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

HMK handbok i mät- och kartfrågor Geodesi: GNSS-baserad mätning Arbetsdokument juli 2015

Förord juli 2015 HMK-Geodesi arbetsdokument 2015 består av fyra dokument som tillsammans utgör HMK-Geodesi. Dokumentet HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning omfattar följande tekniker för geodetisk inmätning: nätverks-rtk, enkelstations-rtk, samt statisk mätning med efterberäkning. Arbetet med dokumenten har huvudsakligen utförts av arbetsgruppen Lars Jämtnäs, Johan Sunna, Jakob Jansson, Kent Ohlsson, Anders Alfredsson, Lantmäteriet, Stig-Göran Mårtensson, Yuriy Reshetyuk, Mattias Lindman, Mohammad Bagherbandi, Högskolan i Gävle. Extern granskning har genomförts under våren och synpunkterna har inarbetats i dokumentet. Under 2015 har dokumenten status som arbetsdokument, en officiell version kommer att publiceras under december 2015. Gävle 2015-07-07 /Anders Alfredsson, Projektledare Geodesi Arbetsdokument 2 (123)

Innehåll 1 Inledning 6 1.1 Översikt 6 1.2 Bakgrund 7 1.3 GNSS-baserade tekniker och tillämpningar 7 1.3.1 Enkelstations-RTK och nätverks-rtk 8 1.3.2 Statisk GNSS-mätning med efterberäkning 9 1.4 Terminologi 10 1.5 Hänvisningar i texten 13 2 Rutiner för mätning med GNSS 14 2.1 Planering och förberedelser 14 2.1.1 Projektbehov 14 2.1.2 Rekognosering av mätmiljö 15 2.1.3 Mätutrustning 20 2.1.4 Satellitplanering 30 2.1.5 Väder- och atmosfärsförhållanden 33 2.1.6 Etablering av tillfällig referensstation 37 2.1.7 Aktiva referensnät för GNSS-mätning 40 2.1.8 Funktionskontroll 44 2.2 Genomförande av realtidsmätning 44 2.2.1 Uppstart 45 2.2.2 Mätsessioner 48 2.2.3 Förstärkningsåtgärder 52 2.2.4 Lokal inpassning 53 2.2.5 Att beakta vid realtidsmätning 54 2.2.6 Efterberäkning av mätdata 59 2.3 Genomförande av statisk mätning 60 2.3.1 Etablering/uppställning 60 2.3.2 Uppstart 61 2.3.3 Mätsessioner 61 2.3.4 Att beakta vid statisk mätning 63 2.4 Efterberäkning av statisk mätdata 65 2.4.1 Baslinjeberäkning 67 2.4.2 Resultatutvärdering och kontroller 70 2.4.1 Automatisk baslinjeberäkning med SWEPOS beräkningstjänst 73 2.5 Kontroller i mätprocessen 75 2.5.1 Mätning på GNSS-bestämd kontrollpunkt 75 2.5.2 Mätning på alternativbestämd kontrollpunkt 76 2.5.3 Upprepad mätning med tidsseparation 78 2.5.4 Kontroll med terrester mätteknik 80 2.6 Dokumentation av mätprocessen 81 2.6.1 Mätutrustning 82 2.6.2 Geodetisk infrastruktur 83 2.6.3 Övriga förutsättningar 84 Arbetsdokument 3 (123)

2.6.4 Mätdata 84 2.6.5 Genomförande av mätning 86 2.6.6 Baslinjeberäkningar och kontroller 86 2.7 Leverans 87 2.7.1 Lägesangivelser och metadata 87 2.7.2 Övriga leveranskrav 88 3 Metodnivåer för nätverks-rtk 89 3.1 Nivådefinitioner 89 3.1.1 Mätsessioner 89 3.1.2 Gränsvärden för satellitgeometri 90 3.1.3 Gränsvärden för interna kvalitetstal 91 3.2 Aktivt referensnät 92 3.2.1 Nätklasser i SWEPOS 92 3.2.2 Baslinjelängd 94 3.3 Förstärkningsåtgärder 95 3.3.1 Svåra mätmiljöer 95 3.3.2 Svåra atmosfärsförhållanden 95 3.4 Förväntad mätosäkerhet, metodnivå I-IV 95 3.4.1 Antaganden och förutsättningar 96 3.4.2 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 70 km 96 3.4.3 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 35 km 97 3.4.4 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 10 km 98 4 Metodnivåer för enkelstations-rtk 99 4.1 Nivådefinitioner 99 4.1.1 Mätsessioner 99 4.1.2 Gränsvärden för satellitgeometri 100 4.1.3 Gränsvärden för interna kvalitetstal 100 4.2 Baslinjelängd och andra förutsättningar 101 4.3 Förstärkningsåtgärder 102 4.3.1 Svåra mätmiljöer 102 4.3.2 Svåra atmosfärsförhållanden 102 4.4 Förväntad mätosäkerhet, metodnivå I-III 102 5 Metodnivåer för statisk GNSS-mätning 104 5.1 Metodnivå I II vid statisk GNSS-mätning med egen efterberäkning 104 5.2 Förstärkningsåtgärder 106 5.3 Metodnivåer I III vid statisk GNSS-mätning med efterberäkning via SWEPOS beräkningstjänst 106 5.4 Förstärkningsåtgärder 107 6 Referenser och underlag 108 6.1 Inspirationskällor 108 6.2 Övrigt underlag 109 6.3 Litteraturlista 110 6.3.1 Artiklar och undersökningar 110 6.3.2 Standarder och guidelines 111 6.4 Checklista för nätverks-rtk 115 6.5 Checklista för enkelstations-rtk 117 Arbetsdokument 4 (123)

6.6 Checklista för statisk GNSS-mätning 119 6.7 Checklista för egen efterberäkning 121 6.8 Checklista för efterberäkning med SWEPOS Beräkningstjänst 123 Arbetsdokument 5 (123)

1 Inledning 1.1 Översikt HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning (hädanefter HMK-Ge: GNSS) innehåller samlade råd och riktlinjer för geodetisk inmätning med GNSS. Kapitel 1 innehåller kortfattade beskrivningar av ett antal GNSStekniker med tillämpningar, kompletteringar av HMK-Ordlista, samt särskilda läshänvisningar för HMK-Ge: GNSS. Kapitel 2 innehåller generella rekommendationer för GNSStekniker i samband med geodetisk inmätning/detaljmätning. Dispositionen är processbaserad och följer så långt det går momenten vid vanliga geodetiska tillämpningar: - Planering och förberedelser - Genomförande av GNSS-mätning - Kontroller före, under och efter mätning - Beräkning av mätdata - Dokumentation och leverans Kapitel 3 7 innehåller beskrivningar av s.k. metodnivåer för ett antal GNSS-baserade mättekniker. Dessa rekommendationer följs lämpligen när utföraren behöver uppfylla specifika kvalitetskrav med en viss mätteknik (t.ex. nätverks-rtk). Kapitel 8 innehåller checklistor som sammanfattar rutinerna för mätning med de GNSS-tekniker som beskrivits i tidigare kapitel. Formatet är en dubbelsidig A4-utskrift, lämplig att ta med i samband med fältarbete. Sammanfattningsvis: - Kapitel 2: Rekommendationer för geodetisk inmätning med GNSS. (Geodetisk stommätning med GNSS tas upp i HMK- Ge: GPS) - Kapitel 3-7: Metodnivåer. Rekommendationer för enskilda GNSS-tekniker utifrån kvalitetskrav och förutsättningar. - Kapitel 8: Checklistor som sammanfattar de generella och specifika rekommendationerna (dvs. kapitel 2 respektive kapitel 3-7). Arbetsdokument 6 (123)

1.2 Bakgrund Satellitpositionering var fortfarande ett ungt teknikområde när den andra utgåvan av Handbok Geodesi, GPS (HMK-Ge: GPS) publicerades år 1996. Mätutrustningarna var inte särskilt användarvänliga, och det krävdes ofta specialistkompetens och omfattande efterarbete för att kunna utnyttja mättekniken för geodetiska tillämpningar, t.ex. vid etablering av stomnät. När detta skrivs 2015 så är situationen en helt annan. GNSStekniken har mognat och nått långt fler användargrupper och användningsområden än vad som förutsågs för tjugo år sedan. Geodetisk GNSS-mätning utförs idag nästan uteslutande i realtid och då framför allt med nätverks-rtk-teknik. Sammantaget har denna utveckling inneburit nya möjligheter till innovation och effektivisering inom samhällsbyggnadsområdet. Men det går också att peka på situationer där beställare eller utförare inte inser GNSSteknikens möjligheter och begränsningar. Detta medför att tekniken ibland används på fel sätt eller undviks helt och hållet. HMK-Ge: GPS innehöll inga uttryckliga råd för realtidsmätning. I den mån det finns färskare information på svenska så är den utspridd över ett stort antal tekniska rapporter, manualer, interna mätrutiner, med mera. Mot bakgrund av detta ser vi ett tydligt behov av samlade och moderna råd för geodetisk GNSS-mätning. HMK-Ge: GNSS blir en första ansats i den riktningen. 1.3 GNSS-baserade tekniker och tillämpningar I följande avsnitt ges en kortfattad beskrivning av de GNSSbaserade mättekniker som omfattas av riktlinjerna i HMK-Ge: GNSS. Tabell 1.3 ger en översikt av teknikerna med avseende på referenssystem, mätosäkerhet och mättid. Samtliga beskrivna mättekniker är relativa, dvs. positionsbestämning av mätinstrumentet baseras både på direkta observationsdata och på referensdata från en eller flera referensstationer. Arbetsdokument 7 (123)

Tabell 1.3 Geodetiska GNSS-baserade mättekniker i HMK-Ge: GNSS. Enkelstations- RTK Nätverks-RTK Statisk GNSSmätning med efterberäkning Referenssystem för plan- och höjdbestämning Lokalt referenssystem i plan och/eller höjd för referensstationen. Plankoordinater i SWEREF 99 TM eller regional projektionszon. Höjd över ellipsoid i SWEREF 99, eller normalhöjder i RH 2000 (med geoidmodell). Vid egen efterberäkning: Planoch höjdkoordinater baserade på referensdata. Vid användning av beräkningstjänst: se Nätverks-RTK. Typisk mättid Sekunder till minuter Sekunder till minuter En till flera timmar (<1 timme vid snabbstatisk mätning) Ungefärlig standardosäker het, 2D 5-25 mm, beroende på mättid och baslinjelängd (upp till ca 15 km) 5-25 mm, beroende på mättid och baslinjelängd (upp till ca 30 km) 5-15 mm, beroende på mättid. 1.3.1 Enkelstations-RTK och nätverks-rtk RTK - Real Time Kinematic - är en bärvågsbaserad GNSS-teknik för relativ positionering av en GNSS-rover med hjälp av en eller flera referensstationer. Korrekt utförd möjliggör RTK en relativ mätosäkerhet på centimeternivå. Tekniken bygger på att två eller fler GNSS-mottagare samtidigt tar emot signaler från samma uppsättning GNSS-satelliter. En av dessa mottagare mäter på den punkt som ska positionsbestämmas, medan övriga mottagare är placerade på redan kända positioner. Genom att distribuera referensobservationer till rovern, t.ex. via radio eller mobiltelefoni, kan roverns position bestämmas i realtid i Arbetsdokument 8 (123)

förhållande till de kända referenspositionerna. Alternativt kan roverns position efterberäknas när realtidsöverföring av GNSS-data inte är möjlig eller nödvändig. RTK-tekniken kan delas in i två huvudkategorier enkelstations- RTK respektive nätverks-rtk - beroende på om en eller flera referensstationer utnyttjas. Nätverks-RTK kräver normalt tillgång till en positioneringstjänst, men i gengäld behöver användaren bara en GNSS-mottagare. En annan fördel vid mätning med nätverks-rtk är att referensobservationerna korrigeras för osäkerhetskällor (t.ex. atmosfärspåverkan) innan positionen beräknas av rovermottagaren. Detta möjliggör i många fall längre avstånd mellan referensstation(er) och rover med bibehållen mätosäkerhet jämfört med enkelstations-rtk. RTK-mätning utförs i normallfallet med en geodetisk GNSS-antenn monterad på en lodstång, men ibland statiskt med hjälp av stativ och trefot. 1.3.2 Statisk GNSS-mätning med efterberäkning Vid statisk GNSS-mätning står en eller flera GNSS-mottagare stationärt uppställda och samlar data under en viss tidsperiod (en mätsession). Sessionslängden kan variera från några minuter (snabb statisk mätning) till flera timmar beroende på vilken metodnivå som eftersträvas. Statisk mätning ger en relativ positionering i förhållande till den, eller de referensstationer som valts. Väljs en egen referensstation innebär det att två GNSS-mottagare, som samtidigt samlar data, behövs för att kunna genomföra den efterföljande positionsberäkningen. Det är också möjligt att välja någon eller några av SWEPOSstationerna som referensstation(er). Det kräver dock ett abonnemang för att få tillgång till nödvändiga data. Statisk mätning kräver efterberäkning i någon form. Vanligt är att använda instrumentleverantörers programvaror då de är anpassade till de egna instrumenten. Speciellt gäller det vid hämtning av insamlade data eftersom formatet i regel är leverantörsspecifikt. Med möjligheten att konvertera data till ett instrumentoberoende format som RINEX blir valet av programvara eller extern beräkningstjänst fritt. Oavsett valet av egen programvara, krävs kunskap hos användaren om de valmöjligheter den erbjuder. Även om programmen som regel fungerar bra med förinställda val och parametrar (s.k. default- Arbetsdokument 9 (123)

inställningar) händer det ibland att användaren av olika anledningar måste ingripa för att förbättra resultatet. Med goda kunskaper om de osäkerhetskällor som påverkar GNSSmätningar och med god hand med beräkningsprogram är relativa koordinatosäkerheter ner mot några få millimeter möjliga vid statisk GNSS-mätning. Statisk GNSS-mätning är den positionsbestämningsmetod som ger minst osäkerhet. Dessutom är statisk mätning en mycket flexibel mätningsteknik eftersom användaren inte behöver använda radiolänk eller mobil uppkoppling. 1.4 Terminologi I HMK-Ge: GNSS återkommer ett antal termer, begrepp och förkortningar, varav flertalet finns beskrivna i HMK-Ordlista. Tabell 1.4 innehåller en kompletterande lista med termer som på sikt kommer att inkluderas i HMK-Ordlista. Tabell 1.4. Kompletterande ordlista för HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning. Antennmodell APC ARP Baslinje Efterberäkning Epok En matematisk beskrivning av hur en antenns elektriska centrum (APC) varierar beroende på inkommande satellitsignaler. Antenna Phase Centre, även elektriskt centrum. Skenbart läge i eller utanför en GNSS-antenn som utgör ändpunkt för bärvågsmätningen mot satelliterna. Antenna Reference Point. Den fysiska punkt på antennen som antennmodellen relaterar till. Vid antennhöjdsmätning bestäms avståndet mellan mätpunkt och ARP. Den rymdvektor som beräknas mellan två GNSS-antenner vid relativ mätning. När positionsberäkning utförs efter genomförd GNSS-mätning. Alternativet till realtidspositionering. Även mätepok. Tidsangivelse för GNSSobservation. Arbetsdokument 10 (123)

Fixlösning Flervägsstörning Flytlösning Förstärkningsåtgärder Initialisering MAC Metodnivå Mätsession Mätteknik Periodobekant Bärvågsmätning där antalet våglängder mellan satellit(er) och mottagare har fixerats till heltal. Se initialisering och Periodobekant. Reflektion av satellitsignaler som medför en längre (felaktig) gångväg mellan GNSSsatelliter och GNSS-mottagare. En utjämnad men inte heltalsfixerad bärvågsmätning mot GNSS-satelliter. Ändringar av mätrutiner som görs i syfte att genomföra GNSS-mätning med bibehållen kvalitet under problematiska mätförhållanden. Den process där GNSS-mottagaren fixerar en heltalslösning för bärvågsmätningen. Se fixlösning och periodobekant. Master-Auxiliary Concept. En metod för användning av korrektionsmeddelanden vid relativa GNSS-tillämpningar. Inkluderat i standarden RTCM 3.1. Även metod. En uppsättning rekommendationer som kan relateras till förväntad mätosäkerhet vid geodetisk inmätning. En obruten sekvens av observationer som utförs med GNSS-utrustning. Användning av en viss typ av geodetiska observationer för lägesbestämning. Observationerna kan ofta (men inte alltid) relateras till en viss typ av mätinstrument. Det okända antalet hela våglängder när en bärvågsmätning inleds. Vid realtidsmätning bestäms periodobekanta i samband med initialisering. Arbetsdokument 11 (123)

Realtidspositionering Referensdata Referensstation RINEX Rover Sessionslängd Tidsseparation När positionsberäkning utförs under pågående GNSS-mätning. Alternativet till efterberäkning. Även korrektionsdata. Data som bygger på referensobservationer vid relativ positionsbestämning. GNSS-mottagare som mäter på känd position vid relativmätning och därmed används för att positionsbestämma en rover. Receiver INdependent EXchange format. Ett mottagaroberoende filformat för satellitobservationer och relaterad information. Standard vid efterberäkning. Även rovermottagare och GNSS-rover. En rover är ett GNSS-instrument som enkelt kan flyttas och positioneras i förhållande till en eller flera referensstationer. Tidsintervallet för en obruten sekvens av GNSS-observationer. Den tid som krävs mellan två eller fler utförda GNSS-mätningar för att dessa ska anses vara oberoende. Arbetsdokument 12 (123)

1.5 Hänvisningar i texten Ljusblå rutor med rubrikerna Information, Rekommendation och Krav återfinns i all HMK-dokumentation (se HMK-Introduktion, avsnitt 1.6). Därutöver tillkommer fem slags hänvisningar i HMK- Geodesi: GNSS-baserad mätning, enligt tabell 1.5: - Uppmärksamma - Dokumentera - Länk till webbadress - Exempel - Gäller Tabell 1.5. Särskilda texthänvisningar i HMK-Ge: GNSS. Ikon i gul textruta med rubriken Uppmärksamma. Information som har karaktär av varning, eller uppmaning att tänka efter en gång extra. Ikon i vit textruta med rubriken Dokumentera. Detta gäller främst data eller information som uppfyller två kriterier: Information som är särskilt viktig för kvalitetsskattning, felsökning, eller spårbarhet. Information som inte enkelt kan sparas per automatik (t.ex. i en mätfil). Observera att denna dokumentation inte nödvändigtvis behöver ingå vid leverans av slutprodukten. Ikon framför blåfärgad understuken text. Hänvisning/länk till webbplats. I digital version är dessa länkar klickbara. Ljusblå textruta med rubriken Exempel. Exemplen syftar till att verklighetsförankra en beskrivning eller rekommendation. Kursiv text direkt efter avsnittsrubrik som anger vilka GNSS-baserade mättekniker som avsnittet gäller, t.ex. Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Arbetsdokument 13 (123)

2 Rutiner för mätning med GNSS Information Kapitlet omfattar inte grundläggande användning av GNSSutrustning, eller användning av positioneringstjänster i aktiva referensnät. För sådan information hänvisas till respektive leverantör. 2.1 Planering och förberedelser Planering bör alltid ske utifrån aktuella projektbehov och förutsättningar att använda GNSS-tekniker. Utföraren bör inledningsvis kartlägga de faktorer i mätmiljön som kan påverka mottagning av satellitsignaler. All mätutrustning bör kontrolleras innan mätning påbörjas. Utrustningen bör vara anpassad och konfigurerad för aktuell tillämpning, och inställningarna bör återspegla de krav på mätosäkerhet och dokumentation som föreligger. Utföraren bör planera mätning utifrån tillgänglighet av GNSSsatelliter och aktuella atmosfärsförhållanden. Tillgången till passiva eller aktiva referensnät bör kartläggas, eftersom detta påverkar förutsättningarna att använda olika GNSSbaserade tekniker och kontroller. Funktionskontroll utförs lämpligen inför varje mättillfälle eller när särskilt behov uppstår. 2.1.1 Projektbehov Rekommendation Utföraren bör säkerställa att hela mätprocessen dokumenteras utifrån kravbilden och egna behov av spårbarhet och kvalitetskontroll. I de flesta fall är det möjligt för beställaren att sammanfatta mätprojektet i fyra punkter: - Definition av objekt som ska lägesbestämmas - Referenssystem för redovisning av plan- och höjdläge - Krav på mätosäkerhet i plan och höjd - Krav på leverans (innehåll, format m.m.) Det är utförarens ansvar att uppfylla kraven med hjälp av tillgängliga geodetiska mätmetoder och geodetisk infrastruktur. Arbetsdokument 14 (123)

Vilken eller vilka metoder som är mest lämpliga utifrån förutsättningarna bör avgöras av mätningsteknisk kompetens, gärna med hänvisning till HMK-Ge: Metod och HMK-Ge: GNSS. Utföraren bör även ta del av dokumentation för geodetisk mätutrustning och geodetisk infrastruktur, samt vid behov komplettera med tekniska undersökningar och egna testmätningar. Om en eller flera GNSS-baserade mätmetoder anses uppfylla projektbehoven kan utföraren gå vidare med rekognosering av arbetsområdet samt övriga förberedelser för GNSS-mätning, inklusive fastställande av kontrollplan för hur kontroll och dokumentation ska genomföras. 2.1.2 Rekognosering av mätmiljö Rekommendation Vid kartläggning av den lokala mätmiljön bör utföraren särskilt uppmärksamma sikthinder, reflekterande ytor, eller andra faktorer som kan störa mottagning av GNSS-signaler. Vid realtidsmätning bör dessutom mottagningsförhållanden för dataöverföring undersökas. Vid behov ska lämpliga kontroll- och passpunkter identifieras. Avsnittet tar upp följande: - Kartläggning av riskfaktorer - Kategorisering av mätmiljö - Behov av snö- eller vegetationsröjning - Behov av kontrollpunkter - Underlag för fältarbetet Kartläggning av riskfaktorer Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Uppmärksamma Vid GNSS-mätning i svåra miljöer med sikthinder och risk för flervägsstörningar, ökar sannolikheten för försämrad mätosäkerhet och grova fel. I sådana situationer bör förstärkningsåtgärder eller alternativa metodval övervägas. Mätmiljön avgör huruvida GNSS-mätning är möjlig att genomföra och kontrollera på ett acceptabelt sätt. Därför bör alltid rekognose- Arbetsdokument 15 (123)

ring genomföras i det tänkta arbetsområdet för att kartlägga risken för störningar av satellitsignaler eller GNSS-utrustning. Tabell 2.1.2a sammanfattar ett antal riskfaktorer. Tabell 2.1.2a. Riskfaktorer som bör kartläggas i samband med rekognosering. Flervägsstörningar I miljöer med träd, fasader, hårdgjorda ytor m.m. finns risk att satellitsignalerna reflekteras innan de når GNSS-mottagaren, s.k. flervägsstörningar. Flervägsstörningar kan medföra ökad mätosäkerhet och i vissa fall grovt felaktig positionsbestämning. Sikthinder Störning av GNSSutrustning Datakommunikation Begränsad åtkomst till mätobjekt Sikthinder kan utgöras av skog, lövverk eller höga byggnader som helt eller delvis hindrar satellitsignalerna från att nå GNSS-mottagaren. GNSS-signaler är mycket svaga och måste förstärkas vid mottagning. Därmed uppstår viss risk att GNSS-mottagarna störs av elektronisk utrustning som utnyttjar närliggande frekvensband. Modern geodetisk GNSS-utrustning är vanligtvis robust mot vissa elektromagnetiska störningar. Förekomst av kraftledningar, mobilmaster, radarstationer m.m. bör dock noteras i samband med rekognosering. Vid realtidsmätning krävs en fungerande dataöverföring mellan referensmottagare (eller positioneringstjänst) och GNSS-mottagare för att positionsbestämning ska kunna ske i realtid. Bortfall eller fördröjningar av referensdata kan leda till ökad mätosäkerhet eller att initialisering av fixlösning försvåras vid mätning. Mobiltäckning i arbetsområdet bör därför säkerställas vid rekognosering, antingen via egenkontroll eller via information från mobila tjänsteleverantörer. Om radioutsändning utnyttjas bör mottagningsförhållanden undersökas på motsvarande sätt. Begränsad åtkomst kan både gälla transporthinder eller fysiska hinder att placera mätutrustning. Utföraren bör försäkra sig om markägarens tillstånd vid behov av åtkomst på privat- Arbetsdokument 16 (123)

ägd mark, t.ex. vägbommar eller inhägnader. Kategorisering av mätmiljö Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Med hjälp av kategorierna i tabell 2.1.2b (med exempel i figur 2.1.2) kan utföraren göra en schematisk bedömning av den aktuella mätmiljön. De fyra kategorierna är klassificerade från lätt mätmiljö till mycket svår mätmiljö för GNSS-mätning, och motsvarar en samlad bedömning av riskfaktorer i hela eller delar av arbetsområdet. En sådan bedömning kan underlätta planering av eventuella förstärkningsåtgärder eller val av andra mättekniker, se avsnitt 2.2.3. I miljöer som klassats som mycket svåra för GNSS-mätning bör konventionella terrestra mättekniker övervägas. Tabell 2.1.2b. Kategorier för lokal mätmiljö i samband med GNSS-mätning. Lätt miljö Mätpunkten har fri sikt i alla riktningar och elevationer över tio grader, vilket garanterar god satellitgeometri. Inga reflekterande objekt eller ytor i närheten riskerar att medföra flervägsstörningar. Normal miljö Svår miljö Mycket svår miljö Mätpunkten har rimligt god sikt, eventuellt med träd eller andra sikthinder upp till maximalt 25 graders elevation i någon riktning. Inga särskilda åtgärder behöver vidtas för att garantera tillräckligt god satellitgeometri. Förekomst av hårdgjorda ytor i närheten medför måttlig risk för flervägsstörningar. Mätpunkten har begränsad sikt upp till mellan 25-50 graders elevation i en eller två riktningar p.g.a. låga eller medelhöga byggnader, eller är delvis skymd under trädkronor. Hårdgjorda ytor eller objekt kan förekomma i flera riktningar. Sammantaget finns förhöjd risk för flervägsstörningar och sämre satellitgeometri. Mätpunkten har mycket begränsad sikt i tre eller fler riktningar p.g.a. höga byggnader inom 50 meters radie ( urban canyon ). Reflekterande ytor och objekt förekommer i alla riktningar. Mycket hög risk för flervägsstörningar och försämrad satellitgeometri. Arbetsdokument 17 (123)

(a) Lätt mätmiljö (b) Normal mätmiljö (c) Svår mätmiljö (d) Mycket svår mätmiljö Figur 2.1.2. Fyra typområden klassificerade från lätt till mycket svår miljö för GNSS-mätning. Ryggsäcken i bilderna motsvarar GNSS-mottagarens tänkta läge. Exempelbilderna är hämtade ur Penna et al. (2012). Dokumentera Kategorisering av den lokala mätmiljön dokumenteras lämpligen på en områdeskarta eller i ett geografiskt informationssystem. Kategorierna kan antingen anges yttäckande eller per mätobjekt. Snö och vegetation Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Vid förekomst av snö eller vegetation som kan hindra störningsfri mätning bör behoven av röjningsinsatser kartläggas. Detta gäller även vid integrerad mätning, dvs. kombinerad GNSS- och totalsta- Arbetsdokument 18 (123)

tionsmätning. I övrigt bör följande beaktas: - Vid mätning med lodstång på snö- eller istäckt mark bör utföraren ta ställning till om höjdavvikelsen i förhållande till mätning på barmark (eller fri markering) är acceptabel. - Säkerställ att snö inte ackumulerats på referensmottagarnas GNSS-antenner, eftersom detta kan medföra ökad mätosäkerhet eller svåreliminerad systematik vid positionsberäkning. Vid mätning i aktiva referensnät ska utförare kunna erhålla information om snöförhållanden av tjänsteleverantören. - Vid snöavsmältning bör utföraren vara särskilt uppmärksam på eventuella rörelser i stativ eller lodstång i samband med mätning. Detta gäller framför allt vid längre mättider. - Trädkronor som helt eller delvis skymmer fri sikt mellan satelliter och mottagare är framför allt problematiskt vid bärvågsmätning kodmätning är betydligt mer robust. Hur mycket GNSS-mätningarna störs är också beroende av trädslag och växtsäsong. Kontrollpunkter Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Inför realtidstidsmätning rekommenderas rekognosering och markering av möjliga punkter för kvalitets- och teknikkontroll, se avsnitt 2.5.1. Kontrollpunkterna bör vara lämpade för störningsfri GNSS-mätning och finnas tillgängliga i olika delar av arbetsområdet. Underlag för fältarbetet Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning En målsättning med rekognoseringen bör vara att skapa underlag för det kommande fältarbetet. Underlaget kan t.ex. innehålla följande information: - Objekt och punkter i arbetsområdet som ska mätas in med GNSS, kartlagda riskfaktorer, samt behov av förstärkningsåtgärder. Förslag på kontroll- och passpunkter. - Förväntad tidsåtgång, inklusive transport och uppställningar av GNSS-instrument. - Riktlinjer för användning av objektkoder och fältanteckningar. Objektkoder definieras i eller importeras till GNSS-utrustningens programvara, se avsnitt 2.1.3 och tillverkarens manual. Fältanteckningar är kompletterande Arbetsdokument 19 (123)

information som registreras digitalt eller för hand i samband med GNSS-mätningen, t.ex. mätprotokoll. 2.1.3 Mätutrustning Avsnittet tar upp följande: GNSS-mottagarens hårdvara/mjukvara Tillverkarens manual GNSS-antenner och antennmodeller Inställningar i mottagarens programvara Utrustning för centrering och horisontering Användning av referenssystem och tranformationer Restfelsmodeller Mätprofiler Objektkoder och annan stödinformation GNSS-mottagarens hårdvara/mjukvara Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Krav Geodetisk mätning med låg mätosäkerhet kräver GNSSutrustning som kan hantera kod- och bärvågsobservationer på minst två frekvenser. Vid realtidsmätning ska GNSSutrustningen även kunna ta emot referensdata via datalänk. GNSS-utrustning består bl.a. av antenn, mottagare, modem och handdator med programvara. Tillsammans ger dessa komponenter olika möjligheter till signalhantering och positionsberäkning. I tabell 2.1.3a listas minimikraven på mätutrustningen beroende på vilken GNSS-teknik som används. Med realtidsöverföring avses hantering av inkommande referensdata för att kunna bestämma position under pågående mätning. Arbetsdokument 20 (123)

Tabell 2.1.3a. Krav på utrustning för olika GNSS-tekniker. Typ av observationer Enkelstations- RTK Nätverks-RTK Nätverks- DGNSS Statisk GNSS Satellitsignaler (minimikrav) GPS, L1 och L2 GPS, L1 och L2 GPS, L1 GPS, L1 Kod och bärvåg Kod och bärvåg Kod, med eller utan bärvågsstö d. Kod och bärvåg Realtidsöverföring av referensdata Via radiolänk eller motsvarande En- eller tvåvägskommunikati on beroende på standard (VRS/MAC etc.) En- eller tvåvägskommunikati on beroende på standard (VRS/MAC etc.) Inget krav För att mätning ska kunna ske med bästa möjliga kvalitet bör GNSS-mottagaren vara uppdaterad med den version av mjukvara som tillverkaren rekommenderar för mottagarmodellen. För realtidstillämpningar har detta även betydelse för vilka standardformat för referensdata och datakommunikation som kan utnyttjas. GNSS-utrustningens prestanda bör kontrolleras minst en gång om året, eller i samband med serviceunderhåll och större uppdateringar. Ett lämpligt kontrollförfarande är mätning på mycket kort baslinje enligt riktlinjerna i avsnitt 2.3 (statisk mätning) och avsnitt 2.4 (efterberäkning). Baslinjen definieras alltså av två GNSS-antenner på högst några få meters avstånd, varav den ena utgör referens och den andra tillhör den utrustning som ska kontrolleras. Kod- och bärvågsresidualerna från baslinjebestämningen kan antingen jämföras mellan varje kontrolltillfälle eller med tillverkarens specifikation. Även bärvågsmätningens signal/brus-förhållande bör jämföras med specifikation. Arbetsdokument 21 (123)

Tillverkarens manual Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Funktioner, gränssnitt och terminologi varierar mellan olika mottagarmodeller. Därför bör instrumenttillverkarens manual alltid läsas innan GNSS-utrustning används för första gången. I manualerna finns instruktioner och tips för viktiga moment i mätarbetet, t.ex. genomförande av integrerad mätning och lokal inpassning, samt användning och hantering av antennmodeller, bakgrundskartor, mätprofiler, objektbibliotek m.m. GNSS-antenner och antennmodeller Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Vid GNSS-mätning bör utföraren ha god kännedom om hur GNSSantenner och antennmodeller ska hanteras, se tabell 2.1.3b. GNSS-antenner har olika egenskaper, vilket bl.a. påverkar sannolikheten för fortplantning av signalstörningar till observationsdata. Detta är i sin tur beroende av: - hur antennen är monterad eller placerad - vilken mottagare som antennen kombineras med - hur väl antennens signalegenskaper kan modelleras GNSS-antennens elektriska centrum, APC (Antenna Phase Centre), är den skenbara punkt dit fasmätningar sker. APC-punktens läge är inte fix utan varierar beroende på inkommande satellitsignaler. Eftersom variationsmönstret är unikt för varje GNSS-antenn måste det modelleras om man vill minimera den antennberoende mätosäkerheten. Detta sker med antennmodeller, som antingen kan gälla för en viss antenntyp (fabrikat/modell/revision etc.) eller en viss antennindivid (dvs. just detta exemplar). Så kallade typkalibreringar ger ofta tillräckligt bra antennmodeller för vanliga geodetiska tillämpningar. Antenmodeller beskriver alltså avståndet mellan en väldefinierad fysisk punkt på antennen, ARP (Antenna Reference Point) och APC, beroende på signalfrekvens, elevation, och ibland azimut. Avståndet mellan ARP och APC delas ofta i en större konstant del fascentrum-offset - och en mindre variabel del fascentrumvariationer. Antennmodeller från International GNSS Service Antennmodeller från National Geodetic Service Arbetsdokument 22 (123)

Tabell 2.1.3b. Antennrelaterad information och parametrar att beakta i samband med GNSS-mätning. Antennhöjd Antenntyp Användning av antennmodell Positioneringstjänst Absoluta och relativa antennmodeller Extern antenn vid realtidsmätning Orientering av antenn Antennhöjder bör alltid mätas från markering till ARP, eller annan fysisk punkt med känd offset till ARP. Antenntyp bör anges i GNSS-mottagaren (vid realtidsmätning) eller i beräkningsprogramvaran (vid efterberäkning) för att antennmodellering ska ske på ett korrekt sätt. För att minimera antennberoende osäkerheter bör man sträva efter att använda samma slags antenner och antennmodeller vid mätning med flera GNSS-mottagare. Lämplig antennmodell bör alltid användas vid geodetiska tillämpningar. I den mån externa referensdata utnyttjas så måste antennmodeller användas på ett konsekvent sätt för dessa. I realtidstjänster räknas referensobservationerna ofta om till s.k. nollantenn för att underlätta hanteringen på användarsidan. När positioneringstjänst utnyttjas bör utförare kontakta tjänsteleverantören om det råder osäkerhet kring hur GNSS-antenner hanteras. Detta kan t.ex. gälla tillämpning av nollantenn eller absoluta antennmodeller. Var särskilt uppmärksam på om absoluta eller relativa modeller används i det aktiva referensnätet. För korrekt realisering av referenssystemet bör utförare alltid använda samma slags antennmodeller. T.ex. bör absoluta modeller användas vid mätning i SWEPOS. Var uppmärksam på att förvalda antennmodeller måste ändras i rovern om extern antenn (t.ex. av chokering-typ) ansluts vid realtidsmätning. När det är praktiskt genomförbart bör antennens/antennernas orientering vara densamma vid varje mättillfälle (t.ex. riktade mot norr). Arbetsdokument 23 (123)

Mottagarinställningar Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Uppmärksamma Vid ändringar av inställningar i GNSSmottagarens programvara bör utföraren alltid följa anvisningar i tillverkarens manual. Inställningar som avviker från tillverkarens rekommendationer kan leda till undermålig funktionalitet och otillförlitliga mätresultat. Innan mätning påbörjas bör GNSS-mottagarens programvara kontrolleras och konfigureras utifrån aktuell tillämpning och kvalitetskrav. I tabell 2.1.3c beskrivs inställningar i GNSSutrustningen som bör kontrolleras, i första hand vid realtidsmätning. Till inställningarna hör bland annat antenntyp, medeltalsbildning, gränsvärden för satellitgeometri och interna kvalitetstal. Vid svåra mätförhållanden kan utföraren justera vissa inställningar och gränsvärden, se avsnitt 2.2.3. Tabell 2.1.3c. Möjliga inställningar i GNSS-mottagare inför realtidsmätning. Antal satelliter Antenn Epoklängd Genom att utnyttja fler satellitobservationer erhålls en robustare positionslösning. Antalet satelliter (i respektive satellitsystem) som används vid beräkning av position bör vara väl synligt i roverns programvara i samband med mätning. Korrekt antenntyp och antennhöjd ska alltid anges i GNSS-mottagarens programvara vid realtidsmätning. Epoklängden är tiden mellan två på varandra följande observationer som registreras i GNSSmottagaren. Som tumregel bör epoklängden vara proportionell mot sessionslängden, t.ex. en sekund för RTK-mätning över kort tid och 15 sekunder för statisk mätning över lång tid. Arbetsdokument 24 (123)

GNSS-satelliter Gräns för interna kvalitetstal Gräns för PDOP Vid problem med specifika satelliter eller satellitsystem finns möjlighet att inaktivera användningen av satelliter eller satellitsystem via grafisk vy eller lista. Observera att GPSsystemet i dagsläget är ett krav för positionsbestämning, och kan därför inte inaktiveras. Vid realtidsmätning ger GNSS-mottagaren en uppskattning av mätosäkerheten i positionsbestämningen - horisontellt, vertikalt, eller kombinerat. Dessa interna kvalitetstal bör vara väl synliga i roverns programvara i samband med mätning. I de flesta GNSS-mottagare finns möjlighet att förkasta mätningar när en vald gräns för de interna kvalitetstalen överskrids. Typiska gränsvärden skiljer mellan olika fabrikat, men bör erfarenhetsmässigt aldrig sättas högre än 10 cm i plan eller höjd för att undvika felaktigt bestämda fixlösningar. Utförare bör beakta att skattningen av kvalitetstalen inte tar hänsyn till alla osäkerhetskällor, och kan därför vara överoptimistiska i förhållande till faktisk mätosäkerhet. Detta gäller särskilt i svåra mätmiljöer och vid användning av GPS/GLONASS i kombination. PDOP (Positional Dilution Of Precision) är ett enhetslöst mått på satellitkonfigurationens styrka, dvs. antalet satelliter och deras spridning i förhållande till GNSS-mottagaren. En dålig konfiguration (högt PDOP) innebär ett större bidrag till osäkerheten vid positionsbestämning. PDOP (eller annat relevant DOPtal) bör vara väl synligt i roverns programvara i samband med mätning. Med hjälp av ett gränsvärde kan utföraren förkasta GNSS-mätningar när satellitkonfigurationen är ofördelaktig. Typiska gränsvärden för PDOP är normalt ca 5-6, men utföraren bör justera detta utifrån mätmiljö och beroende på om flera GNSS används. Arbetsdokument 25 (123)

Gräns för satellitelevation Medeltalsbildning Realtidsinställningar Inkommande satellitsignaler på låga elevationer har längre gångväg genom atmosfären och är därför generellt av sämre kvalitet. För att kunna exkludera dessa från positionsbestämningen bör utföraren därför ange en lägre gräns för satellitelevationen en s.k. elevationsmask. Typiska värden på elevationsmasken är 10-15 grader beroende på vilka GNSS som finns tillgängliga (se även avsnitt 2.1.4). Vid högre elevationsmask är det viktigt att satellitgeometrin är acceptabel. I de flesta fall kan man ställa in GNSS-utrustningen för medeltalsbildning över ett visst antal epoker eller tidsintervall. Detta är särskilt fördelaktigt vid RTK-mätning, där tillförlitlig position måste erhållas utifrån ett fåtal observationer. Med hjälp av medeltalsbildning hanteras kortvågig variation i RTK-positionen på ett robustare sätt (se avsnitt 2.2.2). Typiskt tidsintervall för medeltalsbildningen är mellan 3 och 30 sekunder, men kan väljas fritt efter behov. Viktad medeltalsbildning är ibland möjlig, vilket innebär att de positioner som avviker mer från medelvärdet i tidsintervallet viktas ned. Vid mycket korta mätsessioner kan detta vara en fördel. Vid realtidsmätning ska GNSS-mottagaren vara konfigurerad som en rover, dvs. förberedd för att ta emot referensdata och beräkna relativ position. Vid utnyttjande av positioneringstjänst ska standardmetod för nätverkslösing anges, t.ex. VRS eller MAC. Kontrollera att modem och portar är korrekt konfigurerade, och ange eventuella standardformat med tillhörande inställningar för dataöverföring till och från GNSS-mottagaren, t.ex. RTCM (indata), NMEA (utdata) och NTRIP (server/klient-kommunikation). I vissa GNSS-utrustningar görs dessa inställningar i separata uppkopplingsprofiler. Arbetsdokument 26 (123)

Referenssystem Tolerans för inmätning Typ av positionslösning Uppdateringsfrekvens Vid realtidsmätning behöver utföraren definiera referenssystem och tillhörande parametrar i GNSS-mottagaren om position ska visas och registreras i önskat referenssystem och kartprojektion. Lagring av koordinater i SWEREF 99 (geografiska eller kartesiska) rekommenderas alltid vid mätning med SWEPOS, även om transformation utnyttjas. En användbar funktion vid upprepad mätning. Detta kräver i normalfallet att samma punktbeteckning som vid den ursprungliga mätningen anges i programvaran. Se avsnitt 2.5.3. Alla GNSS-mottagare registrerar kod- och bärvågsobservationer, men realtidsmätning kräver också beräkning av position i GNSSmottagaren. De typer av positionslösningar som förekommer är: - Absolutlösning (kodlösning): förväntad standardosäkerhet på meternivå i plan och höjd. - DGPS-lösning (relativ kodlösning): förväntad standardosäkerhet på decimetertill meternivå i plan och höjd. - Flytlösning (bärvåglösning utan fixerade heltal): förväntad standardosäkerhet på centimeter- till meternivå i plan och höjd beroende på mätteknik, mättid, m.m. - Fixlösning: förväntad standardosäkerhet på centimeternivå i plan och höjd. Typen av positionslösning bör vara väl synlig i roverns programvara i samband med mätning. Vid geodetisk mätning med RTK bör GNSSmottagaren vara inställd på att endast acceptera fixlösningar. Uppdateringsfrekvensen är en grundegenskap som anger hur ofta en ny position beräknas i GNSS-utrustningen. Ett typiskt värde för geodetiska tillämpningar i realtid är 1Hz, vilket innebär en uppdatering per sekund. Arbetsdokument 27 (123)

Utrustning för centrering och horisontering Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning För att GNSS-antennen ska kunna centreras och horisonteras över mätpunkten på ett bra sätt kan man använda hjälputrustning: - Stativ och trefot med optiskt lod för tvångscentering. Dessa ska alltid användas vid statisk mätning. - Lodstång med dosvattenpass. Kan kompletteras med stödben eller motsvarande hjälpmedel (t.ex. stakkäpp eller stålrör) för bättre stabilitet. - Inbyggda funktioner i GNSS-mottagarens programvara, t.ex. ett digitalt vattenpass eller automatisk lutningskompensator. Oavsett vilken hjälputrustning som används bör kalibrering kontrolleras och vid behov justeras med jämna mellanrum. För inbyggda funktioner sker detta lämpligen i samband med service av GNSS-mottagaren. Egenkontroll kan göras på följande sätt: - För stativ och trefot: Ställ upp stativet över ett pappersark på marken och vrid därefter successivt trefoten på stativet en tredjedels varv runt sin axel och markera hårkorsets läge på arket. Trefotens konturer bör markeras för att axelvridningen ska bli korrekt. Om markeringarna på pappersarket sammanfaller inom 1-2 millimeter är kalibreringen god. - För lodstång med dosvattenpass: Räta upp lodstången och centrera bubblan i doslibellen, gärna med hjälp av stödben eller stativ. Om antennstången vrids 180 grader bör större delen av bubblan stanna kvar inom cirkeln. I annat fall bör dosvattenpasset justeras. Om man inte har möjlighet att göra nödvändig justering av dosvattenpasset är en tillfällig lösning att medeltalsbilda två observationer, där antennstången roteras 180 grader mellan varje observation för att eliminera felet. Referenssystem och transformationer Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Krav För transformation till önskat referenssystem i plan (eller planprojektion) måste utföraren ange korrekt transformationssamband. För önskat referenssystem i höjd måste utföraren ange korrekt geoidmodell. Arbetsdokument 28 (123)

Vid realtidsmätning bör utföraren alltid definiera referenssystem och transformationssamband i roverns programvara. Vid efterberäkning kan man göra detta i beräkningsprogramvaran. För redovisning av plankoordinater används lämplig kartprojektion, t.ex. SWEREF 99 TM eller någon av de regionala projektionszonerna. Se följande länk till lantmateriet.se för mer information om projektionsparametrar och kontrollpunkter för test av samband: Projektioner i SWEREF 99 För bestämning av normalhöjder krävs en geoidmodell som beskriver geoidens relation till ellipsoiden. SWEN08_RH2000 är den senaste framtagna modellen för geoidhöjder i Sverige, och antas ha en standardosäkerhet på 10-15 mm i större delen av landet. Geoidmodeller för olika höjdsystem och mottagarfabrikat finns tillgängliga på lantmäteriet.se. SWEN08_RH2000 och andra geoidmodeller för nedladdning Om koordinater ska redovisas i ett lokalt referenssystem krävs tillgång till empiriskt bestämda transformationssamband, vilket bl.a. Lantmäteriet tillhandahåller. Alternativt kan en lokal inpassning utföras. Utförare bör dock vara medvetna om att lokala referenssystem som realiseras av passiva referensnät ibland har dålig överensstämmelse med GNSS-baserade mätningar. Restfelsmodell Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Om positionsbestämning med GNSS sker i ett inhomogent referensnät, t.ex. i ett äldre lokalt stomnät, så kan användning av en s.k. restfelsmodell vara aktuell. Eftersom modellen beskriver restfelen mellan två referenssystem kan den användas i två riktningar: - Deformera GNSS-mätningarna så att de passar in i ett inhomogent nät. - Räta upp data från det inhomogent nät till ett överordnat nät med bättre geometri (t.ex. ett aktivt referensnät). Om restfelsmodellen läggs in i GNSS-utrustning så sker interpolationen per automatik, beroende på var utföraren befinner sig i det område som modellen täcker in. Arbetsdokument 29 (123)

Mätprofiler Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Mätprofiler eller mätkonfigurationer är en uppsättning inställningar i GNSS-mottagaren som går att spara för upprepat bruk. Lämpligt valda mätprofiler ökar flexibiliteten och minskar behovet av att kontrollera och ändra inställningar under arbetets gång. T.ex. kan en mätprofil skapas för varje projekt, eller för varje grupp av objekt som ska positioneras inom ett projekt. Detta är särskild fördelaktigt när mätning utförs enligt s.k. metodnivåer, där inställningarna i mätutrustningen behöver anpassas för olika kvalitets- och dokumentationskrav. Objektkoder och utdataformat Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Listor för lagring av objektkoder och andra attributdata underlättar efterbearbetning och överföring av mätdata till databaser och geografiska informationssystem. Objektkoder definieras i eller importeras till GNSS-utrustningens programvara, se avsnitt 2.1.3 och tillverkarens manual. Kom ihåg att enhetliga informationsstrukturer och dataformat underlättar vid efterarbete och dataleverans. 2.1.4 Satellitplanering Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Information Den förväntade mätosäkerheten vid GNSS-mätning påverkas av antalet tillgängliga satelliter och deras positioner i förhållande till GNSS-mottagaren. Eftersom tillgängligheten och spridningen av satelliter varierar under dygnet bör mätning planeras till tidpunkter som ger de bästa förutsättningarna, dvs. tillgång till många satelliter med god geometri i förhållande till objekten i mätområdet. Utföraren bör beakta parametrarna i tabell 2.1.4. i samband med planering och förberedelser. Arbetsdokument 30 (123)

Tabell 2.1.4. Satellitrelaterade parametrar att ta hänsyn till vid GNSSmätning. Satellitsystem Antal satelliter Satellitgeometri Satellitelevation Användning av fler satellitsystem vid GNSSmätning ger tillgång till ett potentiellt större antal satelliter. Detta kan förbättra möjligheten att mäta vid begränsad sikt eller under tider med sämre satellittillgänglighet. Utförare bör dock vara uppmärksamma på att kombinationen av vissa system kan försämra möjligheten till positionsbestämning om inte tid- och frekvensberoende parametrar hanteras på ett korrekt sätt i GNSS-mottagaren. Utförare bör sträva efter att maximera antalet tillgängliga satelliter för att öka sannolikheten för tillförlitlig positionsbestämning. Minsta antalet GPS-satelliter vid relativ bärvågsmätning är dock fem (eller minst sex när fler satellitsystem används i kombination). Se även tabell 2.1.3c i avsnitt 2.1.3. Satellitgeometrin beskriver satelliternas läge och spridning i förhållanden till mottagaren. Ett vanligt mått satellitgeometrins inverkan på osäkerheten vid positionsbestämning brukar benämnas Dilution Of Precision (DOP). Se även tabell 2.1.3c i avsnitt 2.1.3. Observation av signaler från satelliter som står lågt över horisonten är ofta av sämre kvalitet, eftersom signalvägen genom atmosfären blir relativt lång. Satellitelevationen kan därför behöva begränsas och balanseras i förhållande till satellitgeometrin. Se även tabell 2.1.3c i avsnitt 2.1.3. För att underlätta satellitplaneringen så kan ett satellitprediktionsverktyg användas. Satellitprediktion förekommer både i kontorsprogramvaror för GNSS och som webbtjänster. Indata till prediktionen är antingen GNSS-almanackor eller bandatafiler. Med hjälp av dessa verktyg kan utföraren bl.a. utvärdera hur många satelliter som kommer att vara tillgängliga för angiven tidpunkten och plats. I de verktyg där detta är möjligt bör utföraren Arbetsdokument 31 (123)

ange en elevationsmask och rita ut sikthinder för att få en mer realistisk bedömning av tillgänglighet och satellitgeometri utifrån lokala mätförhållanden. Samtliga parametrar i tabell 2.1.4 bör enkelt kunna erhållas från satellitprediktionsverktyg, givet att ungefärlig position och tidsintervall anges. Exemplet i figur 2.1.4 är hämtat från SWEPOS stödtjänst för satellitprediktion och visar alla synliga GPS- och GLONASSsatelliter över 12 graders elevation för en given position (ca 60 N, 15 E) under en timmes tid. SWEPOS stödtjänst för satellitprediktion Dokumentera Satellitplanering bör dokumenteras som stöd för minnet och för att maximera förutsättningarna för god GNSS-mätning, även i begränsade mätmiljöer. Dokumentation kan ske med utskrift av skyplot, samt lista eller graf som anger förväntad satellitgeometri (antal satelliter och DOP-tal) för tänkt mättid och geografiskt läge. Figur 2.1.4. Satellittillgängligheten under en timme, redovisat som en skyplot med satellitbanor (till vänster), samt en tabell med antalet tillgängliga GPS- och GLONASS-satelliter och PDOPvärden (till höger). Arbetsdokument 32 (123)

2.1.5 Väder- och atmosfärsförhållanden Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Uppmärksamma Vid GNSS-mätning under perioder med hög jonosfärs- och troposfärsaktivitet, ökar sannolikheten för ökad mätosäkerhet och grova fel. Genom prognoser och rätt tillämpning av förstärkningsåtgärder och fortlöpande kontroller kan dock GNSS-mätning ofta genomföras med goda resultat. GNSS-signaler påverkas av de atmosfärsskikt som kallas jonosfär och troposfär. I många fall är det atmosfären som ger det största bidraget till mätosäkerheten vid GNSS-positionering. Med hjälp av relativa mätmetoder och längre mättider kan påverkan från osäkerhetskällorna reduceras. Generellt gäller att atmosfärens bidrag till osäkerheten vid relativ GNSS-mätning ökar med baslinjelängd, eftersom den matematiska modellen förutsätter likartade förhållanden vid referens- och rovermottagare. I tabellerna 2.1.5a och 2.1.5b sammanfattas olika aspekter av jonosfär respektive troposfär i samband med GNSS-mätning. Dokumentera Atmosfärens inverkan bör dokumenteras som en av förutsättningarna vid GNSS-mätning, bl.a. för att visa behovet av eventuella förstärkningsåtgärder eller som stöd vid kvalitetsskattning och felsökning. Vid realtidsmätning kan dokumentation ske med exempelvis en skärmdump från SWEPOS jonosfärsmonitor, med väderprognos, eller med särskild anteckning vid mättillfället. Arbetsdokument 33 (123)

Tabell 2.1.5a. Jonosfärens påverkan vid GNSS-mätning. Definition Påverkan Variation Jonosfären är det skikt i övre atmosfären där det förekommer fria elektroner och andra laddade partiklar p.g.a. inkommande strålning från rymden. I jonosfären sprids radiosignaler och andra elektromagnetiska vågor, beroende på signalernas frekvens och partikeldensiteten. Jonosfärens sträcker sig från ca 80 km höjd över jordytan, och avtar sedan diffust någonstans mellan 500-2000 km höjd. Kodobservationer fördröjs och fasobservationer avanceras p.g.a. partiklarna i jonosfären. Jonosfärens egenskaper och sammansättning beror i sin tur i stor utsträckning på solens aktivitet. Jonosfärsstörningar kan yttra sig genom: - Signalbortfall eller tappad bärvågslåsning. - Svårighet att beräkna fixlösning, både vid initialisering i realtid eller vid efterberäkning. - Större mätosäkerhet vid GNSS-mätning, framför allt i höjdkomponenten. - Försvårad radio- och satellitkommunikation. Jonosfärens bidrag till mätosäkerheten vid relativ GNSS-mätning ökar med baslinjelängden, eftersom relativmätning förutsätter likartade förhållanden vid referensoch rovermottagare. Jonosfären varierar bland annat med latitud, solfläckscykeln, årstid, och tid på dygnet. - Jonosfären har en ungefärlig 11-årig cyklisk variation som sammanfaller med solfläcksutbredningen. Storleken och variationen av jonosfärsfördröjningar är som störst under solfläcksmaxima. - Årstidsvariationen beror av jordaxelns lutning under rörelsen runt solen. - Den dagliga variationen beror nästan helt av jordens rotation i förhållande till inkommande solstrålning. Eftersom Arbetsdokument 34 (123)