HMK Geodesi: GNSS-baserad mätning
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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Förstärkningsåtgärder 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 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 35 km 3.4.4 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 10 km 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 Gränsvärden för satellitgeometri 4.1.3 Gränsvärden för interna kvalitetstal 4.2 Baslinjelängd och andra förutsättningar 4.3 Förstärkningsåtgärder 4.3.1 Svåra mätmiljöer 4.3.2 Svåra atmosfärsförhållanden 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 Förstärkningsåtgärder 5.3 Metodnivåer I–III vid statisk GNSS-mätning med efterberäkning via SWEPOS beräkningstjänst 5.4 Förstärkningsåtgärder 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 5 (123) 1 Inledning 1.1 Översikt HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning (hädanefter HMK-Ge: GNSS) innehåller samlade råd och riktlinjer för geodetisk inmätning med GNSS. Kapitel 1 innehåller kortfattade beskrivningar av ett antal GNSStekniker med tillämpningar, kompletteringar av HMK-Ordlista, samt särskilda läshänvisningar för HMK-Ge: GNSS. Kapitel 2 innehåller generella rekommendationer för GNSStekniker i samband med geodetisk inmätning/detaljmätning. Dispositionen är ”processbaserad” och följer så långt det går momenten vid vanliga geodetiska tillämpningar: - Planering och förberedelser Genomförande av GNSS-mätning - Kontroller före, under och efter mätning - Beräkning av mätdata Dokumentation och leverans Kapitel 3–7 innehåller beskrivningar av s.k. metodnivåer för ett antal GNSS-baserade mättekniker. Dessa rekommendationer följs lämpligen när utföraren behöver uppfylla specifika kvalitetskrav med en viss mätteknik (t.ex. nätverks-RTK). Kapitel 8 innehåller checklistor som sammanfattar rutinerna för mätning med de GNSS-tekniker som beskrivits i tidigare kapitel. Formatet är en dubbelsidig A4-utskrift, lämplig att ta med i samband med fältarbete. Sammanfattningsvis: - Kapitel 2: Rekommendationer för geodetisk inmätning med GNSS. (Geodetisk stommätning med GNSS tas upp i 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). HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 7 (123) Tabell 1.3 Geodetiska GNSS-baserade mättekniker i HMK-Ge: GNSS. Referenssystem för plan- och 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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- HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. Förstärkningsåtgärder 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 13 (123) 2 Rutiner för mätning med GNSS Information Kapitlet omfattar inte grundläggande användning av GNSSutrustning, eller användning av positioneringstjänster i aktiva referensnät. För sådan information hänvisas till respektive leverantör. 2.1 Planering och förberedelser Planering bör alltid ske utifrån aktuella projektbehov och förutsättningar att använda GNSS-tekniker. Utföraren bör inledningsvis kartlägga de faktorer i mätmiljön som kan påverka mottagning av satellitsignaler. All mätutrustning bör kontrolleras innan mätning påbörjas. Utrustningen bör vara anpassad och konfigurerad för aktuell tillämpning, och inställningarna bör återspegla de krav på mätosäkerhet och dokumentation som föreligger. Utföraren bör planera mätning utifrån tillgänglighet av GNSSsatelliter och aktuella atmosfärsförhållanden. Tillgången till passiva eller aktiva referensnät bör kartläggas, eftersom detta påverkar förutsättningarna att använda olika GNSSbaserade tekniker och kontroller. Funktionskontroll utförs lämpligen inför varje mättillfälle eller när särskilt behov uppstår. 2.1.1 Projektbehov Rekommendation Utföraren bör säkerställa att hela mätprocessen dokumenteras utifrån kravbilden och egna behov av spårbarhet och kvalitetskontroll. I de flesta fall är det möjligt för beställaren att sammanfatta mätprojektet i fyra punkter: - Definition av objekt som ska lägesbestämmas - Referenssystem för redovisning av plan- och höjdläge - Krav på mätosäkerhet i plan och höjd - Krav på leverans (innehåll, format m.m.) Det är utförarens ansvar att uppfylla kraven med hjälp av tillgängliga geodetiska mätmetoder och geodetisk infrastruktur. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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- HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 16 (123) ägd mark, t.ex. vägbommar eller inhägnader. Kategorisering av mätmiljö Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Med hjälp av kategorierna i tabell 2.1.2b (med exempel i figur 2.1.2) kan utföraren göra en schematisk bedömning av den aktuella mätmiljön. De fyra kategorierna är klassificerade från ”lätt mätmiljö” till ”mycket svår mätmiljö” för GNSS-mätning, och motsvarar en samlad bedömning av riskfaktorer i hela eller delar av arbetsområdet. En sådan bedömning kan underlätta planering av eventuella förstärkningsåtgärder eller val av andra mättekniker, se avsnitt 2.2.3. I miljöer som klassats som mycket svåra för GNSS-mätning bör konventionella terrestra mättekniker övervägas. Tabell 2.1.2b. Kategorier för lokal mätmiljö i samband med GNSS-mätning. Lätt miljö Mätpunkten har fri sikt i alla riktningar och elevationer över tio grader, vilket garanterar god satellitgeometri. Inga reflekterande objekt eller ytor i närheten riskerar att medföra flervägsstörningar. Normal miljö 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Vid förekomst av snö eller vegetation som kan hindra störningsfri mätning bör behoven av röjningsinsatser kartläggas. Detta gäller även vid integrerad mätning, dvs. kombinerad GNSS- och 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 Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Inför realtidstidsmätning rekommenderas rekognosering och markering av möjliga punkter för kvalitets- och teknikkontroll, se avsnitt 2.5.1. Kontrollpunkterna bör vara lämpade för störningsfri GNSS-mätning och finnas tillgängliga i olika delar av arbetsområdet. Underlag för fältarbetet Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning En målsättning med rekognoseringen bör vara att skapa underlag för det kommande fältarbetet. Underlaget kan t.ex. innehålla följande information: - - Objekt och punkter i arbetsområdet som ska mätas in med GNSS, kartlagda riskfaktorer, samt behov av förstärkningsåtgärder. Förslag på kontroll- och passpunkter. Förväntad tidsåtgång, inklusive transport och uppställningar av GNSS-instrument. Riktlinjer för användning av objektkoder och fältanteckningar. Objektkoder definieras i – eller importeras till – GNSS-utrustningens programvara, se avsnitt 2.1.3 och tillverkarens manual. Fältanteckningar är kompletterande HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 19 (123) information som registreras digitalt eller för hand i samband med GNSS-mätningen, t.ex. mätprotokoll. 2.1.3 Mätutrustning Avsnittet tar upp följande: · · · · · · · · · GNSS-mottagarens hårdvara/mjukvara Tillverkarens manual GNSS-antenner och antennmodeller Inställningar i mottagarens programvara Utrustning för centrering och horisontering Användning av referenssystem och tranformationer Restfelsmodeller Mätprofiler Objektkoder och annan stödinformation GNSS-mottagarens hårdvara/mjukvara Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Krav Geodetisk mätning med låg mätosäkerhet kräver GNSSutrustning som kan hantera kod- och bärvågsobservationer på minst två frekvenser. Vid realtidsmätning ska GNSSutrustningen även kunna ta emot referensdata via datalänk. GNSS-utrustning består bl.a. av antenn, mottagare, modem och handdator med programvara. Tillsammans ger dessa komponenter olika möjligheter till signalhantering och positionsberäkning. I tabell 2.1.3a listas minimikraven på mätutrustningen beroende på vilken GNSS-teknik som används. Med realtidsöverföring avses hantering av inkommande referensdata för att kunna bestämma position under pågående mätning. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 21 (123) Tillverkarens manual Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Funktioner, gränssnitt och terminologi varierar mellan olika mottagarmodeller. Därför bör instrumenttillverkarens manual alltid läsas innan GNSS-utrustning används för första gången. I manualerna finns instruktioner och tips för viktiga moment i mätarbetet, t.ex. genomförande av integrerad mätning och lokal inpassning, samt användning och hantering av antennmodeller, bakgrundskartor, mätprofiler, objektbibliotek m.m. GNSS-antenner och antennmodeller Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Vid GNSS-mätning bör utföraren ha god kännedom om hur GNSSantenner och antennmodeller ska hanteras, se tabell 2.1.3b. GNSS-antenner har olika egenskaper, vilket bl.a. påverkar sannolikheten för fortplantning av signalstörningar till observationsdata. Detta är i sin tur beroende av: - hur antennen är monterad eller placerad vilken mottagare som antennen kombineras med - hur väl antennens signalegenskaper kan modelleras GNSS-antennens elektriska centrum, APC (Antenna Phase Centre), är den skenbara punkt dit fasmätningar sker. APC-punktens läge är inte fix utan varierar beroende på inkommande satellitsignaler. Eftersom variationsmönstret är unikt för varje GNSS-antenn måste det modelleras om man vill minimera den antennberoende mätosäkerheten. Detta sker med antennmodeller, som antingen kan gälla för en viss antenntyp (fabrikat/modell/revision etc.) eller en viss antennindivid (dvs. just detta exemplar). Så kallade typkalibreringar ger ofta tillräckligt bra antennmodeller för vanliga geodetiska tillämpningar. Antenmodeller beskriver alltså avståndet mellan en väldefinierad fysisk punkt på antennen, ARP (Antenna Reference Point) och APC, beroende på signalfrekvens, elevation, och ibland azimut. Avståndet mellan ARP och APC delas ofta i en större konstant del – fascentrum-offset - och en mindre variabel del – fascentrumvariationer. Antennmodeller från International GNSS Service Antennmodeller från National Geodetic Service HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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). HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 23 (123) Mottagarinställningar Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Uppmärksamma Vid ändringar av inställningar i GNSSmottagarens programvara bör utföraren alltid följa anvisningar i tillverkarens manual. Inställningar som avviker från tillverkarens rekommendationer kan leda till undermålig funktionalitet och otillförlitliga mätresultat. Innan mätning påbörjas bör GNSS-mottagarens programvara kontrolleras och konfigureras utifrån aktuell tillämpning och kvalitetskrav. I tabell 2.1.3c beskrivs inställningar i GNSSutrustningen som bör kontrolleras, i första hand vid realtidsmätning. Till inställningarna hör bland annat antenntyp, medeltalsbildning, gränsvärden för satellitgeometri och interna kvalitetstal. Vid svåra mätförhållanden kan utföraren justera vissa inställningar och gränsvärden, se avsnitt 2.2.3. Tabell 2.1.3c. Möjliga inställningar i GNSS-mottagare inför realtidsmätning. 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 samband med mätning. 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 samband med mätning. Med hjälp av ett gränsvärde kan utföraren förkasta GNSS-mätningar när satellitkonfigurationen är ofördelaktig. Typiska gränsvärden för PDOP är normalt ca 5-6, men utföraren bör justera detta utifrån mätmiljö och beroende på om flera GNSS används. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 27 (123) Utrustning för centrering och horisontering Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning För att GNSS-antennen ska kunna centreras och horisonteras över mätpunkten på ett bra sätt kan man använda hjälputrustning: - Stativ och trefot med optiskt lod för tvångscentering. Dessa ska alltid användas vid statisk mätning. Lodstång med dosvattenpass. Kan kompletteras med stödben eller motsvarande hjälpmedel (t.ex. stakkäpp eller stålrör) för bättre stabilitet. - Inbyggda funktioner i GNSS-mottagarens programvara, t.ex. ett digitalt ”vattenpass” eller automatisk lutningskompensator. Oavsett vilken hjälputrustning som används bör kalibrering kontrolleras och vid behov justeras med jämna mellanrum. För inbyggda funktioner sker detta lämpligen i samband med service av GNSS-mottagaren. Egenkontroll kan göras på följande sätt: - - - För stativ och trefot: Ställ upp stativet över ett pappersark på marken och vrid därefter successivt trefoten på stativet en tredjedels varv runt sin axel och markera hårkorsets läge på arket. Trefotens konturer bör markeras för att axelvridningen ska bli korrekt. Om markeringarna på pappersarket sammanfaller inom 1-2 millimeter är kalibreringen god. För lodstång med dosvattenpass: Räta upp lodstången och centrera bubblan i doslibellen, gärna med hjälp av stödben eller stativ. Om antennstången vrids 180 grader bör större delen av bubblan stanna kvar inom cirkeln. I annat fall bör dosvattenpasset justeras. Om man inte har möjlighet att göra nödvändig justering av dosvattenpasset är en tillfällig lösning att medeltalsbilda två observationer, där antennstången roteras 180 grader mellan varje observation för att eliminera felet. Referenssystem och transformationer Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Krav För transformation till önskat referenssystem i plan (eller planprojektion) måste utföraren ange korrekt transformationssamband. För önskat referenssystem i höjd måste utföraren ange korrekt geoidmodell. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 28 (123) Vid realtidsmätning bör utföraren alltid definiera referenssystem och transformationssamband i roverns programvara. Vid efterberäkning kan man göra detta i beräkningsprogramvaran. För redovisning av plankoordinater används lämplig kartprojektion, t.ex. SWEREF 99 TM eller någon av de regionala projektionszonerna. Se följande länk till lantmateriet.se för mer information om projektionsparametrar och kontrollpunkter för test av samband: Projektioner i SWEREF 99 För bestämning av normalhöjder krävs en geoidmodell som beskriver geoidens relation till ellipsoiden. SWEN08_RH2000 är den senaste framtagna modellen för geoidhöjder i Sverige, och antas ha en standardosäkerhet på 10-15 mm i större delen av landet. Geoidmodeller för olika höjdsystem och mottagarfabrikat finns tillgängliga på lantmäteriet.se. SWEN08_RH2000 och andra geoidmodeller för nedladdning Om koordinater ska redovisas i ett lokalt referenssystem krävs tillgång till empiriskt bestämda transformationssamband, vilket bl.a. Lantmäteriet tillhandahåller. Alternativt kan en lokal inpassning utföras. Utförare bör dock vara medvetna om att lokala referenssystem som realiseras av passiva referensnät ibland har dålig överensstämmelse med GNSS-baserade mätningar. Restfelsmodell Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Om positionsbestämning med GNSS sker i ett inhomogent referensnät, t.ex. i ett äldre lokalt stomnät, så kan användning av en s.k. restfelsmodell vara aktuell. Eftersom modellen beskriver restfelen mellan två referenssystem kan den användas i två riktningar: - Deformera GNSS-mätningarna så att de passar in i ett inhomogent nät. Räta upp data från det inhomogent nät till ett överordnat nät med bättre geometri (t.ex. ett aktivt referensnät). Om restfelsmodellen läggs in i GNSS-utrustning så sker interpolationen per automatik, beroende på var utföraren befinner sig i det område som modellen täcker in. - HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 29 (123) Mätprofiler Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Mätprofiler eller mätkonfigurationer är en uppsättning inställningar i GNSS-mottagaren som går att spara för upprepat bruk. Lämpligt valda mätprofiler ökar flexibiliteten och minskar behovet av att kontrollera och ändra inställningar under arbetets gång. T.ex. kan en mätprofil skapas för varje projekt, eller för varje grupp av objekt som ska positioneras inom ett projekt. Detta är särskild fördelaktigt när mätning utförs enligt s.k. metodnivåer, där inställningarna i mätutrustningen behöver anpassas för olika kvalitets- och dokumentationskrav. Objektkoder och utdataformat Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK Listor för lagring av objektkoder och andra attributdata underlättar efterbearbetning och överföring av mätdata till databaser och geografiska informationssystem. Objektkoder definieras i – eller importeras till – GNSS-utrustningens programvara, se avsnitt 2.1.3 och tillverkarens manual. Kom ihåg att enhetliga informationsstrukturer och dataformat underlättar vid efterarbete och dataleverans. 2.1.4 Satellitplanering Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Information Den förväntade mätosäkerheten vid GNSS-mätning påverkas av antalet tillgängliga satelliter och deras positioner i förhållande till GNSS-mottagaren. Eftersom tillgängligheten och spridningen av satelliter varierar under dygnet bör mätning planeras till tidpunkter som ger de bästa förutsättningarna, dvs. tillgång till många satelliter med god geometri i förhållande till objekten i mätområdet. Utföraren bör beakta parametrarna i tabell 2.1.4. i samband med planering och förberedelser. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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). Se även tabell 2.1.3c i avsnitt 2.1.3. Observation av signaler från satelliter som står lågt över horisonten är ofta av sämre kvalitet, eftersom signalvägen genom atmosfären blir Satellitelevation relativt lång. Satellitelevationen kan därför behöva begränsas och balanseras i förhållande till satellitgeometrin. Se även tabell 2.1.3c i avsnitt 2.1.3. För att underlätta satellitplaneringen så kan ett satellitprediktionsverktyg användas. Satellitprediktion förekommer både i kontorsprogramvaror för GNSS och som webbtjänster. Indata till prediktionen är antingen GNSS-almanackor eller bandatafiler. Med hjälp av dessa verktyg kan utföraren bl.a. utvärdera hur många satelliter som kommer att vara tillgängliga för angiven tidpunkten och plats. I de verktyg där detta är möjligt bör utföraren HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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). HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 32 (123) 2.1.5 Väder- och atmosfärsförhållanden Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning Uppmärksamma Vid GNSS-mätning under perioder med hög jonosfärs- och troposfärsaktivitet, ökar sannolikheten för ökad mätosäkerhet och grova fel. Genom prognoser och rätt tillämpning av förstärkningsåtgärder och fortlöpande kontroller kan dock GNSS-mätning ofta genomföras med goda resultat. GNSS-signaler påverkas av de atmosfärsskikt som kallas jonosfär och troposfär. I många fall är det atmosfären som ger det största bidraget till mätosäkerheten vid GNSS-positionering. Med hjälp av relativa mätmetoder och längre mättider kan påverkan från osäkerhetskällorna reduceras. Generellt gäller att atmosfärens bidrag till osäkerheten vid relativ GNSS-mätning ökar med baslinjelängd, eftersom den matematiska modellen förutsätter likartade förhållanden vid referens- och rovermottagare. I tabellerna 2.1.5a och 2.1.5b sammanfattas olika aspekter av jonosfär respektive troposfär i samband med GNSS-mätning. Dokumentera Atmosfärens inverkan bör dokumenteras som en av förutsättningarna vid GNSS-mätning, bl.a. för att visa behovet av eventuella förstärkningsåtgärder eller som stöd vid kvalitetsskattning och felsökning. Vid realtidsmätning kan dokumentation ske med exempelvis en skärmdump från SWEPOS jonosfärsmonitor, med väderprognos, eller med särskild anteckning vid mättillfället. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 radio- och 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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). HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK 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 Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK 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, HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Avsnittet tar upp följande: · · · · · · · · 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- HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 plan- och 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. Avsnittet tar upp följande: · · · · · 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”. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 satellitgeometri - Gränsvärden för internkvalitet Metodnivåer för nätverks-RTK och enkelstations-RTK definieras i kapitel 3 respektive kapitel 4. 2.2.3 Förstärkningsåtgärder 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. Avsnittet tar upp följande: · · · 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 referens- och 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. - HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 toleransnivån är båda angivna med en täckningsfaktor k=2. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 toleransnivån är båda angivna med en täckningsfaktor k=2. 2.5.3 Upprepad mätning med tidsseparation Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 79 (123) Figur 2.5.3b. Toleranser i plan och höjd vid kontroll genom återbesök, där σc avser centreringsosäkerheten vid planbestämning. Mätosäkerheten och toleransnivån är båda angivna med en täckningsfaktor k=2. 2.5.4 Kontroll med terrester mätteknik Gäller: Enkelstations-RTK, Nätverks-RTK, Statisk mätning 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 √ √ HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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). HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 √ HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument √ 85 (123) √ 2.6.5 Genomförande av mätning 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 plan- och/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. - HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Gränsvärden för satellitgeometri Information Förväntad mätosäkerhet och risk för grova fel vid lägesbestämning med nätverks-RTK är bl.a. beroende av 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 90 (123) 3.1.3 Gränsvärden för interna kvalitetstal Information Förväntad mätosäkerhet och risk för grova fel vid lägesbestämning med nätverks-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 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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) (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 plan- och 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 plan- och 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 94 (123) 3.3 Förstärkningsåtgärder 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 Svåra atmosfärsförhållanden Uppmärksamma Den förväntade mätosäkerheten vid 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. Riktlinjer för förstärkningsåtgärder planeras till senare versioner av 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 70 km 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 96 (123) Tabell 3.4.2b. Förväntad mätosäkerhet vid höjdbestämning i nätklassen SWEPOS, 70 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k=2, dvs. måttet väntas omfatta minst 95 % av alla mätvärden. 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 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 35 km Tabell 3.4.3a. Förväntad mätosäkerhet vid planbestämning (2D) i nätklassen SWEPOS, 35 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k = 2, dvs. väntas omfatta minst 95 % av alla mätvärden. 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 Tabell 3.4.3b. Förväntad mätosäkerhet vid höjdbestämning i nätklassen SWEPOS, 35 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k=2, dvs. väntas omfatta minst 95 % av alla mätvärden. 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 97 (123) 3.4.4 Plan- och höjdbestämning i SWEPOS, 10 km Tabell 3.4.4a. Förväntad mätosäkerhet vid planbestämning (2D) i nätklassen SWEPOS, 10 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k=2, dvs. väntas omfatta minst 95 % av alla mätvärden. 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 Tabell 3.4.4b. Förväntad mätosäkerhet vid höjdbestämning i nätklassen SWEPOS, 10 km. Mätosäkerhetens täckningsfaktor är k=2, dvs. väntas omfatta minst 95 % av alla mätvärden. 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 98 (123) 4 Metodnivåer för enkelstationsRTK Rekommendation Metodnivåerna för enkelstations-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 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Gränsvärden för satellitgeometri Information Förväntad mätosäkerhet och risk för grova fel vid 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 Gränsvärden för interna kvalitetstal Information Förväntad mätosäkerhet och risk för grova fel vid 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 (eller maximalt 10 cm) (eller maximalt 10 cm) 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 101 (123) 4.3 Förstärkningsåtgärder 4.3.1 Svåra mätmiljöer Uppmärksamma Den förväntade mätosäkerheten vid 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. Riktlinjer för förstärkningsåtgärder planeras till senare versioner av HMK-Ge: GNSS. 4.3.2 Svåra atmosfärsförhållanden Uppmärksamma Den förväntade mätosäkerheten vid 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. Riktlinjer för förstärkningsåtgärder planeras till senare versioner av 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 103 (123) 5 Metodnivåer för statisk GNSSmätning Rekommendation Metodnivåerna 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 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Förstärkningsåtgärder Riktlinjer för förstärkningsåtgärder planeras till senare versioner av 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 106 (123) 5.4 Förstärkningsåtgärder Riktlinjer för förstärkningsåtgärder planeras till senare versioner av HMK-Ge: GNSS. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 107 (123) 6 Referenser och underlag 6.1 Inspirationskällor Standarder och ”guidelines” 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). Förstärkningsåtgärder 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 Standarder och ”guidelines” 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 112 (123) HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 114 (123) 6.4 Checklista för nätverks-RTK Planering och förberedelser · · · · · · · 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. Genomförande av mätning · · · · · 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 116 (123) 6.5 Checklista för enkelstations-RTK Planering och förberedelser · · · · · · 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. Genomförande av mätning · · · · · · 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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 start- och 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 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. HMK-Geodesi: GNSS-baserad mätning 2015 Arbetsdokument 123 (123)
© Copyright 2024