Inför en framtida kommunal stomnätsstrategi i plan / Liselott

Stomnätsstrategi
- Inför en framtida kommunal stomnätsstrategi i plan
Liselotte Lundgren Nilsson Lidingö stad, Patric Jansson KTH, [email protected]
Hur går tankegångarna i Sveriges
kommuner idag angående de markerade
stomnätens vara eller icke vara? Ska vi
behålla dem eller känns de svårmotiverade
och omoderna? Är det bättre att satsa
på ett statiskt GNSS-inmätt kontrollnät
med god kontrollerbarhet och låg mätosäkerhet? Eller ska vi helt enkelt gå över till
ett satellitburet nät med hjälp av NRTK,
lägga punkter med tidsseparerade mätserier eller kanske via integrerad mätning
med Rufris och 15 bakåtobjekt? Det
kommer upp många frågor som inte alltid
är helt lätta att besvara.
Vi har försökt hitta en metod som är
robust, lättillgänglig, med låg mätosäkerhet och som har tillräcklig kontrollerbarhet för kommunala tillämpningar.
Vid behov ska den kunna kopplas till
den lokala fastighetsbildningen. Vi har
här tagit ett steg bort från det så kallade
”stomnätspedanteriet” och istället försökt
möta dagens verklighet och krav ute i
kommunerna.
Syftet med en kommunal stomnätsstrategi
är hur vi ska få tillgång till (realisera) det
geodetiska referenssystemet (Sweref 99)
överallt i vår kommun där vi har behov
av det, till exempel för inmätning, utsättning, mätning för fastighetsbildning. Den
omfattar inte mer noggrannhetskrävande
tillämpningar såsom till exempel vissa
infrastrukturprojekt. Vi kan konstatera att
vi inte kan realisera referenssystemet med
NRTK-mätning över hela kommunen,
eftersom det finns många platser där vi
inte har tillgång till satellitsignalerna då
de är skymda av byggnader eller vegetation. På dessa platser behöver vi tillgång
till bakåtobjekt för att etablera en fri
station, från vilken vi sedan kan utföra
våra mätningar (bakåtobjekten är realiseringen), se Tabell 1. Frågan är då hur vi
bäst bestämmer dessa bakåtobjekt? Det är
vad den här studien handlar om.
Tabell 1. Olika typer av realiseringar av
referenssystemet Sweref 99.
Situation
Realisering
Tillgång till
satellitsignaler
Via NRTK-mätningen
som sker ”direkt” i
Sweref 99
Ej tillgång till
satellitsignaler
Via bakåtobjekt som
bestäms i Sweref 99
Låt oss titta på vilka tekniker och metoder
som används i Sveriges kommuner. De
flesta kommunerna har idag hela eller
delar kvar av det markerade stomnätet.
Ett nät som i de flesta fall inte ajourförts
sedan mitten av 90-talet. Problemet
är att dessa icke ajourförda och icke
underhållna nät fortfarande används i
det dagliga arbetet. Punkterna kan bestå
av traditionellt inmätta och beräknade
stompunkter, lokala förtätningar via
pikétåg till rena detaljpunkter som sparats
ner i stompunktsbasen. Markeringstypen
kan vara allt från rör i berg, rör i mark
till spik i asfalt. Vi ser alltså en stor variation i punktkvaliteten som vi inte alltid
uppmärksammar. När vi beräknar en fri
station och om vi använder oss av bara två
bakåtobjekt är det lätt att missa spänningarna i stompunkterna i det aktuella
området.
De flesta kommunerna arbetar idag
helt eller delvis med NRTK-tekniken.
Alltsedan NRTK-tekniken slog igenom
för tiotalet år sedan har branschen försökt
hitta metoder för att använda den nya
tekniken. Som stöd har det tagits fram
handledningar i form av checklistor och
kortmanualer. Några av de metoder som
rekommenderas är så kallade återbesök
respektive realtidsuppdaterad fri station
(Rufris). Metoderna återbesök och Rufris
(med minst 15 stycken bakåtobjekt) är
robusta, tillförlitliga mätmetoder som
ger låg mätosäkerhet och hög kontrollerbarhet. Vi noterar dock att det ”genas”
friskt och att man sällan använder
metoderna som de är tänkta att användas,
se Tabell 2. När det gäller återbesök är
det inte ovanligt att det endast blir ett
besök, dvs. inget återbesök. I de fall
man använder sig av Rufris nöjer man
sig ofta med 2-3 bakåtobjekt istället för
de föreskrivna 15 bakåtobjekten. Det
resulterar i en fri station på 2-3 undermåligt bestämda detaljpunkter. Dessutom
används sällan stativ eller stödben vid
inmätning av bakåtobjekten, det anses ta
för lång tid varför man väljer att stå och
balansera antennen (dvs. bakåtobjektet) på
sin tvåmetersstång.
Tabell 2. Olika sätt som kommunerna realiserar
det plana referenssystemet på idag.
Teknik/metod
Problem
Markerat stomnät
Icke ajourförda
nät, undermåliga
markeringar
NRTK; återbesök
Utförandet
undermåligt
NRTK;
realtidsuppdaterad fri
station (Rufris)
Utförandet
undermåligt
Vi har försökt hitta en alternativ metod
till de tre nämnda ovan (se Tabell 2).
Vi konstaterar att branschen tycker att
återbesök är för tidskrävande varför den
nya metoden endast bör innebära ett
besök. Vi vet av erfarenhet att endast ett
fåtal mätningar inte ger tillräcklig kontroll
varför vi behöver ett lite längre tidsintervall med mätningar. Tidsintervallet ska
vara tillräckligt långt för att ta hänsyn
till den långvågiga variationen vid
RTK-mätning (”det vandrande medelvärdet”). Tidsintervallet ska också vara
tillräckligt långt för att det ska vara självklart att använda stativ (eller åtminstone
stödben) för mätstången, men samtidigt
inte så långt att man ”genar” och kortar
ner tidsintervallet. Vårt val resulterade i
mätningar med NRTK och ett mätintervall om 180 sekunder, dvs. 3 minuter.
SINUS 3 2015 • 21
Analys
Vi har studerat följande metoder för att
bestämma bakåtobjekt med NRTK:
•
•
•
•
180-sekundare - mottagaren samlar
mätningar under 180 sekunder och
beräknar ett medelvärde för dessa
mätningar
återbesök – 10 mätningar vid första
besöket och 10 mätningar vid ett
andra besök och sedan beräknas
medelvärdet för de 20 mätningarna. Det är en tidsseparation på
45 minuter mellan besöken (enligt
föreskriven metodik av Lantmäteriet)
integrerad mätning – varje bakåtobjekt beräknas som ett medelvärde av
ca 10 sekunders mätningar (vanlig
fabriksinställning i mottagaren)
återbesök utan återbesök - varje
bakåtobjekt beräknas som ett medelvärde av 10 mätningar.
När vi fortsättningsvis skriver ”integrerad
mätning” gäller det även ”återbesök
utan återbesök”, eftersom metoderna är
jämbördiga (baseras på 10 mätningar).
Som underlag för våra studier har vi utfört
ett stort antal NRTK-mätningar i för en
kommun normal mätmiljö (vilket klassas
som svår mätmiljö enligt nya HMK).
Totalt drygt 200 timmars mätningar i 5
olika miljöer. Exempel på mätmiljöer är
villaområden, varierad tät bebyggelse och
gång- och cykelbanor.
Mätosäkerhet
I Tabell 3 har vi sammanställt mätosäkerhet (95%) i plan och höjd för
metoderna 180-sekundare, återbesök
och integrerad mätning för samtliga våra
mätningar. Av värdena ser vi att det inte
är några stora skillnader mellan de olika
metoderna. Men då ska vi komma ihåg
att den främsta anledningen till att vi
mäter med överbestämningar, dvs. att öka
Figur 1. Avvikelser (i plan) från
medelvärdet för hela mätserien
(koordinaterna 0,0)(enhet
meter).
antalet mätningar, inte i första hand är för
att få en lägre mätosäkerhet utan för att
kunna hitta tokigheter i våra mätningar.
För det mesta går det bra, men det
handlar om att upptäcka och komma på
när det inte gör det. För att få kontroll.
Tabell 3. Mätosäkerhet (95%) för metoderna
180-sekundare, återbesök och integrerad
mätning för samtliga mätningar i denna studie
(totalt drygt 200 timmars mätningar i 5 olika
miljöer).
Mätosäkerhet /
Metod
plan (95%)
[m]
höjd
(95%)
[m]
Integrerad
mätning
0,014
0,024
180-sekundare
0,012
0,022
Återbesök
0,009
0,018
”Kontrollerbarhet”
Ett exempel på när det inte gick så bra
är exemplet som visualiseras i Figur 1
och 2. I Figur 1 ser vi spridningen i plan
för 1 mätning/sek, 180-sekundare och
integrerad mätning kring mätseriens
medelvärde i plan. Vi ser att spridningen
för integrerad mätning är ± ca 0,1 m
medan spridningen för 180-sekundare
endast är ± ca 0,015 m.
I Figur 2 ser vi spridningen i höjd för
1 mätning/sek, 180-sekundare och
integrerad mätning kring mätseriens
medelvärde i höjd. Vi ser att spridningen
för integrerad mätning är ± ca 0,25 m
medan spridningen för 180-sekundare
endast är ± ca 0,04 m.
Figur 2. Avvikelser från medelvärdet för hela
mätserien för 180-sekundare och för integrerad
mätning (enhet meter)
22 • SINUS 3 2015
(samma färgkodning som i Figur 1); horisontella
axeln ett utsnitt på drygt 500 mätningar.
Exemplet visar tydligt fördelen med
180-sekundare gentemot integrerad
mätning. Eftersom 180-sekundare baseras
på fler mätningar påverkas den inte
lika mycket av de korta stora avvikelser
som förekommer i mätningarna. Det
är ju egentligen ganska självklart, 180
mätningar ger bättre kontroll än 10
mätningar. 180-sekundare är en mer
robust metod som ger bättre kontroll i
jämförelse med integrerad mätning.