HMK Geodesi: GNSS-baserad mätning

Transcription

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
HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015
Arbetsdokument
2 (123)
Innehåll
1
Inledning
1.1
Översikt
1.2
Bakgrund
1.3
GNSS-baserade tekniker och tillämpningar
1.3.1
Enkelstations-RTK och nätverks-RTK
1.3.2
Statisk GNSS-mätning med efterberäkning
1.4
Terminologi
1.5
Hänvisningar i texten
6
6
7
7
8
9
10
13
2
Rutiner för mätning med GNSS
2.1
Planering och förberedelser
2.1.1
Projektbehov
2.1.2
Rekognosering av mätmiljö
2.1.3
Mätutrustning
2.1.4
Satellitplanering
2.1.5
Väder- och atmosfärsförhållanden
2.1.6
Etablering av tillfällig referensstation
2.1.7
Aktiva referensnät för GNSS-mätning
2.1.8
Funktionskontroll
2.2
Genomförande av realtidsmätning
2.2.1
Uppstart
2.2.2
Mätsessioner
2.2.3
Förstärkningsåtgärder
2.2.4
Lokal inpassning
2.2.5
Att beakta vid realtidsmätning
2.2.6
Efterberäkning av mätdata
2.3
Genomförande av statisk mätning
2.3.1
Etablering/uppställning
2.3.2
Uppstart
2.3.3
Mätsessioner
2.3.4
Att beakta vid statisk mätning
2.4
Efterberäkning av statisk mätdata
2.4.1
Baslinjeberäkning
2.4.2
Resultatutvärdering och kontroller
2.4.1
Automatisk baslinjeberäkning med SWEPOS
beräkningstjänst
2.5
Kontroller i mätprocessen
2.5.1
Mätning på GNSS-bestämd kontrollpunkt
2.5.2
Mätning på alternativbestämd kontrollpunkt
2.5.3
Upprepad mätning med tidsseparation
2.5.4
Kontroll med terrester mätteknik
2.6
Dokumentation av mätprocessen
2.6.1
Mätutrustning
2.6.2
Geodetisk infrastruktur
2.6.3
Övriga förutsättningar
14
14
14
15
20
30
33
37
40
44
44
45
48
52
53
54
59
60
60
61
61
63
65
67
70
Arbetsdokument
3 (123)
73
75
75
76
78
80
81
82
83
84
2.6.4
Mätdata
2.6.5
Genomförande av mätning
2.6.6
Baslinjeberäkningar och kontroller
2.7
Leverans
2.7.1
Lägesangivelser och metadata
2.7.2
Övriga leveranskrav
84
86
86
87
87
88
3
Metodnivåer för nätverks-RTK
3.1
Nivådefinitioner
3.1.1
Mätsessioner
3.1.2
Gränsvärden för satellitgeometri
3.1.3
Gränsvärden för interna kvalitetstal
3.2
Aktivt referensnät
3.2.1
Nätklasser i SWEPOS
3.2.2
Baslinjelängd
3.3
3.3.1
Svåra mätmiljöer
3.3.2
Svåra atmosfärsförhållanden
3.4
Förväntad mätosäkerhet, metodnivå I-IV
3.4.1
Antaganden och förutsättningar
3.4.2
Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 70 km
3.4.3
3.4.4
89
89
89
90
91
92
92
94
95
95
95
95
96
96
97
98
4
Metodnivåer för enkelstations-RTK
4.1
Nivådefinitioner
4.1.1
Mätsessioner
4.1.2
4.1.3
4.2
Baslinjelängd och andra förutsättningar
4.3
4.3.1
Svåra mätmiljöer
4.3.2
4.4
Förväntad mätosäkerhet, metodnivå I-III
99
99
99
100
100
101
102
102
102
102
5
Metodnivåer för statisk GNSS-mätning
5.1
Metodnivå I–II vid statisk GNSS-mätning med egen
efterberäkning
5.2
5.3
Metodnivåer I–III vid statisk GNSS-mätning med
efterberäkning via SWEPOS beräkningstjänst
5.4
104
Referenser och underlag
6.1
Inspirationskällor
6.2
Övrigt underlag
6.3
Litteraturlista
6.3.1
Artiklar och undersökningar
6.3.2
Standarder och ”guidelines”
6.4
Checklista för nätverks-RTK
6.5
Checklista för enkelstations-RTK
108
108
109
110
110
111
115
117
6
Arbetsdokument
4 (123)
104
106
106
107
6.6
6.7
6.8
Checklista för statisk GNSS-mätning
119
Checklista för egen efterberäkning
121
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:
-
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 HMKGe: 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.
Referenssystem
för planoch
höjdbestämning
Typisk
mättid
Ungefärlig
standardosäker
het, 2D
EnkelstationsRTK
Lokalt referenssystem i plan
och/eller höjd för
referensstationen.
Sekunder
till minuter
5-25 mm, beroende på mättid
och baslinjelängd (upp till
ca 15 km)
Nätverks-RTK
Plankoordinater i
SWEREF 99 TM
eller regional projektionszon. Höjd
Sekunder
över ellipsoid i
till minuter
SWEREF 99, eller
normalhöjder i
RH 2000 (med
geoidmodell).
5-25 mm, beroende på mättid
och baslinjelängd (upp till
ca 30 km)
Statisk GNSSmätning med
efterberäkning
1.3.1
Vid egen efterberäkning: Planoch höjdkoordinater baserade på
referensdata.
Vid användning
av beräkningstjänst: se Nätverks-RTK.
En till flera
timmar
(<1 timme
vid snabbstatisk
mätning)
5-15 mm, beroende på mättid.
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 – enkelstationsRTK 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
En matematisk beskrivning av hur en
antenns elektriska centrum (APC) varierar
beroende på inkommande satellitsignaler.
APC
Antenna Phase Centre, även elektriskt
centrum. Skenbart läge i eller utanför en
GNSS-antenn som utgör ”ändpunkt” för
bärvågsmätningen mot satelliterna.
ARP
Antenna Reference Point. Den fysiska punkt
på antennen som antennmodellen relaterar
till. Vid antennhöjdsmätning bestäms
avståndet mellan mätpunkt och ARP.
Baslinje
Den rymdvektor som beräknas mellan två
GNSS-antenner vid relativ mätning.
Efterberäkning
När positionsberäkning utförs efter
genomförd GNSS-mätning. Alternativet till
realtidspositionering.
Epok
Även mätepok. Tidsangivelse för GNSSobservation.
Arbetsdokument
10 (123)
Fixlösning
Bärvågsmätning där antalet våglängder
mellan satellit(er) och mottagare har
fixerats till heltal. Se initialisering och
Periodobekant.
Flervägsstörning
Reflektion av satellitsignaler som medför
en längre (felaktig) gångväg mellan GNSSsatelliter och GNSS-mottagare.
Flytlösning
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.
Initialisering
Den process där GNSS-mottagaren fixerar
en heltalslösning för bärvågsmätningen. Se
fixlösning och periodobekant.
MAC
Master-Auxiliary Concept. En metod för
användning av korrektionsmeddelanden
vid relativa GNSS-tillämpningar.
Inkluderat i standarden RTCM 3.1.
Metodnivå
Även metod. En uppsättning rekommendationer som kan relateras till förväntad
mätosäkerhet vid geodetisk inmätning.
Mätsession
En obruten sekvens av observationer som
utförs med GNSS-utrustning.
Mätteknik
Användning av en viss typ av geodetiska
observationer för lägesbestämning.
Observationerna kan ofta (men inte alltid)
relateras till en viss typ av mätinstrument.
Periodobekant
Det okända antalet hela våglängder när en
bärvågsmätning inleds. Vid realtidsmätning bestäms periodobekanta i samband
med initialisering.
Arbetsdokument
11 (123)
Realtidspositionering
När positionsberäkning utförs under
pågående GNSS-mätning. Alternativet till
efterberäkning.
Referensdata
Även korrektionsdata. Data som bygger på
referensobservationer vid relativ positionsbestämning.
Referensstation
RINEX
Rover
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.
Sessionslängd
Tidsintervallet för en obruten sekvens av
GNSS-observationer.
Tidsseparation
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 HMKGeodesi: 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 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 planoch 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 rekognoseHMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015
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
Sikthinder kan utgöras av skog, lövverk eller
höga byggnader som helt eller delvis hindrar
satellitsignalerna från att nå GNSS-mottagaren.
Störning av GNSSutrustning
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
Datakommunikation 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
till mätobjekt
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
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
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.
Svår miljö
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.
Mycket svår miljö
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)
(b) Normal mätmiljö
(a) Lätt 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
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 totalstaHMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015
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
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
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
·
·
·
·
·
·
·
·
·
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
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.
EnkelstationsRTK
Satellitsignaler
(minimikrav)
Typ av
observationer
Realtidsöverföring av
referensdata
GPS, L1 och L2
Kod och
bärvåg
Via radiolänk eller
motsvarande
GPS, L1 och L2
Kod och
bärvåg
En- eller
tvåvägskommunikati
on beroende på
standard (VRS/MAC
etc.)
GPS, L1
Kod, med
eller utan
bärvågsstö
d.
En- eller
tvåvägskommunikati
on beroende på
standard (VRS/MAC
etc.)
GPS, L1
Kod och
bärvåg
Inget krav
Nätverks-RTK
NätverksDGNSS
Statisk GNSS
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
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
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
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.
Användning av
antennmodell
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.
Positioneringstjänst
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.
Absoluta och
relativa
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.
Extern antenn vid
realtidsmätning
Var uppmärksam på att förvalda antennmodeller
måste ändras i rovern om extern antenn (t.ex. av
chokering-typ) ansluts vid realtidsmätning.
Orientering av
antenn
När det är praktiskt genomförbart bör antennens/antennernas orientering vara densamma
vid varje mättillfälle (t.ex. riktade mot norr).
Arbetsdokument
23 (123)
Mottagarinställningar
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.
Genom att utnyttja fler satellitobservationer
erhålls en robustare positionslösning.
Antal satelliter
Antenn
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.
Epoklängd
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
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
Gräns för interna
kvalitetstal
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.
Gräns för PDOP
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
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
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.
Realtidsinställningar
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
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.
-
Typ av
positionslösning
Uppdateringsfrekvensen är en grundegenskap
som anger hur ofta en ny position beräknas i
Uppdateringsfrekvens 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
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
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
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
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
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
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
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.
Satellitgeometri
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).
Observation av signaler från satelliter som står
lågt över horisonten är ofta av sämre kvalitet,
eftersom signalvägen genom atmosfären blir
Satellitelevation relativt lång. Satellitelevationen kan därför
behöva begränsas och balanseras i förhållande
till satellitgeometrin.
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
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 referensoch 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
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 radiooch satellitkommunikation.
Jonosfärens bidrag till mätosäkerheten vid
relativ GNSS-mätning ökar med
baslinjelängden, eftersom relativmätning
förutsätter likartade förhållanden vid referensoch rovermottagare.
-
Påverkan
Jonosfären varierar bland annat med latitud,
solfläckscykeln, årstid, och tid på dygnet.
-
Variation
-
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)
variabiliteten generellt är större på natten
än på dagen påverkas realtidsmätning
faktiskt mer av jonosfären nattetid.
- Scintillationer är snabba jonosfärsförändringar p.g.a. tillfälliga fluktuationer i partikeldensitet och brytningsindex. Dessa är
vanligast nära ekvatorn, men förekommer
även nära polerna.
Med stöd av webbtjänster finns möjlighet att
skatta eller kontrollera jonosfärens påverkan i
samband med GNSS-mätning. Webbtjänsterna
visar antingen status för jonosfär/jonosfärspåverkan i realtid eller nära realtid, eller så kan
data sökas i efterhand för dokumentation och
felsökning (se tabell 2.6). Än så länge saknas
dock robusta verktyg och tjänster för
jonosfärsprognoser.
Några exempel på webbtjänster:
-
Sverige: SWEPOS jonosfärsmonitor, som
visar förväntad påverkan vid RTKmätning i olika regioner i Sverige.
Monitorn är en realtidstjänst, men kan
även visa tidigare tidpunkter.
Mobilapplikationen rekommenderas i
samband med fältarbete.
SWEPOS stödtjänst för
jonosfärsmonitorering
-
Europa: Royal Observatory of Belgium
(ROB) som visar jonosfärsaktivitet i både
statiska och dynamiska kartor:
Skattning
Jonosfärskartor från ROB
-
Globalt: NOAA:s prognoser av ”rymdväder” har bl.a. en graderad skala som visar
vilka störningar som förväntas vid radiooch navigeringstillämpningar.
NOAA/Space Weather Prediction
Center
Arbetsdokument
35 (123)
-
Strategier för
reduktion
-
-
Eftersom signalfördröjningen i jonosfären
är olika beroende på signalfrekvens så
kan en stor del av påverkan reduceras
med hjälp av mätning på flera frekvenser
och beräkning med olika
linjärkombinationer. En vanlig strategi är
t.ex. att forma den ”jonosfärsfria”
linjärkombinationen L3, av GPS L1- och
L2-frekvenserna.
Vid relativ GNSS-mätning kan jonosfärspåverkan reduceras via differensbildning
av kod- och bärvågsobservationer.
Kortare baslinjer - t.ex. i tätare
referensstationsnät – medför bättre
möjlighet till reduktion.
Jonosfären kan modelleras med hjälp av
data från fasta GNSS-mottagare, t.ex. ett
aktivt referensnät. Detta kan ske i efterhand eller i nära realtid. Olika modeller
tillämpas på olika skalor - globala, regionala eller lokala.
Tabell 2.1.5b. Troposfärens påverkan vid GNSS-mätning.
Definition
Troposfären är det skikt i nedersta delen av
atmosfären där vanliga väderfenomen förekommer. Den innehåller ca 75 % av atmosfärens
massa, inklusive praktiskt taget all vattenånga.
Troposfären sträcker från jordytan upp till i
genomsnitt ca 17 km höjd, men är tunnare vid
polerna än vid ekvatorn.
Påverkan
GNSS-signalerna fördröjs av vattenånga och
andra gaser och partiklar som finns i
troposfären. Mängden och variationen av gaser
är svår att uppskatta (särskilt för vattenångan),
vilket ökar mätosäkerheten vid GNSS-mätning.
Troposfärens bidrag till mätosäkerheten vid
relativ GNSS-mätning ökar med
baslinjelängden, eftersom relativmätning
förutsätter likartade förhållanden vid referensoch rovermottagare.
Arbetsdokument
36 (123)
Troposfären varierar med lufttryck, luftfuktighet
och temperatur (”vädret”!):
Kalla, torra högtryck medför en mindre
variabel troposfär.
- Varma, fuktiga lågtryck medför en mer
variabel troposfär.
Troposfärsfördröjningen minskar i normallfallet
på högre höjd över havet, ca 10 mm för varje 50
meters höjdskillnad.
-
Variation
Troposfärens sammansättning och variabilitet
gör det mycket svårbedömd. Utifrån kännedom
om vädret är det dock möjligt att skapa sig en
grov bild av troposfärens påverkan vid GNSSmätning. Utföraren bör därför kontrollera lokala
väderprognoser, samt alltid notera väder och
temperatur i samband med mätning.
Skattning
Standardmodell eller lösning av
troposfärsparametrar.
- Vid relativ GNSS-mätning kan
troposfärspåverkan reduceras via
differensbildning av kod- och
bärvågsobservationer. Kortare baslinjer t.ex. i tätare referensstationsnät – medför
bättre möjlighet till reduktion.
Utföraren bör vara uppmärksam på snabba
väderomslag och eventuella frontsystem i eller
runt arbetsområdet.
-
Strategier för
reduktion
Övrigt
2.1.6
Etablering av tillfällig referensstation
Gäller: Enkelstations-RTK
Vid etablering av tillfällig referensstation för GNSS har utföraren
ansvar för kvalitetsaspekterna av hur referensdata utnyttjas vid
positionering. Till dessa aspekter hör:
· Placeringsalternativ
· Uppställning och konfigurering
· Anslutning till referenssystem
För att kvalitetssäkra etableringen bör kontrollmätningar ske enligt
rekommendationerna i avsnitt 2.4. Etablering över olika punkter
och mätning mot olika referensstationer ökar kontrollerbarheten
och minskar risken för grova fel.
Arbetsdokument
37 (123)
Placeringsalternativ
Vid placering av egen referensstation bör utföraren ta hänsyn till ett
antal faktorer, enligt tabell 2.1.6.
Tabell 2.1.6. Faktorer för att avgöra placering av egen referens.
Stomnät
Om positionsbestämning ska ske i ett befintligt
stomnät så bör referensstationen etableras på en
närliggande stompunkt med tillräcklig kvalitet.
Se ”Referenskvalitet” nedan.
Sikt
Satellitobservationer kan bara användas för
relativ positionering av GNSS-mottagare när
samma satelliter observeras simultant av referensen. Vid placering av referensstationen bör
därför samma kriterier användas som vid rekognosering den lokala mätmiljön (se 2.1.2), men
med tydligare krav på frånvaro av flervägsstörningar. Referensantennen bör ha fri sikt över 1015 graders elevation i ca 75 % av alla riktningar
(azimuter).
Dataöverföring
och säkerhet
Vid realtidsmätning bör placeringen ske så att
radioskugga eller undermåliga kommunikationsförhållanden undviks.
Stabilitet och
säkerhet
Om möjligt bör trafikerade miljöer undvikas för
att minimera risken för stöld, vandalism, eller
oavsiktlig rubbning av referensantennens läge.
Referensmottagarens position måste kunna
bestämmas med en mätosäkerhet som uppfyller
projektbehoven, oavsett om etableringen sker på
Referenskvalitet befintlig eller nyetablerad punkt.
Vid etablering på stomnäts- eller riksnätspunkter krävs tillgång till koordinater med skattad
mätosäkerhet.
Baslinjelängd
Placering av referensstation bör alltid ske med
avseende på förväntade baslinjelängder vid
inmätning. Mätosäkerheten vid mätning
enkelstations-RTK ökar med avståndet till
referensstationen.
Nyetablering
Om inte ovanstående kriterier kan uppfyllas av
befintliga punkter bör istället nypunkter
användas vid etablering av referensstation.
Arbetsdokument
38 (123)
Uppställning och konfigurering av referensstation
Etablering av tillfällig referensstation bör alltid ske med stativ och
trefot med optiskt lod, samt dubbelmätning av antennhöjd (före och
efter mätning). Vid etablering av referensstation på nypunkt bör
alltid markering ske så att punktens läge kan identifieras före och
efter mätning.
Följande bör kontrolleras och konfigureras i referensstationens
hårdvara och mjukvara innan utsändning av referensdata till rover:
-
Kommunikation: Nödvändiga inställningar för överföring
av referensdata till rover via radio eller GSM.
-
Referensantenn: antennhöjd, antenntyp, samt antennmodell.
-
Referens-ID: punktbeteckning för referensstationen.
Gränsvärden: Konfiguration av PDOP och elevationsgräns.
-
Referenssystem: Inställning av systemparametrar, beroende
på om korrekt roverposition behöver erhållas i realtid.
Rådata: Loggning av kod- och bärvågsobservationer bör
aktiveras vid behov av efterberäkning. Observera att rådataloggning även rekommenderas för verifiering av referensstationens läge/stabilitet under mätningen.
-
Anslutning till referenssystem
För att ansluta en egen referensstation till ett referenssystem bör
stationsetableringen göras över punkt med kända koordinater i
önskat referenssystem eller över en punkt där koordinaterna bestäms genom efterberäkning.
Vid etablering över punkt med kända koordinater bör utföraren
beakta osäkerheten i koordinaterna och i markeringen. Lägesosäkerheten i den kända punkten får inte överstiga den önskade mätosäkerheten. För kontroll bör mätningar göras på andra punkter
inom samma referenssystem eller genom stationsetablering över
flera punkter.
Vid etablering över nypunkt bör utövaren särskilt kontrollera
inställningar för insamlande av rådata.
Arbetsdokument
39 (123)
2.1.7
Aktiva referensnät för GNSS-mätning
Gäller: Nätverks-RTK, Statisk mätning
Information
Aktiva referensnät utgörs av fasta referensstationer för GNSS,
och har två huvudsakliga funktioner: som markbaserade
stödsystem för noggrann GNSS-mätning, samt för att realisera
referenssystem.
Referensnät och referenssystem beskrivs i HMK-Ge: Infra,
avsnitt 2.1-2-2.
I detta avsnitt tas följande aspekter av aktiva referensnät upp:
·
·
·
·
·
·
·
Realisering av referenssystem
Positioneringstjänster och referensdata
Driftsstatus och systemförändringar
Förtätningsgrad
Mätning i utkanten av referensnätet
Tillgång till referensdata i gränsområden
Koordinatstabilitet och monitorering
Realisering av referenssystem
Information
GNSS-mätning med referensdata från SWEPOS innebär att
positionsbestämning sker i SWEREF 99 (direkt), samt i RH
2000 (indirekt) vid höjdbestämning om geoidmodellen
SWEN08_RH2000 används.
Vid GNSS-mätning i aktiva referensnät så sker positionsbestämningen direkt i det referenssystem som referensnätet realiserar. Vid
mätning med referensdata från SWEPOS (t.ex. nätverks-RTK) så
erhålls alltså position i det tredimensionella systemet SWEREF 99,
snarare än WGS 84.
För information om konfigurering av referenssystem i GNSS-utrustningen, se avsnitt 2.1.3 (under Referenssystem och transformationer).
Arbetsdokument
40 (123)
Positioneringstjänster och referensdata
Genom att utnyttja positioneringstjänster kan utförare få tillgång till
referensdata från aktiva referensnät för att kunna genomföra positionsbestämning, antingen i realtid eller i efterhand. För vissa
GNSS-tekniker är detta också en förutsättning, t.ex. nätverks-RTK.
Vid användning av positioneringstjänster och referensdata i aktiva
referensnät bör informationen i tabell 2.1.7 beaktas.
Tabell 2.1.7. Att beakta vid användning av positioneringstjänster i aktiva
referensnät.
Abonnemang
Positioneringstjänster kräver oftast abonnemang.
Utföraren bör i god tid säkerställa att mätbehoven täcks av befintliga abonnemang.
Referenskoordinater
Utföraren bör kontrollera vilket referenssystem
som referenskoordinater anges i. I de flesta fall är
detta det referenssystem som det aktiva referensnätet realiserar. Aktualitet och annan koordinatklassning bör vid behov kunna verifieras av
tjänsteleverantören.
Täckningsområde
Täckningsområdet kan avse det aktiva referensnätet i sin helhet eller gränserna för olika förtätningsgrader/nätklasser. Vid tveksamhet om
huruvida täckningsområdet sammanfaller med
det aktuella arbetsområdet bör tjänsteleverantören kontaktas.
Dataöverföring
De flesta leverantörer av positioneringstjänster
utnyttjar mobila nätverk för snabb överföring av
referensdata. Mobiltäckning krävs alltså för att
realtidstjänster ska kunna användas i arbetsområdet, vilket bör verifieras i samband med rekognosering (se avsnitt 2.1.2). Observera att mobilabonnemang vanligtvis inte ingår i positioneringstjänsterna.
Efterberäkning
Utföraren bör undersöka möjligheten att efterberäkna realtidsmätningar i de fall där mobiltäckning saknas eller där dataöverföringen av
annan orsak inte fungerar.
Arbetsdokument
41 (123)
Standarder
Utföraren bör kontrollera vilka standardiserade
metoder och standardiserade dataformat som
används i positioneringstjänsterna, och om/hur
GNSS-utrustningen hanterar dessa. Exempel på
standardiserade metoder är VRS och MAC vid
relativ realtidsmätning. Exempel på
standardiserade dataformat är RTCM (realtid)
och RINEX (efterberäkning).
Manualer och
övriga instruktioner
Utföraren bör ta del av manualer och övriga
instruktioner för aktuella positioneringstjänster.
Viktig information kan bl.a. gälla krav på
hårdvara/mjukvara och inställningar i GNSSutrustningen eller särskilda rekommendationer
för mätprocessen.
Kontrollmätning
Genom mätning på GNSS-bestämd
kontrollpunkt (se avsnitt 2.5.1) kan utföraren
kontrollera att positioneringstjänsten eller
användningen av referensdata fungerar som
förväntat.
Driftsstatus och systemförändringar
Vid mätning i aktiva referensnät bör driftsstatus för aktuella
tjänster och/eller referensstationer kontrolleras. Närliggande
referensstationer ur drift innebär längre baslinjer. Detta kan i sin tur
medföra ökad mätosäkerhet och svårigheter att initialisera
fixlösning vid relativ bärvågsmätning. Detta kan vara särskilt
begränsande om mätning sker i delar av det aktiva referensnätet
där avstånden mellan referensstationerna redan är relativt långa
(dvs. 50-75 km vid RTK-mätning).
Lantmäteriet redovisar aktuell driftsstatus för referensstationer i
SWEPOS med hjälp av webbkarta, ”offline”-lista, samt
driftsmeddelanden via SMS. Publicerade driftsmeddelanden kan
även läsas i efterhand.
Aktuell driftsinformation för referensstationer i SWEPOS
Arbetsdokument
42 (123)
Förtätningsgrad och nätklass
Information
Den förväntade mätosäkerheten vid relativ GNSS-mätning i
ett aktivt referensnät påverkas av avstånden mellan
referensstationerna.
Avstånden mellan referensstationer i ett aktivt referensnät varierar
från plats till plats, vilket i Sverige återspeglar den stegvisa
utbyggnaden av referensnät som skett via regional förtätning.
Kortare avstånd mellan referensstationerna ger bättre möjlighet att
uppskatta osäkerhetskällorna för GNSS inom det aktiva
referensnätet.
Förtätningsgraden – eller nätklassen – beskriver typavstånden
mellan referensstationerna i ett geografiskt begränsat område.
Exempelvis kan tre nätklasser urskiljas i Sverige, se avsnitt 3.2.1.
Mätning i utkanten av referensnätet
Korrektionsdata som genereras vid realtidspositionering baseras på
data från omgivande referensstationer. Utförare i utkanten av
aktiva referensnät bör därför vara medvetna om att mätosäkerheten
ökar när extrapolering krävs, t.ex. vid bortfall av referensstationer.
Detta gäller särskilt nätverks-RTK och andra metoder där
mättiderna är relativt korta.
Dokumentera
GNSS-mätdata som bygger på extrapolerade referensdata
bör noteras, helst tillsammans med uppskattat avstånd till
referensnätet.
Tillgång till referensdata i gränsområden
Vid GNSS-mätning i gränsområden (t.ex. mellan de nordiska länderna), kan utförare behöva tillgång till utländska referensdata. I
vissa av Lantmäteriets positioneringstjänster ingår i ett antal utländska referensstationer med koordinater i SWEREF 99. Övriga utländska referensdata tillhandahålls av tjänsteleverantörer i det aktuella
landet, men samarbetsavtal som underlättar tillgången till utländsk
data kan förekomma och bör därför kontrolleras av utföraren.
Arbetsdokument
43 (123)
Koordinatstabilitet och monitorering
Närliggande referensstationers koordinater har en direkt inverkan
på lägesbestämningen vid relativ GNSS-mätning. Referenskoordinaterna behöver därför verifieras i samband med mätning. I aktiva
referensnät sker i normalfallet fortlöpande monitorering av koordinatstabiliteten. Vid etablering av egen referensstation måste utföraren ansvara för att detta sker på godtagbart sätt (se avsnitt 2.1.6).
Dokumentera
Referensstationers koordinater och deras stabilitet bör
verifieras vid särskilda krav på hög absolut lägesnoggrannhet (t.ex. i SWEREF 99). Detta sker lämpligen med
skattade osäkerhetsmått, tidsserier eller motsvarande
data från tjänsteleverantören.
2.1.8
Funktionskontroll
Kontroll av GNSS-utrustningens inställningar och funktion bör ske
innan mätning påbörjas, förslagsvis genom ett av följande
alternativ:
-
Mätning på GNSS-bestämd kontrollpunkt, se avsnitt 2.5.1.
- Mätning på alternativbestämd kontrollpunkt, se avsnitt 2.5.2.
Notera att detta även kan utgöra kontroll av positioneringstjänster
eller annan referensdata som ska användas i samband med
mätning.
Vid känd kvalitet för den alternativbestämda kontrollpunkten, t.ex.
i ett lokalt stomnät, kan transformationssamband till lokalt system
kontrolleras. Detta kan även ske med hjälp av särskilda ”testpunkter” (koordinatvärden) för de transformationssamband som erhålls
av Lantmäteriet.
2.2
Genomförande av realtidsmätning
Vid realtidsmätning bör utföraren beakta eller kontrollera ett antal
- till exempel tecken på försämrad kvalitet från GNSS-utrustning
eller avbrott i dataöverföringen.
Det förutsätts här att GNSS-utrustningen konfigurerats ändamålsenligt för projektbehoven, samt i övrigt enligt rekommendationerna
i avsnitt 2.1.3. Även tillhörande utrustning – lodstång, trefötter,
Arbetsdokument
44 (123)
mätband, reservbatterier, dokumentationsmedia bör ha kontrollerats.
Verifiering av mätteknik bör ha skett enligt avsnitt 2.5.1 eller motsvarande kontrollrutin. Om särskild kontrollplan upprättats i planeringsskedet (se avsnitt 2.1.1) ska denna följas.
2.2.1
Uppstart
·
·
·
·
·
·
·
·
Val av mätprofil
Mätpunkten
Antennhöjd och antenntyp
Centrering
Excentricitet eller dold punkt
Överföring av referensdata
Loggning av rådata
Initialisering vid bärvågsmätning
Val av mätprofil eller mätkonfiguration
Genom att välja en tidigare sparad mätprofil kan valet av mätmetod, anslutning till positioneringstjänst, samt andra inställningar
automatiseras eller underlättas.
Utföraren bör också se till att registrering av mätdata sker på
önskad minnesenhet, samt med rätt jobb/fil, dataformat m.m.
Mätpunkten
Vid GNSS-mätning bör utförare beakta huruvida punkten/objektet
är väldefinierat och entydigt i plan respektive höjd. Spetsen på en
lodstång bör t.ex. aldrig placeras i ett rör vid höjdbestämning. Allmänna riktlinjer för inmätning av svårdefinierade objekt finns i
HMK-Ge: Infra, bilaga B.
Vid mätning med stativ och trefot bör uppställning på mätpunkten
ske enligt praxis för aktuell antenntyp, t.ex. med lämplig adapter
mellan trefot och antenn, och eventuell orientering av antenn. Vid
dold punkt eller annan excentricitet ska lämpliga rutiner följas.
Punktbeteckning, objektkoder eller annan attributdata anges i
utrustningens programvara i samband med mätning.
Antennhöjd och antenntyp
Antennhöjd och antenntyp ska alltid anges i utrustningens pro-
Arbetsdokument
45 (123)
gramvara innan mätning påbörjas. Notera särskilt om antennhöjden
mäts vertikalt eller lutande, samt hur antenntypen definieras – t.ex.
beroende på om antennen är monterad på lodstång eller stativ.
Vid mätning med lodstång bör antennhöjden väljas på ett sådant
sätt att inte risken för flervägsstörningar (vid för låg höjd) eller
centreringsfel (vid för hög höjd) ökar markant. Standardhöjden 2
meter brukar vara en rimlig kompromiss. Utföraren bör kontrollera
att stången fixerats till korrekt höjd och att antennen är ordentligt
fastskruvad.
Vid mätning med stativ och trefot bör antennhöjden bestämmas
före och efter mätning - gärna vertikalt med s.k. mätkrok. Utföraren
bör även kontrollera att antennen är ordentligt fastlåst i trefoten.
Dokumentera
Antennhöjd bör noteras när stativ och trefot används, eller
när höjden på lodstången justeras.
Centrering
Information
Standardosäkerheten vid centrering av lodstång är typiskt tre
gånger större när centreringen utförs utan hjälp av stativ eller
stödben.
Standardosäkerheten vid centrering av lodstång utan stödben
uppgår erfarenhetsmässigt till ca 15 mm när antennhöjden är 2
meter. Vid noggrann planbestämning rekommenderas stativ eller
stödben eftersom centreringsosäkerheten kraftigt reduceras – från
15 mm till mindre än 5 mm.
Vid mätning med stativ och trefot kan centreringsosäkerheten anses
försumbar om optiskt lod används. Utföraren bör dock kontrollera
att optiken är korrekt justerat.
Utföraren bör alltid beakta lokala förhållanden som kan påverka
centrering, t.ex. vind eller markvibrationer.
Excentricitet eller dold punkt
Om centrering inte kan ske direkt över mätpunkten bör excentricitet bestämmas med hjälp av temporärt markerad punkt och mätning med totalstation, distometer eller annat mätinstrument – beroende på om bestämning sker i plan och/eller höjd. GNSS-mätning
görs därefter på den temporära punkten, vars placering därför bör
Arbetsdokument
46 (123)
väljas med omsorg.
Dokumentera
Excentrisk mätning bör redovisas med särskild beteckning
och antennhöjd på temporär punkt, samt längd- och vinkelmätning och annan nödvändig information som behövs för
otvetydig bestämning av mätpunkten.
Första position och överföring av referensdata
Utföraren bör alltid invänta en första ungefärlig position innan noggrann relativ mätning påbörjas. Detta bekräftar att GNSS-utrustningen spårar och låser mot satellitsignalerna på ett bra sätt.
Vid mätning i aktivt referensnät bör utföraren därefter ansluta till
önskad positioneringstjänst enligt tjänsteleverantörens instruktioner. Pågående överföring av referensdata brukar indikeras i utrustningens programvara. Observera att tjänster som bygger på VRSkonceptet i normalfallet kräver en första position från rovern för att
referensdata ska kunna skickas till rovern.
Initialisering vid RTK-mätning
Krav
Vid geodetisk tillämpning av RTK-baserade mättekniker ska
alltid planoch höjdbestämning ske med initialiserad fixlösning eller med efterberäkning av fixlösning.
Initialisering av fixlösning kan påbörjas när rovern tar emot referensdata. Tiden för initialisering påverkas bl.a. av mätförhållanden
och baslinjelängd, men bör sällan eller aldrig överstiga 1-2 minuter.
När rovern har fixlösning kan mätsession påbörjas, se avsnitt 2.2.2.
All RTK-mätning bör ske med fixlösning, om inga särskilda
undantag tillåts i mätprojektet. I sådant fall bör dock utföraren
tänka på att kodmätning med DGNSS i vissa fall utgör ett bättre
alternativ än mätning med flytlösning.
Arbetsdokument
47 (123)
Loggning av rådata
Rekommendation
Vid rådataloggning för efterberäkning bör mättiden utökas för
att säkerställa att godtagbar plan-och höjdbestämning kan ske.
T.ex. bör mätning som normalt utförs under några sekunder
genomföras under några minuter istället.
Om utföraren inte kan (eller behöver) överföra referensdata i realtid
så kan istället positionsbestämningen göras i efterhand. Detta
kräver loggning av rådata - dvs. kod- och bärvågsobservationer som sedan efterberäknas med referensdata i lämplig programvara,
se avsnitt 2.4.1. Utföraren bör säkerställa att GNSS-utrusningens
minneskapacitet är tillräcklig för rådataloggning.
Riktlinjer för efterberäkning av rådata beskrivs i avsnitt 2.4.1.
2.2.2
Mätsessioner
Information
Den förväntade mätosäkerheten vid realtidsmätning minskar
med fler överbestämningar, dvs. med ökad sessionslängd och
ökat antal sessioner.
Sessionslängd, antal sessioner och tidsseparation är tre grundläggande parametrar för definition av metodnivåer vid realtidsmätning.
·
·
·
·
·
Sessionslängd
Antal sessioner
Tidsseparation
Ommätning av sessioner
Metodnivåer
Sessionslängd
En mätsession är en obruten sekvens av observationer som registreras av en GNSS-mottagare. Den typiska sessionslängden varierar beroende på GNSS-teknik, men är relativt kort vid realtidsmätning (se avsnitt 1.5). Vid realtidsmätning tillämpas vanligen
medeltalsbildning av observationerna under mätsessionen.
Genom ökad sessionslängd och medeltalsbildning så reduceras
effekten av kortvågig variation vid GNSS-mätning. Den kortvågiga
variationen kan huvudsakligen beskrivas som slumpmässig och
kallas därför ibland ”mätbrus”.
Arbetsdokument
48 (123)
Effekten av ökad sessionslängd kan ses i figur 2.2.2a, där den svarta
kurvan visar kontinuerliga höjdobservationer med RTK under en
minut. Den röda streckade kurvan visar ett flytande 10 sekunders
medeltal under samma tid. Genom en sessionslängd på 10 sekunder sker alltså i detta fall en signifikant reducering av mätbruset.
Figur 2.2.2a. Kortvågig variation vid RTK-mätning. Vertikalaxeln visar avvikelsen i
millimeter från medelvärdet i en lång mätserie.
Mätning i flera sessioner
Vid flersessionsmätning upprepas punktinmätning en eller fler
gånger med samma teknik. Sessionerna kan medeltalsbildas om
toleransen för upprepad mätning är uppfylld, se avsnitt 2.5.3.
Genom flersessionsmätning så reduceras effekten av den långvågiga variation som huvudsakligen beror av satellitgeometri och
otillräcklig modellering av osäkerhetskällor i samband med positionsbestämningen. Dessutom erhålls en naturlig kontroll av mätprocessen, där t.ex. grova fel lättare kan upptäckas.
Exempel på långvågig variation kan ses i figur 2.2.2b, där den
svarta kurvan återigen visar kontinuerliga höjdobservationer med
RTK – men den här gången under 10 minuter. Den röda streckade
kurvan visar liksom i figur 2.2.2a ett flytande 10 sekunder medeltal.
Arbetsdokument
49 (123)
Figur 2.2.2b. Långvågig variation vid RTK-mätning. Vertikalaxeln visar avvikelsen i
millimeter från medelvärdet i en lång mätserie. Notera skalan på horisontalaxeln
jämfört med figur 2.2.2a.
Ökad sessionslängd med medeltalsbildning är alltså inte en
tillräcklig strategi för att hantera den variation som förekommer
över längre tider än en minut. Orsaken är att den långvågiga
variationen inte är slumpmässig, utan systematisk.
Genom att mäta i fler sessioner minskar alltså risken att stora
avvikelser inte upptäcks. Detta förutsätter dock att sessionerna
mäts med tillräcklig tidsseparation.
Tidsseparation
Rekommendation
Tidsseparation bör alltid tillämpas vid flersessionsmätning
eller återbesök. Tidsseparation medför robustare kontroll av
toleranser, samt en mer realistisk uppskattning av
mätosäkerheten.
Behovet av att tidsseparera sessioner är en konsekvens av att
långvågig variation i beräknad position behöver hanteras på ett bra
sätt. Om inte tidsseparation tillämpas är risken stor att endast
kortvågig variation beaktas och att mätosäkerheten därmed skattas
överoptimistiskt. Detta är t.ex. fallet vid korta
enkelsessionsmätningar, se figur 2.2.2c.
Arbetsdokument
50 (123)
Figur 2.2.2c. Standardosäkerheten i höjd under fyra mätsessioner med RTK, efter en halv
minut (övre grafen) respektive efter tio minuter (nedre grafen). Mätosäkerheten underskattas i
det här fallet med en faktor två när den totala mättiden är kortare än lämplig tidsseparation.
Som en tumregel bör lämplig tidsseparation vara längre än
”våglängden” i variationen (se figur 2.2.2b), vilket i sin tur är en
funktion av flera variabler - inklusive baslinjelängd,
atmosfärsstörningar, lokala störningar, felmodellering, och
satellitgeometri. Typiska värden för tidsseparation kan därför
variera från några minuter till en timme.
Ommätning av sessioner
Ommätning av sessioner bör utföras när aktuell tolerans överskrids,
t.ex. vid upprepad mätning. Observera att detta förutsätter att
tidsseparation tillämpats mellan den ursprungliga mätningen och
den upprepade mätningen.
Orsaken till överskriden tolerans bör utredas och dokumenteras vid
särskilt stora avvikelser. Om toleransen överskrids upprepade
Arbetsdokument
51 (123)
gånger bör kontrollmätning utföras.
Se avsnitt 2.5.3 för förslag till toleranser vid flersessionsmätning
eller återbesök.
Metodnivåer
Rekommendation
Metodnivåer bör tillämpas om utförare vill utföra realtidsmätning med en viss mätosäkerhet. Metodnivåer underlättar
kvalitetssäkring och dokumentation av mätprocessen.
Metodnivåer är specifika rekommendationer för genomförande av
geodetisk mätning, och kan under visas förutsättningar kopplas till
en viss förväntad mätosäkerhet, se HMK-Ge: Infra samt HMK-Ge:
Metod. Definitionen av metodnivåer för GNSS-baserade
mättekniker bygger i normalfallet på ett antal påverkbara
parametrar:
-
Sessionslängd
Antal sessioner
-
-
Gränsvärden för internkvalitet
Metodnivåer för nätverks-RTK och enkelstations-RTK definieras i
kapitel 3 respektive kapitel 4.
2.2.3
Rekommendation
Förstärkningsåtgärder bör alltid övervägas under
ogynnsamma förhållanden, dvs. i sådana situationer där
försämrad mätosäkerhet kan förväntas p.g.a. störda
satellitsignaler.
Atmosfärsstörningar, flervägsstörningar och dålig satellitgeometri
medför större mätosäkerhet i positionsbestämningen. Detta kan i
många fall hanteras genom robustare mätrutiner, t.ex. genom
längre och fler mätsessioner, samt mottagarinställningar som
möjliggör filtrering av sämre observationer. Ett samlingsbegrepp
för detta är förstärkningsåtgärder.
Arbetsdokument
52 (123)
-
Förstärkningsåtgärder för mätsessioner inkluderar:
o Mätning i längre sessioner
o Mätning av fler sessioner, med tidsseparation
Förstärkningsåtgärder för satellitgeometri inkluderar att:
o Höja gränsen för minsta antal satelliter i positionslösning
o Sänka gränsen för PDOP, eller motsvarande mått.
o Höja gränsen för satellitelevationer, dvs. elevationsmasken.
Utöver dessa åtgärder kan även gränsvärden för de interna
kvalitetstalen skärpas.
-
Uppmärksamma
Förstärkningsåtgärder är inte en garanti för felfri
mätning – utan snarare ett sätt att ”strama upp”
vissa rutiner för att öka sannolikheten för att
GNSS-mätning kan genomföras med godtagbar
kvalitet.
Under mycket svåra mätförhållanden bör alltid
alternativa mättekniker övervägas.
2.2.4
Lokal inpassning
Lokal inpassning är en vanlig strategi vid GNSS-mätning i
inhomogena referenssystem, och kan utföras direkt i rovern.
Riktlinjer för lokal inpassning tas upp i HMK-Ge: Infra, avsnitt 2.8.
Utföraren bör dock särskilt tänka på:
-
Plan- och höjdsystem
-
Antal passpunkter och geometri
-
Punktkvalitet
Residualer och skalfaktor
Arbetsdokument
53 (123)
2.2.5
Att beakta vid realtidsmätning
Rekommendation
Vid realtidsmätning bör utföraren uppmärksamma yttre
förhållanden samt information från roverutrustningen för att
underlätta felsökning och minimera risken för grova fel.
·
·
·
Yttre faktorer och omständigheter
Information från GNSS-utrustning
Hantering av problem under mätning
Yttre faktorer och förhållanden
Under realtidsmätningen bör utföraren uppmärksamma sådana
faktorer som på olika sätt kan begränsa eller störa roverns möjlighet
till satellitobservationer och utnyttjande av referensdata, se tabell
2.5.5a.
Tabell 2.2.5a. Yttre faktorer som bör beaktas vid realtidsmätning
Antennstabiliteten
under mätning
Aktuella markförhållanden vid
mätpunkten bör uppmärksammas, särskilt
om dessa är av ett sådant slag att markens
beskaffenhet förändras vid variationer i
fukt eller temperatur. Observera att detta
även gäller tillfällig referensstation vid
mätning med enkelstations-RTK.
Realtidsmätning kräver kontinuerlig överföring av referensdata. Stort avstånd till
Lokal mobiltäckning utsändande basstationer, ogynnsam topoeller
grafi eller förekomst av elektromagnetiska
radiomottagning
störningar kan ibland begränsa mobil- och
radiokommunikation till rovern, se avsnitt
2.1.2
Mätning i närheten av höga fasader eller
andra konstgjorda ytor och objekt innebär
ofta ökad risk för flervägsstörningar.
Flervägsstörningar
Flervägsstörningar medför i vissa fall
påtagligt försämrad signalkvalitet (se
tabell 2.2.5b), men är ofta svåra att
identifiera under korta mätsessioner.
Annan mätteknik bör övervägas om
mätområdet har kategoriserats som
Arbetsdokument
54 (123)
mycket svår mätmiljö, se avsnitt 2.1.2.
Jonosfär
Jonosfären har en rums- och tidsmässig
variation (latitud, tid på dygnet, tid på året
o.s.v.) som utföraren bör känna till. I bästa
fall finns jonosfärsmonitorering tillgänglig
i realtid eller nära realtid, se avsnitt 2.1.5.
Status för
positioneringstjänst
Vid mätning i aktivt referensnät
förekommer ibland störningar eller avbrott
i positioneringstjänsten. Utföraren bör
hålla sig uppdaterad om driftsstatus för
aktuell tjänst, se avsnitt 2.1.7.
Förekomst av frontsystem eller hastiga väderomslag i och kring arbetsområdet bör
uppmärksammas, liksom stora höjdskillnader på korta avstånd.
Väderförhållanden
För att minimera inverkan från troposfären
bör, om möjligt, mätning ske när det råder
likartade väderförhållanden vid rover- och
referensmottagare. Detta gäller särskilt
enkelstations-RTK.
Se även avsnitt 2.1.5.
Information från GNSS-utrustningens programvara
Rekommendation
Vid realtidsmätning bör gränsvärden utnyttjas för att
automatisera kontrollen av kvalitetsrelaterad information i
GNSS-utrusningen, t.ex. PDOP och interna kvalitetstal.
Viss information i GNSS-utrusningens programvara utgör direkta
eller indirekta kvalitetsindikatorer och ger i många fall ge en tydlig
fingervisning vad som kan förväntas vid mätning. Sådan
information bör kontrolleras mer eller mindre frekvent, för att
minimera risken för dåliga mätresultat samt för att underlätta vid
felsökning.
Tabell 2.2.5b beskriver ett antal kvalitetsindikatorer som finns i de
flesta rovermottagare. Programvaran bör konfigureras på lämpligt
sätt (t.ex. via en mätprofil) för att dessa indikatorer ska finnas lätt
tillgängliga i samband med mätning. Observera att benämningar
och definitioner kan variera något beroende på vilket fabrikat som
används.
Arbetsdokument
55 (123)
Tabell 2.2.5b. Information från rovern som bör beaktas före och under
realtidsmätning.
Kvaliteten på inkommande satellitsignaler
påverkas bl.a. av atmosfärsstörningar,
flervägsstörningar och partiella sikthinder
(t.ex. lövverk).
Signalkvalitet
Realtidsposition
Signalkvalitet redovisas med s.k. SNR-tal,
som beskriver förhållandet mellan
signalstyrka och brusnivå (se avsnitt 2.1.3).
Låga SNR-tal kan indikera problem med
vissa satellitobservationer.
Roverns uppdaterade koordinatvärden
som varierar från epok till epok kan ibland
vara en tillräcklig kvalitetsindikation.
Alternativt kan utsättningsfunktionen
utnyttjas om mätpunkten redan har mätts
in eller har kända koordinatvärden.
Korrektionsålder
Om referensdata fördröjs mer än 2-3
sekunder kan detta medföra större
mätosäkerhet och/eller svårighet att
initialisera och behålla fixlösning vid RTKmätning.
Bortfall av
referensdata
Mottagen referensdata redovisas i vissa fall
via procenttal. Om bortfall av referensdata
överstiger 25-30% kan detta medföra större
mätosäkerhet och/eller svårighet att
initialisera och behålla fixlösning vid RTKmätning.
Interna kvalitetstal i
rovermottagaren
Vid realtidsmätning ger GNSS-mottagaren
en uppskattning av mätosäkerheten i
positionsbestämningen – horisontellt (2D),
vertikalt (1D), eller kombinerat (3D).
Utförare bör uppmärksamma att de interna
kvalitetstalen ibland är orimligt låga,
eftersom vissa bidrag till den faktiska
mätosäkerheten inte inkluderas. Detta
gäller särskilt vid mätning i svåra
mätmiljöer med flervägsstörningar.
Arbetsdokument
56 (123)
DOP-tal
PDOP (Positional Dilution Of Precision) är
ett mått på satellitgeometrins bidrag till
den horisontella och vertikala
positionsosäkerheten i tre dimensioner. En
god geometrisk spridning av satelliterna
medför ett lägre PDOP. Vid
realtidsmätning bör ett gränsvärde anges i
rovermottagaren, se avsnitt 2.1.3.
Hantering av problem under mätning
Tabell 2.2.5c. Problembeskrivning med förslag till åtgärd.
Avvikande
koordinatvärden
Avvikande koordinatvärden konstateras
antingen direkt i realtidsposition (t.ex. när
rovern inte är i rörelse) eller indirekt när
toleranser inte uppfylls. I det senare fallet
bör i första hand ommätning ske innan
vidare felsökning inleds.
Tid bör noteras för att möjliggöra
efterkontroll av mätdata. Om felaktig
fixlösning misstänks så bör återbesök av
tidigare inmätta punkter göras efter minst
10-15 minuter.
Den här typen av problem kan härstamma
från:
teknikproblem (t.ex. överbelastning)
i mobilnätet
- problem hos leverantören av
positioneringstjänsten
- problem i roverutrustningen
I första hand bör mobil- och
radiotäckningen kontrolleras. I andra hand
kontaktas relevant teknisk support,
beroende på problemets art. Om sämre
kvalitet kan förväntas p.g.a. degraderad
dataöverföring bör rådata lagras för
efterberäkning, se avsnitt 2.2.6.
-
Bortfall eller
fördröjning av
referensdata
Arbetsdokument
57 (123)
Periodbortfall
Tappad fixlösning
eller lång
initialiseringstid
Tillfälliga avbrott i roverns låsning av
satellitsignalerna kan medföra att
fasmätningen avbryts. Vid realtidsmätning
”lagas” bortfallen per automatik, i den
mån det är möjligt. I annat fall bör orsaken
fastställas, exempelvis störningar i den
lokala mätmiljön eller scintillationer i
jonosfären.
Vid långa initialiseringstider eller tappad
fixlösning görs en ominitialisering för att
minska sannolikheten för felaktigt bestämd
fixlösning. Datalänkens kvalitet bör
kontrolleras, och om det är praktiskt
genomförbart görs inmätning av
kontrollpunkt.
Vad som utgör ”långa” initialiseringstider
bör avgöras genom att jämföra med
mätutrustningens tekniska specifikation.
Bortfall av
referensstation
Avvikande
antennhöjd
Bortfall av en referensstation kan förväntas
påverka mätning i förhållande till
avståndet mellan stationen och rovern. När
någon av närliggande referensstationer
faller bort så bör ny stationskonfiguration
bedömas i förhållande till kvalitetskrav.
Vid mätning i utkanten av referensnätet
bör utföraren dessutom vara uppmärksam
på eventuell extrapolering eller övergång
till referensdata för enkelbaslinje (dvs. inte
nätverkslösning).
Om avvikande antennhöjd konstateras
under mätning med lodstång är ofta den
bästa lösningen att fortsätta mäta och
korrigera samtliga mätningar efter arbetets
slut.
Om mätning skett med stativ bör
antennhöjden mätas på nytt. Om även
denna mätning avviker bör trefot och
stativ kontrolleras.
Arbetsdokument
58 (123)
När interna kvalitetstal, DOP-tal eller
andra kvalitetsparametrar försämras så bör
detta spåras till övriga parametrar eller
förändrade yttre mätförhållanden.
Försämring av
kvalitetsparametrar
Tid bör noteras för efterkontroll av
mätdata. Om felaktig fixlösning misstänks
så bör återbesök av tidigare inmätta
punkter göras efter minst 10-15 minuter.
Inmätning av närliggande kontrollpunkt
bör genomföras om försämringen kvarstår.
Tappad
uppkoppling till
tjänst.
Kontroll bör göras att GNSS-utrustningen,
inklusive modem, är funktionsduglig och
att fältdatorn har Internet-anslutning.
Alternativ uppkopplingsmetod provas om
anslutning till tjänsten inte kan ske.
Kontakta därefter teknisk support för
positioneringstjänsten.
Dokumentera
Alla problem eller andra avvikelser från planerad mätning
(t.ex. bristfällig överföring av referensdata, oförutsedd
försämring av mätförhållanden eller orimliga mätvärden) bör
noteras, inklusive tidpunkt, följdeffekter, och vidtagna
åtgärder.
Anteckningar kan ske digitalt i roverns programvara, i
mätprotokoll, eller motsvarande.
2.2.6
Efterberäkning av mätdata
Efterberäkning av mätdata vid planerad realtidstillämpning utförs
när överföring av referensdata inte är möjlig (eller nödvändig),
exempelvis om mobiltäckning saknas eller är begränsad vid
mättillfället.
I dessa fall krävs rådataloggning av kod- och bärvågsobservationer
som antingen efterberäknas med motsvarande referensdata som vid
statisk mätning (bandata, referensobservationer,
referenskoordinater etc.) eller rådata som efterberäknas med
nätverks-korrigerade referensdata, s.k. virtuell RINEX. Det
sistnämnda alternativet är aktuellt om mätning genomförs i ett
Arbetsdokument
59 (123)
aktivt referensnät, men förutsätter också att leverantör av
positioneringstjänst kan generera virtuell RINEX på beställning.
Utföraren bör tänka på följande om virtuell RINEX ska utnyttjas:
1. Rådata bör loggas innan mätsessionen (punktinmätningen)
inleds för att möjliggöra initialisering av fixlösning. För
säkerhets skull bör rådataloggningen ske under längre tid än
vad som normalt krävs vid initialisering i realtid, eftersom
utföraren inte kan invänta ”bättre tider” vid efterberäkning.
Av samma skäl bör satellitgeometrin helst vara bättre än vid
realtidsmätning.
2. Rovern påverkas fortfarande av samma felkällor.
Möjligheterna till noggrann lägesbestämning bör i de flesta
fallen varken bli bättre eller sämre med virtuell RINEX.
3. För att generera virtuell RINEX behöver utföraren i
normalfallet skicka tidpunkt för mätningen samt ungefärliga
koordinater (t.ex. via absolutposition) till tjänsteleverantören.
4. Instruktioner för generering och användning av virtuell
RINEX från instrumenttillverkare och leverantör av
positioneringstjänst bör alltid följas. Uppmärksamma särskilt
hur referensoch roverantenner ska hanteras i programvaran.
Dokumentera
Vid efterberäkning med virtuell RINEX bör utföraren
dokumentera tidpunkter och ungefärliga koordinater, samt
annan information som krävs vid beställning av
referensdata.
2.3
Genomförande av statisk mätning
Innan projektstart förutsätts att GNSS-utrustningen har konfigurerats ändamålsenligt efter projektbehov och att den är funktionskontrollerad. Även övrig utrustning – stativ, trefötter, mätband, reservbatterier, dokumentationsmedia m.m. bör ha kontrollerats.
Kontrollplan som upprättats vid planering och förberedelser ska
följas, se avsnitt 2.1.1.
2.3.1
Etablering/uppställning
I förberedelserutinerna för etablering av nypunkter med statisk
mätning bör rekommendationer som speciellt berör statisk mätning
i avsnitt 2.1 följas. Inställningen av elevationsgräns är inte så viktigt
Arbetsdokument
60 (123)
i samband med observationerna, den kan sättas till noll grader och
regleras, om nödvändigt, vid efterberäkningen.
Vid själva etableringen är det viktigt att vara noggrann vid
centrering av antennen över mätpunkten och vid mätning av
antennens höjd. Om inte antennhöjden mäts till antennens
referenspunkt (ARP), måste också avståndet från avläsningen till
ARP beaktas.
Om SWEPOS beräkningstjänst avses användas, ska vertikal
antennhöjd upp till ARP anges i den RINEX-fil som skickas för
beräkning.
Uppmärksamma
Felaktig antennhöjd leder inte bara till felaktiga
höjder, även planläget hos mätt punkt påverkas!
Förutom generella anvisningar i avsnitt 2 som berör etablering, ska
påpekas de svårigheter med sjunkande stativben som kan uppstå
vid uppställning på asfaltytor och på isbelagda ytor. Särskilda
åtgärder ska då vidtas, som t.ex. att placera stativbenen på isolerande plattor.
Om statiska mätningar ska pågå under så lång tid så att batterierna
inte räcker för hela mätsessionen, eller kan bytas utan avbrott i
datainsamlingen, måste användning av externa batterier övervägas.
2.3.2
Uppstart
Statisk mätning bygger på att minst två mottagare observerar
samtidigt. Om etablering av de mottagare som ska skapa en
mätsession inte kan ske inom rimlig tidsram, bör förinställda startoch stopptider användas.
2.3.3
Mätsessioner
För egen efterberäkning
Information
Den förväntade mätosäkerheten vid statisk mätning påverkas
av såväl sessionslängden som av baslinjelängden.
Statiska GNSS-mätningar utförs normalt under betydligt längre tid
än realtidsmätningar. Sessionslängden beror på baslinjelängden – ju
längre baslinjen är desto längre observationstid behövs för att
uppnå fixlösning och specifik osäkerhet. Någonstans med ökande
baslinjelängd minskar, eller upphör möjligheten att få fixlösning
Arbetsdokument
61 (123)
och då ökar också osäkerheten. Optimalt antal observationer,
sessionslängd, kan definieras som den som behövs för att uppnå
fixlösning. Generellt bör sessionslängden inte understiga 1 timme.
För att uppnå minsta möjliga osäkerhet bör en s.k. choke-ring-antenn
eller antenn försedd med ett jordplan användas. Sådana antenner är
mindre känsliga för flervägsfel än traditionella antenner.
Epoklängden för statiska mätningar bör vara 15–30 sekunder. Det
är viktigt att ha samma epoklängd på alla stationer som ingår i en
mätsession, annars finns risken att observationer går förlorade i
efterberäkningen.
Om programvaran för efterberäkning stödjer bestämning av
periodobekanta för korta observationsperioder – kan snabb statisk
mätning med fördel tillämpas. Förutsättningar för detta är:
-
Korta baslinjer – kortare än 10 km
-
GNSS-mottagaren som minimikrav tar emot L1 från GPS
-
Gynnsam satellitgeometri (lågt PDOP-värde)
Riskfaktorer enligt avsnitt 2.1.2 är minimerade
Epoklängden bör vara 5–10 sekunder vid snabb statisk mätning så
att tillräckligt många observationer finns att tillgå i
efterberäkningen. Snabb statisk mätning kan med fördel användas
om många punkter ska mätas in, men lägesosäkerheten kommer att
vara större än för vanliga statiska mätningar. Under förflyttning
mellan punkter behöver inte mottagaren ha satellitkontakt.
Vid statisk mätning av flera punkter rekommenderas någon av
metoderna ”GNSS-polygontåg” eller ”radiell mätning” (figur 2.3.1).
Mottagare 1
Referensst
ation
Mottagare 2
Figur 2.3.1. Rekommenderade metoder för detaljmätning vid statisk mätning.
Till vänster, där en mottagare i sänder flyttas – GNSS-polygontåg, till höger –
radiell mätning.
Arbetsdokument
62 (123)
Metoderna kan med fördel kombineras, GNSS-polygontåg mellan
radiellt mätta punkter ger kontroll, liksom GNSS-polygontåg som
slutar på startpunkten eller börjar och slutar på känd punkt. Radiell
mätning kontrolleras med terrester metod, se avsnitt 2.5.4.
Om resultatet av statiska mätningar ska transformeras till ett lokalt
referenssystem, ska observationer utföras på minst tre stompunkter
för att medge kontroll av transformationen.
För SWEPOS beräkningstjänst
Om SWEPOS beräkningstjänst avses användas ska
observationstiden vara minst 2 timmar för att få ett tillförlitligt
resultat med osäkerhet på centimeternivå. Kortare mättider ger
osäkerhet på decimeternivå. Beräkningstjänsten kan bearbeta
sessioner inom intervallet 0,5–24 h. Följande är också att beakta:
-
-
2.3.4
Vid beräkningen används data från satelliter ner till 10
graders elevation. Elevationsmasken i mottagaren bör därför
vara högst 10°.
Beräkningen görs med epoklängden 30 sekunder. Om epoklängden i RINEX-filen är kortare än det ”tunnas” filen ut till
30 sekunders epoklängd.
Att beakta vid statisk mätning
Kontrollprogrammet bör innehålla uppmaning om fortlöpande
tillsyn under mätningar (se nedan) och speciellt om hur
genomförda mätningar ska kvalitetskontrolleras exempelvis genom
stickprovskontroller enligt:
-
Alternativ 1 – Ny mätning av en redan mätt baslinje efter
minst 30 minuter medger en enkel kontroll av
lägesosäkerheten, inkluderande inverkan av eventuella
flervägsstörningar.
Alternativ 2 - Observationer mot ytterligare en eller fler
referensstationer vid ett senare tillfälle. Det är det mest
tillförlitliga sättet att kontrollera fixlösning,
referensstationens koordinater och eventuella
flervägsstörningar.
Om en punkt mäts med en och samma mottagare under två eller
fler mätsessioner ska, för att få oberoende observationer, antennen
centreras om.
-
Arbetsdokument
63 (123)
Dokumentation
Rekommendation
Varje uppställning av mottagare bör dokumenteras på
lämpligt sätt. Dokumentationen är en förutsättning för god
spårbarhet, egenkontroll och kvalitetsbedömning.
Dokumentationen i fält kan ske med för handen tillgänglig media –
t.ex. dator, mobiltelefon, surfplatta, diktafon eller anteckningsbok.
Oavsett, bör det efter mätningarna finnas ett protokoll som för varje
uppställning redovisar:
-
Projekt/mätområde
-
Datum
Projektansvarig/mätansvarig
-
Mätutrustning – fabrikat, tillverkningsnummer
-
Punktbeteckning med eventuell punktkod
-
Tidpunkter för mätstart och mätslut
Antennhöjd – före mätstart och efter mätslut. Om antennhöjden inte är vertikal, förordas en skiss om hur den är mätt
-
Eventuell offset till antennens ARP
Eventuella fritextkommentarer, som t.ex. avvikelser
Tillsyn
Rekommendation
Regelbunden tillsyn av mottagare under mätningarna
rekommenderas.
Tillsynen bör kontrollera att:
-
Datainsamling påbörjats och pågår
-
Stationsuppställningen är stabil
-
Batteriernas kapacitet är tillräcklig för fortsatt mätning
Efterarbete
Rekommendation
Oavsett om insamlade data lagrats i mottagarens internminne,
eller på flyttbart media, bör en kopia skapas och sparas på
säkert ställe innan bearbetning av data börjar.
Det rekommenderas starkt att ladda ner och efterberäkna
observationsdata så snart som möjligt efter en avslutad mätning.
Arbetsdokument
64 (123)
Detta för att kunna detektera eventuella problem i ett tidigt skede,
helst innan återkomsten till kontoret. Exempelvis är felaktigt
inmätta antennhöjder ett vanligt förekommande problem.
2.4
Efterberäkning av statisk mätdata
Statiska GNSS-mätningar har som regel syftet att uppnå lägsta
möjliga osäkerhet för mätta positioner. Kunskap om beräkningsprogrammen och deras datahantering blir därför viktigt.
Tillgången till allt fler GNSS som sänder på olika frekvenser gör att
mottagare och efterberäkningsprogram kontinuerligt uppdateras
för att dra fördelar av den utökade tillgången. Att i en handbok
täcka alla möjligheter som utökad tillgång ger är svårt. En sak är
dock säker – ju fler GNSS, desto mer tillförlitlig blir positioneringen.
Ett minimikrav som nämnts i tabell 2.1.3a är att GNSS-mottagaren
vid statisk mätning ska kunna ta emot signalerna L1 och L2 från
GPS. Rekommendationer i det här avsnittet försöks hållas generella
och vara GNSS-oberoende, men vissa rekommendationer är
”signalberoende”, då avses i första hand GPS.
Nedan behandlas generellt beräkningsgången för efterberäkningsprogram som beräknar baslinjer med utgångspunkt från en
referenspunkt med kända koordinater, eller med tillräckligt bra s.k.
initialkoordinater. Om SWEPOS beräkningstjänst ska användas
hänvisas till avsnitt 2.4.3.
En logisk följd av förberedelser innan beräkningsprocessen, ges i
punktlistan nedan, den följs sedan av råd och kommentarer kring
punkterna:
·
·
·
·
Indata
Val av bandata
Val av referenssystem
Initialkoordinater
Indata
Om programvaran för efterberäkning och den använda GNSSutrustningen kommer från samma tillverkare, underlättas
överföringen av mätdata. Tillverkarens manual bör innehålla
instruktioner och rekommendationer för datahantering.
Om annan programvara avses användas, måste mätdata som regel
konverteras till RINEX-format antingen direkt vid lagring på
överföringsmedia, eller i för ändamålet avsedd programvara.
Arbetsdokument
65 (123)
RINEX-filer är traditionella textfiler (ASCII-filer) och kan därför
läsas och kontrolleras innan de används. Speciellt kan följande i
filhuvudet (header section) för observationsdata kontrolleras:
-
Korrekt punktbeteckning vid MARKER NUMBER
-
Korrekt antenn vid ANT # / TYPE
-
Antennhöjd vid ANTENNA: DELTA H/E/N
Val av bandata
Satelliternas positioner används för att beräkna mottagarens
position vid efterberäkningen. Positionerna beräknas för varje
tidsepok med hjälp av bandata som fås med satellitsignalerna.
Utsända bandata är preliminära (predikterade) och kallas Broadcast
Ephemerides på engelska, betydligt noggrannare är efterberäknade
(precisa) bandata, de kallas Precise Ephemerides.
Rekommendation
Efterberäknade bandata ska användas när minsta osäkerhet
eftersträvas och/eller när baslinjer är långa.
För att få en uppfattning om vilken osäkerhet som kan fås i
baslinjeberäkningen beroende på osäkerheten i bandata, kan
Bauersimas tumregel från 1983 användas:
𝒖𝒖(𝑩𝑩) 𝒖𝒖(𝑺𝑺)
=
𝑺𝑺
𝑩𝑩
där u(B) är baslinjelängden B:s osäkerhet, u(S) är osäkerheten i
bandata och S är avståndet till satelliten. Under antagandet att det
är ungefär 25 000 km till satelliterna och att B är 25 km, fås:
𝒖𝒖(𝑩𝑩)[𝒎𝒎𝒎𝒎] ≈ 𝒖𝒖(𝑺𝑺)[𝒎𝒎]
På en 25 km lång baslinje, blir alltså osäkerheten hos baslinjelängden i millimeter lika stor som osäkerheten i satellitens bandata i
meter. Osäkerheten i predikterade bankomponenter hos satelliter
varierar med tidpunkt och satellit, men har uppskattats att vara lite
drygt en meter (avser GPS år 2012).
Efterberäknade bandata tillhandahålls gratis av International GNSS
Service (IGS). För GPS finns de tillgängliga: i realtid (Ultra-Rapid),
på daglig basis (Rapid) och veckovis (12–18 dagar) (Final), i ett
standardiserat format (SP3) som passar de flesta programvaror.
Osäkerheten hos precisa GPS-bandata är i storleksordningen några
centimeter, och den är minst för slutliga (Final). Osäkerheten hos
snabba (Rapid) är i princip likvärdig med den hos slutliga. Slutliga
bandata för GLONASS tillhandahålls även de av IGS, med samma
fördröjning och med marginellt större osäkerhet än för GPS. Precisa
Arbetsdokument
66 (123)
bandata kan hämtas från:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods_cb.html
Val av referenssystem
Resultatet av efterberäkning av statiska mätningar är
baslinjekomponenter (ΔX, ΔY, ΔZ) i ett globalt geocentriskt
kartesiskt koordinatsystem. Utsända bandata för GPS är i det
globala referenssystemet WGS 84 och för GLONASS i
referenssystemet PZ-90. PZ-90 ligger relativt nära WGS 84. Precisa
bandata levereras vanligtvis i International Terrestrial Reference
System (ITRF), det noggrannaste moderna globala geocentriska
referenssystemet som också ligger väldigt nära WGS 84.
Kartesiska koordinater kan transformeras till plana koordinater i en
kartprojektion (t.ex. SWEREF 99 TM) och höjder i ett höjdsystem
(t.ex. RH 2000). Om mätningarna sker relativt en SWEPOS-station
är referenssystemet redan definierat, dvs. SWEREF 99 vilket
stämmer någorlunda överens med WGS 84.
Initialkoordinater
Referenspunkten för baslinjeberäkning bör ha bra initialkoordinater
för att undvika systematiska fel i beräkningarna. Sker beräkningarna i SWEREF 99, eller i WGS 84 (normalt i GNSS-mottagaren),
behövs inte särskilt beräknade initialkoordinater.
Information
Sker beräkningarna i SWEREF 99 eller WGS 84 behöver inte
initialkoordinater särskilt anges vid baslinjeberäkningar.
2.4.1
Baslinjeberäkning
Beräkningsförfarandet
Programvaran för efterberäkning som tillhandahålls av tillverkare
av GNSS-mottagare bearbetar observerade ändringar i bärvågsfaser
för att bilda observationsekvationer där baslinjekomponenter (ΔX,
ΔY, ΔZ) ingår som obekanta parametrar. Observationsekvationerna
bildas genom att beräkna olika slags differenser mellan
fasobservationer (se nedan) och löses genom en minsta kvadratutjämning (MK-utjämning). Resultatet blir den mest sannolika
skattningen av baslinjekomponenterna och deras varians-kovariansmatris, ”osäkerhetsmatris”, från vilken standardosäkerheterna
för ΔX, ΔY, ΔZ kan beräknas.
Arbetsdokument
67 (123)
Generellt innefattar baslinjeberäkning följande steg som inte är
alltid uppenbara för användaren:
1. En MK-utjämning med trippeldifferentierade observationsekvationer. Detta sker genom att först beräkna dubbeldifferenser mellan fasobservationer från mottagare på referensstationen och den nya punkten, som mäter mot samma
satelliter. Därigenom tar man bort systematiska satellit- och
mottagarklockfel och minskar (beroende på baslinjelängden)
effekten av troposfären, jonosfären och osäkerheten hos
utsända bandata. Därefter beräknas skillnader mellan dubbeldifferenser från intilliggande epoker, vilka bildar trippeldifferenser. Trippeldifferenslösningar är relativt okänsliga till
påverkan av periodbortfall. Därför kan de användas för att
detektera och ”reparera” periodbortfall i dubbeldifferentierade data, samt för att ge bra startvärden för baslinjekomponenterna.
2. En MK-utjämning med dubbeldifferentierade observationsekvationer. Detta steg innefattar bestämning av periodobekanta. Observationer som ingår i observationsekvationerna är
bärvågsfaser som mäts med osäkerhet som ligger på millimeternivå. För att bestämma avståndet mellan mottagare och
satellit (och därmed koordinaterna av den nya punkten)
behöver man lägga till antalet hela våglängder dem emellan
(periodobekanta). För att uppnå lägsta möjliga lägesosäkerheten ska periodobekanta bestämmas som heltal (vilket de är
per definition). Detta sker med hjälp av speciella algoritmer,
implementerade i programvaran, av vilka LAMBDA är en av
de mest använda. LAMBDA står för ”least-squares ambiguity
decorrelation adjustment”.
Resultatet av baslinjeberäkning där periodobekanta har fixerats till
heltal kallas för fixlösning. Ibland är det inte möjligt att uppnå en
fixlösning, vanligtvis vid långa baslinjer och/eller för korta
sessionslängder. I detta fall kan man endast få en flytlösning, dvs.
när periodobekanta inte har fixerats till heltal. En flytlösning har
högre osäkerhet än fixlösning. Ibland är denna lösning den enda
möjliga. Det kan även hända att en fixlösning inte är tillförlitlig
(t.ex. om vissa periodobekanta inte har bestämts korrekt), och då är
flytlösningen att föredra.
Arbetsdokument
68 (123)
Förberedelser innan baslinjeberäkning
Det första steget efter importen av observationsdata från mottagare
på båda stationer i programvaran, är att kontrollera följande,
baserat på observationsprotokollet:
-
Punktnamn
Antenntyp
-
Antennhöjd
-
Start- och stopptider för observationerna för att säkerställa
att sessionsslängden är som den ska vara.
I programvaran finns vanligtvis möjlighet att korrigera de första tre
parametrarna innan beräkningen.
För beräkningen kan olika strategier tillämpas genom att ställa in
olika parametrar i programvaran. Nedan kommer exempel och
rekommendationer på det som kan vara aktuellt:
1. Elevationsvinkeln. Om låga satelliter uppvisar många signalavbrott kan de filtreras bort genom att öka elevationsvinkeln.
2. Minsta sessionslängd (ett alternativ för automatisk borttagning av för korta sessioner kan finnas i programvaran).
3. Epoklängden. Normalt behöver man inte öka epoklängden
om den är enligt rekommendationerna, se avsnitt 2.3.
4. Troposfärsmodell. Tre vanligt använda troposfärsmodeller är
Hopfield, Simplified Hopfield och Saastamoinen vilka i
princip är likvärdiga. Dock producerar inte Simplified
Hopfield lika tillförlitliga resultat som de två andra modellerna. Det finns också en hel del andra modeller som kan vara
implementerade i aktuella programvaran, men skillnader
dem emellan är generellt mycket små för elevationsvinklar
som är större än 15°. Det är viktigt att se till att samma modell
används för alla baslinjer.
5. Jonosfärsmodell. Utsända bandata för GPS innehåller en jonosfärsmodell (Klobuchar-modell) som kan kompensera för ca
50 % av jonosfärseffekten, och är exempelvis lämplig om enkelfrekvens (L1-lösning) används. Under lugna jonosfärsförhållanden är påverkan från jonosfären på lägesosäkerheten
vid L1-lösning inte väsentlig om baslinjelängden är kortare än
ca 10 km. I detta fall kan standardosäkerheter om 1 cm uppnås i varje koordinatkomponent på 95 % konfidensnivå. För
längre baslinjer och under förekomst av jonosfärsstörningar
kan en s.k. jonosfärsfri linjärkombination (betecknas L3) av
fasobservationer på L1 och L2 bildas för att ta bort jonosfärseffekten. Med en L3-lösning kan man ta bort 99,9 % av
jonosfärspåverkan på GNSS-signaler. L3-lösningar är dock
Arbetsdokument
69 (123)
”brusigare” än L1-lösningar eftersom bruset i observationer
som formas genom linjärkombinationer (inklusive dubbeldifferenser) förstärks jämfört med ursprungliga observationer.
6. Metod för bestämning av periodobekanta, vanligtvis
LAMBDA-metoden.
Normalt kan användaren inte välja metoden för att beräkna
enkeldifferenser mellan fasobservationer från en mottagare till olika
satelliter (som sedan används för att bilda dubbeldifferenser).
Vanligtvis är det två alternativa metoder som är ”hårdkodade” i
programvaran – referenssatellit eller sekventiell metod. I det första
fallet beräknas alla enkeldifferenser i förhållande till en av
programvaran vald referenssatellit. Om en ”dålig” satellit har valts
kommer alla dubbeldifferenser att ”förstöras”, vilket kommer att
påverka lösningen negativt. Om istället det sekventiella alternativet
används kommer bara dubbeldifferenser som innehåller den
problematiska satelliten att påverkas.
Om det inte är möjligt att ändra inställningen för differentiering
mellan satelliter, eller om den inte är tillgänglig, kan man försöka
att kasta om stationerna som bildar baslinjen och göra en ny
beräkning. Detta eftersom följden av satelliter som har observerats
på referensstationen kan vara annorlunda från den på den nya
punkten. Den andra lösningen kan vara bättre eller sämre än den
första.
2.4.2
Resultatutvärdering och kontroller
Analys och utvärdering
Efter baslinjeberäkningen är klar behöver man utvärdera resultatet.
Det kan konstateras att det inte finns något standardiserat format
för redovisning av resultatet, utan det är programvaruspecifikt.
Uppmärksamma
En användarmanual för den aktuella
programvaran innehåller förklaring av de
kvalitetsmått som används vid
resultatredovisningen. Den brukar också
innehålla riktlinjer för att kunna välja en
”optimal” lösning beroende på baslinjelängden.
Det är därför viktigt att alltid noga läsa och följa
användarmanualen.
Arbetsdokument
70 (123)
Följande kan anges i resultatredovisningen:
1. Något slags kvadratiskt medelvärde (RMS, Root Mean Square)
av observationsresidualer. Det kan ses som den mest
tillförlitliga kvalitets- och tillförlitlighetsindikatorn för
lösningen, samt om lösning av periodobekanta har lyckats.
RMS-värdet kan anges i enheter meter eller i cykler. Ju
mindre RMS-värde desto bättre lösning. Generellt kan ett
RMS-värde som är mindre än 0,1 cykel ses som godtagbart.
2. Antalet bortkastade observationer (grova fel) – ett lågt värde
betyder en acceptabel lösning.
3. Typ av lösning – fix- eller flytlösning. Vanligtvis bör man
eftersträva fixlösning för alla baslinjer. Som sagts ovan kan
dock flytlösning ibland vara tillförlitligare än fixlösning (eller
den enda möjliga). Om det är något tvivel om fixlösningens
kvalitet kan flytlösningen vara att föredra. Det kan vara en
bra idé att jämföra baslinjekomponenter som har bestämts
med fixlösningen, och kontrollera om de har ändrats mer än
0,1 m jämfört med flytlösningen. Det bör nämnas att om data
från både GPS och GLONASS bearbetas, kan det vara möjligt
att lösa periodobekanta bara för GPS, men inte för
GLONASS.
4. Standardosäkerheter för baslinjekomponenter. Dessa kan
dock vara optimistiska och inte ta hänsyn till ickemodellerade systematiska effekter. För en fixlösning brukar
standardosäkerheterna ligga på millimeternivå, och på
centimeternivå för en flytlösning.
Om en eller flera baslinjer inte uppfyller ställda krav och eventuellt
har ”flaggats” som problematiska, finns det vanligtvis möjlighet att
redigera observationerna för respektive session.
Följande är exempel på det som kan behöva åtgärdas under analys
av resultatet:
1. Eventuell korrigering av punktnamn, antennhöjd, antenntyp
eller antennkalibreringsmodell.
2. Inaktivering av satelliter som endast var tillgängliga under en
kort period under sessionen (dvs. går upp och ner). Satelliter
bör helst bidra under hela sessionen.
3. Inaktivering av observationsintervall med (flera)
periodbortfall som försvårar fixlösning och som normalt
markerats av programvaran. Identifiering av satelliter med
periodbortfall kan även göras genom att titta på grafisk
redovisning av observationsresidualer efter
trippeldifferenslösningen. Periodbortball framträder som
”spikar” i data.
Arbetsdokument
71 (123)
4. Inaktivering av ”brusiga” satelliter. Återigen kan grafisk
granskning hjälpa att identifiera brusiga satelliter.
5. Ändring av elevationsvinkeln.
Kontroller
Förutom de ”interna” kvalitetsparametrar som tillhandahålls av
programvaran bör en eller flera av följande externa kontroller
utföras:
Kontroll av dubbelmätta baslinjer:
Vi antar att en baslinje har dubbelmätts med följande resultat:
-
ΔX1, ΔY 1, ΔZ1 är baslinjekomponenter från första mätningen
med sin varians-kovariansmatris C1.
ΔX2, ΔY 2, ΔZ2 är baslinjekomponenter från upprepade
mätningen med sin varians-kovariansmatris C2 .
Kvadratroten ur varians-kovariansmatrisernas diagonalelement är
standardosäkerheter hos baslinjekomponenterna – u(ΔX), u(ΔY),
u(ΔZ).
-
Kontrollförfarandet går ut på att genom hypotesprövning
bestämma om avvikelserna mellan respektive baslinjekomponenter
från två mätningar är statistiskt sett lika med noll (H0) eller
signifikant skilda från noll (H1).
För hypotesprövningen beräknas differenser och
standardosäkerheter enligt följande ekvationer:
∆𝑋𝑋 = ∆𝑋𝑋2 − ∆𝑋𝑋1
𝑢𝑢 (∆𝑋𝑋) = �𝑢𝑢 2 (∆𝑋𝑋2 ) + 𝑢𝑢 2 (∆𝑋𝑋1 )
Motsvarande gäller för beräkningar av u(ΔY) och u(ΔZ).
Statistiskt sett är nollhypotesen (H0 ) sann på konfidensnivån 95 %
om:
�
∆𝑋𝑋
� ≤ 1,96
𝑢𝑢(∆𝑋𝑋)
Slutsatsen blir då att det inte är någon skillnad mellan baslinjernas
X-komponenter. Skulle kvoten vara större än 1,96, då finns en
statistisk signifikant skillnad mellan komponenterna, slutsatsen blir
då att utesluta eller mäta om baslinjen.
Är nollhypotesen för baslinjernas X-komponenter sann, utförs
motsvarande test på u(ΔY) och slutligen på u(ΔZ).
Kontroll av avstånd mellan punkterna, t.ex. med terrester
mätningsteknik, se avsnitt 2.5.4.
Arbetsdokument
72 (123)
Slutningsfel i slinga:
Om GNSS-polygontåg i form av en slinga har använts –
kontrollera slutningsfel och jämför med definierade
gränsvärden. Det totala slutningsfelet beräknas genom att
summera slutningsfel för alla baslinjekomponenter (ΔX, ΔY,
ΔZ eller ΔE, ΔN, ΔH om transformationen till relevant
SWEREF 99-kartprojektion och höjdsystem har gjorts).
Slutningsfel för individuella baslinjekomponenter fås genom
att summera dessa för en slinga. Teoretiskt ska slutningsfelet
vara lika med noll. I programvaran finns normalt en
funktion för beräkning av slutningsfelet och dess jämförelse
med ett fördefinierat gränsvärde. Gränsvärdet kan definieras
baserat på förväntad mätosäkerhet för de aktuella
baslinjerna.
-
2.4.1
Automatisk baslinjeberäkning med SWEPOS
beräkningstjänst
SWEPOS beräkningstjänst är ett webbaserat alternativ till egen
efterberäkning av insamlade GNSS-data. Användaren för över sina
data till tjänsten via FTP och får resultatet i form av en textfil via epost.
Indata ska vara dubbelfrekvens-GPS-data i RINEX-format. RINEXfilen kan innehålla observationer av andra GNSS, t.ex. GLONASS,
men dessa kommer inte att användas vid beräkningen.
För mera detaljer kring användning av beräkningstjänsten hänvisas
till SWEPOS hemsida:
https://swepos.lantmateriet.se
Beräkningsförfarandet
Beräkningsförfarandet är annorlunda mot det som används i
kommersiella programvaror. I beräkningar som sker i Bernese
GNSS Software – ett avancerat program från universitetet i Bern,
Schweiz – används data från de fem närmaste SWEPOS-referensstationerna och bästa tillgängliga bandata (företrädesvis Final eller
Rapid). Det är alltså en MK-utjämning av fem baslinjer som utförs
för att få koordinater på en ny punkt. Beräkningarna sker i den
aktuella versionen av ITRF och koordinaterna transformeras
därefter till SWEREF 99. Resultatet presenteras även i SWEREF 99
TM och RH 2000. Som nämndes ovan, är det för närvarande bara
GPS-observationer som används vid beräkningen.
Beräkningstjänsten baseras på en L3-kombination med skattning av
Arbetsdokument
73 (123)
troposfärsfördröjningen, vilket betecknas som L3T. Denna lösning
minskar effekten av jonosfären och troposfären, men förstärker
lokala effekter, t.ex. flervägseffekter. Därför kan höjden på en ny
punkt bestämd med beräkningstjänsten skilja några centimeter från
höjden på samma punkt bestämd genom en L1-lösning vid egen
efterberäkning mot en SWEPOS-referensstation (gäller relativt korta
baslinjer).
Analys och utvärdering
Beräkningsresultatet innehåller ett antal kvalitetsparametrar för
utvärdering av dess kvalitet. Nedan följer några tumregler för
utvärderingen (förutsatt att mätningarna har utförts med en chokering-antenn under minst 2–3 timmar):
-
Medelvärdet för andelen lösta periodobekanta (Amb Res)
ska vara större än 30 %.
-
RMS i slutlig fixlösning ska vara mindre än 3 mm.
-
Grundmedelfelet i inpassningen mot SWEREF 99 (genom
Helmerttransformation) ska vara mindre än 10 mm.
Differens i höjd, i det s.k. elevationsgränstestet, ska vara
mindre än 30 mm.
- Om dessa kriterier är uppfyllda kan den förväntade
mätosäkerheten i positionsbestämningen vara ca 1 cm i plan
och 2 cm i höjd. Om andra geodetiska antenner används blir
osäkerheten större.
Andra parametrar att beakta är:
-
-
Differensen mellan fix- och flytlösningen – ett stort värde är
en indikation på antingen problem med bestämningen av
periodobekanta eller på för kort observationstid.
-
Andelen borttagna observationer – ska vara låg.
Kontroll
Med tanke på att det bara är en mottagare som normalt används
vid mätningar som bearbetas med beräkningstjänsten, kan endast
kontroll av avstånd mellan punkterna med terrester mätteknik
användas.
Arbetsdokument
74 (123)
2.5
Kontroller i mätprocessen
Information
Kontroller - före, under och efter mätning - tillhör god mätsed
och utgör en väsentlig del av att kvalitetsbedöma och
kvalitetssäkra mätprocessen.
2.5.1
Mätning på GNSS-bestämd kontrollpunkt
Rekommendation
Mätning på GNSS-bestämd kontrollpunkt bör alltid ske innan
mätarbete påbörjas - eller närhelst utföraren har behov att
kontrollera att mättekniken fungerar och att mätosäkerheten
är den förväntade.
En GNSS-bestämd kontrollpunkt är en väldefinierad markering i en
miljö som är gynnsam för GNSS-mätning. Bestämningen av
koordinater för kontrollpunkten bör vara utförd med försumbar
osäkerhet i SWEREF 99, dvs. statisk mätning med stativ under
minst 3 timmar och efterberäkning i SWEPOS Beräkningstjänst eller
motsvarande.
Inmätning (eller utsättning) av kontrollpunkten kan fylla två
viktiga syften:
1. Verifiering av mättekniken, dvs. att GNSS-utrustningen
fungerar, att den har korrekta inställningar (t.ex. med
avseende på koordinatsystem och transformationer) och att
den i övrigt används på ett korrekt sätt.
2. Verifiering av mätosäkerhet, dvs. att den förväntade
mätosäkerhet kan uppnås med mättekniken under rådande
förhållanden och förutsättningar (jonosfär, tillgång till
referensstationer m.m.).
Kontrollmätning med GNSS bör alltid ske innan själva mätarbetet
påbörjas. Det kan därför vara lämpligt att permanent etablera en
eller flera sådana kontrollpunkter i mätområdet, särskilt i samband
med mätprojekt som sträcker sig över längre tid.
OBS: Toleranserna i plan respektive höjd motsvarar den förväntade
mätosäkerheten! Detta förutsätter dock att toleransnivåer och
mätosäkerhet anges med samma konfidensnivå eller
täckningsfaktor, samt att stativ eller stödben används vid
kontrollmätning.
Arbetsdokument
75 (123)
Exempel
Mätosäkerheten vid RTK-mätning förväntas vid ett givet
tillfälle vara 30 mm i plan och 55 mm i höjd. Acceptabla
avvikelser vid inmätning av kontrollpunkten är därför ±30
mm i plan och ±55 mm i höjd. Mätosäkerhet och tolerans antas
gälla 95 %, dvs. omfatta 19 av 20 mätvärden eller avvikelser.
2.5.2
Mätning på alternativbestämd kontrollpunkt
En alternativbestämd kontrollpunkt är en markering i ett befintligt
referensnät i plan eller höjd, där bestämningen är utförd med en
annan mätteknik än den som ska kontrolleras.
Dessa punkter kan dock inte anses som felfria, utan har en lägesosäkerhet som bör vara känd inför kontrollen – eller alternativt mycket
liten i förhållande till den GNSS-metod som ska kontrolleras.
Inmätning (eller utsättning) av kontrollpunkten kan vara ett
praktiskt alternativ till mätning på GNSS-bestämd kontrollpunkt,
eftersom punkten redan är markerad. Utöver de syften med
kontrollen som redan beskrivits i avsnitt 2.5.1, så kan även kontroll
av lokalt referensnät eller transformationsparametrar vara aktuella.
Uppmätta avvikelser ±Δplan respektive ± Δhöjd vid kontrollmätningen bör vara mindre än eller lika med angivna toleranser i figurerna 2.5.2a-c. Observera att figurerna 2.5.2a och 2.5.2b avser plantoleranser (utan respektive med centreringsosäkerhet) och att 2.5.2c
avser höjdtoleranser.
Arbetsdokument
76 (123)
Figur 2.5.2a. Plantolerans vid mätning på alternativbestämd kontrollpunkt
med varierande standardsosäkerhet i plan, σplan. Mätningen sker med en
standardosäkerhet för centrering σc = 0 mm. Mätosäkerheten och
toleransnivån är båda angivna med en täckningsfaktor k=2.
Figur 2.5.2b. Plantolerans vid mätning på alternativbestämd kontrollpunkt
med varierande standardsosäkerhet i plan, σplan. Mätningen sker med en
standardosäkerhet för centrering σc = 15 mm. Mätosäkerheten och
Arbetsdokument
77 (123)
Figur 2.5.2c. Höjdtolerans vid mätning på alternativbestämd kontrollpunkt
med varierande standardsosäkerhet i höjd, σhöjd. Standardosäkerheten för
geoidmodellen förutsätts vara σgeoid = 10 mm. Mätosäkerheten och
2.5.3
Upprepad mätning med tidsseparation
Information
Upprepad mätning med tidsseparation utförs vid kontroll av
tidigare inmätt punkt (återbesök) eller vid mätning i flera
sessioner.
Kontroll genom återbesök
Genom återbesök av inmätt punkt erhålls kontroll av mätningen,
och indirekt även av övriga punkter som mätts in med samma
fixlösning och jämförbara kvalitetstal. För att mätningarna ska
kunna anses som oberoende ska alltid tidsseparation tillämpas
mellan originalmätningen och återbesöket, se avsnitt 2.2.2.
Uppmätta avvikelser ±Δplan respektive ± Δhöjd vid återbesök bör
vara mindre än eller lika med angivna toleranser i figur 2.5.3a.
Toleransen varierar alltså beroende på den inneboende
mätosäkerhet i den metod som ska kontrolleras. Mätosäkerheten
kan anses som känd om mätning sker enligt metodnivåer, se avsnitt
3.4. Observera att föreslagna toleranser förutsätter att samma metod
Arbetsdokument
78 (123)
– sessionslängd, sessionsantal, tidsseparation etc. – används vid
kontrollmätningen.
Figur 2.5.3a. Toleranser i plan och höjd vid kontroll genom återbesök, där σc
avser standardosäkerheten för centrering vid planbestämning. Mätosäkerheten
och toleransnivån är båda angivna med en täckningsfaktor k=2.
Flersessionsmätning
Realtidsmätning i flera sessioner innebär alltid upprepad mätning
med tidsseparation om gängse rekommendationer följs, se avsnitt
2.2.2. Flersessionsmätning utgör därför både ett sätt att minska
mätosäkerheten vid realtidsmätning och en en intern kontroll av
mätmetoden. För att sessionerna ska kunna anses som oberoende
ska alltid tidsseparation tillämpas mellan på varandra följande
sessioner, se avsnitt 2.2.2.
Uppmätta avvikelser ±Δplan respektive ± Δhöjd mellan sessioner
bör vara mindre än eller lika med angivna toleranser i figur 2.5.3b. I
annat fall bör ytterligare sessioner mätas. Observera att föreslagna
toleranser förutsätter att samma parametrar – sessionslängd,
sessionsantal, tidsseparation etc. – används för varje mätsession.
Arbetsdokument
79 (123)
Figur 2.5.3b. Toleranser i plan och höjd vid kontroll genom återbesök, där σc
avser centreringsosäkerheten vid planbestämning. Mätosäkerheten och
2.5.4
Kontroll med terrester mätteknik
Två eller flera punkter som bestämts med GNSS kan kontrolleras
inbördes med terrester mätteknik. Mättekniken som väljs bör ha en
mätosäkerhet som inte överstiger en tredjedel av den förväntade
mätosäkerheten för GNSS-metoden. I sådant fall kan kontrollmetoden betraktas som felfri. En lämplig metod är t.ex. fri stationsetablering med totalstation eftersom det ger möjlighet att mäta in
punkter med relativt få uppställningar.
Om planavståndet och höjdskillnaden mellan två GNSS-bestämda
punkter är Δplan respektive Δhöjd, så skrivs standardosäkerheterna
UΔplan respektive UΔhöjd, där UΔplan ≈ Uplan eftersom osäkerheten i
tvärsmåttet är mycket litet i förhållande till längsmåttet. Med en
täckningsfaktor = 2 erhålls då:
-
Plantolerans: ±Δterrester ≤ 2 × Uplan
Höjdtolerans: ±Δterrester ≤ 2 × √2 × Uhöjd
Arbetsdokument
80 (123)
2.6
Dokumentation av mätprocessen
Information
Dokumentation av mätprocessen är en förutsättning för god
spårbarhet, egenkontroll och kvalitetsbedömning. Genom god
dokumentation ökar också möjligheterna att uppfylla
beställarkraven och rapportera eventuella avvikelser.
Dokumentation av GNSS-mätning bör i normalfallet omfatta
följande punkter:
·
·
·
·
·
·
Mätutrusning – avsnitt 2.6.1
Geodetisk infrastruktur – avsnitt 2.6.2
Övriga förutsättningar – avsnitt 2.6.3
Mätdata – avsnitt 2.6.4
Genomförande av mätning – avsnitt 2.6.5
Baslinjeberäkningar och kontroller – avsnitt 2.6.6
Rapportering sker lämpligen enligt HMK-ReGe, avsnitt 3.6.1 samt
bilaga A.6. En bra tumregel är dock att dokumentationen ska
motsvara rapporteringskraven, plus ”lite till”.
Tabellerna 2.6.1–2.6.4 listar exempel på vilken information och data
som bör dokumenteras/sparas utifrån vilken GNSS-baserad
mätteknik som används. Exemplen är alltså inte uttömmande.
Tabellerna innehåller följande förkortningar för respektive
mätteknik:
-
RTK: Enkelstations-RTK
N-RTK: Nätverks-RTK
-
Statisk, Egen: Statisk GNSS med egen efterberäkning
- Statisk, Tjänst: Statisk GNSS med beräkningstjänst
Observera att dokumentation för enkelstations-RTK även gäller
referensstationen, se avsnitt 2.1.6.
Arbetsdokument
81 (123)
2.6.1
Mätutrustning
All mätutrustning som används vid geodetiskt mätarbete bör
dokumenteras med avseende på följande:
-
-
Mätutrustningens hård- och mjukvara: modeller,
serienummer, hjälputrustning för centrering och
horisontering.
Kontroller och kalibreringar: serviceprotokoll, certifikat,
egenkontroller m.m.
Inställningar och konfigurationer: gränsvärden, använda
mätprofiler, objektbibliotek m.m.
Tabell 2.6.1. Mätutrustning: exempel på information som bör dokumenteras.
RTK
N-RTK
Statisk,
Egen
Statisk,
Tjänst
Fabrikat/modell
√
√
√
√
Mjukvaruversion
√
√
Servicedatum
√
√
√
√
Centrering
√
√
√
√
Horisontering
√
√
√
√
Antenntyp
√
√
√
√
√
√
Medeltalsbildning √
√
Elevationsgräns
√
√
√
√
Kvalitetsgräns
√
√
PDOP-gräns
√
√
√
√
Mätutrustning
Inställningar & gränsvärden
Mätprofil
Rådatalagring
Arbetsdokument
√
82 (123)
2.6.2
Geodetisk infrastruktur
Dokumentation av geodetisk infrastruktur omfattar i första hand
-
Geodetiska referensnät, dvs. markerade punkter och/eller
referensstationer som använts för insamling (och överföring)
av referensdata eller kontroller. Inventering bör ha utförts i
samband med planering och förberedelser för mätprojektet,
se avsnitt 2.1.
-
Geodetiska referenssystem, dvs. information om de
systemdefinitioner, projektioner, transformationer o.s.v. som
utnyttjats för att erhålla och redovisa slutliga lägesangivelser.
Tabell 2.6.2. Geodetisk infrastruktur: exempel på information som bör
dokumenteras.
RTK
N-RTK
Statisk,
Egen
Statisk,
Tjänst
Referensnät
Utgångspunkter
√
√
Tjänst/leverantör
√
Förtätning/nätklass
√
Kortaste baslinje
√
√
√
√
√
Bortfall av station
√
√
Extrapolering
√
√
Stora höjdskillnader
√
Antenner/mottagare √
√
Koordinatstabilitet
√
√
Referenssystem
Koordinatsystem
√
√
Jordellipsoid
√
√
Geoidmodell
√
√
Projektion
√
√
Transformationer
√
√
Arbetsdokument
83 (123)
√
√
2.6.3
Övriga förutsättningar
Dokumentation av övriga förutsättningar för mätarbetet bör
inkludera följande:
-
Lokal mätmiljö, beskriven med kartor, fotografier och fri
text. Kategorisering av mätmiljön i samband med GNSSmätning sker lämpligen enligt avsnitt 2.1.2.
-
Satellit- och atmosfärsförhållanden vid mättillfället. Detta
omfattar både prognoser och särskilda anteckningar när
behov uppstår, t.ex. vid snabba väderförändringar.
Tabell 2.6.3. Övriga förutsättningar: exempel på information som bör
dokumenteras.
RTK
N-RTK
Statisk,
Egen
Statisk,
Tjänst
Foton/kartor/skisser
√
√
√
√
Miljöklassificering
√
√
√
Mobil- eller
radiotäckning
√
√
√
√
Bortfall/fördröjningar √
√
Platsbeskrivning
Satellitförhållanden
Planeringsverktyg
√
√
Atmosfärsförhållanden
2.6.4
Jonosfärsaktivitet
√
√
√
√
Troposfär/väder
√
√
√
√
Mätdata
Dokumentation av mätdata omfattar punktbeteckningar,
koordinatvärden, attributdata, samt fältanteckningar i samband
med mätning (t.ex. särskilda attribut eller information om
problem).
Arbetsdokument
84 (123)
Tabell 2.6.4. Mätdata: exempel på information som bör dokumenteras.
RTK
N-RTK
Statisk,
Egen
Statisk,
Tjänst
Punktbeteckning
√
√
√
√
Objekt- eller punktkod
√
√
√
√
Fritextfält med anteckningar
√
√
Koordinatvärden
√
√
√
√
Mättid (start/slut/epoker)
√
√
√
√
Typ av lösning (ex. L1 fix)
√
√
√
Interna kvalitetstal (Q-tal)
√
√
√
√
Antennhöjd (ev. med skiss)
√
√
√
√
Satellitsystem
√
√
√
√
Antal satelliter
√
√
√
√
PDOP
√
√
√
√
Signalstyrka (SNR)
√
√
√
√
Satellitsignaler
Korrektionsdata
Dataformat
Tjänst/källdata
√
Standard (t.ex.
VRS/MAC)
√
VRS-punktens ID
√
Korrektionsålder
√
√
Korrektionsbortfall √
√
Initialiseringstider
√
Arbetsdokument
√
85 (123)
√
2.6.5
Informationen kan både gälla enstaka mätningar eller en större
delmängd
-
Anteckningar och protokoll som beskriver särskilda
moment av genomförandet, t.ex. antennhöjdsmätning.
-
Förstärkningsåtgärder, i den mån särskilda åtgärder
vidtagits för robustare mätning under svårare förhållanden
Metodnivåer, eller om andra standarder/riktlinjer har följts
vid mätningen.
Övriga avvikelser eller problem som uppstått i samband
med mätning. Se exempelvis avsnitt 2.2.5.
2.6.6
Baslinjeberäkningar och kontroller
Resultatet av baslinjeberäkningar ska presenteras i form av en
rapport där följande redovisas:
1. Allmän projektinformation:
-
Projektnummer/namn
-
Referenssystem
Programvara för efterberäkningen och dess version
- Datum för efterberäkningen
2. Baslinjespecifik information:
- Punktinformation (för varje station):
o Punktnamn (t.ex. MART.6–P0001)
o Mottagar- och antenntyp
o Antennhöjd
o Ev. initialkoordinater
-
-
Parametrar för efterberäkningen:
o Elevationsvinkel
o Typ av bandata (precisa eller utsända)
o Typ av lösningen (fix- eller flytlösning, frekvens(er))
o Typ av GNSS (GPS, GLONASS eller båda)
o Den använda epoklängden
o Troposfärs- och jonosfärsmodell
Antalet satelliter och ev. inaktiverade satelliter
Slutliga koordinater för nya punkter och deras
kvalitetsindikatorer:
o Standardosäkerheter
o RMS-värden
Arbetsdokument
86 (123)
Redogörelse för kontroll av dubbelmätta baslinjer ska innehålla
följande information:
-
Punktnamn för varje station
-
Baslinjekomponenterna från varje mätning och deras
standardosäkerheter
-
Start- och sluttid för varje mätning
Avvikelserna mellan baslinjekomponenterna och deras
standardosäkerheter
-
Resultatet av hypotesprövningen och slutsatsen om baslinjen
är godtagbar eller inte.
Redogörelse för kontroll av baslinjelängden genom terrester
mätteknik ska innehålla följande information:
-
Punktnamn för varje station
Instrumentet för terrester mätning (typ, modell,
serienummer) och dess klass enligt SIS-TS 21143:2013.
Baslinjelängder bestämda från efterberäkningen och med
terrester mätteknik samt avvikelsen de emellan, med
respektive standardosäkerheter
Redogörelse för kontroll av slutningsfel – i plan och höjd – ska
innehålla uppgifter om punktnamn för varje station, de av
programmet beräknade slutningsfelen och respektive gränsvärden.
2.7
Leverans
2.7.1
Lägesangivelser och metadata
Dataleverans vid inmätning med geodetiska mättekniker omfattar i
första hand lägesangivelser i det av beställaren angivna
referenssystemet, samt väldefinierade samband till SWEREF 99 när
annat referenssystem används. Ett minimikrav bör vara:
-
Punktbeteckningar, inklusive objektkoder eller attributdata
enligt överenskommelse.
Koordinatvärden, i relevanta planoch/eller höjdsystem
Referenssystem, vilket bör inkludera alla systemparametrar
som krävs för entydighet.
God dokumentation av mätprocessen inkluderar metadata som
beskriver definitioner, osäkerheter, och andra egenskaper för
mätdata, se avsnitt 2.6. Omfattningen av metadata som faktiskt
levereras till beställaren bör dock anpassas till kravbilden.
-
Arbetsdokument
87 (123)
2.7.2
Övriga leveranskrav
Specifika krav kan variera mellan projekt och uppdragsgivare, men
enligt god praxis bör leverans ske med
-
Projektrapport: Rapporten beskriver mätprocessen och bör
dateras och undertecknas av utförarens projektledare. HMKReGe, bilaga A.6 kan tjäna som utgångspunkt för innehållet i
rapporten.
-
Avvikelserapportering: Alla undantag från leveranskrav bör
särskilt anges av beställaren, eller rapporteras som avvikelser
av utföraren. Undantag eller avvikelser kan t.ex. gälla krav
på lägesosäkerhet, fullständighet eller tematisk riktighet. Det
kan även gälla genomförande, i den mån detta kan kopplas
till kvalitetskrav (t.ex. metodnivåer) eller eventuella problem
som uppstått under mätprojektet.
-
Riktlinjer för arkivering: Arkivering av mätdata och
dokumentation från projektet bör ske enligt
överenskommelse, och på ett sådant sätt att mätprocessen
kan rekonstrueras för att möjliggöra felsökning,
kvalitetsbedömning, omräkning m.m.
Exempel
Utföraren har genomfört inmätning av ett antal detaljpunkter
med nätverks-RTK enligt metodnivå II, med tillämpning av
förstärkningsåtgärder efter behov. Information om mätmiljö
och jonosfär saknas dock i dokumentationen. Detta bör
rapporteras som en avvikelse i samband med leverans,
eftersom behoven av förstärkningsåtgärder inte kunde
avgöras.
Arbetsdokument
88 (123)
3
Metodnivåer för nätverks-RTK
Rekommendation
Metodnivåerna för nätverks-RTK bör inte anges som absoluta
krav i förfrågningsunderlag eller i juridiskt bindande
dokumentation i de situationer då utförare har möjlighet att
uppfylla kvalitetskraven via alternativa metod- och teknikval.
Krav
Däremot ska metodnivåerna för nätverks-RTK alltid följas när
utföraren definierat/klassat mätprocessen utifrån denna
standard.
I det här kapitlet beskrivs fyra metodnivåer för nätverks-RTKteknik, numrerade I-IV.
Metodnivåerna ska främst ses om ett stöd till utförare som behöver
anpassa mätprocessen till specifika kvalitetskrav. Metodnivåerna
utgör därmed ett komplement till de allmänna råd och riktlinjer för
geodetisk mätning med GNSS som beskrivs i kapitel 2.
Det förutsätts här att mätning med nätverks-RTK-teknik sker i den
gemensamma infrastrukturen för noggrann GNSS-positionering i
Sverige, dvs. Lantmäteriets aktiva referensnät SWEPOS. Likaså
förutsätts att mätning sker med hjälp av satellitsystemen GPS eller
GPS/GLONASS i kombination.
3.1
Nivådefinitioner
3.1.1
Mätsessioner
Information
Förväntad mätosäkerhet och risk för grova fel vid
lägesbestämning med nätverks-RTK är bl.a. beroende av
mättid och antal mätningar.
Mätsessioner enligt metodnivåerna I-IV utförs genom att registrera
en obruten sekvens av positioner med fixlösning, med viktad eller
oviktad medeltalsbildning (se avsnitt 2.1.3, tabell 2.4).
Sessionslängden, dvs. det minsta antalet positioner för
medeltalsbildning, framgår av tabell 3.1.1.
Av samma tabell framgår även att mätning enligt metodnivå III och
IV sker i flera sessioner. Flersessionsmätning bör alltid ske med
inbördes kontroll och medeltalsbildning av tidsseparerade
sessioner, se avsnitt 2.5.3.
Arbetsdokument
89 (123)
Rekommenderad tidsseparation av sessioner framgår av tabell
3.1.1, där det första värdet avser planbestämning och det andra
värdet höjdbestämning.
Tabell 3.1.1. Rekommenderade mätsessioner och tidsseparation.
Antal sessioner
Sessionslängd
Tidsseparation
Nivå I
1
≥ 3 sekunder
-
Nivå II
1
≥ 30 sekunder
-
Nivå III
2
≥ 10 sekunder
≥ 15/30 minuter
Nivå IV
3
≥ 60 sekunder
≥ 15/30 minuter
Exempel
Mätning med nätverks-RTK på metodnivå III utförs i två
sessioner. Varje session består av minst 10 sekunders
kontinuerlig mätning med medeltalsbildning. De två
sessionerna ska separeras med minst 15 minuter - eller minst
30 minuter om höjdbestämning är aktuell. Därefter
medeltalsbildas sessionerna om toleransen är uppfylld. Om
toleransen inte är uppfylld bör ytterligare sessioner mätas.
Se avsnitt 2.5.3, Upprepad mätning med tidsseparation.
3.1.2
Information
satellitgeometrin och kan påverkas genom att justera
gränsvärden i roverns programvara.
Gränsvärden för satellitgeometri enligt metodnivåerna I-IV går i
många fall att definiera i GNSS-instrumentets programvara. I de fall
då denna möjlighet saknas bör dessa parametrar kontrolleras
fortlöpande under mätning.
Tabell 3.1.2. Rekommenderade gränsvärden för satellitgeometri
Antal GPS
Antal
GPS+GLO
PDOPvärde
Elevationsvinkel
Nivå I-II
≥5
≥7
≤3
≥ 13
Nivå III-IV
≥5
≥7
≤2
≥ 13
Arbetsdokument
90 (123)
3.1.3
Information
GNSS-mottagarens möjlighet att beräkna position under
rådande förhållanden, t.ex. satellitgeometri och baslinjelängd.
Denna beräkning bedöms via s.k. interna kvalitetstal, vars
gränsvärden kan justeras i roverprogramvaran.
Eftersom det saknas en standard för beräkning av interna
kvalitetstal så kan inga rekommendationer anges i absoluta tal.
Däremot kan ett ”typvärde” för en given GNSS-utrustning
bestämmas genom följande procedur:
1. Genomför mätning med nätverks-RTK på GNSS-bestämd
kontrollpunkt (eller motsvarande metod) vid minst tre olika
tillfällen med varierande satellitgeometri. Avståndet till
närmaste fysiska referensstation bör vara 2-10 km.
Jonosfärsfördröjningen bör inte överstiga 10 mm på GPS L1fas. Troposfärsfördröjningen bör inte överstiga det ”normala”
(dvs. normala förhållanden med avseende på luftfuktighet,
temperatur och vind).
2. Mätvärden registreras varje sekund (1 Hz) under minst två
timmar, inklusive interna kvalitetstal. Dessa tal brukar anges
som ”precision”, ”kvalitet”, ”CQ” eller liknande.
3. Importera mätdata till lämplig kontorsprogramvara för
visualisering och sammanställning av GNSS-data.
4. Medeltalsbilda kvalitetstalen i plan respektive höjd för
samtliga fixlösningar i var och en av de tre mätserierna.
5. Om de erhållna medeltalen för varje mätning inte avviker
med mer än 2 cm kan dessa medeltalsbildas i sin tur. Annars
bör proceduren upprepas med ytterligare mättillfällen.
6. De nya medeltalen kan betraktas som typvärden för
kvalitetstal i plan respektive höjd för rovern i aktuell nätklass
(se avsnitt 3.2.1).
Uträkningen av gränsvärden enligt tabell 3.1.2 gäller plankvalitet
(2D) och höjdkvalitet (1D) som anges med en täckningsfaktor k=1.
Vilken täckningsfaktor som programvaran redovisar bör
kontrolleras i manual eller med teknisk support.
Arbetsdokument
91 (123)
Tabell 3.1.3. Rekommenderade gränsvärden för interna kvalitetstal,
baserade på det av utföraren bestämda typvärdet i plan (2D) respektive
höjd (1D).
Nivå I-IV
Kvalitet i plan (2D)
Kvalitet i höjd (1D)
≤ Typvärdek=1 × 5
≤ Typvärde k=1 × 5
(eller maximalt 10 cm)
3.2
Aktivt referensnät
3.2.1
Nätklasser i SWEPOS
Information
Den förväntade mätosäkerheten vid lägesbestämning med
nätverks-RTK är bl.a. beroende av avstånden mellan
närliggande referensstationer i det aktiva referensnätet. Detta
avstånd kan variera från plats till plats.
I Sverige kan det aktiva referensnätet SWEPOS i dagsläget delas in
tre s.k. nätklasser:
-
SWEPOS 70 km: Den ursprungliga infrastrukturen för
nätverks-RTK-teknik som byggdes ut via regionala
etablerings-projekt under åren 2002-2010. Typavståndet
mellan stationerna i nätklassen är 70 km.
SWEPOS 35 km: Områden med pågående förtätning av
SWEPOS. Förtätningen inleddes 2010, med syfte att öka och
bredda användningen genom att möjliggöra tillämpningar
med högre precisionskrav. Typavståndet mellan stationerna i
nätklassen är 35 km.
- SWEPOS 10 km: Geografiskt begränsade områden, där
mycket täta stationsnätverk har etablerats, främst för större
väg- och anläggningsprojekt med s.k. projektanpassade
positioneringstjänster. Typavståndet mellan stationerna i
nätklassen är 10 km.
Nätklassen är ingångsvärde till tabellerna i avsnitt 3.4, som
redovisar den förväntade mätosäkerheten vid planoch
höjdbestämning med nätverks-RTK. Utföraren bör alltså avgöra
nätklass i det aktuella mätområdet, vilket förslagsvis görs med stöd
av figur 3.2.1 eller utifrån följande kriterier:
-
1. Identifiera de tre närmast belägna referensstationerna och
beräkna medelavståndet mellan dem.
Arbetsdokument
92 (123)
2. Om medelavståndet till de tre närmast belägna
referensstationerna (från rovern) överskrider medelavståndet
mellan referensstationerna så ska det förstnämnda
medelavståndet användas istället.
3. Jämför medelavståndet med typavstånden 10 km, 35 km eller
70 km – dvs. i tur och ordning med ökande avstånd.
4. För att mätområdet ska kunna anses tillhöra en viss nätklass
bör inte det beräknade medelavståndet överskrida
typavståndet med mer än 20 % (t.ex. 35 × 1.2 = maximalt 42
km för nätklassen SWEPOS 35 km). Om medelavståndet är
större så befinner mätområdet i en ”glesare” nätklass, och ska
därför jämföras med nästa typavstånd enligt punkt 3.
Figur 3.2.1. Nätklasserna i SWEPOS (mars 2015). Färgskalan visar nätklass
enligt följande: grön – SWEPOS 70 km, gul – SWEPOS 35 km, röd – SWEPOS
10 km. Koordinataxlarna är angivna i SWEREF 99 TM.
Arbetsdokument
93 (123)
Uppmärksamma
I en situation där en eller flera referensstationer
inte är i drift så kommer medelavstånden – och
därmed nätklasserna – att förändras. I sådant fall
bör utföraren räkna om medelavstånden med
lämpligt kartstöd, alternativt kontakta
tjänsteleverantören för det aktiva referensnätet
för mer information.
3.2.2
Baslinjelängd
Information
Den förväntade mätosäkerheten vid lägesbestämning med
nätverks-RTK är bl.a. beroende av avståndet mellan rover och
närmaste referensstation i det aktiva referensnätet.
Den kortaste baslinjen vid mätning med nätverks-RTK är ingångsvärde till tabellerna i avsnitt 3.4, som redovisar den förväntade
mätosäkerheten vid planoch höjdbestämning med nätverks-RTK.
Den kortaste baslinjen motsvarar i detta fall rymdvektorn mellan
rover och närmaste fysiska referensstation i det aktiva referensnätet
- dvs. inte avståndet till en virtuell referensstation. I en grafisk vy i
rover eller programvara framgår dock ofta observationsvektorerna
mellan den fysiska och den virtuella stationen.
I tabell 3.2.2 anges de maximalt rekommenderade baslinjelängderna
vid mätning med nätverks-RTK i olika nätklasser. Den förväntade
mätosäkerheten bedöms inte när baslinjelängden överskider denna
rekommendation, se avsnitt 3.4.
Tabell 3.2.2. Maximalt rekommenderade baslinjelängder
Nivå I-IV
SWEPOS 70 km
SWEPOS 35 km
SWEPOS 10 km
≤ 40 km
≤ 20 km
≤ 6 km
Arbetsdokument
94 (123)
3.3
3.3.1
Svåra mätmiljöer
Uppmärksamma
Den förväntade mätosäkerheten vid
positionering med nätverks-RTK påverkas av
lokala mätförhållanden, t.ex. förekomst av
sikthinder och flervägsstörningar. När mätmiljön
är svårbetingad krävs förstärkningsåtgärder för
att mätning ska kunna utföras med bibehållen
kvalitet. Mätning med nätverks-RTK bör dock
undvikas i mycket svår mätmiljö om strikta krav
på mätosäkerhet föreligger.
Se avsnitt 2.1.2.
Riktlinjer för förstärkningsåtgärder planeras till senare versioner av
HMK-Ge: GNSS.
3.3.2
Uppmärksamma
positionering med nätverks-RTK påverkas av
atmosfärsförhållanden. När jonosfärs- och
troposfärspåverkan är stor krävs
förstärkningsåtgärder för att mätning ska kunna
utföras med bibehållen kvalitet. Mätning med
nätverks-RTK bör dock undvikas vid mycket stor
jonosfärspåverkan om strikta krav på
mätosäkerhet föreligger.
HMK-Ge: GNSS.
3.4
Förväntad mätosäkerhet, metodnivå
I-IV
I avsnitten 3.4.2 - 3.4.4 beskrivs den förväntade mätosäkerheten vid
plan- respektive höjdbestämning med nätverks-RTK utifrån aktuell
nätklass – SWEPOS 70 km, 35 km eller 10 km. Ingående värden är
metodnivån för mätningen och den aktuella baslinjelängden. Stöd
för att avgöra aktuell nätklass finns i avsnitt 3.2.1.
Arbetsdokument
95 (123)
3.4.1
Antaganden och förutsättningar
Följande antaganden och förutsättningar bör noteras om angivna
osäkerhetsmått:
1. Mätosäkerheterna förutsätts gälla bärvågsmätning med
korrekt heltalsfixerade periodobekanta. Vidare förutsätts
osäkerheterna för varje koordinatkomponent vara
normalfördelade.
2. Mätosäkerheterna är schablonmässigt angivna utifrån
beprövad erfarenhet och kunskap om osäkerhetskällorna,
samt nuvarande infrastruktur i form av satelliter och
stödsystem för GNSS-mätning. Osäkerhetskällorna förutsätts
ge ett ”normalt” bidrag till redovisade mätosäkerheter i detta
avsnitt. I de situationer då osäkerhetsbidraget kan antas vara
större, t.ex. vid förhöjd jonosfärsaktivitet, rekommenderas
förstärkningsåtgärder för att önskade kvalitetskrav ska
uppnås, se avsnitt 2.2.3.
3. Den förväntade mätosäkerheten vid planbestämning
inkluderar inte osäkerheten vid antenncentrering. Om
tvångscentrering utförs med hjälp av stativ och trefot så kan
centreringsosäkerheten anses som försumbar.
Höjdbestämningen avser höjd över ellipsoiden.
4. Måtten motsvarar i första hand relativ lägesosäkerhet i
SWEREF 99, dvs. i förhållande till en rums- och
tidsbegränsad del av det aktiva referensnätet. För ett absolut
mått på lägesosäkerheten i SWEREF 99 över långa avstånd (>
mil) eller långa tidsrymder (>år) behöver utföraren även ta
hänsyn till osäkerheten i referensstationernas lägesangivelser.
3.4.2
Tabell 3.4.2a. Förväntad mätosäkerhet vid planbestämning (2D) i nätklassen
SWEPOS, 70 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k=2, dvs. måttet väntas
omfatta minst 95 % av alla mätvärden.
Planbestämning
Baslinje
< 10 km
Baslinje
10-20 km
Baslinje
20-30 km
Baslinje
30-40 km
Nivå I
22 mm
24 mm
27 mm
30 mm
Nivå II
20 mm
20 mm
23 mm
26 mm
Nivå III
17 mm
17 mm
20 mm
22 mm
Nivå IV
15 mm
16 mm
18 mm
20 mm
Arbetsdokument
96 (123)
Tabell 3.4.2b. Förväntad mätosäkerhet vid höjdbestämning i nätklassen
SWEPOS, 70 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k=2, dvs. måttet väntas
Höjdbestämning
Baslinje
< 10 km
Baslinje
10-20 km
Baslinje
20-30 km
Baslinje
30-40 km
Nivå I
35 mm
40 mm
45 mm
50 mm
Nivå II
32 mm
36 mm
39 mm
45 mm
Nivå III
30 mm
32 mm
35 mm
40 mm
Nivå IV
28 mm
30 mm
33 mm
37 mm
3.4.3
SWEPOS, 35 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k = 2, dvs. väntas
Planbestämning
Baslinje
< 5 km
Baslinje
5-10 km
Baslinje
10-15 km
Baslinje
15-20 km
Nivå I
14 mm
16 mm
18 mm
20 mm
Nivå II
13 mm
14 mm
16 mm
18 mm
Nivå III
11 mm
13 mm
15 mm
17 mm
Nivå IV
10 mm
12 mm
14 mm
16 mm
SWEPOS, 35 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k=2, dvs. väntas
Höjdbestämning
Baslinje
< 5 km
Baslinje
5-10 km
Baslinje
10-15 km
Baslinje
15-20 km
Nivå I
20 mm
24 mm
28 mm
34 mm
Nivå II
18 mm
21 mm
25 mm
30 mm
Nivå III
16 mm
19 mm
22 mm
26 mm
Nivå IV
15 mm
17 mm
20 mm
24 mm
Arbetsdokument
97 (123)
3.4.4
Planbestämning
Baslinje
< 2 km
Baslinje
2-4 km
Baslinje
4-6 km
Nivå I
10 mm
12 mm
13 mm
Nivå II
9 mm
11 mm
12 mm
Nivå III
7 mm
9 mm
10 mm
Nivå IV
6 mm
8 mm
10 mm
Höjdbestämning
Baslinje
< 2 km
Baslinje
2-4 km
Baslinje
4-6 km
Nivå I
15 mm
17 mm
18 mm
Nivå II
13 mm
15 mm
16 mm
Nivå III
11 mm
13 mm
14 mm
Nivå IV
10 mm
11 mm
13 mm
Arbetsdokument
98 (123)
4
Metodnivåer för enkelstationsRTK
Rekommendation
Metodnivåerna för enkelstations-RTK bör inte anges som
absoluta krav i förfrågningsunderlag eller i juridiskt bindande
Krav
Däremot ska metodnivåerna för enkelstations-RTK alltid följas
när utföraren definierat/klassat mätprocessen utifrån denna
standard.
I det här kapitlet beskrivs tre metodnivåer för enkelstations-RTK,
numrerade I–III.
Metodnivåerna ska främst ses om ett stöd till utförare som behöver
anpassa mätprocessen till specifika kvalitetskrav. Metodnivåerna
utgör därmed ett komplement till de allmänna råd och riktlinjer för
geodetisk mätning med GNSS som beskrivs i kapitel 2.
Det förutsätts här att mätning med enkelstations-RTK sker mot en
referensstation som är etablerad på ett optimalt sätt med avseende
på förutsättningarna enligt avsnitt 2.1 – mätmiljö, utrustning,
satellitplanering samt väder- och atmosfärförhållanden. Det
förutsätts också att mätning sker med hjälp av satellitsystemen GPS
eller GPS/GLONASS i kombination.
4.1
Nivådefinitioner
4.1.1
Mätsessioner
Mätsessioner enligt metodnivåerna I-III utförs genom att registrera
en obruten sekvens av positioner med fixlösning, med viktad eller
oviktad medeltalsbildning (se avsnitt 2.1.3, tabell 2.4). Sessionslängden, dvs. det minsta antalet positioner för medeltalsbildning,
framgår av tabell 4.1.1.
Av samma tabell framgår även att mätning enligt metodnivå II och
III sker i flera sessioner. Flersessionsmätning bör alltid ske med
inbördes kontroll och medeltalsbildning av tidsseparerade
sessioner, se avsnitt 2.5.3 (Upprepad mätning). Rekommenderad
tidsseparation av sessioner framgår av tabell 4.1.1.
Arbetsdokument
99 (123)
Tabell 4.1.1. Rekommenderade mätsessioner och tidsseparation.
Antal sessioner
Sessionslängd
Tidsseparation
Nivå I
1
≥ 3 sekunder
-
Nivå II
2
≥ 10 sekunder
≥ 10 minuter
Nivå III
3
≥ 30 sekunder
≥ 10 minuter
4.1.2
Information
lägesbestämning med enkelstations-RTK är bl.a. beroende av
satellitgeometrin och kan påverkas genom att justera
gränsvärden i roverns programvara.
Gränsvärden för satellitgeometri enligt metodnivåerna I-III går i
många fall att definiera i GNSS-instrumentets programvara. I de fall
då denna möjlighet saknas bör dessa parametrar kontrolleras fortlöpande under mätning.
Tabell 4.1.2. Rekommenderade gränsvärden för satellitgeometri.
Antal GPS
Antal
GPS+GLO
PDOPvärde
Elevationsv
inkel
Nivå I-II
≥5
≥7
≤3
≥ 13
Nivå III
≥5
≥7
≤2
≥ 13
4.1.3
Information
lägesbestämning med enkelstations-RTK är bl.a. beroende av
GNSS-mottagarens möjlighet att beräkna position under
rådande förhållanden, t.ex. satellitgeometri och baslinjelängd.
Denna beräkning bedöms via s.k. interna kvalitetstal, vars
gränsvärden kan justeras i roverns programvara.
Rekommenderade gränsvärden för kvalitetstalen i plan respektive
höjd anges i tabell 4.1.2. Typvärdet kan bestämmas enligt procedur
beskriven i avsnitt 3.1.3, men då istället med en baslinjelängd på 2-5
km.
Observera att uträkningen av gränsvärden enligt tabell 3.1.2 gäller
Arbetsdokument
100 (123)
plankvalitet (2D) och höjdkvalitet (1D) som anges med en
täckningsfaktor k=1. Vilken täckningsfaktor som programvaran
redovisar bör kontrolleras i manual eller med teknisk support.
Tabell 4.1.3. Rekommenderade gränsvärden för interna kvalitetstal,
baserade på det av utföraren bestämda typvärdet i plan (2D) respektive
höjd (1D).
Nivå I-III
4.2
Kvalitet i plan (2D)
Kvalitet i höjd (1D)
≤ Typvärdek=1 × 5
≤ Typvärde k=1 × 5
Baslinjelängd och andra
förutsättningar
Uppmärksamma
Mätosäkerheten vid positionering med
enkelstations-RTK ökar med avståndet till
referensstationen. Baslinjer över 15-20 km bör
undvikas.
Den enskilt största faktorn som påverkar mätningarna är när det
råder olika väder- och atmosfärförhållanden vid referensstationen
som vid rovermottagaren. En bedömning av referensstationens
placering bör därför alltid göras med avseende på förväntad baslinjelängd. Tabell 4.2 innehåller fyra stycken baslinjeintervall, där
utföraren bör identifiera relevant intervall för sin mätning.
Tabell 4.2. Baslinjeintervall för enkelstations-RTK
Nivå I-III
0-2 km
2-5 km
5-9 km
9-15 km
Baslinjeintervallet är ingångsvärde till tabellerna i avsnitt 4.4
(Förväntad mätosäkerhet). Vid mätning med enkelstations-RTK
rekommenderas det att mätningar inte görs på ett avstånd längre än
15-20 km från referensstationen.
Utföraren måste också vara uppmärksam på att de faktorer och
felkällor som påverkar den etablerade referensstationen också
kommer att påverka mätosäkerheten vid rovermottagaren. Till
exempel kan satelliter som inte observeras av referensstationen inte
heller utnyttjas av rovern för positionsbestämning.
Arbetsdokument
101 (123)
4.3
4.3.1
Svåra mätmiljöer
Uppmärksamma
positionering med enkelstations-RTK påverkas
av lokala mätförhållanden både vid rovern och
vid referensstationen, t.ex. förekomst av
sikthinder och reflekterande ytor. När mätmiljön
är svårbetingad krävs förstärkningsåtgärder för
att mätning ska kunna utföras med bibehållen
kvalitet.
HMK-Ge: GNSS.
4.3.2
Uppmärksamma
positionering med enkelstations-RTK påverkas
av atmosfärsförhållanden. När jonosfärs- och
troposfärspåverkan är stor krävs
förstärkningsåtgärder för att mätning ska kunna
utföras med bibehållen kvalitet. Vid mycket stor
jonosfärspåverkan bör mätning med
enkelstations-RTK undvikas om strikta krav på
mätosäkerhet föreligger.
HMK-Ge: GNSS.
4.4
Förväntad mätosäkerhet, metodnivå
I-III
Motsvarande antaganden och förutsättningar gäller som i avsnitt
3.4.1. Observera att osäkerheten i den tillfälliga referensstationens
lägesangivelse är särskilt kritisk, och bör beaktas genom
fortplantning av standardosäkerheter eller motsvarande skattning.
Tabell 4.4a. Förväntad mätosäkerhet vid planbestämning. Mätosäkerhetens
Arbetsdokument
102 (123)
täckningsfaktor är k=2, dvs. väntas omfatta minst 95 % av alla mätvärden.
Planbestämning
Baslinje
0-2 km
Baslinje
2-5 km
Baslinje
5-9 km
Baslinje
9-15 km
Nivå I
15 mm
20 mm
27 mm
35 mm
Nivå II
12 mm
18 mm
25 mm
32 mm
Nivå III
10 mm
15 mm
22 mm
30 mm
Tabell 4.4b. Förväntad mätosäkerhet vid höjdbestämning. Mätosäkerhetens
täckningsfaktor är k=2, dvs. väntas omfatta minst 95 % av alla mätvärden.
Höjdbestämning
Baslinje
0-2 km
Baslinje
2-5 km
Baslinje
5-9 km
Baslinje
9-15 km
Nivå I
20 mm
30 mm
42 mm
55 mm
Nivå II
17 mm
25 mm
35 mm
50 mm
Nivå III
15 mm
22 mm
30 mm
48 mm
Arbetsdokument
103 (123)
5
Metodnivåer för statisk GNSSmätning
Rekommendation
Metodnivåerna bör inte anges som absoluta krav i
förfrågningsunderlag eller i juridiskt bindande
Krav
Däremot ska rekommendationerna för metodnivåerna alltid
följas när mätprocessen definierats/klassats utifrån denna
standard.
Detta kapitel beskriver metodnivåer för statisk GNSS-mätning, dels
vid egen efterberäkning och dels med efterberäkning via SWEPOS
beräkningstjänst. Metodnivåerna utgör ett komplement till de råd
och riktlinjer för GNSS-mätning som ges allmänt i avsnitt 2.1 och
specifikt för statisk mätning i avsnitt 2.3. Metodnivåerna skall
främst ses som ett stöd till utförare som behöver anpassa
mätprocessen till specifika kvalitetskrav.
De angivna måtten baseras på följande antaganden och
förutsättningar:
1. Mätosäkerheterna motsvarar relativ lägesosäkerhet vid
mätning och beräkning av enskilda baslinjer, dvs. tar inte
hänsyn till lägesosäkerhet i använt referensnät.
2. Bärvågsmätning med korrekt heltalsfixerade periodobekanta.
3. Mätosäkerheterna är schablonmässigt angivna utifrån
beprövad erfarenhet och kunskap om osäkerhetskällorna,
samt nuvarande infrastruktur i form av satelliter och
stödsystem för GNSS-mätning. Osäkerhetskällorna förutsätts
ge ett ”normalt” bidrag till redovisade mätosäkerheter i detta
avsnitt.
4. Den förväntade mätosäkerheten vid planbestämning
inkluderar inte osäkerheten vid antenncentrering. Om
tvångscentrering utförs med hjälp av stativ och trefot så kan
centreringsosäkerheten anses som försumbar.
5.1
Metodnivå I–II vid statisk GNSSmätning med egen efterberäkning
Tabell 5.1a beskriver schablonmässiga förutsättningar för förväntad
mätosäkerhet i två metodnivåer vid statisk GNSS-mätning med
Arbetsdokument
104 (123)
egen efterberäkning. För en given baslinjelängd och önskad
förväntad mätosäkerhet ger tabellen riktlinjer om nödvändig
sessionslängd.
Tabell 5.1a. Val av metodnivå beroende på baslinjelängd
observationstid vid statisk GNSS-mätning med egen efterberäkning.
Baslinjelängder [km]
Minsta observationstid
Nivå I
Nivå II
0–10
20 min
1h
10–20
40 min
2h
20–30
80 min
3h
30–50
2h
4h
50–100
3h
6h
och
Information
Baslinjelängder 0–10 km och Nivå I avser snabb statisk
mätning, se avsnitt 2.3.3.
Tabell 5.1b. Lägesosäkerheterna i metodnivåerna
täckningsfaktor = 2 i plan och höjd (95 % konfidensnivå).
bygger
Förväntad relativ lägesosäkerhet [mm]
Plan
Höjd
Nivå I
40
80
Nivå II
20
40
Arbetsdokument
105 (123)
på
en
Tumregler
Tumreglerna för relativ lägesosäkerhet i plan avser 68 %
konfidensnivå och för baslinjelängder <20–30 km:
5 mm + 1 mm/km vid statisk mätning
10 mm + 1 mm/km vid snabb statisk mätning
Längre observationstider bidrar normalt till minskad
lägesosäkerhet.
För baslinjelängder >30–40 km ökar inte lägesosäkerheten
med ökande baslinjelängd som tumreglerna ovan anger. Utan
då, under förutsättning att fixlösning erhålls, kan en annan
tumregel användas. Den säger att förväntad lägesosäkerhet
avtar med observationstiden T (i timmar) enligt 1/rot(T),
avser observationstider >4 timmar.
Osäkerheten i höjd ges av lägesosäkerheten i plan
multiplicerad med en faktor 1,5–2.
5.2
HMK-Ge: GNSS.
5.3
Metodnivåer I–III vid statisk GNSSmätning med efterberäkning via
SWEPOS beräkningstjänst
Tabell 5.3. Val av metodnivå beroende på förväntad absolut lägesosäkerhet vid
statisk GNSS-mätning med SWEPOS beräkningstjänst. Lägesosäkerheterna i
metodnivåerna bygger på en täckningsfaktor = 2 i plan och höjd (95 %
konfidensnivå).
Förväntad absolut
lägesosäkerhet [mm]
Plan
Höjd
Minsta
observationstid [h]
70
60
1
Nivå I
15
20
2
Nivå II
6
12
3
Nivå III
Arbetsdokument
106 (123)
5.4
HMK-Ge: GNSS.
Arbetsdokument
107 (123)
6
Referenser och underlag
6.1
Inspirationskällor
Vi lyfter fram två exempel, nämligen brittiska ”Guidelines for the
use of GNSS in land surveying and mapping” (RICS, 2010) och
norska ”Satellittbasert Posisjonsbestemmelse” (Statens kartverk,
2009). Dessa guidelines har förhållandevis stort omfång vad gäller
GNSS-baserade tekniker för geodetiska tillämpningar.
I Australien och Nya Zeeland verkar såväl federala som regionala
myndigheter ha en mycket hög ambitionsnivå när det gäller
kvalitetsaspekter (spårbarhet m.m.); SGV (2006), LINZ (2011), SBQ
(2012), SGACT (2012) NSW (2013) är några exempel.
Metodnivåer och mättid
Inspirationen till konceptet metodnivå har i stor utsträckning
hämtats från diskussion om vilka faktorer som är ”påverkbara” vid
GNSS-mätning, samt ett ”case study” av hur robustare mätrutiner
kan utformas (Jämtnäs, 2013).
Vinsten med utökad mättid och upprepade mätningar vid RTKmätning har tagits upp i andra studier, t.ex. Janssen & Haasdyk
(2010), men är ju på många sätt självskriven när man inser att det
handlar om olika sätt att mäta med överbestämningar. Det är också
tydligt att s.k. praktisk kunskap har mognat i takt med RTKtekniken, vilket så småningom har kommit att prägla riktlinjerna i
många guidelines (CALS, 2008; RICS, 2010; Odolinski, 2010; NSW,
2013; TSA, 2013, m.fl.).
Autokorrelation och tidsseparation
Det här är en frågeställning som egentligen förtjänar ett eget
kapitel. Problemen med autokorrrelation vid korta RTK-mätningar
(eller mätserier) har varit kända under relativt lång tid, se t.ex.
Kjørsvik (2002) och Ahlm & Jämtnäs (2005). Kjørsviks (2002) studie
var särskilt viktig eftersom den både gav en förklaring till
fenomenet och en kvantifiering av tidsberoendet.
Här i Sverige gjordes de första försöken att uppskatta korrelation i
tidsserier med GNSS-data ungefär samtidigt som CLOSE-projektet
(Emardson et al, 2009), främst genom Odolinski (2010) och Persson
(2008). Odolinski (2010) beskrev en metod för minstaHMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015
Arbetsdokument
108 (123)
kvadratanpassning av en negativ exponentialfunktion till långa
mätserier med RTK-data från SWEPOS, medan Persson (2008)
visade hur man analytiskt kan bestämma antalet effektiva
(oberoende) mätningar under ett godtyckligt tidsintervall. En bra
översikt över problematiken med realistiska skattningar av
mätosäkerhet p.g.a. tidskorrelation finns i Jansson & Persson (2013).
Exempel på hur förstärkningsåtgärder kan utformas finns bl.a. i
Edwards et al (2008) och Penna et al (2012).
Förslag till åtgärder vid RTK-mätning under aktiv jonosfär finns i
Jämtnäs (2013). Detta bygger dock på möjligheten att göra en rimlig
bedömning av jonosfärens påverkan, t.ex. via
jonosfärsmonitorering (Emardson et al, 2011).
Simulering av nätverks-RTK
Eftersom de skattningar av mätosäkerheter för nätverks-RTK som
anges i HMK-Ge: GNSS i stor utsträckning baseras på simuleringar
är det oundvikligt att nämna det s.k. CLOSE-projektet (Emardson et
al, 2009).
CLOSE är en unik studie eftersom man vänder på perspektivet;
istället för empiriskt utvärdera vilken mätosäkerhet som kan
erhållas med nätverks-RTK så beskriver CLOSE-projektet istället
hur bra (eller osäker) mätning med nätverks-RTK borde vara –
utifrån de förutsättningar som ges av satellitsystem och geodetisk
infrastruktur, samt vad vi känner till om de felkällor som påverkar
GNSS-mätningar.
Det bör också nämnas att analysunderlaget till utvecklingen av
SWEPOS jonosfärsmonitor härstammar från ”uppföljaren” till
CLOSE (Emardson et al, 2011).
6.2
Övrigt underlag
Mätkampanjer för utvärdering av nätverks-RTK genomfördes
under juni 2014 av personal på Lantmäteriets geodesienhet, med
mindre kompletteringar i december 2014. Mätning med
enkelstations-RTK genomfördes under februari 2015 enligt
motsvarande upplägg.
Underlaget till de siffervärden som anges för ”förväntad
mätosäkerhet” i metodnivåer för realtidsmätning baseras dels på
statistiska analyser av insamlad RTK-data, dels på simuleringar av
Arbetsdokument
109 (123)
nätverks-RTK enligt de felmodeller som beskrivits i Emardson et al
(2009). Detta underlag kommer att redovisas mer i detalj i en
separat
6.3
Litteraturlista
6.3.1
Artiklar och undersökningar
Ahlm L & Jämtnäs L, 2005: Fältstudie av Internet-distribuerad
nätverks-RTK. LMV-rapport 2005:4, Lantmäteriet, Gävle.
Eckl, M C, Snay, R. A., Soler, T., Cline, M. W & Mader, G L , 2001:
Accuracy of GPS-derived relative positions as a function of
interstation distance and observing-session duration. Journal of
Geodesy, 75, 633-640.
Edwards S, Clarke P, Goebell S, Penna N, 2008: An examination of
commercial network RTK GPS services in Great Britain. School of
Engineering and Geosciences, Newcastle University, Newcastle.
Emardson R, Jarlemark P, Bergstrand S, Nilsson T, Johansson J,
2009: Measurement accuracy in Network-RTK. SP Sveriges
Tekniska Forskningsinstitut och Chalmers tekniska högskola. SP
report 2009:23, SP, Borås.
Emardson R, Jarlemark P, Johansson J, Bergstrand S, 2011:
Ionospheric Effects on Network-RTK. SP Sveriges Tekniska
Forskningsinstitut och Chalmers tekniska högskola. SP report
2011:80, SP, Borås.
Firuzabadi & King, 2012: GPS precision as function of session
duration and reference frame using multi-point software. GPS
Solutions, 16, 191-196.
Hofmann-Wellenhof B, Lichtenegger H. & Wasle E, 2008: GNSS –
Global Navigation Satellite Systems – GPS, GLONASS, Galileo &
more. New York: Springer.
Häkli P, Koivula H & Puupponen J, 2008: Assessment of practical 3D geodetic accuracy for static GPS surveying. FIG Working Week,
2008.
Janssen V & Haasdyk J, 2011: Assessment of Network RTK
Performance using CORSnet-NSW. IGNSS Symposium 15-17 nov.
2011, University of New South Wales, Sydney, NWS, Australien.
Jansson J, 2011: Undersökning av mätosäkerheten i det förtätade
SWEPOS-nätet i Stockholmsområdet – vid mätning med nätverksRTK. LMV-rapport 2011:2, Lantmäteriet, Gävle.
Arbetsdokument
110 (123)
Jansson P & Persson C-G, 2013: The effect of correlation on
uncertainty estimates – with GPS examples. Journal of Geodetic
Science 3(2) – Sep 1, 2013 – 111-120 - DOI: 10.2478/jogs-2013-0016.
Jämtnäs L, 2011: Projektanpassad RTK-mätning längs E45. PM,
Geodesienheten, Lantmäteriet.
Jämtnäs L, 2013: Positionering med förtätad nätverks-RTK under
2013. PM, Geodesienheten, Lantmäteriet.
Jämtnäs L, Sunna J, Emardson R, Jonsson B, 2010: Quality
Assessment of Network-RTK in the SWEPOS™ Network of
Permanent GNSS Stations. XXIV FIG International Congress, 11-16
april 2010. Proceedings, TS 4C, FIG, Sydney, Australien.
Kjørsvik N, 2002: Assessing the Multi-Base Station GPS Solutions.
XXII FIG International Congress, 19-26 april 2002. Proceedings, TS
5.6, FIG, Washington, D.C. USA.
Mårtensson S-G, Reshetyuk Y, Jivall L, 2012: Measurement
uncertainty in network RTK GNSS-based positioning of a terrestrial
laser scanner. Journal of Applied Geodesy, Vol. 6 (2012), pp. 25–32.
Odolinski R, 2010a: Studie av noggrannhet och tidskorrelationer vid
mätning med nätverks-RTK. LMV-rapport 2010:2, Lantmäteriet,
Gävle.
Ohlsson K, 2014: Studie av mätosäkerhet och tidskorrelationer vid
mätning med nätverks-RTK i SWEPOS 35 km-nät. Examensarbete,
Geodesieneheten, Lantmäteriet & Kungliga Tekniska Högskolan
(KTH), Stockholm.
Penna N, Clarke P, Edwards S, King M, 2012: Further testing of
commercial network RTK GNSS services in Great Britain. School of
Engineering and Geosciences, Newcastle University, Newcastle.
Persson C-G, 2008a: Några betraktelser över begreppet
noggrannhet. PM, Lantmäteriet, Gävle.
Persson C-G, 2008b: Detaljmätning med Nätverks-RTK – förslag till
felgränser. PM, Lantmäteriet, Gävle.
6.3.2
CALS, 2008: Guidelines and Specifications for Global Navigation
Satellite System Land Surveys in Connecticut. Connecticut
Association of Land Surveyors.
HMK-Ge: GPS, 1996: Handbok Geodesi, GPS. Andra utgåvan,
Lantmäteriet, Gävle.
HMK-ReGe, 2013: HMK- Referenssystem och Geodetisk mätning
Arbetsdokument
111 (123)
2013. Lantmäteriet Gävle.
LINZ, 2011: Guidelines for Simplified Geodetic Control Survey.
Version 2.0, National Geodetic Office, Land Information New
Zeeland.
NGS, 2013: RTN User Guidelines. Avsnitt i NGS Guidelines,
version 2.2, National Geodetic Survey.
NRC, 2013: Guidelines for RTK/RTN Surveying in Canada.Version
1.1, juli 2013. Natural Resources Canada, Ontario Ministry of
Transportation.
NSW, 2012: Control Surveys and SCIMS. Surveyor General’s
Directions No. 12. New South Wales Government.
NSW, 2013: GNSS for Cadastral Surveys. Surveyor General’s
Directions No. 9. New South Wales Government.
Norin D, Engfeldt A, Öberg S, Jämtnäs L, 2010: Kortmanual för
mätning med SWEPOS Nätverks-RTK-tjänst, utgåva 3. LMV-rapport
2006:2 (utgåva 3, 2010), Lantmäteriet, Gävle.
Odolinski R, 2010b: Checklista för nätverks-RTK. LMV-rapport
2010:3, Lantmäteriet, Gävle.
PBC, 2008: Guidelines for RTK GPS Surveys, Including Operating
within Municipal Active Control Systems (BC ACSm). Integrated
Land Management Bureau. Province of British Columbia
RICS, 2010: Guidelines for the use of GNSS in land surveying and
mapping. Andra utgåvan (GN 11/2010), Royal Institution of
Chartered Surveyors (RICS).
Statens kartverk, 2009: Satellittbasert Posisjonsbestemmelse.
Version 2.1, dec 2009. Statens kartverk, Geodesi.
Statens kartverk, 2012: CPOS brukerveiledning.
SGACT, 2012: GNSS and Cadastral Surveys. Guideline No. 10,
2012-10-29. Surveyor-General of the Australian Capital Territory.
SGV, 2006: Guidelines for Cadastral Surveying using Global
Navigation Satellite Systems. Surveyor-General Victoria,
SBQ, 2012: RTK GNSS for Cadastral Surveys. Surveyors Board of
Queensland
TSA, 2013: Guidance Notes for GNSS Network RTK Surveying in
Great Britain. Issue 3, mars 2013, The Survey Association (TSA).
USDAFS, 2001: Standards and Guidelines for Cadastral Surveys
Using Global Positioning System Methods. United States
Department of Agriculture-Forest Service.
Arbetsdokument
112 (123)
Arbetsdokument
113 (123)
Checklistor
Checklistorna sammanfattar viktiga moment vid mätning (eller
beräkning) med GNSS-baserade mättekniker. Formatet är
dubbelsidig A4, lämplig för utskrift.
·
·
·
·
·
Nätverks-RTK – avsnitt 7.1
Enkelstations-RTK – avsnitt 7.2
Statisk GNSS-mätning – avsnitt 7.3
Egen efterberäkning av statisk GNSS-data – avsnitt 7.4
Efterberäkning med SWEPOS Beräkningstjänst – avsnitt 7.5
Arbetsdokument
114 (123)
6.4
Checklista för nätverks-RTK
·
·
·
·
·
·
·
Genomför (eller ta del av) rekognosering av arbetsområdet –
avsnitt 2.1.2. Detta inkluderar bl.a.
Kartläggning av riskfaktorer.
Kategorisering av mätmiljö, för att underlätta planering av
eventuella förstärkningsåtgärder.
Genomför satellitplanering med lämpligt prediktionsverktyg
– avsnitt 2.1.4.
Kontrollera prognoser för väder- och atmosfärsförhållanden
– avsnitt 2.1.5.
Kontrollera och konfigurera rover och övrig utrustning –
avsnitt 2.1.3.
o Kontrollera och kalibrera lodstång med dosvattenpass
(eventuellt stativ, trefot och optiskt lod).
o Förbered mätprofiler och objektkodlistor, utifrån
projektbehoven.
o Ange antenntyp och kontrollera antennmodell.
o Identifiera den referenspunkt på antennen som
instrumenthöjden ska mätas till. Mät höjden och
registrera den i mottagaren.
o Ange elevationsgränsen till 13-15 grader. Ange PDOPgränsen till högst 3-4. Ange gränsen för minsta antal
satelliter i positionslösning till 5-7.
o Ange gräns för internskattade kvalitetsal efter behov,
dock högst 100 mm för att undvika grova fel vid
initialisering. För att åstadkomma en täckningsgrad
på minst 95 % bör kvalitetstalen multipliceras med två
om de är angivna som 1σ.
Avgör hur det aktiva referensnätet och nätverks-RTKtjänsten ska utnyttjas – avsnitt 2.1.7.
o Ange önskade referenssystem i plan och höjd utifrån
vad referensnätet realiserar. Kom ihåg att använda
korrekta transformationssamband, geoidmodell, samt
eventuell restfelsmodell.
o Ta del av de förutsättningar och instruktioner som
gäller för nätverks-RTK-tjänsten.
o Bevaka driftsstatus för referensnät/tjänst under
pågående mätarbete.
Arbetsdokument
115 (123)
o Notera baslinjelängd och nätklass för en grov
uppskattning av vilken mätosäkerhet som kan
förväntas.
· Genomför funktionskontroll för att verifiera roverns
inställningar och att den används på ett korrekt sätt – avsnitt
2.1.8.
·
·
·
·
·
Uppstart av rover inför mätning – avsnitt 2.2.1.
o Välj mätprofil, samt ange antennhöjd och antenntyp
om inte detta redan gjorts. Aktivera rådataloggning
om efterberäkning ska genomföras.
o Centrera lodstången över mätpunkten. Stödben eller
liknande hjälpmedel reducerar
centreringsosäkerheten.
o Anslut mot nätverks-RTK-tjänsten. Säkerställ att
rovern har absolutposition innan anslutning sker.
Kontrollera att överföring av referensdata sker för alla
GNSS-system och frekvenser som rovern utnyttjar.
o Ominitialisera om fixlösning inte erhålls inom 1-2
minuter.
Genomför mätsessioner utifrån kraven på mätosäkerhet och
kontrollerbarhet. Vid flersessionsmätning bör sessionerna
tidssepareras med 15-30 minuter– avsnitt 2.2.2.
Anpassa genomförandet om mätförhållanden är svåra –
avsnitt 2.2.3
o mät fler och längre sessioner, med medeltalsbildning
om tolerans vid upprepad mätning är uppfylld
o justera gränsvärden i rovern
Beakta yttre faktorer som mätmiljö och väder, samt de
kvalitetsindikatorer som anges i rovern – avsnitt 2.2.5.
Tillämpa kontroller! – avsnitt 2.5.
Arbetsdokument
116 (123)
6.5
Checklista för enkelstations-RTK
·
·
·
·
·
·
Genomför (eller ta del av) rekognosering av arbetsområdet
– avsnitt 2.1.2. Detta inkluderar bl.a.
o Kartläggning av riskfaktorer.
o Kategorisering av mätmiljö, för att underlätta
planering av eventuella förstärkningsåtgärder.
Genomför satellitplanering med lämpligt prediktionsverktyg
– avsnitt 2.1.4.
Kontrollera prognoser för väder- och atmosfärsförhållanden
– avsnitt 2.1.5.
Konfigurera roverutrustning – avsnitt 2.1.3.
o Kontrollera och kalibrera lodstång med
dosvattenpass.
o Förbered mätprofiler och objektkodlistor, utifrån
projektbehoven.
o Ange antenntyp och kontrollera antennmodell.
o Identifiera den referenspunkt på antennen som
instrumenthöjden ska mätas till. Mät höjden och
registrera den i mottagaren.
o Ange elevationsgränsen till 13-15 grader. Ange PDOPgränsen till högst 3-4. Ange gränsen för minsta antal
satelliter i positionslösning till 5-7.
o Ange gräns för internskattade kvalitetsal efter behov,
dock högst 100 mm för att undvika grova fel vid
initialisering. För att åstadkomma en täckningsgrad
på minst 95 % bör kvalitetstalen multipliceras med två
om de är angivna som 1σ.
Konfigurera referensutrustning – avsnitt 2.1.3.
o Elevationsgräns: 10 grader
o Minsta antal gemensamma satelliter, 5-7 stycken
o Epoklängd samt format för rådataloggning.
o Antennmodeller för referens och rover
o Kommunikation för utsändning till rover: radio eller
GSM.
Etablera referensstation – avsnitt 2.1.6.
o Välj lämplig mätmiljö för etablering av referens med
hänsyn till sikthinder, reflekterande ytor och
underlag, samt tillgång till utgångspunkter.
Arbetsdokument
117 (123)
·
o Vid etablering över känd punkt: kontrollera punktens
kvalitet med avseende på markering och
referenssystem.
o Vid etablering över nypunkt: markera punkten så
dess läge kan identifieras före och efter mätning, och
spara rådata för efterberäkning.
o Kontrollera antenntyp och referenssystem
Verifiera stationsetableringen och mättekniken genom
kontroll på GNSS-bestämd punkt, både före och efter
mätarbete – avsnitt 2.5.1.
·
·
·
·
·
·
Uppstart av rover inför mätning – avsnitt 2.2.1.
o Välj mätprofil, samt ange antennhöjd och antenntyp
om inte detta redan gjorts. Aktivera rådataloggning
om efterberäkning ska genomföras.
o Centrera lodstången över mätpunkten. Stödben eller
liknande hjälpmedel reducerar
centreringsosäkerheten.
o Ominitialisera om fixlösning inte erhålls inom 1-2
minuter.
Kontrollera kommunikationen till referensstationen med
jämna mellanrum.
Genomför mätsessioner utifrån kraven på mätosäkerhet och
kontrollerbarhet. Vid flersessionsmätning bör sessionerna
tidssepareras med 10 minuter – avsnitt 2.2.2.
Anpassa genomförandet om mätförhållanden är svåra
– avsnitt 2.2.3
o mät fler och längre sessioner, med medeltalsbildning
om tolerans vid upprepad mätning är uppfylld
o justera gränsvärden i rovern
Beakta yttre faktorer som mätmiljö och väder, samt de
kvalitetsindikatorer som anges i rovern – avsnitt 2.2.5.
Tillämpa kontroller! – avsnitt 2.5.
Arbetsdokument
118 (123)
6.6
Checklista för statisk GNSS-mätning
Förberedelser:
·
·
·
·
·
Rekognosera mätmiljö för stationerna som bildar baslinjen
och förbered underlag för kontrollplan, fältplaner och
dokumentation enligt avsnitten 2.1.2, 2.3.4, 2.4, och 2.6.
Rekognosera möjlig användning av SWEPOS
referensstationer och tillgång till data från dessa istället för
egen referensstation.
Kontrollera satellittillgänglighet och atmosfärsförhållanden
enligt avsnitt 2.1.4 och 2.1.5.
Kontrollera mätutrustning enligt avsnitt 2.1.3. Utöver GNSSutrustning bör även övrig utrustning såsom batterier, stativ,
trefötter, dokumentationsmedia m.m. kontrolleras.
Konfigurera mätutrustning för statisk GNSS enligt avsnitt
avsnitt 2.1.3 (tabell 2.1.3a) och avsnitt 2.3.3. Beakta speciellt:
o Epoklängd:
§ Skall vara identisk för samtliga mottagare
som ingår i mätsessionen.
§ Generellt 15–30 sekunder.
§ 5–10 sekunder vid snabb statisk mätning.
§ 30 sekunder vid loggning av data för
efterberäkning med SWEPOS
beräkningstjänst.
o Gräns för satellitelevation:
§ Kan sättas till 0 grader vid egen
efterberäkning då elevationsgränsen kan
regleras i efterhand.
o Format för rådataloggning – instrumentformat eller
RINEX.
o Antenntyp.
Genomförande:
·
·
·
Noggrann centrering och horisontering av antenn över
mätpunkten. Antenner bör orienteras lika.
Vidta åtgärder för att förhindra sjunkande stativ under
mätsessionen (avsnitt 2.3.1).
Noggrann mätning och dokumentation av antennhöjd.
Mätning skall företrädesvis ske till antennens referenspunkt
(ARP), om inte skall avståndet från avläsning till ARP också
dokumenteras.
Arbetsdokument
119 (123)
·
·
·
·
·
Använd externa batterier vid långa mätsessioner eller fall då
interna batterier inte kan bytas utan avbrott i
datainsamlingen.
Överväg eventuell förinställning av startoch sluttider för att
säkerställa samtidiga observationer hos de mottagare som
ingår i mätsessionen.
Dokumentera varje uppställning av mottagare enligt
fastställt kontrollprogram (se avsnitt 2.3.4).
Genomför regelbunden tillsyn av varje mottagare i
mätsessionen med avseende på batterikapacitet,
stationsuppställningens stabilitet samt starttid och att
datainsamling pågår.
Efterberäkna observationsdata så snart som möjligt efter
avslutad mätning för att kunna upptäcka problem i ett tidigt
skede.
Arbetsdokument
120 (123)
6.7
Checklista för egen efterberäkning
Förberedelser:
Spara en kopia av insamlade rådata på ett säkert ställe innan
bearbetning. Dokumentera var rådata finns.
· Följ manualinstruktioner för överföring av mätdata om
programvaran för efterberäkning och använd GNSSutrustning kommer från samma tillverkare.
· Konvertera mätdata till RINEX-format om annan
programvara skall användas. Kontrollera filhuvuded för
konverterade filer enligt avsnitt 2.4: Indata.
· Beakta bandata för beräkningen: utsända eller
efterberäknade i tre olika nivåer (avsnitt 2.4: Val av bandata).
· Beakta referenssystem och initialkoordinater för
referenspunkten inför baslinjeberäkningen (avsnitt 2.4: Val
av referenssystem och Initialkoordinater).
· Importera observationsdata från baslinjens två stationer i
programvaran. Kontrollera, baserat på observationsprotokoll
från mätningarna:
o Punktnumrering (kan korrigeras före beräkning)
o Antenntyp och antennhöjd (kan korrigeras före
beräkning)
o Att starttid samt mätsessionens längd stämmer med
vad den skall vara.
Baslinjeberäkning:
·
·
Olika beräkningsstrategier kan tillämpas genom att ställa in
följande parametrar (för mer information, se avsnitt 2.4.1:
Förberedelser innan baslinjeberäkning):
o Elevationsvinkel för filtrering av signalavbrott från
lågt belägna satelliter
o Minsta sessionslängd för eliminering av för korta
sessioner. Epoklängd kan utökas men behöver
normalt inte göras om rekommendationerna i avsnitt
2.3 har följts.
o Troposfärsmodell. Samma modell skall användas för
alla baslinjer.
o Jonosfärsmodell, eventuell jonosfärsfri kombination
vid framför allt långa baslinjer.
o Metod för bestämning av periodobekanta. LAMBDAmetoden bör användas om den är tillgänglig.
Arbetsdokument
121 (123)
·
I många fall är det inte möjligt att välja metod för beräkning
av enkeldifferenser i programvaran. Problem med dåliga
satelliter kan då eventuellt undvikas genom att kasta om
stationerna som bildar baslinjen och göra en ny beräkning.
Analys, utvärdering och åtgärder:
·
·
Redovisning av resultat och kvalitetsmått följer inte ett
standardiserat format utan är programvaruspecifikt. Läs
användarmanualen för en förklaring. Följande typiska
kvalitetsmått kan redovisas:
o Kvadratiskt medelvärde av observationsresidualer
(RMS). En tillförlitlig kvalitetsindikator för beräkning
och lösning av periodobekanta. Ju lägre värde desto
bättre.
o Antalet bortkastade observationer (grova fel).
o Typ av lösning: fix- eller flytlösning. Fixlösning bör
eftersträvas för alla baslinjer.
o Standardosäkerheter för baslinjekomponenter vilka
brukar ligga på millimeter-nivå vid fixlösning och
centimeternivå vid flytlösning. Kan dock vara
optimistiska och inte ta hänsyn till systematiska
effekter.
Beroende på utvärdering och analys är följande förslag på
åtgärder som kan vidtas vid problematiska baslinjer:
o Korrigering av punktnumrering, antennhöjd,
antenntyp eller antennkalibreringsmodell.
o Inaktivering av satelliter med varierande
tillgänglighet eller stort mätbrus under mätsessionen.
o Inaktivering av observationsintervall med flera
periodbortfall som försvårar fixlösning.
o Ändring av elevationsvinkel.
Externa kontroller
·
En eller flera av följande externa kontroller bör genomföras
(se avsnitt 2.4.2: Kontroller)
o Kontroll av dubbelmätta baslinjer.
o Kontroll av avstånd mellan punkter med terrester
mätningsteknik.
o Kontroll av slutningsfel om GNSS-polygontåg i form
av en slinga har använts.
Arbetsdokument
122 (123)
6.8
Checklista för efterberäkning med
SWEPOS Beräkningstjänst
Förberedelser:
·
·
·
·
·
·
Kommunikationen med tjänsten sker via Internet.
Användarens GPS-data måste vara i RINEX version 2
standardformat och det laddas upp till SWEPOS via ftp.
All information som behövs för beräkningen skall ingå i
filhuvudet, dvs. punkt-ID, antenntyp, ungefärliga
koordinater, antennhöjd och information om eventuella
excentriska uppställningar.
Filen måste innehålla statiska två-frekvens GPS
observationsdata.
30 sekunders epoklängd för GPS-observationer.
Efter överföring av data till beräkningstjänsten görs en
kontroll av RINEX- filen innan slutlig beräkning. Kontrollera
att all nödvändig information finns tillgänglig i filhuvudet.
Beräkning
·
Beräkning sker efter kontroll av uppladdade data. Resultatet
levereras via epost och finns dessutom att hämta i
användarens konto.
Utvärdering av resultat
·
Tjänsten levererar följande information för utvärdering av
resultatet av beräkning:
o Uppgifter om den statiska GNSS-mätningen, t.ex.
punktnamn, mättid, samt använd antenn/mottagare.
o Använda SWEPOS-stationer för beräkning och
kontroll.
o Använda bandata vid beräkningen.
o Erhållna koordinater i SWEREF 99 och RH 2000, samt
vald planprojektion.
o Kvalitetstal för bedömning av resultatet:
§ Andelen lösta periodobekanta: bör vara större än 30 %
§ RMS i slutlig fixlösning: bör vara mindre än 3 mm
§ Grundmedelfelet i Helmerttransformationen till
SWEREF 99: bör vara mindre än 10 mm.
Arbetsdokument
123 (123)

HMK Geodesi: GNSS-baserad mätning

Transcription

Similar documents

HMK 2014 - SydostGIS

HMK-Geodesi: GNSS-baserad detaljmätning

HMK-Geodesi: Terrester mätning

HMK Geodesi Stommätning, Remissversion nov. 2015

Beställning av insats enligt SOL och HSL

Minnesanteckningar från samverkansmöte den 20

Dokument, mallar och rapporter

2010 års möte i SWEPOS Referensgrupp

Solgläntan Kivik - Simrishamn Kommun

LOV Bilaga 2 Kravspecifikation Omvårdnad och service

Inför en framtida kommunal stomnätsstrategi i plan / Liselott