering av data utförs med programvaran GS4, som levereras med Geoswath plus systemet. Positionering sker med GNSS (Global Navigation Satellite Systems) och Real Time Kinematic (RTK) korrektioner från SWEPOS 6 nätverkstjänst används normalt vid insamling. Under insamling ger programvaran en realtidsbild av djupförhållanden och erhållen täckning. I programvaran kan optimala inställningar för pulslängd, uteffekt och range (insamlingsbredd)sättas. För att få tillräcklig bottentäckning och kvalitet på data används normalt förplanerade mätlinjer. Avståndet mellan de planerade mätlinjerna beror på förväntade djup och inställd range. Även om SGU normalt mäter för sin geologiska karteringsverksamhet så genomförs även dedikerade djupmätningar i lokala karteringsprojekt, då man kör heltäckande lodning med tätare tagna ljudhastighetsprofiler. Under 2016 arbetar SGU för att komplettera sin mätutrustning med en så kallad Moving Vessel Profiler (MVP) för att kunna ta ljudhastighetsprofiler under gång, även då mätningar genomförs med bogserad hydroakustisk utrustning. Det finns idag ingen teknisk begränsning för att inte en kvalitetshöjning av de genomförda mätningarna kan ske till exempel genom tätare ljudhastighetsprofiler, jämförelse mellan sattelitbaserad höjdmätningen och traditionellt vattenstånd samt kontroller mot referensobjekt. En sådan kvalitetshöjning lär dock sänka produktionstakten medan tiden för utvärdering av djupdata ökar. 6 För information om RTK korrektioner från SWEPOS besök https://swepos.lantmateriet.se/tjanster/tjanster.aspx

27 Figur 5 SGUs undersökningsbåt S/V Ugglan I Påskallavik med den interferometriska sonaren (blå svängare) i uppfällt läge i fören 7.1.2 Sjöfartsverket interferometri Även Sjöfartsverket testade ett interferometriskt mätsystem i testområdet vid Arkö. Systemet integrerades med befintlig programvara för sjömätning och insamling utfördes med hjälp av tillverkarens programvara. Ett stort problem vid insamlingen var att det inte gick att få en fullt tillförlitlig bild över det mätta området under pågående mätning. En onlinetäckning är ett av grundkraven som Sjöfartsverket har haft på de mätsystem som normalt används vid mätning. Det gick att få en täckning presenterad i systemets egen programvara men då utan att båtens egen position presenterades. Systemet bygger, liksom de flesta interferometriska system, på att insamlade data filtreras baserat på tröskelvärden och statistiska filter. Det var dock väldigt svårt att få dessa filter att bara ta bort mätpunkter som vid en manuell cleaning (bortrensning av störningar) skulle klassas som störningar. Då filtervärdet sätts till en nivå där störningar börjar tas bort, tas även ca 20 % av de sanna mätvärdena bort vilket medför en stor risk att objekt filtreras bort och hål uppstår i mätdatat. Bottentäckningen i insamlingsdisplayen kunde först visas när data filtrerats, konverterats och manuellt lästs in i programmet, vilket var en tidsödande process. Efterbearbetning och cleaning av data genomfördes först med hjälp av programvaran Triton Perspective. Där utfördes en första filtrering och konvertering av data till GSF format (Generic Sensor Format). Denna process genererade även en första terrängmodell i form av ett grid

28 med en upplösning på 0,5 m. Processeringstiden för det insamlade datat i Arkö tog för detta första steg ca 14 timmar på en normalt mycket snabb dator. Därefter lästes data in till en 1 m grid modell i QPS Fledermaus. Vid datagranskningen visade det sig att det var mycket data som felaktigt flaggats bort vid filtreringen. Figur 6 visar det lånade interferometriska mätsystemet Klein 3500 monterat på en testrigg i fören på Sjöfartsverkets båt Petter Gedda Systemet gav en mycket bra sidescanavbildning av bottnen och som kan användas för framtagande av Backscattermosaiker. Datakvaliteten var bra på slätare bottnar djupare än ca 8 m men betydligt mer störningar förekom på grundare djup eller där bottnen sluttade. En bottentäckning på ca 10 ggr djupet uppnåddess i de flesta fall. En s.k. Gap Filler är ett försök från tillverkaren att genom signalbehandling detektera djupdata från nadir 7 regionen men med betydligt större fotavtryck på bottnen än vad som förekommer i övriga delarna av täckningsbredden. Systemets förmåga att med sin Gap Filler fylla centerdelen med data var dock inte tillräcklig för att undvika körning med 100 % överlapp mellan kurserna. Detta medför att den effektiva täckningen med detta system inte blir mycket bättre än med ett traditionellt multibeamekolod, förutom den breda täckningen ut i sidorna upp mot de grundaste delarna. Sammantaget, med den krävande utvärderingsprocessen, gör det att förhoppningen med stora tidsvinster vid användande av ett Interferometriskt mätsystem inte införlivas. Utvecklingen av system och programvaror går dock hela tiden framåt och i framtiden kan möjligen interferometriska system ge ett bättre resultat. Nackdelen med bristfällig täckning i 7 Nadir är motsatsen till zenit. I zenit är den tänkta punkten på himlavalvet 90 över horisonten, i nadir 90 under densamma. En benämning av riktningen in mot jordens mittpunkt.

29 centerdelen kräver troligen komplettering med extra svängarelement för ett tillfredställande resultat. 7.1.3 Sjöfartsverket Multibeamekolodning I den dagliga verksamheten använder Sjöfartsverket sig enbart av multibeamekolodning och kustnära används oftast liksom för SGU positionering med RTK med korrektioner från SWEPOS nätverkstjänst. Tillgång finns till flera enheter utrustade på i princip samma sätt med undantag för multibeamekoloden som kan ha något skiftande konfiguration, men alla utom Petter Gedda har tillgång till både 200 och 400 khz frekvens. Endast Jacob Hägg och Baltica (de två största enheterna) har tillgång till så kallad MVP så ljudhastighet kan tas under pågående mätning. Tidsvinsten med MVP vid mätning på grunda vatten bedöms inte så stor som vid mätning i öppna djupare vatten då man normalt inte bogserar utrustning vid mätning. Mätning på grunda vatten där risk för grundstötning kan föreligga sker normalt genom att båten framförs i, av tidigare mätstråk, mätt vatten. Detta begränsar kraftigt effektiviteten på mätningen då i princip 60 % av täckningsbredden går förlorad. En förkartering baserad på flygfototolkning eller en mätning med LIDAR gör att mätning kan ske utan körning i mätt vatten vilket avsevärt skulle snabba upp mätningen. Mätning i trånga och grunda vatten sker normalt utan att man följer planerade linjer varvid man kan undvika att köra över de djupare delarna onödigt många gånger. 7.2 Sedimentekolodning (SBP) SGU har tillgång till sedimentekolod på både Ugglan och Ocean Surveyor medan Sjöfartsverket inte har något sådant installerat. Det finns ingenting idag som hindrar att SBP-lod installeras skrovfast även på Sjöfartsverkets fartyg. För insamling av SBP data med bra kvalitet kommer dock mäthastigheten att behöva sänkas till maximalt 6 knop vilket i realiteten, vid mätning på grundare vatten, inte får någon större påverkan på insamlingshastigheten då mätfarten där normalt är låg. En liten merkostnad för hantering av data mm. uppstår för Sjöfartsverket om SBP data skall samlas in samtidigt som sjömätning även om inte data processeras.

30 7.3 LIDAR LIDAR, som används med flygplan eller helikopter, är en mycket snabbare mätmetod för att täcka större ytor än mätning med båt på de grunda vattnen. Bredden på det detekterade stråket vid batymetri är inte beroende av bottentopografin/djupet utan endast beroende på flyghöjden och är normalt >200 m. Väderleken påverkar när det är möjligt att mäta, dels på grund av flygsäkerheten men även direkt på mätresultaten. Figur 7 från Guenther et al. (2000) Jämförelse mellan Multibeam och LIDAR vid olika djup Mätning med Batymetrisk LIDAR kräver bland annat bra siktdjup i vattnet och man kan nå bottnen på mellan 1-3 ggr siktdjupet beroende på typ av mätsystem. 8 Plattformar för mätning Oavsett valet av plattform så måste ett mätsystem ses som en enda enhet. Bland annat krävs en omfattande inmätning av bl.a. respektive delsystems fysiska placering på plattformen och referenspunkter för djupgåendemätning och kalibrering för att kunna säkerställa djupmätningen och för att kunna göra en korrigering för de rörelser som farkosten utsätts för. Även en sådan sak som att flytta runt tyngre saker ombord på en flytande farkost eller att bunkra vatten och bränsle kan påverka en mätnings slutresultat. För att säkerställa kvalitetskraven vid mätning använder sig Sjöfartsverket sedan ett antal år av permanenta referensobjekt som används för kontrollmätning. Tre sådana objekt, som är noggrant geodetiskt inmätta i både läge och höjd, finns utplacerade utanför Malmö, Göteborg och Oxelösund. Sjöfartsverkets och i de fall sjömätning upphandlas entreprenörernas mätenheter kontrolleras vid minst ett av dessa objekt. Detta görs minst en gång per år eller om

31 någon vital del av mätsystemet har bytts ut eller firmware 8 uppdatering av ett system har skett. Oftast sker dock en enklare kontroll varje gång ett objekt passeras. Kontrollerna har visat sig ha stort värde, då många felkällor har kunnat elimineras i systemuppsättningarna. 8.1 Båt/fartyg En båt för mätning i de grunda kustområdena ska vara grundgående och så liten som möjligt men ändå medge montering och förvaring av utrustning och en rimlig arbetsmiljö för personalen. Strömförsörjning till mätsystem, datorer och annan utrustning ställer också krav, på den maskinella utrustningen, som är betydligt högre än vad som annars är fallet för båtar av den här storleken. Lämpligt är också att en mätbåt är så pass begränsad i sin storlek att den enkelt kan transporteras till det aktuella arbetsområdet på en lastbil. Både Sjöfartsverket och SGU har varsin båt med ca 8 m längd, som är permanent utrustade för mätning. För mycket trånga och grunda vatten kan givetvis ännu mindre öppna båtar eller vattenskotrar användas, men då minskar också möjlig tid på året att genomföra mätningarna och det kan ju också vara olämpligt att genomföra mätningar vid regn och blåst mm. vilket ökar mätningsbortfallet. Även autonoma/fjärrstyrda farkoster kan i framtiden komma i fråga. I bilaga 1 beskriver vi mer om de båtar och andra plattformar som vi idag och i framtiden kan användas för mätning. 9 Förkartering/Fototolkning Vi har tittat på hur användning av flygfoton kan hjälpa till vid arbete med båt på de grunda vattnen. De båda fallen vi tar upp nedan använder sig av Lantmäteriets flygfotografering som underlag. 9.1 Nationell Strandlinje Nationell Strandlinje i vardagligt tal omnämnd NSL, omfattar förutom strandlinjen övervattenssten, bränning, kaj, vågbrytare/pir, brygga och dykdalb. Den tas fram i ett samverkansprojekt mellan Lantmäteriet och Sjöfartsverket. Informationen används sedan i både i sjökorten och i Lantmäteriets detaljerade kartor. I dagsläget finns NSL producerat för ca 70 % av den svenska kusten och beräknas vara heltäckande i slutet av 2017. Därefter fortsätter framtagningen för Vänern, Vättern, Mälaren och Hjälmaren fram till 2020. NSL tas fram genom tolkning av den senast genomförda flygfotograferingen. 8 Firmware kan enklast förklaras som programvara som är intern i en utrustning eller sensor. Inbäddade program kan man också förklara det med.

32 Punktobjekt (bränning, undervattenssten och övervattenssten) närmare än 10 m från strandlinjen karteras inte. Detta avstånd valdes utifrån att det inte ens i bästa sjökortsskala skulle gå att symbolisera objekt närmare strandlinjen än så. Inga djupkurvor eller djupuppgift på undervattenssten genereras från Lantmäteriets tolkning. 9.2 Hydrographicas Karteringsmetod Hydrographica AB 9 använder sig av stereografisk tolkning av flygfotobilder för att hitta grunda områden och skapa olika djupkurvor. Informationen används sedan som underlag för fältundersökningar och senare produktion av specialsjökort för fritidsbåtstrafiken. Inför mätningarna i Arkö och Påskallavik beställde vi en förkartering som i princip är densamma som Hydrographica gör åt sig själva inför sina fältkontroller. Dock gjordes en nedprioritering av kustlinjens dragning (skapas från Ortofoton) och även gällande korrekturläsning av framtaget material. De olika Objekt som karteras är: Strandlinje Brygga (stora) Grundvarningskontur (ca 2 m) Grundvarningskontur runt djuphåla Försiktighetskontur (ca 3-4 m) Försiktighetskontur runt djuphåla Övervattenstenar Bränningar Undervattenstenar Gräns för svårtolkat område Det material som levererats består av en GeoTIFF karta och en Shape Fil med ovanstående klassningar. I kartan nedan är det blåfärgade området klassat som grundare än 2 m och den fria djupkurvan bedöms vara en gräns för mellan 3 och 4 m djup. En skillnad mellan dessa karteringar är att NSL alltid använder sig av senast insamlade flygbilder medan Hydrographica letar efter det bästa tillgängliga fotomaterialet. En skillnad som vi såg i Arköområdet var att det i NSL karterats ett antal bränningar som inte fanns i Hydrographicas material och vid kontroll på plats fanns inte objekten i verkligheten. Hydrographica karterar även stenar som ligger närmare strandlinjen än 10 m och dessa saknas då i materialet från NSL vid jämförelser. 9 För mer information om Hydrographica AB se: http://hydrographica.se/

33 Figur 8 Av Hydrographica AB utförd förkartering i Påskallavik 9.3 Kommentarer efter användandet av produkten SGU Kommentar: Planering och utförandet av mätningarna blev enklare, mer effektiva och sjösäkra i områdena Påskallavik och Arkö med tillgång till den förkarterade 2 m-kurvan jämfört med områdena vid Ängelholm, Arild och Landskrona där 2 m-kurvan saknades. Ugglan har ett djupgående av 70 cm med den interferometriska sonaren nedfälld, vilket innebär att 2 m-kurvan ger relevant information om vilka djupområden Ugglan kan färdas i. Med 2 m-kurvan kan alltså de grundaste delarna, ur sjö- och instrument-säkerhet synpunkt, mätas med högre fart och tillförlitlighet. Detta innebär också att mätlinjerna här kan placeras på ett mer tidseffektivt avstånd. Med undantag från några ställen stämde 2 m-kurvan väl med uppmätta djup i både Påskallavik och utanför Arkö.

34 Sjöfartsverket kommentar: Det hade tagit tre-fyra gånger så lång tid för oss att köra till tvåmeterskurvan utan detta underlag. Detta är en grov tidsvinstuppskattning och bygger på tiden det tog att mäta från sjökortets 3 m kurva till 2 m djup. Djupare än tre-fyra meter hade den naturligtvis mycket liten inverkan på planering och tidsåtgång. Den framtagna 2 m-kurvan visade sig stämma väldigt väl och endast på något enstaka ställe i Arkö-området visade det sig vara grundare än vad Hydrographica kurvan indikerade. Deras 4 m-kurva stämde inte lika väl men om vi hade kört med en något större båt och nöjt oss med 3 m-kurvor från eget lod så hade det varit ett utmärkt stöd. 10 Genomförande av testmätningar Här nedan skriver vi lite om respektive testmätning, som genomförts, och vi sammanfattar det hela i nedanstående tabell. I tabellen nedan redovisar vi bedömningen av resultaten från testerna där + är bättre och sämre resultat. Den som vill veta mer om respektive mätsystem kan hitta mer information i bilaga 1. System Lodeffektivitet Efterprocessering Datakvalitet Backscatterkvalitet Reson - 1 + + + Imagenex 3 + (+40%) - --- - Klein 3500 ++ (+60%) --- -- ++ GeoSwath ++ (+60%) -- - ++ Dual Multibeam 2 ++ (+60%) + + + Anmärkningar till tabellen ovan: 1 Resonlodet vi använt är av en något äldre version och har endast 128 graders öppningsvinkel. Modernare system kan nyttja 140 graders öppningsvinkel vilket skulle ge en högre effektivitet. 2 3 Bedömning av hur två stycken kombinerade multibeamekolod skulle fungera. Dessa monteras då vinklade 30-40 grader från nadir vilket ger en täckningsbredd motsvarande ett Interferometriskt system, mindre öppningsvinklar än ett enda multibeamlod ger vid samma vinkel från nadir. Den högre systemkostnaden bör snabbt tjänas in genom minskad tid för efterprocessering. Bedömt som om vi haft två st monterade och vinklade åt sidorna.

35 10.1 Körningarna vid Skälderviken Sjöfartsverket körde detta område två gånger. Först med ett Imagenex lod monterat i 21 graders vinkel åt sidan för att vi skulle få en uppfattning om hur det skulle fungera med en ökad öppningsvinkel från ett multibeamsystem med dubbla vinklade svängare. Därefter kördes med vårt ordinarie Reson 7125 ekolod. Täckningen åt sidan blev betydligt större med Imagenexlodet, vilket var förväntat. Dock gör vinklingen att vi förlorade en del täckning på andra sidan av båten, men den totala täckningsbredden blev ändå större, ca 5-6 ggr djupet i täckningsbredd. Effektiv lodad yta ökade med ca 40 %. Kvaliteten på mätdata, med detta lod, blev dessvärre inte tillräcklig för att vi skulle kunna se mindre objekt. Vad som också var störande var att lodet när det inte riktigt klarade av att detektera bottnen på alla ställen då lämnade hål i data. Detta gör att det blev ännu svårare att säkert täcka hål som uppstår på grund av skuggor mm. Mätningen med Resonlodet gav en täckningsbredd om bara ca 3,5 ggr djupet, men en betydligt bättre detaljrikedom i djupdata. Utvärderingsmässigt så behövde betydligt mer tid läggas på data från Imagenex lodet än för Resonlodet. SGU jämförde i områdena utanför Ängelholm och Arild de kvalitetsskillnader som uppstår för mätlinjeavstånden 50 och 20 meter gällande Geoswath-systemet, i områden med 2-5 meters vattendjup. Även i de mätningar där linjer förekommer på ca 50 meters avstånd erhölls så pass mycket djupdata på flankerna, i områden med 2-3 meters vattendjup, att heltäckande batymetriska bilder kan fås. Djupdata på flankerna, i en zon av ca 10 meter från ytterkant, är dock inte av tillfredställande kvalité. Däremot är den backscatterdata som erhölls på flankerna så pass bra att heltäckande backscattermosaiker med en pixelupplösning av 25 cm kan tillverkas överallt av tillfredställande kvalité. Med ett linjeavstånd på 20 meter erhölls djupdata med 100 % överlapp och inga missar i mittstråken upptäcktes. Djupdatan ska hålla en så pass hög kvalité att IHO standarder kan uppnås. Vid mätningarna kontrollerades den interferometriska sonarens djupgående samt vattenstånd mot det nya vattenståndsmärke som Sjöfartsverket etablerade i Svanshall. Mätning med sedimentekolod utfördes samtidigt också längs med vissa mätlinjer.

36 10.2 Körningar vid Skabbrevet Till att börja med körde Sjöfartsverket även här med Imagenexlodet vinklat som i Skälderviken. Systemet hade dessvärre stora problem med att hitta en botten på grund av kraftig beväxning med Ålgräs. Lodet monterades horisontellt och resultatet blev då marginellt bättre. De stora öppningsvinklarna (3 grader) får tillbaka så stor energimängd från det upprättstående sjögräset att det tolkar dessa som korrekta träffar. Den användbara delen av den mätta bredden är, trots den låga frekvensen om 260 khz, därför mycket begränsad till kanske +20 graders vinkel från nadir. Körningen med Reson visar också på detektionsproblem på grund av beväxningen och även här blir användbar del kraftigt begränsad till ca +35 grader från nadir. Används mer ser helt enkelt resultatet ut som en plöjd åker med 1,5 m djupa fåror där båtens centerstrålar har gått. Även inom en klart begränsad öppningsvinkel blir det mycket svårt att vid efterprocesseringen skilja ut sanna objekt från störningar av beväxningen. Det leder i sin tur till att man inte med säkerhet vet om man råkar avlägsna sådana saker som stenar och liknande. Systemet använder 400 khz frekvens, vilken vi vet lätt detekterar beväxning, men på detta system har vi tyvärr inte möjligheten att prova med att köra 200 khz frekvens då en sådan sändare inte är installerad. 200 khz skulle troligen ha minskat störningarna. SGU Körde med sitt GeoSwath system i detta område. Den lägre frekvensen om 250kHz, tillsammans med de separata strålarnas små öppningsvinklar i långskeppsriktningen, gör att fler strålar än med de två andra loden når ner till den underliggande sandbottnen. Systemet ger dock också träffar på sjögräset. Vid den efterföljande automatiska filtreringen tas det mesta av gräset bort men osäkerheten för om även sanna objekt filtreras bort är stor. Detta område har så mycket beväxning att det bör lodas under en period på året då det ligger utefter bottnen, normalt direkt efter vintern, om man på ett så säkert sätt som möjligt vill kunna detektera en så sann botten som möjligt. Vid mätning under annan tid på året bör bara en mycket smal del av viftan från ett multibeamekolod, alternativt ett single beam med en smal öppningsvinkel om 4-8 grader, med en lägre frekvens än 250 khz användas. Ett single beam ger, när beväxningen står upp från bottnen, nästan samma tillförlitlighet som ett multibeamsystem vid samma förutsättningar. Man kan dock aldrig vara säker på att man fångar alla objekt och en sådan mätning skulle inte kunna uppfylla Sjöfartsverkets krav för användning i sjökort.

37 10.3 Körningar i Påskallavik Sjöfartsverket använde här endast Resonsystemet då vi ansåg det onödigt att testa mer med Imagenexlodet. Det hade redan visat sig att det blir effektivare att vinkla upp lodsystemet för att kunna nå större täckningsbredd men att kvaliteten på just det lodet inte var tillräcklig för denna typ av mätning. Körningen underlättades av förkarteringen som köptes in från Hydrographica. Området hade mycket uppgrundningar i form av mindre objekt/stenar och stora variationer i bottendjupet, vilket medförde att rensningen av data var tidskrävande. Resultatet blev trots detta mycket bra. Vi fick vid mätningen en lätt grundstötning under arbetet men det skedde när man råkat komma innanför den karterade 2 m säkerhetskonturen. Inga skador uppstod utan endast några repor på drevets skädda uppstod. Planering och mätning av området med SGUs Geoswath system underlättades med informationen från Hydrographica. En grov planering räckte då mätlinjeavstånden blev baserade på körd täckning. Resultatet blev att på de grundare delarna kördes mätlinjerna med ca 25-30 meters avstånd och på de djupare med ca 40-50 meters avstånd för att få 100 % överlappning och täckning av mittstråken. Efter varje dags mätning processerades djupdata med programvarorna GS4 och Fledermaus för kvalitetskontroll. Eventuella glipor och insamlad data av sämre kvalité mättes om dagen efter. Heltäckande batymetriska bilder och backscattermosaiker processerades fram efter avslutade mätningar och kvalitetskontroll. Mätning med sedimentekolod utfördes samtidigt som djupmätningar längs med vissa mätlinjer. Några provtagningar gjordes efter avslutad mätning. 10.4 Körningar vid Arkö Också detta område hade mycket uppgrundningar men även ganska stora relativt platta områden mellan grundflaken. Även här fanns förkarteringen från Hydrographica som underlättade mätningen. Först kördes med Klein 3500, vilken gav en riktigt bra upplösning på Sidescan bilden. Systemet fungerade alldeles utmärkt på bottnar djupare än ca 7m men ju grundare det blev desto mer störningar plockade systemet upp. Sidescanbilden var dock fortfarande väldigt bra på mycket grunda vatten. Sidescan samlas in från en enda av de tre raderna med svängarelement och som det verkar plockade de andra elementen upp mer av störningarna. När sedan djupen skulle processeras fram ur det insamlade rådatat blev mängden störningar ganska hög. Att rensa processerat data manuellt var mycket tidskrävande och därför fick vi först köra med ett visst mått av filtrering i progravaran från Triton. Därefter kunde vi fortsätta med manuell processering av data men då antalet insamlade djup var så stort var detta mycket tidskrävande. Andelen sanna djup som den första filtreringen också tog bort var ganska hög.

38 Vi försökte också använda en så kallad Cube-filtrering men på grund av att det fanns så mycket störningar på olika djup inom varje cell så valde oftast filtret fel alternativ som troligast. Detta skulle i sin tur krävt att själva cube ytan skulle behövt omfattande editering, vilket i sig är mycket arbetskrävande. Mätningen med Reson gjordes efteråt och den visade på bra datakvalitet. Även här var tidsåtgången för efterprocessering högre än normalt på grund av det stora antalet uppgrundningar och objekt. Insamlingen med Klein systemet i jämförelse med Reson var ca 65% effektivare. SGUs mätning här genomfördes på samma sätt som i Påskallavik. 11 Analys av tester med LIDARmätning 11.1 Tyska Lasertester 2013-2014 Tysklands sjökartemyndighet Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) har, i samarbete med Leibniz Universität Hannover, genomfört tester i ett testområde vid Östersjökusten. Man har genomfört tre mätningar över ett och samma område med två olika system. Första mätningen gjordes med ett Riegl VQ-820-G system i november 2012. Andra och tredje mätningen genomfördes med ett Chiroptera system från AHAB i september 2013 och maj 2014. Vid testmätningen i september 2013 samlades även data från HawkEye II (som skall klara 3 gånger siktdjupet) in, men det datasetet har inte använts vid senare jämförelser. Testområdet, som ligger mellan Rostock och Lübeck, är på ca 96km 2 och har ett vattendjup på mellan 0 och 23m. Resultatet från de tre olika mätningarna har jämförts och jämförelser av yttäckning och djupmätningsnoggrannhet har även gjorts mot annat sjömätningsdata. Den övergripande bedömningen från testerna är att data uppfyller S44 Order 1b dvs. inte uppfyller kravet på fullständig bottentäckning och att systemens tillförlitlighet, när det gäller att detektera mindre objekt, inte klarar högre krav.

39 Figur 9 (1) täckning med Riegl, (2) täckning med Chiroptera 2013, (3) täckning med Chiroptera 2014 Ett intressant faktum som man lyfter fram i rapporten är att systemet från Riegl, som saknar en röd laserkanal detekterar vattenytan bara i 25 % av de lodskott som detekterat bottnen. Detta kan ha en viss påverkan då korrigering för refraktion (avböjning vid övergången mellan luft och vatten) skall göras. För AHAB systemet har man fler träffar på vattenytan än antal detekterade djup. De nådda maxdjupen ligger för Riegl systemet på ca 0,7 ggr. siktdjupet och för Chiroptera på ca 1,3 ggr. siktdjupet. Ner till ca 0,5 ggr. siktdjupet ger Riegl systemet en högre punkttäthet medan Chiropterasystemet som har ett maxima om 2,4 punkter/m 2 ligger ganska konstant ner till ca 0,8 ggr. siktdjup och sedan avtar långsammare än det förra. När det gäller djupmätningsnoggrannheten ligger ca 92 % av mätningarna med Riegl systemet inom 0,5 m samt 86 % respektive 93 % av mätningarna med Chiroptera ligger inom 0,3 m från den använda referensytan.

40 11.2 Norska TopoBaty projektet Norska Kartverket har genomfört ett testprojekt med LIDAR där man har upphandlat mätning i några begränsade kustområden, projektet hette TopoBaty 2014. Målsättningen var att skaffa sig kunskap om vilken nytta man kan få av dessa mätningar och lära sig hur man ställer krav vid en upphandling. Upphandlingen av mätningen vanns av ett Danskt bolag med en Österrikisk underleverantör. Mätningen genomfördes med ett högupplöst lidarsystem typ Riegl VQ-820G och vid flygningen samlades även foton in med en Hasselblads kamera, som gav en upplösning om 5 cm på marken. Även en IR kamera med upplösning på 20 cm användes. Lasersystemet, som är specificerat att endast nå ner till siktdjup, nådde i de bästa områdena ner till mellan 3,5-5 m djup. I vissa områden fick man inte djupdata över grundare områden trots att man fick bra data över djupare, leverantören menar att det beror på att bottnen där är för mörk för att kunna detekteras. Leverantörens utförda automatiska klassificering av data bedömdes som för dålig. De maximalt uppnådda djupen är mellan 0,5 och 1,5 m grundare än uppmätt siktdjup. Summering av projektet blev, trots ovanstående, att insamling med topobatymetrisk laser är ett bra bidrag till datainsamling i grunda farvatten. Mätning med topobatymetrisk laser täcker i hög grad gapet man idag har mellan data på land och data i sjön, och gav bra data som också är intressanta för annat bruk än sjömätning. Framtida projekt med topobatymetrisk laser bör vara ett sammarbete mellan flera parter där man i stort sett får täckt gapet mellan traditionell sjömätning och land, får bra data till fler användningsområden och i tillägg får sjömätt grunda områden som är svåra och tidskrävande att täcka med traditionell mätning. Man har också konstaterat att kostnaden för mätning med LIDAR bara är lägre än mätning med multibeamekolod vid djup grundare än 5m.

41 11.3 Franska SHOM erfarenheter I Frankrike är det främst den franska sjökartemyndigheten SHOM som mäter på inhemska vatten och IFREMER som mäter på andra vatten. SHOM har sedan 2005 upphandlat mer än16st. lidarmätningar längs den franska kusten. Finansieringen av detta sker gemensamt av respektive regional förvaltning där SHOM står för viss efterprocessering och dataförvaltning. Tidigare köptes mätningarna komplett med efterprocessering men då man sällan var nöjd med resultatet, främst på bevuxna och mörkare bottnar, köper man numera bara in data som rådata med en viss första utvärdering utförd. Man har sedan byggt upp en egen kompetensgrupp som arbetar med efterprocessering av inköpt lidardata och kan därigenom lägga mer tid på utvärdering av de mer problemfyllda områdena än vad ett mätbolag skulle kunna göra och därigenom få fram en betydligt bättre täckning, se exempelbild nedan. Figur 10 Bilden till höger visar data som återskapats vid SHOM efterprocessering 10. Bild lånad av: litto3d SHOM, Yves Pastol 11.4 Sjöfartsverkets erfarenheter med HawkEye I Sjöfartsverket och Försvarsmakten köpte i mitten av -90 talet varsitt av första generationens lasermätningssystem som då tagits fram av SAAB. Tillverkningen och utvecklingen övergick senare till bolaget AHAB i Jönköping (idag uppköpta av Leica Geosystems). Dessa har fortsatt utvecklingen och är idag en av de ledande tillverkarna på marknaden. De är en av två tillverkare som saluför system som har möjlighet att mäta både med en kraftigare men långsam grön laser samtidigt med en snabbare men klenare för att både nå djupt men också få en högre upplösning på det grunda området. Man är också ensam om att ha ett mönster på sin 10 För mer information se: http://www.bshc.pro/media/documents/lidar2014/03_bshc-may- 2014_SHOM-Litto3D_Pastol-01.pdf

42 scanner som är elliptiskt vilket medför att alla delar av bottnen träffas av en ljuspuls riktad framåt för att senare även träffas av en bakåtriktad samtidigt som avståndet mellan träffarna på bottnen blir jämt fördelat. Övriga system har ett scanningmönster som antingen är en framåtriktad cirkulär eller elliptisk båge eller har ett helt cirkulärt scanningmönster, det senare normalt för högfrekventa/klenare system. Sjöfartsverket mätte fram till 2001 med egen personal och inhyrd helikopter. Att helikopter användes berodde på att mätsystemets låga scanningfrekvens gjorde att hastigheten vid mätning behövde vara under den hastighet där ett flygplan kan hålla sig i luften. Fotavtrycken vid mätning var ca 4m (vid vattenytan) och det var svårt att detektera djup grundare än ca 0,8m så man fick aldrig heltäckande mätning in till strandkanterna om det var långgrunt. Systemet kunde dessutom inte mäta landhöjder samtidigt som det mätte djup så man fick, vid våra mätningar, inga höjder på land. Utvärderingen av data var mycket tidskrävande och mycket tid lades på att manuellt analysera vågformer på signalsvaret för att kunna avgöra djupen. Programvarorna för utvärdering utvecklades dock med tiden vilket något minskade den manuella tolkningen. Som mest nåddes djup på drygt 20m vid bra förhållanden på Västkusten och vid mycket bra förhållanden på Ostkusten kunde man komma ner till ca 14m djup. Vid sämre förhållanden kunde man bara nå ner till några få meters djup. Rent hårdvarumässigt var systemet fysiskt väldigt stort och tungt i förhållande till de modernaste systemen som finns på marknaden idag. Tillförlitligheten på själva laserdioden som genererar laserpulsen var till att börja med inte särskilt hög och prestandan sjönk relativt snabbt efter att en ny diod satts in i systemet. Prestandaproblemet med avmattande ljusstyrka minskade dock med tiden. Inom Sjöfartsverket finns fortfarande två av de tidigare lidaroperatörerna kvar. 11.5 Förväntade resultat av LIDAR i svenska vatten Förhållandena för mätning med LIDAR i de svenska vattnen varierar mycket längs kusten och även över årstiderna. Sjöfartsverket som tidigare opererade ett av de allra första lidarsystemen på marknaden har till exempel på Västkusten vid optimala förhållanden nått mer än 20 m djup. På andra håll inne i Östersjön har man vid förhållandevis bra förhållanden för området bara nått ner till några enstaka meters djup. Variationerna följer till viss del årstiderna och vintertid, januari-februari, när vattnet är kallare, mindre vattenflöden i älvarna och mindre plankton och alger i vattnet kan siktdjupet till exempelvis i Luleå vara 7-8 m medan det under stor del av övriga året bara är 1,5-3 m. Tyvärr ställer vinterns isförhållanden till det och även om det skulle vara öppet vatten på fjärdarna så ligger det is inne vid strandkanterna vilket gör det omöjligt att detektera var den egentliga strandlinjen går.

43 Förhållandena i våra insjöar är också mycket varierande och det är därför svårare att avgöra förutsättningarna för mätning där. Till exempel Mälaren är oftast mycket grumlig medan Vättern är förhållandevis klar. Vänern har ett mer varierat siktdjup och vid ett av Sjöfartsverket tidigare genomfört prov i Norra Vänern, med ett modernare lågupplöst mätsystem, var det svårt att nå ner till 3m djup. Vid det tillfället gjordes det dock ingen analys av när det var lämpligast att genomföra försöket, så en mätning vid ett annat tillfälle skulle ha kunnat ge ett betydligt bättre resultat. 11.6 Analys Projektet har anlitat ett amerikanskt konsultbolag som har analyserat förutsättningarna för mätning med LIDAR i svenska vatten. Bolaget opererar sedan många år ett eget lasersystem och har erfarenhet av mätning med lidar och multibeam i många världsdelar. Förutsättningarna för deras analys har varit att allt vatten som är grundare än 10 m i de svenska sjökorten ska täckas av mätning, även om förutsättningarna för detektion vid det aktuella tillfället bara medger att djup ner till 6 m kan erhållas. Detta för att det inom många av dessa områden kan finnas okarterade grundare områden som då kan upptäckas. Konsulterna har haft tillgång till basdata i form av siktdjupsmätningar, kustkontur, sjökortsbild, genererade djuplager för 3, 6, 10 och 20 m, information om isläggningstider, flygplatser, ortofoton, väderstatistik, mm. De har analyserat den svenska kusten och gjort en områdesindelning utifrån bland annat siktdjupsförhållanden. Siktdjupsförhållandena varierar mycket mellan åren och därför har man valt att använda ganska pessimistiska värden för möjlig penetration av ljuset i vattnet. Vidare har de gjort indelningar för vilka geografiska områden som bäst täcks från flygfält med lämplig service för verksamheten. När det gäller mätning av insjöarna är förhållandena svårast att bedöma när det gäller Mälaren och Hjälmaren som har en hög förekomst av kiselalger, vilka ger vattnet en brunaktig färgton och dåligt siktdjup under ganska stor del av året. Klimatet har analyserats bland annat avseende isförhållanden och molnhöjd/siktlängd. Man har använt sina egna programvaror för att kunna planera vilka mätområden som ska täckas. Därefter har en linjeplanering genomförts för att bedöma hur omfattande ett sådant mätuppdrag kan vara. Vid en skarp mätning skulle dock inte alla dessa planeringslinjer behöva flygas om avsett mål ändå kan uppnås. Om man vill mäta till exempel kanaler eller andra vattendrag går det åt förhållandevis många mätlinjer för att täcka en väldigt liten vattenyta. Nedan visas som exempel inledningen på Strömsholms Kanal.

44 Figur 11 Exempel på lidarplanering för ett vattendrag. På flera håll är det dock mer ekonomiskt att helt täcka en yta med flyglinjer, då varje vändning tar proportionerligt lång tid i förhållande till själva mätningstiden. En vändning mellan två mätlinjer kan ta över två minuter och tiden motsvarar mer än 10km eller 2 km 2 aktiv mätning. En sådan mätning som då även blir täckande över land kommer att generera en mängd topografisk data som beroende på mätsystem kan ge en högre upplösning än den av Lantmäteriet genomförda laserscanningen. Liknande planering har gjorts för samtliga kustfarvatten, Vänern, Vättern, Mälaren och Hjälmaren. Utöver det finns även grovplanering för Göta-, Säffle- och Dalslands Kanal (med sjöar) samt Göta Älv.

45 Vid mätningar runt den svenska kusten kommer man att passera övergången mellan land och vatten väldigt många gånger. Konsulternas rekommendation är därför att mätning endast ska utföras dagtid, då man behöver stöd av bildmaterialet, för att på bästa sätt kunna avgöra var strandlinjen går och förbättra utvärderingen av data. Mätningen kan utföras med ett flygplan men för bästa ekonomi och effektivitet är två plan det optimala. Planen kan då dela på viss markpersonal för utvärdering mm. vilket minskar totalkostnaden. Belastningen på Sjöfartsverkets personal att kunna ta emot den mängden levererade data ökar dock om två plan används. För mer detaljer om planeringsarbetet se konsulternas rapport AIRBORNE LIDAR BATHYMETRY FEASIBILITY STUDY FOR SWEDEN S COASTLINE bilaga 2. Man ska ha i minnet när man läser bland annat tabellerna 6.1 och 7.2 att man här anger låga värden för möjlig penetration i vattnet.

46 12 Nyttan av geografisk data i kustområdet 12.1 Djupdata Högupplöst djupdata är av största vikt för att för att kunna förstå, utveckla och skydda våra kustnära och marina miljöer, möta miljömål, havsplaneringsmål, mm. Djupdata är en viktig grund till kartläggning av maringeologi, marina habitat och arternas utbredning, kartlägga miljöföroreningar, planera aktiviteter i havet samt för säker sjöfart i grunda områden etc. Djupdata i de grunda delarna av kusten är också en viktig parameter för att kunna göra korrekta bedömningar av risker för översvämning i samband med höga vattenstånd, vinduppstuvning och samtidig påverkan av vågor särskilt vid långgrunda stränder. Djupdata kan förutom att vara grunddata till sjökort bearbetas så att man får fram bottenstrukturer, lutningsvinklar och riktningar som kan vara en grund till bland annat habitatmodellering. 12.2 Backscatter- och sedimentekolodsdata samt provtagningars mervärde Som underlag i kustzonsplanering är även information och kunskap om bottenbeskaffenhet mycket viktig. Backscatter-data ger information om ytsedimentens (substratets) hårdhet, struktur och fördelning. Sedimentekolod- och seismik-data ger information om hur havsbottnen är uppbyggd, dvs. lagerföljder, fysiska egenskaper på sediment, läget för berggrundens överyta, vilka sediment som uppträder i bottenytan etc. Detta tillsammans med provtagningar och visuella observationer av havsbottnen ger underlag och kunskap om olika bottenmaterials utbredning och sammansättning, sedimentmäktigheter, substrat, sedimenttransport, sedimentens innehåll av föroreningar, vegetationsutbredning och mänsklig fysisk påverkan på havsbottnen. Denna information bör användas vid, exempelvis: habitat- och miljömodelleringar samt olika biologiska inventeringar, förvaltande av känsliga bottnar ur naturvårds- och sårbarhetssynpunkt, prognoser om risk för kusterosion, beslut om lämpliga områden för anläggning av vind- eller vågkraft, kablar och rör, liksom bästa teknik och metoder för dessa, lokalisering av områden som är lämpade för miljökontroll, förekomst av nutida och historisk föroreningsbelastning, förekomst av starkt förorenade sediment, beslut om sand/grustäktsverksamhet, beslut om tillvägagångssätt vid muddring samt hantering av muddermassor och tippområden. Denna information kommer att bidra till ett större kunskaps- och planeringsunderlag för kustzonen och dess förvaltning. Dessutom kan denna mer detaljerade kunskap om havsbottnens beskaffenhet bidra i arbetet med att uppnå nationella miljömål såsom, t.ex.

47 Ingen övergödning, Hav i balans och Levande kust och skärgård, samt uppfylla EUs Havsmiljödirektiv (bl.a. för deskriptorn Främmande ämnen) genom en ökad kunskap om var bottnarna är lokaliserade, där den slutliga ackumulationen av finpartiklar, organiskt material, näringsämnen, föroreningar och miljögifter förekommer. Dessa bottnar fungerar som ett miljöarkiv där belastningen av näringsämnen och miljögifter samt även syrgasförhållanden (förekomst av döda bottnar) kan analyseras för dagens miljöbelastning och bakåt i tiden. Dessutom kan denna mer detaljerade kunskap om havsbottnens beskaffenhet bidra i arbetet för deskriptorn Havsbottnens integritet i EUs Havsmiljödirektiv genom möjligheten att övervaka den fysiska påverkan på sediment, substrat och habitat samt den sedimentdynamik som uppstår av mänsklig aktivitet såsom t.ex. vid anläggningsverksamhet, befintliga anläggningar, fartygstrafik, muddring, muddertippning, trålning, sand- och grusutvinning etc. 12.3 Exempel från Arkö Under mätningen med multibeamsystem fås även, inom stråk längs och på båda sidor om mätlinjerna, en redovisning, som kan liknas vid en flygbild, av bottnens struktur, textur och hårdhet baserad på ekosvarets signalstyrkevariation över tiden. Signalstyrkan registreras med fasta (mycket korta) tidsintervall och ger information om ekosvarets energiinnehåll (backscatter). Stråkbilderna kan sammanfogas till en heltäckande mosaik, som visar textur, struktur och hårdhet av större ytor på havsbottnen. Från mätningen av havsbottnen med Geoswath Plus utanför Arkö redovisas djup i figur 12 och backscatter i figur 13. I backscatterbilden, figur 13, kan man se att olika sedimenttyper på havsbottnen ger upphov till skiftningar i svärtning. Mörkare svärtning i mosaiken i orsakas av grövre material, t.ex. grus, sten och block, men även av ett mer osorterat material. Ljusare områden i mosaiken visar på förekomst av mer finkorniga sediment som exempelvis finsand, silt och lera, men även av ett mer sorterat material. Följaktligen kan olika sedimenttyper på havsbottenytan urskiljas på ett sätt i backscatterdata som inte går i djupdata. Dessutom brukar t.ex. trålspår, ankarspår, erosionsspår, spår av inlandsisen, gasförekomster, sandvågor, bottenvegetation etc. kunna urskiljas betydligt tydligare i backscattermosaiker än i djupdatamodeller.

48 Figur 12 Skuggad djupdatamodell av havsbottnen utanför Arkö framtagen genom mätningar med Geoswath Plus utförda av SGU med Ugglan. Figur 13 Skuggad backscatterbild av havsbottnen utanför Arkö framtagen genom samma mätning med Geoswath Plus, som i figur 12, utförda av SGU. Förändringar och fördelning av ytsedimentens hårdhet, struktur och textur samt företeelser som sandvågor syns mycket tydligare än i enbart djupdata. Generellt representerar de mörkare ytorna hårdare, grövre och/eller mer osorterat material och vice versa. 12.4 Exempel från SGUs projekt Skånestrand SGU har inom projektet Skånestrand kartlagt djupförhållanden och bottenbeskaffenhet från strandkanten ut till 1000 meter. Terrängmodellen är skapad från hopslagna djupdata insamlad av SGU med multistråleekolod och interferometrisk sonar samt av kommunerna med flygburen LIDAR, se figurerna 14-17. Information om bottenbeskaffenheten är framtagen från backscatterinformation insamlad med sidescan sonar, interferometrisk sonar, multistråleekolod samt skrovlighetsanalyser från djupdata insamlat med flygburen LIDAR, se

49 figurerna 18-21, tillsammans med penetrerande mätningar med sedimentekolod och seismik samt provtagningar och visuella observationer av bottnen. Figur 14 Djupdata insamlad med flygburen LIDAR, rensad från felträffar etc., från strandkanten och ut till mellan 2 och 6 meters vattendjup. Figur 15 Djupdata insamlad från 2-3 m till ca 6 m vattendjup med SGUs interferometriska sonar Geoswath plus monterad på den mindre undersökningsbåten Ugglan.

50 Figur 16 Djupdata insamlad från ca 6 till 10 meters vattendjup med SGUs multistråleekolod Kongsberg EM 2040 monterad på undersökningsfartyget Ocean Surveyor. Figur 17 Heltäckande terrängmodell av havsbottnen som visar djupförhållanden relaterade till RH 2000 i 1 x 1 meters cellstorlek från strandkanten och ca 1000 meter ut till ca 10 meters vattendjup. Den är skapad genom hopslagning av de djupdata som visas i figurer 14 till 16. De bottenyteavbildande mätningarna ger med hjälp av backscatterdata information om ytsedimentens (substratets) hårdhet, struktur och fördelning (figurerna 13 och 18-21), och genom djupvärden kan man skapa en terrängmodell av havsbottnen (figur 17). Från backscatterinformation kan även utbredningen av vegetationsklädda bottnar erhållas (figur 25). De bottenpenetrerande mätningarna ger information om hur havsbottnen är

51 uppbyggd, dvs. lagerföljder, fysiska egenskaper på sediment, läget för berggrundens överyta, vilka sediment som uppträder i bottenytan etc. Figur 18 Skrovlighetsanalys av djupdata insamlad med flygburen LIDAR från strandkanten och ut till mellan 2 och 6 meters vattendjup. Figur 19 Amplitud (backscatter) data insamlad från 2-3 m till ca 6 m vattendjup med SGUs interferometriska sonar Geoswath plus monterad på den mindre undersökningsbåten Ugglan.

52 Figur 20 Backscatterdata insamlad från ca 6 till 10 meters vattendjup med SGUs multistråleekolod Kongsberg EM 2040 monterad på undersökningsfartyget Ocean Surveyor. Figur 21 Heltäckande bild av backscatter och skrovlighet över havsbottnen som visar ytsedimentens (substratets) hårdhet, struktur och fördelning djupförhållanden från strandkanten och ca 1000 meter ut till ca 10 meters vattendjup. Den är skapad genom hopslagning av de data som visas i figurer 18 till 20. SGU tar fram bl.a. kartor över havsbottnens beskaffenhet i svenskt territorialhav och ekonomisk zon och har så gjort även i projektet Skånestrand, se figurerna 22-24. Kartorna visar utbredningen av de sediment och den berggrund som dominerar i den översta metern av havsbottnen tillsammans med de tunna lager med en största mäktighet på 50 cm som finns i

53 havsbottenytan (figur 22). Sedimenten delas in efter bildningsmiljö, kornstorlek och innehåll av organiskt material. Av detta kan man utläsa vissa drag i sedimentens fysikaliska egenskaper, nuvarande och tidigare sedimentdynamiska förhållanden, figur 23, samt lagerföljd på djupet. För att användare lättare ska kunna tillgodogöra sig informationen presenteras också kartor över ytsubstratet indelat i sju klasser enligt EUNIS-terminologin (European nature information system, se figur 24). Figur 22 Sedimentkarta framtagen med underlaget som visas i tidigare figurer, seismik- och sedimentekolodsdata samt provtagningar och visuella bottenobservationer. Tunt ytlager av bottenmaterial, redovisar den jordart (sediment) som förekommer direkt på havsbottenytan, i geologisk terminologi, och är mindre än 0.5 m i mäktighet. Huvudjordart, redovisar den jordart (sediment) som dominerar i den översta metern av havsbottnen, i geologisk terminologi.

54 Figur 23 Erosions-/ackumulations-förhållanden beskriver havsbottnens erosionsbenägenhet och sedimentdynamik. Detta är baserat på, den i bottenytan, förekommande jordartens bildningsmiljö, kornstorlek och innehåll av organiskt material. Figur 24 Ytsubstratskarta som redovisar det bottenmaterial som förekommer direkt i bottenytan i terminologi relaterad till European Nature Information System (EUNIS).

55 SGU framställer också sedan 2011 kartor som visar utbredningen av vegetationsklädda bottnar baserat på backscatterdata från sidoavsökande sonar och multistråleekolod samt sedimentekolods- och seismikdata och provtagningar och bilder, se figur 25. Figur 25 Backscattermosaik framtagen genom mätningar med den interferometriska sonaren Geoswath Plus monterad på Ugglan som i detta fall även ger en bild av utbredningen av vegetationsklädda bottnar, se de mörkare områdena i mosaiken. Med hjälp av sedimentekolodsdata, vilket visar samma ytsediment i såväl det ljusa som mörka området, kan, tillsammans med texturen i mosaiken, utbredningen av bottenvegetation bestämmas. 12.4.1 Kusterosion För att få en uppfattning om erosionsförhållanden och prognosticera erosionsrisker behövs information om de faktorer som utövar inflytande på själva erosionsprocessen. Dessa faktorer är jordart på land och på havsbottnen, kusttyp, sedimentdynamik samt terrängförhållanden. Kunskap om bottenbeskaffenhet och sedimentdynamik är alltså mycket viktigt om relevanta bedömningar ska göras av områden som i framtiden kan utsättas för erosion, och tillhörande planering av åtgärder, vid en klimatförändring och havsnivåhöjning.

56 13 Krav för olika användning Sjöfartsverket företräder Sverige inom International Hydrographic Organisation (IHO) och vår inriktning är att följa IHOs rekommendationer inklusive sjömätningsstandarden S44 som alltså realiseras genom FSIS44. Det betyder att de mätningar som sker på svenska vatten och som avses användas för de ändamål som IHO stipulerar (navigation och övrigt nautiskt bruk) ska uppfylla FSIS44. Sjöfartsverket samråder med Transportstyrelsen inför möten och omröstningar inom IHO och dess arbetsgrupper. Sammanfattning av nedan utvecklade behov. Mätning av de grunda områdena bör ske med följande krav för att ge bäst nytta för alla: Mätning av djup 3-10 m lägst till Special Order Mätning av djup 0-3 m lägst till Order 1a med tillägget att objekt större än 1 m skall detekteras. Vid mätning med LIDAR skall objekt över vattenytan detekteras som land. Backscatter från multibeam ekolodning skall samlas in och processeras till färdiga mosaiker. Det är även viktigt att insamlingen optimeras för hög kvalitet på backscatterdata. Metoder/instruktioner för detta bör arbetas fram. Data från sedimentekolod skall samlas in. Ortofoton av hög kvalitet skall samlas in från LIDARmätning. Reflektivitetsdata från LIDARmätningar skall samlas in och processeras till färdiga mosaiker. Det är av stor vikt att mätfel minimeras för att 3D-modeller av bottenytans form ska hålla hög kvalitet. Detta kan t.ex. göras genom att använda kontinuerliga ljudhastighetsprofiler under mätning (Moving Vessel Profiler) 13.1 Vad påverkar resultatet När det gäller djupdatas kvalitet vid mätning med båt så påverkas resultatet främst av följande: Inmätning av fartygets interna koordinatsystem. Detta knyter samman alla ingående delar i mätsystemet till en enhet och ett relativt litet fel här kan lätt förstoras vid mätning med multibeamekolod, främst vid större öppningsvinklar. Rörelsesensorns kvalitet, inställning och kalibrering. Ljudhastighetsprofilen avgör hur ljudet bryts och genom det påverkas både det mätta djupet men inte minst dess position. Om en felaktig ljudhastighetsprofil används kan man även få glipor mellan strålarna så man inte uppnår en fullständig bottentäckning. Det är mycket viktigt att en korrekt ljudhastighetsprofil används då stora lokala

57 variationer förekommer och även uppvärmning vid solsken kan göra att flera profiler behöver tas på en och samma position under en dag. Anslutningen till det landbaserade höjdsystemet (i detta fall RH2000) och geoidmodellens osäkerhet/vattenståndets osäkerhet. Personalens kompetens för insamling, kvalitetsbedömning och efterbearbetning av data. Det krävs väl utbildad och erfaren personal för att kalibrera ett komplett sjömätningssystem och operera det på rätt sätt. Likaså krävs erfarna utvärderare med god kunskap om det aktuella mätsystemet. Efterprocessering av data kräver mycket manuellt utförda bedömningar för att ge ett tillfredsställande resultat. Vid djupmätning med flygburen LIDAR så påverkas resultatet främst av följande: Inmätning av positionssystemet mot lasersystemet som normalt har rörelsesensor mm. integrerat i en och samma enhet. Regelbunden verifikation av höjdmätningar mot geodetiskt höjdbestämda objekt/ytor. Anslutningen till det landbaserade höjdsystemet (i detta fall RH2000) och geoidmodellens osäkerhet. Vattenkvalitet(sikt) och frånvaron av brytande vågor ( whitewash ). Personalens kompetens för insamling, kvalitetsbedömning och efterbearbetning av data. Även här krävs utbildad och erfaren personal. För utvärdering krävs också en djupare systemförståelse då vissa delar av utvärderingen även omfattar manuell analys av pulssvarens vågformer. Det senare främst där det finns störningar i form av beväxning eller mörkare bottnar. 13.2 Behov för sjökortsproduktion I Sjöfartsverkets ordinarie verksamhet används IHO (International Hydrographic Organisation) standarden S44 11 och den svenska realiseringen FSIS44 12. Denna standard anger minimivärden på mätosäkerheten och storlek på objekt som med säkerhet skall kunna detekteras vid mätning för sjökortsproduktion. Till exempel så säger FSIS44 att vid mätning utanför farledsområde 13 gäller att inom 0-20 m djup skall 2 m stora objekt kunna detekteras och 11 http://iho.int/iho_pubs/standard/s-44_5e.pdf 12 http://www.sjofartsverket.se/pages/40954/fsis44.pdf 13 Inom farledsområde ingår (men är inte begränsat till): befintliga, föreslagna eller planerade farleder, trafikseparationer, djupvattenleder, hamnar och ankrings- eller vänte-områden. Andra områden kan beslutas ingå i farledsområde.

58 osäkerheten i djupbestämningen vara mindre än 52 cm för 95 % av de mätta djupen (Order 1a). I standarden S44 är osäkerheterna angivna med 95 % konfidensintervall. Vilket innebär att 95 % av mätvärdena skall ha mindre fel än angiven osäkerhet. Samma sak gäller FSIS44, undantaget ramning där konfidensintervallet är 99 %. En känd svaghet i S44 rör de 5 % av mätfelen som tillåts vara större. Standarden säger också att man så långt som möjligt ska eliminera alla kända felkällor. Det vill säga, vet man att någonting är fel ska man göra vad man kan för att kalibrera sitt system eller på annat sätt åtgärda felet. Exclusive order Special order Order 1a Order 2 Aids to navigation and significant topography 14 Coastline and topography less significant to navigation 0.5 5 1.0 10 2.0 20 5.0 20 Depth horizontal uncertainty 15 (m) 2.0 2.0 5.0 + 5% of depth 20 + 10% of depth vertical uncertainty a = 0.15 a = 0.25 a = 0.50 a = 1.0 a 2 b d 2 (m) b = 0.004 b = 0.0075 b = 0.013 b = 0.023 d = depth d = depth d = depth d = depth Cubic feature detection capability 16 > 0.5 m >0.2m (bar sweeping) > 0.7 m >0.3m (bar sweeping) at least > 2 m or 10% of depths > 10% of depths Full sea floor search required required required required Fairway areas 17 Exclusive decision 0-20 m 20-100 m 100 m - Other depth areas 18 Exclusive decision - 0-100 m 100 m - Figur 26 Tabell ur FSIS44 14 Aids to navigation and significant topography includes fixed and floating aids, buoys, beacons, lighthouses, sectors of light, leading lines and quays. Maximum acceptable uncertainties do not include the influence of defective ability of manoeuvring the ship or crane as well as the natural movements of moored floating aids to navigation. 15 Take into consideration the planning of the density of soundings. 16 The equipment used to conduct the survey must be demonstrably capable of detecting features of the dimension specified. In many shallow fairways the actual minimum clearance is less than 1 meter and bar sweeping is a complementary method to eliminate the existence of not identified features. For that reason the cubic feature detection capability for bar sweeping is determined us being >0.2 m for Exclusive order and >0.3 m for Special order. 17 Description of fairway areas there the intervals of depths is intended to be applied. 18 Description of other depth areas there the intervals of depths is intended to be applied.

59 Alla ingående mätsystem och inmätningar samverkar till den totala mätosäkerheten. Det kan tyckas att en cm på höjdinmätningen av GPS:en inte kan påverka men för Special Order är det redan ca 4 % av den totala mätosäkerheten. För närvarande räknas alla områden som inte är farledsområde som Other depth areas. På grund av detta blir kraven för områdena 0-10 m låga men när mätning sker där idag uppfylls oftast special order. De ytor inom 0-10m som är farledsområden är små och till stor del redan uppfyllande FSIS44. Detta projekt, och även att Finska Trafikverket (Liikenevirasto) nu planerar att genomföra större mätningar på grundare vatten utanför farledsområden, har väckt frågan om det finns ett behov av att uppdatera den nu gällande FSIS44. SjöV och Finska Trafikverket kommer under året att diskutera detta och en initial kontakt angående detta har redan tagits. Kraven för 0-100 m djup för sjökortsproduktion, utanför de definierade farledsområdena, är enligt FSIS44 Order 1a Inom farledsområden 0-20 m djup gäller Special order enligt FSIS44. 13.3 Behov för maringeologi På SGU tittar man mer på bottnens morfologi, textur, struktur och hårdhet än på det faktiska djupet. När SGU idag genomför mätningar med multibeamsystem så sker det ibland samtidigt som man bogserar annan mätutrustning. Under sådana mätningar är det svårt att stanna upp för att ta ljudhastighetsprofiler och man saknar idag utrustning för att göra det under gång. I vissa fall kan denna kombination, då långa mätlinjer körs, resultera i få ljudhastighetsprofiler och sämre kvalitet på djupdata. Vid mätning används satellitbaserad höjdmätning (RTK) men i dagsläget utan jämförelser och kalibrering mot vattenstånd. Historiskt har för SGUs kartläggning prioriterats bra backscatterdata och hög upplösning på data inom varje mätstråk. Ett värde för vertikal noggrannhet är därför svår att sätta men de idag genomförda mätningarna skulle av Sjöfartsverket bedömas som falla inom Order 2 på grund av de vertikala men även horisontella osäkerheterna. Dock ser SGU ett behov av bättre djupdata i framtiden, framförallt i samband med ökad automatisering av karteringsmetoderna, samt utökade användningsområden för kartprodukterna, exempelvis marina habitatkartor (se13.6).

60 Kraven bör minst ställas som för Order 2, men gärna högre. Backscatterinformation är mycket viktig för att kunna göra klassning av ytsubstrat och planera för senare provtagning. Data från sedimentekolod är ett krav för analyser av bottnens beståndsdelar. 13.4 Behov för fastighetsbestämning För bestämning av fastighetsgränser krävs kännedom om var gränsen för 3 m vattendjup går. Fastigheters utsträckning i vatten bestäms enligt Lag (1950:595) om gräns mot allmänt vatten 19. I den lagen kan man läsa att en fastighet, enligt huvudregeln, sträcker sig 300 m ut från land eller till 3 m kurvan ifall den sträcker sig längre ut, undantag till denna regel finns. För att kunna bestämma fastighetsgränser (tillika gräns mot allmänt vatten ) krävs en djupkurva som är matematiskt framställd med adderad marginal för osäkerheten. Den 3 m kurva som Sjöfartsverket har i sina produkter idag är grovt generaliserad 20 och bygger på osäkra äldre mätningar. Behovet redovisas i Havsgränsutredningens betänkande Gränser i havet SOU2015:10. Kraven bör ställas som för Special Order i området 3-5m djup från allmänt vatten mot land. 13.5 Behov för erosionskartering För erosionskartering är repeterbarheten (precision) en viktigare parameter än absolut noggrannhet. Två mätningar nära inpå varandra bör helst visa samma resultat. Vill man kunna genomföra mätningar med olika metoder/mätsystem så blir kravet på absolut noggrannhet mycket viktigare. Samtidigt så är inte värdet i varje enskild punkt lika viktig som hur det ser ut över en större delyta med mellan 2-5 m sida. Om kravet för en sådan mätning för vertikal och horisontell osäkerhet skulle sättas till motsvarande som Special Order i tabellen för FSIS44 skulle det innebära en vertikal osäkerhet om 26cm (95%) ( motsvarar ca 13cm RMS om felen är normalfördelade). Vid användning av ett medelvärdesgrid (används normalt för jämförelser av ytor) bör man då kunna iaktta förändringar orsakade av erosion i storleksordningen 6 cm eller mindre, motsvarande för Order1a skulle då bli att man kan iaktta förändringar mindre än 12cm. Kravet på objektdetektion torde inte vara så högt då dessa objekt normalt är hårda och inte påverkas av erosion. 19 Förutom i havet finns även allmänt vattenområde i Vänern, Vättern, Hjälmaren och Storsjön. 20 När en djupkurva generaliseras kan flera mindre uppgrundningar slås samman till en sammanhängande djupkurva. En taggig kurva kan slätas ut genom att en slätare kurva tillåts omsluta denna varigenom djupkurvan alltid flyttas mot det djupare hållet.

61 Order 1a anser vi är den lägsta nivån man bör uppnå men Special order är önskvärt. Backscatterinformation är här mycket viktig då man genom den också kan se vilken typ av botten man har och hur eventuell beväxning påverkas över tiden. Ortofoton av hög kvalitet används för att se hur strandlinjen förändras men kan på de grundare delarna även ge information om beväxning. Data från sedimentekolod är ett starkt mervärde för analyser av bottnens beståndsdelar. 13.6 Behov för habitatkartläggning/naturskydd Ett habitat är ett brett begrepp som generellt används både till att beskriva en kombination av abiotiska variabler som substrat och djup, samt även biologiska variabler såsom bottenlevande djur och växter. Definitionen av habitat i denna text är delvis synonymt med biotop och kan beskriva både en livsmiljö sedd ur artens perspektiv samt områdets naturtyp mer allmänt. Habitat kan kartläggas både genom kartering, modellering, eller via en kombination av de två. Vid direkt kartering använder man ofta högupplöst fjärranalys data såsom djupmodeller, sonarbilder/backscatterdata och ortofoton tillsammans med valideringsdata som bottenprover och foton. Habitaten kan sedan antingen digitaliseras och tolkas manuellt av en habitatexpert, eller via mer automatiserade tekniker där segmentering och klassificeringsalgoritmer används. Analyser och klassificering av fjärranalysbilderna och valideringsdata (detta är i praktiken en form av modellering) kan sedan göras innan eventuella manuella justeringar/tolkningar görs. Exempel på habitat som kan kartläggas via direkt kartering är ålgräsängar, tareskogar, musselbankar samt abiotiska habitat som exempelvis bottensubstrat (se stycket om maringeologi i 13.6) och havslandskap. Habitatmodellering är ett brett begrepp då rumslig modellering kan användas både för att ta fram sannolikhetskartor över abiotiska faktorer såsom substrat, syrehalt och siktdjup, biologiska faktorer som förekomst av olika växter och djur på havsbotten, liksom utbredningen av rörliga arter som fiskar, sälar och sjöfågel. För att beskriva ett habitat tas normalt en mängd olika underlag fram som baseras på djupinformation, bland annat bottenytans form och lutning, bottenytans skrovlighet samt vilka delar av bottnen som nås av solljus. Utöver detta kan kartor och modeller överbeväxning och ytsediment mm. användas vilket skulle dra nytta av sonarbilder/backscatterinformation. Oftast kompletteras djupunderlaget med en mängd andra undersökningar som undervattensfoton och videotransekter, bottenprover, modellering av vågexponering, mätning av bottentemperatur, salinitet, syrehalt mm.

62 Generellt sett är inte kraven så höga när det gäller absolut vertikal osäkerhet för habitatmodellering och kartering. Dock är det viktigt att minimera mätfel som påverkar visualiseringen av bottenytans form, då mätfel kan misstolkas som bottenstrukturer. Beroende på vilka arter och på vilken skala som kartläggs så varierar kraven på indata. I de fall som modellering utförs över större områden krävs en rimlig nivå på osäkerheten så att data från flera mätningar kan kombineras till en modell, ofta med en upplösning om 5-25 m. Vid direkt kartering eller lokal habitat modellering är kraven ofta större både på upplösning och kvalitet då man vill se enskilda strukturer som exempelvis kanten på en ålgräsäng, eller enskilda block. Om man använder automatiserade segmenteringstekniker i karteringsprocessen är kraven ännu högre för att undvika att effekter av mätfel felaktigt segmenteras som en bottenstruktur och stora tidsbesparingar kan göras om fjärranalys data håller hög kvalitet. Kvaliten på djupdata, sonarbilder och övrig fjärranalys data är direkt avgörande för hur väl habitat kan kartläggas och hur mycket tid som går åt till detta. Vi bedömer att data som uppfyller Order 1a är tillräcklig för att fylla de flesta behoven. Backscatterinformation från sonar och LIDAR mätningar är mycket viktig då man genom denna typ av data kan tolka både ytsubstrat samt eventuell beväxning och fauna. Data från sedimentekolod är ett starkt mervärde för analyser av bottnens beståndsdelar. Ortofoton som används för att ge information om bland annat beväxning. 13.7 Båtliv och Skärgårdstrafik Båda dessa typer av trafik går ofta utanför de markerade allmänna farlederna. Skärgårdstrafiken går dock oftast samma väg hela tiden och känner till dessa väl. Fritidsbåtarna går dock ofta i okända vatten och förlitar sig idag oftast till elektroniska sjökort som till stora delar utanför farlederna baseras på data från före 1940. Kraven i FSIS44 inom allt vatten, 0-100 m djup, utanför Fairway Area är Order 1a. För de som navigerar utanför farlederna är detta inte tillräckligt, då Order 1a tillåter att objekt upp till 2 m inte detekteras. Att utanför en 3 m kurva riskera att stöta på en okarterad sten med 1,1 m djup, i ett område som nyligen är sjömätt är inte acceptabelt. Även den osäkerhet, drygt 50 cm, för djupbestämning som tillåts enligt Order 1a anses ofta vara för hög särskilt på grunda områden. Kombinerat med ett missat större objekt skulle detta kunna innebära att en sten med drygt 0,6m djup kan tillåtas vara okarterad utanför 3 m djupkurvan. Kraven behöver därför skärpas och Special Order bör uppfyllas inom djupområdet 3-10 m. Även om önskemålet vore att detta krav kunde gälla in till 0 m så gör tekniken att detta idag är orimligt

63 svårt, eller i vilket fall orimligt dyrt, att uppfylla. På djupare vatten än 10 m minskar kraven både när det gäller objektdetektion och djupnoggrannhet i dessa vatten. Inom det grundaste området 0-3m ger den NSL-kartering som nu genomförs information om närvaron av grunda objekt i det området även om dessa inte kan djupbestämmas, utan endast klassas som bränning, undervattenssten eller övervattenssten. Större fritidsbåtar som går in mot land för att förtöja, och då passerar in på områden grundare än 3 m djup, lär göra detta med låg fart och skärpt uppsikt på eget ekolod, utkik i fören eller liknande, varför risken för allvarliga skador då också begränsas. Vi bedömer behovet inom 3-10 m djup till Special Order. För 0-3 m till Order 1a men med tillägget att 1m objekt skall detekteras. 14 Prioritering av mätområden Hela det svenska kustområdet är i stort behov av mätning inom det grunda kustområdet för användning inom en mängd olika tillämpningsområden. Planering av mätning är svår och även om man nu gör en planering så ska den endast ses som ett underlag som bör uppdateras kontinuerligt då behov av data i särskilda regioner kan komma att bero på ännu oidentifierade behov. Vid beställning av LIDAR mätning bör man inte upphandla mindre områden än ett län i taget. Kostnaderna kan även sjunka om man upphandlar flera län samtidigt då entreprenören då får mindre risker, beroende på väderleksförhållanden, om denne fritt kan alternera mellan områdena. Likaså bör leverantören få tillräcklig tid för genomförande och leverans av mätningen så den kan genomföras under en lämplig tidsperiod. En utsträckt tidsperiod gör dock att det blir svårare att prognosticera utgifterna mellan åren. Inriktningen bör dock vara att man mäter hela kuststräckan med en kombination av högupplöst och lågupplöst LIDAR (eller ett kombisystem) genom en överflygning med överlapp mellan flygstråken. Insamling ska då ske av både batymetri inom 10 m djupområden och topografisk data ska också samlas in då flygning sker över land. Vid LIDAR mätning bör prioritet ges åt de norra länen då perioden av lämpliga mätförhållanden där är väldigt begränsad både på grund av isförhållanden och lämpliga tidsperioder baserat på siktdjup. Skånekusten samt östra Öland där det redan idag finns tillgång till laserbatymetri, dock med lägre upplösning, bör mätas sist. Mätningarna på Ölands ostkust gjordes av Sjöfartsverket med första generationens system i slutet av 90-talet. Skånekusten förutom Båstads Kommun mättes med ett LIDAR-system utan högupplöst laserkanal för de grundare delarna i samband med det så kallade Skånestrandsprojektet och bör därför också hamna långt ned i prioritet för

64 mätning. Båda dessa områden bör dock mätas på nytt för att vi ska få ett likvärdigt resultat längs hela kusten. Så snart som mätdata från LIDAR-systemet har levererats bör kompletterande mätning med båt påbörjas inom området 3-10 m. Behov av data finns, som tidigare beskrivits, för en mängd olika tillämpningar både när det gäller risker som översvämningar och skred, men även för viktiga miljökartläggningar för att kunna bedöma påverkan av utsläpp mm. Då mätning med båt är en tidsmässigt större insats än lasermätningen bör prioritering av denna ske i samråd med SGI och MSB så områden med stor påverkan, för bebyggda områden/väg/järnväg, vid översvämningar och stora skredrisker mäts först. Hänsyn måste dock även tas till behoven av miljökartering. Mätning med båt är väldigt tidsödande och kommer att behövas antingen upphandling av den typen av mätning eller anskaffning av fler mindre mätenheter och personal för att kunna genomföra dessa kompletterande mätningar inom en rimlig tidsrymd. Området 0-3 m Täcks helt av flygbaserad lasermätning vilket gör att ett resultat som är betydligt bättre än dagens tillgängliga data erhålls. Underlättar också då efterföljande mätning med båt nära de grunda områdena kan genomföras med större säkerhet och till lägre kostnad. Området är för tidskrävande att mäta med båtbaserade hydroakustiska metoder men enstaka kompletteringar med båt kommer troligen att behövas. Området 3-6 m Området täcks till största delen av en initial flygbaserad lasermätning. Högupplöst lasermätning täcker troligen inte ner till 6 m mer än för ca 50 % av ytan. Efter lasermätning är detta ett relativt säkert område att mäta i med mindre och grundgående båtar som använder multibeamekolod med bred öppningsvinkel upp till +65-70 grader. Området 6-10 m Mätning med flygbaserad laser ger endast undantagsvis täckning med täckning med högupplösta kanalen. Lågupplöst lasermätning ger en täckning >50 %. Säkert område att mäta i med båtar och grundgående fartyg som nyttjar hydroakustiska metoder med öppningsvinkel upp till +60 grader. Området >10 m Avsevärt lägre kostnader att mäta än grundare områden, dessa ytor ingår inte i planeringen men en hel del sådana kommer ändå att mätas i anslutning till de grundare. Hälften (48 %) av de som svarade på enkäten ansåg sig ha ett behov av data med motsvarande kvalitet som på grunda vatten inom djupområdet 10-30 m så även här finns ett stort behov.

65 15 Metodik för mätplanering Mätplanering av en sådan här omfattning blir ganska övergripande. Detaljplaner måste därför till fortlöpande under mätningarnas gång för planering av såväl interna som externa resurser. I samband med planeringen måste också vidare diskussioner föras om hur till exempel backscatterdata ska samlas in, bearbetas och levereras. Detaljplanering av flyglinjer mm. är till sist en ren flygsäkerhetsaspekt och måste utföras eller minst kontrolleras av flygbesättningen. Den delen bör därför i sin helhet utföras av entreprenören. Den planering som nu har genomförts inom projektet är endast till för att kunna bedöma arbetets omfattning för att kunna lämna kostnadsuppskattningar, men kan dock ingå som en del av ett upphandlingsunderlag. För Sjöfartsverkets del påverkar insamlandet av data hela sjökarteprocessen då inkomna data måste kvalitetskontrolleras och jämföras mot tidigare kända uppgifter så eventuella akuta rättelser av sjökorten eller navigationsvarningar kan utfärdas. När dataleveranserna har godkänts och finns nedladdade i djupdatabasen skapas så kallade rättelseunderlag som går vidare i produktionskedjan för införande i såväl digitala som analoga sjökort. Hela denna process måste planeras och bemannas så att lämpliga resurser finns tillgängliga och långa kötider inte uppstår. Åtgärder som krävs på Sjöfartsverket Laserdata: Upphandling av mätning, mottagningskontroll av leveranser, införande i djupdatabasen, rättningar 21 i sjökort samt framtida förvaltning av rådata. Båtburen mätning: Mottagningskontroll, införande i djupdatabasen, framtagning av rättelseunderlag samt framtida förvaltning av rådata. Uppdatering av sjökort: Samtliga djupkurvor och djupuppgifter inom berörda områden behöver bytas ut. Medför en stor kvalitetsförbättring av produkterna som kommer användare av olika sjökortsprodukter till del. Framtagande av backscattermosaik: Lagras som GeoTIFF bilder och tillställs SGU Framtagande av reflektivitetsmosaiker: Lagras som GeoTIFF bilder och tillställs SGU Data som bör tas fram av Sjöfartsverket. Säker gräns för allmänt vatten; behöver definieras baserat på bedömda osäkerheter. Djupkurvor utan generalisering med 1m separation för 0-6 m djup. Försvarsmaktens krav på sekretess kan dock möjligen hindra spridning av dessa över alla områden. Färdiga högupplösta djupdatamodeller exempelvis för min-, max- och median-djup. 21 Sjöfartsverket kan bli skadeståndsskyldig om inte avvikelser som påträffats vid mätning meddelas sjöfarten skyndsamt och en olycka med sak eller personskada skulle inträffa.

66 Åtgärder som krävs på SGU Mottagning av oprocesserat SBP data: för senare processering och utvärdering samt framtida förvaltning av rådata. Mottagning av från Sjöfartsverket levererade backscatter- och reflektivitetsdata: för planering av provtagning, analys av bottensubstrat, utbredning av bottenvegetation etc. 16 Lagstiftning och sekretess 16.1 Sekretess vid sjömätning Sjömätning längs kusten kräver idag tillstånd från Försvarsmakten, Databastillstånd från Lantmäteriet samt Spridningstillstånd från Sjöfartsverket. I sin proposition 2015/16:63 skriver regeringen Regeringens förslag: Det ska alltjämt krävas tillstånd för sjömätning inom Sveriges sjöterritorium med undantag av sjömätning i insjöar, vattendrag och kanaler och av sjömätning som utförs i en allmän hamn av den som ansvarar för hamnen. Sjömätning som är ringa ska inte längre omfattas av krav på tillstånd. Det saknas dock klara riktlinjer för vad som kan anses vara ringa sjömätning vilket kan komma att leda till att mätningar kommer att ske av en mängd olika aktörer inom de kustnära områdena utan att data blir insamlat till en kvalitet som fyller de flestas behov. Data kommer troligen inte heller att tillställas den nationella djupdatabasen (DIS) hos Sjöfartsverket. Inte heller när det gäller sjömätning som bedrivs med tillstånd kan krav ställas på att data skall delges SjöV för införande i DIS, då lagstöd för ett sådant krav saknas. De data som idag tillställs SjöV från externa mätningar är främst sådana som är beställda av hamnar och Länsstyrelser. 16.2 Frisläppande av 0-6m djup Det finns hos många en önskan och en förhoppning om att det snart skall bli möjligt att helt undanta djupområdet 0-6m från kravet på spridningstillstånd. Regeringen skriver i sin proposition 2015/16:63 Skydd för geografisk information: Försvarsmakten har identifierat två generella områden inom vilka den högupplösta djupinformationen enligt myndigheten inte kan skyddas och därför kan släppas fri inom ramen för ett tillståndsförfarande. Det första området är de allmänna farleder som finns angivna i Sjöfartsverkets tillkännagivande (SJÖFS 2013:4) av register över allmänna farleder och allmänna hamnar, eftersom det inom farlederna är mycket svårt att upptäcka och förhindra dold insamling av djupinformation. Det andra området är djupintervallet 0 6 meter, inom

67 vilket det i dag är möjligt att med hjälp av öppen information, exempelvis kommersiellt tillgänglig satellitinformation, analysera fram djupinformation. Även efter att den föreslagna lagstiftningen träder ikraft så kommer kravet på spridningstillstånd att finnas kvar på de grunda områdena. Möjligheten att kunna begära undantag från kravet på spridningstillstånd för större områden förbättras dock något i den nu föreslagna lagstiftningen. 17 Förslag på fullskaleprov som fortsättning av projektet Under arbetets gång har tankarna på ett fullskaleprov vuxit fram, för att kunna få ett facit på de kostnadsberäkningar som tagits fram och se hur bedömningen av arbetsbelastningen stämmer. Vi föreslår därför att ett sådant test genomförs i ett län längs den svenska kusten. Vi har studerat två län, Halland och Uppsala som möjliga provområden. Halland har ganska låga stränder och domineras av sandstränder. Man har tidigare haft ganska stora problem med översvämningar i samband med kraftiga vattenståndshöjningar. Dessutom har man på delar av kuststräckan relativt mycket stranderosion. Uppsala län har mer klippkust och mindre problem med stranderosion. Nedan lämnar vi förslag till hur ett fullskaleprov i ett län kan genomföras: 17.1 LIDAR Heltäckande mätning med LIDAR bör ske över alla områden mellan 0-10 m enligt nuvarande sjökortsbild inklusive höjddata på land där överflygning ändå sker. Data levereras som rådata samt processerade till Sjöfartsverket för införande i djupdatabas och sjökortsprodukter. Insamlat data ska innehålla reflektivitetsvärden. Flygning skall ske så att minst ett flygstråk täcker området utanför 10 m kurvan i befintligt sjökort. En sådan mätning ger snabbt tillgång till ett betydligt bättre dataset, för bland annat miljöanalyser och översvämningsmodellering, än vad som idag finns från gamla mätdata. LIDAR-systemet ska också samla in multispektrala foton och leverans bör, förutom insamlade foton, ske av en högupplöst Ortofotomosaik. En stor initial kostnad är så kallade etableringskostnader, d.v.s. i huvudsak kostnader för att ta plan, utrustning och personal till och från arbetsområdet. Etableringskostnaderna i sig gör att kostnaden per km 2 för att mäta små områden blir väldigt höga i förhållande till mätning av större områden. Kan man dessutom planera för områden på olika delar av kusten kan man minska risken för väderberoenden, regn, dimma och skummande vågor. Ytorna att täcka med LIDAR-mätning kan tyckas vara mycket större än det område som är tänkt att täcka, men vi vet inte på förhand hur pass väl befintliga djupkurvor stämmer samtidigt som flygning alltid sker på räta kurslinjer. Vändningstiden för flygplanet är dessutom en så pass stor del i förhållande till den egentliga insamlingstiden och då blir detta ändå ett

68 ekonomiskt sätt att genomföra mätningarna. En finare planering ger mindre yta som behöver mätas men ganska snabbt kommer man med fler vändningar upp i samma tidsåtgång och kostnad som för den större ytan. Förhoppningen är att man också ska ha möjlighet att upptäcka tidigare okända uppgrundningar och även få en täckning betydligt längre ner än 10m och därigenom snabbt få ett förbättrat djupunderlag att arbeta vidare med. 17.2 Fartygsburen mätning Efter leverans av flygmätning kan mätning av djupområdena mellan 3-10 m 22 ske med båt. Lämpligt mätsystem för detta är Multibeam med dubbla vinklade svängare. Det möjliggör att man kan mäta längre upp mot det grunda vattnet utan att i onödan behöva riskera båt och utrustning. Mätning skall ske heltäckande med målsättning att nå en kvalitet enligt tidigare angivna mätkrav. Det är främst objektdetektionen på de grundaste områdena som är svår att uppfylla. Backscatter från multibeamekoloden skall samlas in och processeras till så kallade mosaiker. Insamling bör kompletteras med insamling av data från penetrerande ekolod så kallad SBP som möjliggör analys av bottenmaterialens uppbyggnad. Denna insamling kan ske parallellt med ordinarie mätning så länge båtens hastighet hålls under 6 knop vilket ändå är en rätt normal mäthastighet på grunda områden. SBP data levereras till SGU utan bearbetning eller tolkning. Mätning så nära stränderna och vid en så pass öppen kust innebär en ökad risk för väderstandby vilket vi måste ta hänsyn till i våra beräkningar. 17.3 Investeringar För att på ett bra och effektivt sätt kunna genomföra mätningar med båt behövs en uppdatering av befintligt multibeamsystem till ett dual head system. Om ytterligare en mätenhet skall utrustas tillkommer förutom ytterligare en utrustning enligt nedan eventuellt ytterligare investeringar i form av rörelsesensorer och positioneringsutrustning om ca 800 000 kr. Multibeamsystem med dubbla svängare SBP system (Ev. Rörelsesensor och positionering) Summa investeringar: 2 500 000 kr 1 000 000 kr (800 000 kr) 3 500 000(-4 300 000) kr Investeringskostnader för utrustning enligt ovan räknas inte in i mätningskostnaderna senare i rapporten. Den högre kostnaden gäller per båt, om mer än en båt skall användas. 22 3 m anges här för att möjliggöra en snabbare och ändå säker komplettering med Multibeamlodning. Om möjligt fångas 2 m eller grundare med båten på säkert djup.

69 18 Mätning Hallands län Ett mindre område norr om länsgränsen har tagits med då det logiskt passar in i mätplaneringen för flygmätning. Även Båstad Kommun som inte mättes i samband med projektet Skåne Strand räknas in i underlaget. Arealerna som är omätta fördelar sig på följande sätt: 0-3m 103km 2 3-6m 76km 2 6-10m 129km 2 10-20m 528km 2 18.1 LIDAR 0-10m sammanslaget blir 308km 2 En grov flygplanering ger resultatet att berörd yta att täcka med LIDARmätning är 1464km 2 dvs. nästan 5 ggr storleken av det djupområde som ligger till grund för mätplaneringen. Viss del av mätstråken går över land och kan ge en förbättrad information om strändernas höjdförhållanden. Höjddata levereras från Sjöfartsverket till Lantmäteriet. Kostnad för LIDAR-mätning beräknas till 9 950 000kr. 18.2 Fartygsburen mätning Beräkning av tidsåtgång för mätning: 0-3m 103km 2 [/3 /0,48(km 2 per dag)]=> 72dagar 3-6m 76km 2 [/0,8(km 2 per dag)]=> 95 dagar 6-10m 129km 2 [/1,5(km 2 per dag)]=> 86 dagar 10-20m 528km 2 [/2/2(km 2 per dag)]=> 132 dagar (räknat på 50 % av ytan) 23 Åtgångstiden för själva mätningen beräknas till 385 dagar och med hänsyn tagit till besättningsbyten, etablering och underhåll av landstationer, väderstandby, underhåll mm. beräknar vi att åtgångstiden för mätning totalt handlar om 2,4 till 3 båt-år och bör fördelas över tre år, alternativt att flera enheter sätts in. Med en fartygskostnad (inklusive en första kvalitetskontroll) om 9,8 Miljoner per år beräknas kostnaden för fartygsmätning till mellan 23 500 000 och 29 400 000 Miljoner kronor. 23 Då ytorna för djupområdet 10-20m är mycket sammanhängande blir dess yta mycket större än vad som är rimligt i det här fallet, därför har vi reducerat denna yta till 50 % i beräkningen.

70 18.3 Bearbetning av resultat Kvalitetsgranskning (QA) och analyser av LIDARdata Efterprocessering och QA av multibeamdata Processering backscatter Initial rättning efter avslutad LIDARmätning Summa för bearbetning: 650 000 kr 1 500 000 kr 700 000 kr 200 000 kr 3 050 000 kronor Efter avslutad fartygsburen mätning sker uppdatering av sjökortsdatabasen när det passar SjöV ordinarie produktionsplan. För en forcerad uppdatering, efter avslutad kvalitetsgranskning, krävs finansiering för extra resurser om 500 000 kr 18.4 Totalsumma Totala kostnaden för mätning med LIDAR, mätning med båt, efterprocessering och initial rättning av sjökort beräknas till mellan 36 500 000 och 42 400 000 kronor och ett genomförande på tre år. 18.5 Kompletterande geologisk kartering För att i ett forcerat tempo få fram den kunskap och information om bottenbeskaffenhet och sedimentdynamik som behövs för kustzons-planering och förvaltning, samt som underlag för erosionsbedömningar genom geologisk kartering, hamnar kostnaden enligt uppgift från SGU på ca 6,1 MSek. Kostnaden är då räknad utifrån att endast täcka de 308 km 2 som är grundare än 10m med kartering av bland annat sediment, substrat och habitat inkl. processering, bearbetning, sammanställning och produktframställning enligt kap. 20.3. 19 Mätning Uppsala län Innefattar endast Östersjöområdet, ej Mälaren. Ett mindre område söder om länsgränsen har tagits med då det logiskt passar in i mätplaneringen för flygmätning. Arealerna som är omätta fördelar sig på följande sätt: 0-3 m 176 km 2 3-6 m 133 km 2 6-10 m 132 km 2 10-20 m 389 km 2 0-10m sammanslaget blir 441km 2

71 19.1 LIDAR En grov flygplanering ger resultatet att berörd yta att täcka med LIDARmätning är 2422km 2 dvs. drygt 5 ggr storleken av det djupområde som ligger till grund för mätplaneringen. Viss del av mätstråken går över land och kan ge en förbättrad information om strändernas höjdförhållanden. Höjddata levereras från Sjöfartsverket till Lantmäteriet. Kostnad för LIDARmätning beräknas till 14 250 000kr. 19.2 Fartygsburen mätning Beräkning av tidsåtgång för mätning: 0-3 m 176 km 2 [/3 /0,48(km 2 per dag)]=> 122dagar 3-6 m 133 km 2 [/0,8(km 2 per dag)]=> 167 dagar 6-10 m 132 km 2 [/1,5(km 2 per dag)]=> 88 dagar 10-20 m 389 km 2 [/2/2(km 2 per dag)]=> 97 dagar (räknat på 50 % av ytan) 24 Åtgångstiden för själva mätningen beräknas till 474 dagar och med hänsyn tagit till besättningsbyten, etablering och underhåll av landstationer, väderstandby, underhåll mm. beräknar vi att åtgångstiden för mätning totalt handlar om 2,9 till 3,6 båt-år och bör fördelas över tre till fyra år, alternativt att flera mätenheter sätts in. Med en fartygskostnad (inklusive en första kvalitetskontroll) om 9,8 Miljoner per år beräknas kostnaden för fartygsmätning till mellan 28 400 000 och 35 300 000 kronor. 19.3 Bearbetning av resultat Kvalitetsgranskning (QA) och analyser av LIDARdata Efterprocessering och QA av multibeamdata Processering backscatter Initial rättning efter avslutad LIDARmätning Summa för bearbetning: 800 000 kr 2 200 000 kr 850 000 kr 250 000 kr 4 100 000 kronor Efter avslutad fartygsburen mätning sker uppdatering av sjökortsdatabasen när det passar SjöV ordinarie produktionsplan. För en forcerad uppdatering, efter avslutad kvalitetsgranskning, krävs finansiering för extra resurser om 1 250 000 kr. 24 Då ytorna för djupområdet 10-20m är mycket sammanhängande blir dess yta mycket större än vad som är rimligt i det här fallet, därför har vi reducerat denna yta till 50 % i beräkningen.

72 19.4 Totalsumma Totala kostnaden för mätning med LIDAR, mätning med båt, efterprocessering och initial rättning av sjökort beräknas till mellan 46 750 000 och 53 650 000 kr. 19.5 Kompletterande geologisk kartering För att i ett forcerat tempo få fram den kunskap och information om bottenbeskaffenhet och sedimentdynamik som behövs för kustzons-planering och förvaltning, samt som underlag för erosionsbedömningar genom geologisk kartering, hamnar kostnaden enligt uppgift från SGU på ca 8,75 MSek. Kostnaden är då räknad utifrån att endast täcka de 441 km 2 som är grundare än 10m med kartering av bland annat sediment, substrat och habitat inkl. processering, bearbetning, sammanställning och produktframställning enligt kap. 20.3. 20 Förslag på mätplan Vi bedömer att mätning med både LIDAR och båt behöver genomföras för att få ett dataset som täcker de flestas behov med tillräcklig noggrannhet. Vi har beräknat de ytor som täcks in av flygplaneringens behovsytor som är betydligt mindre än de ytor som faktiskt kommer att täckas av överflygning. Inom dessa ytor har sedan arealerna för respektive djupområde beräknats. Resultatet redovisas separat för havet respektive insjöarna. Dessa ytor används senare för att beräkna kostnaderna för mätning med båt. Ytan i havet fördelar sig enligt nedan: 0-3 m 3 475 km 2 3-6 m 3 039 km 2 6-10 m 4 138 km 2 10-20 m 6 395 km 2 Inom detta djupområde finns även delar mellan 6-10 m där sådana kurvor inte finns i sjökorten. Ytan i insjöarna fördelar sig enligt nedan: 0-3 m 1 126 km 2 3-6 m 852 km 2 6-10 m 789 km 2 10-20 m 287 km 2 Det är dock inte sannolikt att LIDAR på något ställe kan detektera djup så långt ned i insjövatten. Hur mätningen bör utföras redovisas under 17.1 och 17.2

73 Även om hela Sveriges grunda kustdelar kommer att mätas genom ett större mätprojekt i närtid så finns det ett behov av återkommande mätningar av vissa kuststräckor i framtiden. De områden som då främst är aktuella är kuststräckor som är påverkade av bland annat sedimentation, erosion och sandflytt.

74 20.1 Initial mätning med LIDAR Som inledning på ett nationellt mätprojekt för kusten föreslår vi att man börjar med en heltäckande mätning med LIDAR. Detta för att så snabbt som möjligt få betydligt bättre data över Sveriges kust än vad som finns idag och för att kunna göra efterföljande mätning med båt både snabbare och säkrare. Vårt förslag är att man genomför en mätkampanj för lasermätning som sträcker sig över en tidsperiod om 5 år och kostnaderna baseras därför på detta förslag. Detta medför att Sjöfartsverket inte behöver tillsätta så mycket extra resurser som om ett ännu snabbare mätningsalternativ skulle väljas. Ett snabbare alternativ skulle också innebära att ytterligare flygplan behöver sättas in och kan leda till brist på system på marknaden och därigenom högre kostnader vid en upphandling. Ett alternativ som möjligen skulle kunna sänka kostnaden vore att köpa in ett lasersystem och genomföra mätningar i egen regi med lämpligt inhyrt flygplan. SjöV har tidigare haft diskussioner med luftfartsverket om möjligheten att med deras 2 mätflygplan skapa förmåga att bära lidar utrustning då de kan ha överkapacitet pga. redundans krav. Detta skulle då kunna vara ytterligare en variant där SjöV och Luftfartsverket samverkar kring en plattform och utvärdering. Dessa alternativ har inte beaktats i arbetet och skulle fördröja en möjlig igångsättning av mätningar då först lasersystem måste köpas in, avtal tecknas angående flygplan, samt därefter omfattande systemutbildning av personal. Den genomförda grovplaneringen ger vid handen att en komplett mätning behöver täcka områden om 35 452 km 2 varav 6 918 km 2 (19 %) då består av insjöområden som Mälaren, Hjälmaren, Vänern och Vättern. Vid en genomförd mätning blir i själva verket det område som insamling sker över betydligt större då man vid mätning slår samman delområden och även kommer att flyga en del över land då insamling företrädesvis sker på rak kurs. Av ovanstående grovplaneringsyta blir de rena vattenytorna 4 500 km 2 insjövatten22 267 km 2 Havsvatten 20.2 Sekundär mätning med fartyg Mätning med båt är tidsödande och det kommer att behövas antingen upphandling av den typen av mätning, eller anskaffning av fler mindre mätenheter och personal för att kunna genomföra dessa kompletterande mätningar inom en rimlig tidsrymd. Efter att de arbeten som finns fram till 2020 i Sjöfartsverkets nuvarande mätplan har avslutats kan större resurser (personal) omfördelas till mätning på områden utanför farlederna. Beräkningarna i kapitel 21

75 visar på att tidsåtgången för mätning av hela det grunda kustområdet är mellan 81 och 100 års arbete för en mätenhet. Lämplig dimensionering av antal mätande enheter, utan att betydande resurser behöver tillsättas för omhändertagande av insamlat data, bedöms vara 5-6 enheter. Detta skulle innebära att ett genomförande av mätning i hela det grunda kustområdet kan genomföras på 14 till 20 år. Om ännu fler enheter (även upphandlade) skulle sättas in i mätningarna, för en kortare genomförandetid, behöver så mycket personal anställas att det skulle leda till en klar övertalighet efter projektets avslut. En båt bör från sjösäkerhetssynpunkt, men även mätningstekniskt alltid vara bemannad av minst två personer. Dessa klarar då av att samla in data på ett kvalitetsmässigt sätt utan att sjö- eller person-säkerheten påverkas. Ytterligare en man bör finnas i mätningsgruppen för kvalitets- och täcknings-kontroll, utvärdering av data, kontroll av höjdreferenser mm. Detta arbete kan beroende på använd båt och väderförhållanden mm. antingen ske ombord eller på annan plats i land i anslutning till mätområdet. Tillsammans med löner, traktamenten, resor, boendekostnader, bränsle, mm. beräknas kostnaden för mätning i ett sådant här projekt till 35 000kr/dag. Det är möjligt att upphandla mätning från privata aktörer men med gällande, och föreslagen framtida, lagstiftning så krävs normalt en så kallad säkerhetsupphandling, enligt Lag (2011:1029) om upphandling på försvars- och säkerhetsområdet, om det gäller mätning i territorialhavet. Möjliga leverantörer måste då uppfylla vissa krav för att skydda säkerhetsskyddsklassificerade uppgifter 25, gällande sekretess och informationssäkerhet, för att kunna delta i anbudsförfarandet. Detta minskar eventuellt också viljan och möjligheten för utländska leverantörer att delta, även om det inte är omöjligt för utländska företag att delta. Insjöområden, och efter en särskild prövning vissa områden i territorialhavet skulle dock kunna upphandlas utan krav på sekretess mm. Om berörda myndigheter, i detta fall Försvarsmakten med stöd av Sjöfartsverket 26, kan klargöra att det inte finns skäl att ställa särskilda krav på leverantörerna i syfte att skydda säkerhetsskyddsklassificerade uppgifter så skall upphandlingen genomföras på vanligt sätt enligt Lag (2007:1091) om offentlig upphandling. Upphandling av mätning innebär också viss kostnad för upphandling och en kostnad för projektledning och uppföljning av leverantörer. 25 I detta fall avses alltså sjömätning eller viss annan kartering/mätning/undersökning i specificerade områden. 26 Om den nu föreslagna ändringen i lagstiftningen kommer att antas kan myndigheternas roller komma att bli omvända. I sakfrågan blir det dock ingen ändring.

76 20.3 Geologisk kartering För att få fram den kunskap och information om bottenbeskaffenhet och sedimentdynamik som behövs för kustzons-planering och förvaltning, samt som underlag för erosionsbedömningar bör, efter att SGU fått tillgång till LIDAR-, djup- och backscatterdata samt processerat och bearbetat insamlat SBP-data kompletterande mätningar och provtagningar ske genom en fortsatt geologisk kartläggning. Seismikmätning samt sedimentprovtagning behöver då genomföras för att verifiera data från SBP mätningarna och miljöprovtagning behövs för bedömning av föroreningstillstånd. De insamlade underlagen bearbetas och sammanställs till produkter som bl.a. redovisar bottensubstrat, bottenmaterials egenskaper, utbredning och sammansättning, havsbottnens uppbyggnad, sedimentmäktigheter, områden där ackumulation av näringsämnen och miljögifter förekommer, erosions/ackumulationsförhållanden, sedimentens innehåll av föroreningar, sedimentens innehåll av gas, vegetationsutbredning och mänsklig fysisk påverkan på havsbottnen. Denna information kan senare användas för framtagande av olika kartunderlag för marin miljö och planering, exempelvis, habitat- och miljömodelleringar analys av belastningen av näringsämnen och miljögifter, naturskyddsområden och erosionsprognoser. Kostnaderna för fortsatt geologisk kartering redovisas inte i denna rapport. Om man vill att även geologisk kartering av havsbottnen skall ske i ett forcerat tempo behövs ytterligare finansiering för SGU. Redan arbetet med att ta emot och förvalta insamlat data från sedimentekolod och backscatterinformation kommer att kräva resurser hos SGU.

77 21 Kostnader 21.1 Kostnad för LIDARmätning Vi har som tidigare nämnts skapat en grov planläggning för hur man skulle kunna genomföra en mätning med LIDAR. Vi har även fått en bedömning över kostnaderna för att mäta samtliga grunda delar av Sveriges kuster samt Mälaren, Hjälmaren, Vänern och Vättern med ett LIDARsystem med en enkel överflygning. Om man upphandlar ett långtidskontrakt/ramavtal kan möjligen priserna pressas något från nedanstående. Det är dock viktigt att man tecknar avtal på ett sådant sätt att man inte låser sig för användning av ett visst mätsystem för hela mätperioden då teknikutvecklingen går snabbt framåt. Priserna kan variera över tiden då det fortfarande finns rätt få batymetriska lidarsystem tillgängliga på marknaden vilket gör att priserna kan variera beroende på hur uppbokade dessa är. Vid upphandling av lidarmätning kan det eventuellt även finnas intresse från kommunerna att få andra delar av kommunen mätta med både topografisk och batymetrisk mätning (dammar, mindre insjöar mm.) vilket kan lösas genom att ta med det som option i upphandlingen eller som en möjlighet inom en ramupphandling. Områdesbeskrivning Senario Dagar (inklusive Genomförandetid - Stand By) 4 månader/år TOTAL Hela ytan 1 Flygplan 1,046 Dagar 9 År 356 050 000Kr Hela ytan 2 Flygplan 524 Dagar 4.5 År 292 100 000Kr Hallands Län 1 Flygplan 24 Dagar - 9 950 000Kr Uppsala Län 1 Flygplan 38 Dagar - 14 250 000Kr Stockholms Län 1 Flygplan 146 Dagar 1.2 År 49 650 000Kr

78 21.2 Bearbetning av resultat från LIDAR mätning Till kostnaden för mätning med LIDAR kommer kostnader hos Sjöfartsverket för rättning och uppdatering av sjökort enligt följande där vi utgår från ett 5-årigt projekt: För Hela ytan (havsområden + insjöarna) beräknar vi kostnaden för hantering av resultat ifrån LIDARmätning till: Projektledning, upphandling, samordning mm. Mottagningskontroll, införande i djupdatabasen Hantering av intensitetsmosaiker Rättning av uppenbara felaktigheter i sjökort uppgår till 4 250 000 kr 6 400 000 kr 1 100 000 kr 4 250 000 kr Uppdatering av sjökortsdatabasen 14 800 000 kr 27 Summa 30 800 000 kr För LIDARmätning av enbart kustområdet: Projektledning, upphandling, samordning mm. Mottagningskontroll, införande i djupdatabasen Hantering av intensitetsmosaiker Rättning av uppenbara felaktigheter i sjökort uppgår till 3 500 000 kr 5 200 000 kr 900 000 kr 3 500 000 kr Uppdatering av sjökortsdatabasen 12 300 000 kr 28 Summa 25 400 000 kr 27 28 För båda alternativen går det att vänta med uppdateringen av sjökortsdatabasen till dess området har mätts färdigt med båt. I det fallet kommer det dock behövas en mer omfattande rättning av felaktigheter varför den kostnaden istället kan antas öka med 50 %.

79 21.3 Kostnader för båtburen mätning Kostnaden för att mäta med båt är hög, detta på grund av tidsåtgången. Om regelverken och tekniken i framtiden gör det möjligt att i större utsträckning kunna utnyttja autonoma farkoster kan kostnaderna för mätdatainsamlingen komma att reduceras. För beräkning av ytor se kap 20. Norska Kartverket som ansvarar för sjömätning i Norge har sedan en tid använt sig av en teoretisk beräkningsformel för att normera alla sina mätningar till ett djup av 100m genom att 100 använda sig av formeln A100 A där A är areal, A 100 är areal normaliserad till 100 m djup d och d är djup, se bild nedan. Den normaliserade ytan A 100 kan då användas för att jämföra effektiviteten och kostnaden mellan olika mätområden även om dessa har olika djup. Genomförda kontroller visar att denna normalisering stämmer bra inom området 4-100 m. Det har inom SjöV tidigare föreslagits liknande normering till medeldjup i Östersjön (ca 56 m) men förslagen har inte genomförts.