Dette er en prosjektoppgave som inngår i studieplanen til Bachelor Geomatikk som valgemne i 3.studieår ved Høgskolen i Gjøvik, høsten 2007.

Transkript

1

2 Forord Dette er en prosjektoppgave som inngår i studieplanen til Bachelor Geomatikk som valgemne i 3.studieår ved Høgskolen i Gjøvik, høsten Jeg valgte å ta denne prosjektoppgaven i samarbeid med Statens vegvesen Region Øst og valgemne i Satellittgeodesi videregående for å kunne utvikle kjennskapen til GPS spesielt, men også fagområdet som inngår i GNSS. Oppdragsgiver ønsker at prosjektoppgaven skal kunne gi en anbefaling om hvordan man kan koordinatfeste fartsgrenseskilt med GPS-utstyr på en nøyaktig og effektiv metode. Dette oppdraget kommer med bakgrunn i Statens vegvesen sin ITS-Strategi hvor man skal innføre automatisk fartstilpasning, ISA. Dette arbeidet skal gjøres i løpet av 2008 over hele landet på riks- og fylkesveger. Statens vegvesen Region Øst har tidligere gjort innmålinger av kmstolper med bruk av GPS. Denne rapporten her blir en delrapport av prosjektet som jeg har utført frem til nå. Jeg har ikke fått utført innmålingen av fartsgrenseskilt med Leica GPS1200 og bruk av laser pga forsinkelser av utstyr til Høgskolen i Gjøvik. I tillegg har ikke Statens vegvesen personell til å utføre innmålingsmetode som de bruker for registrering av km-stolper. Dette er de metodene som er viktigst å utføre for at man skal kunne komme frem til en god konklusjon. I samarbeid med Høgskolen i Gjøvik vil denne prosjektoppgaven også bli videreført til Bacheloroppgave våren For det arbeidet som ligger i denne rapporten har dette vært en lærerik og god erfaring å ha med seg for videre bruk av GNSS. Jeg er fornøyd med de resultater som har kommet frem, men det er vanskelig å kunne begrunne dette så lenge jeg fortsatt ikke har de riktige koordinatene på fartsgrenseskiltene. Rapporten er laget i 4 eksemplarer og levert til følgende: Statens vegvesen Region Øst v/knut Jetlund Høgskolen i Gjøvik Undertegnede Gjøvik den Sven Arne Wright Hagen Sven Arne Wright Hagen Side 2 av 56

3 Innholdsfortegnelse Forord 1. Innledning Bakgrunn for prosjektet Prosjektets mål Prosjektets gjennomføring Tidsplan og milepæler 5 2. Hva er ISA? Workshop ISA 7 3. Teoretisk bakgrunn GPS GLONASS CPOS Korreksjonsdata over GSM/telefon Korreksjonsdata over GPRS/internett Laser GPS utstyr og dataprogram Magellan Trimble Leica Laser Programvarer Microsoft Office ArcGIS GPS Pathfinder Office EasyGPS GPS Utility Trimble Mission Planning Innmålingsmetoder og utførelse Magellan: Metode 1 M Magellan: Metode 2 M Trimble: Metode 1 T Trimble: Metode 2 T Trimble: Metode 3 T Leica: Metode 1 L Utførelse og planlegging Måleresultater Sammenligning av resultat Nøyaktighet Konklusjon måleresultat Konklusjon Hva fant jeg ut? Egne erfaringer Anbefalinger av målemetode Anbefalinger videre for ISA Utfordringer videre Håndtering av variable fartsgrenser 21 Sven Arne Wright Hagen Side 3 av 56

4 9. Referanser, litteraturliste og rapporter Forkortelser og forklaringer Vedlegg 24 Vedlegg 1 Tidsplan 25 Vedlegg 2 Innmålingsmetoder og utførelse 27 Vedlegg 3 Måleresultat 28 Vedlegg 4 Bilder av fartsgrenseskilt og utsnitt fra ArcGIS 29 Vedlegg 5 Rapport, vedlegg og filer for prosjektet på CD 56 Sven Arne Wright Hagen Side 4 av 56

5 1. Innledning Denne prosjektoppgaven inngår i studieplanen til Bachelor Geomatikk som valgemne i 3.studieår ved Høgskolen i Gjøvik (HiG). Prosjektoppgaven er utført av student Sven Arne Wright Hagen som et oppdrag fra Statens vegvesen Region Øst v/knut Jetlund. Veileder fra HiG har vært George Preiss Bakgrunn for prosjektet Statens vegvesen har i sin ITS-strategi vedtatt at etaten skal innføre automatisk fartstilpasning (ISA) i egne kjøretøy fra I tillegg er det et samarbeid mellom Statens vegvesen og Vägverket i Sverige hvor målet er ISA over landegrensene i forbindelse med ITS-verdens-kongressen i Stockholm høsten Det er også planlagt at alle regionene i 2008 skal kvalitetssikre fartsgrenser på eget vegnett. For at dette skal kunne gjøres må man kvalitetssikre eget fartsgrenseregister i NVDB. Statens vegvesen Region Øst har tidligere gjort innmålinger av km-stolper i hele regionen med bruk av GPS og laser Prosjektets mål Hovedmålet med denne prosjektoppgaven er å kunne registrere fartsgrenseskilt med bruk av forskjellige typer GPS-utstyr for å dokumentere hvilke metode som gir best nøyaktighet og effektivitet Prosjektets gjennomføring Sammen med Statens vegvesen Region Øst er det valgt ut Fv 116 og Rv 222 i Hamar kommune fra Vang kirke X Rv 25 til Stangebrua ved kommunegrensen til Stange kommune. Denne vegstrekningen er på ca 8 km og går gjennom tettbebyggelse, landsbygda og bykjerne med fartssoner med 40, 50, 60, 70 og 80 km/h. Dette gjør at man her vil kunne få mange registreringer på en kort strekning Tidsplan og milepæler Jeg laget en fremdriftsplan for denne prosjektoppgaven før jeg startet. Underveis i dette prosjektet dukket det opp nye hensyn som man burde utføre også. Dette innebefattet om GPSen ble påvirket av skiltstolpen og om loggingen for Trimble hadde noe å si i forhold til intervall på hvert sekund eller hvert femte sekund. Derfor ble det flere målinger enn antatt og i tillegg gjorde jeg målinger langs Brugata som er en arm av Rv 222. Brugata har 7 fartsgrenseskilt som står plassert tett inntil hus og trær slik at dette er erfaringer å ta med seg videre i forhold til satellittdekningen. Jeg har laget en oppdatert tidsplan i forhold til det som var opprinnelig, se vedlegg 1. Sven Arne Wright Hagen Side 5 av 56

6 2. Hva er ISA? ISA - Intelligent Speed Adaptation som man i Norge har oversatt med Automatisk fartstilpasning. ISA benyttes for tilpasning av hastighet og er en teknikk som skal hjelpe føreren å holde lovlig hastighet på vegen. Trafikksikkerhet og fart er et viktig spørsmål der hastigheten har en avgjørende betydning for om en reise eller transport skal være trygg og siker. ISA-løsningen kopler koordinatfestet fartsgrenseinformasjon med bruk av GPS gjerne via digitale kart som er montert i bilen. ISA innebærer at føreren får et varsel når fartsgrensen brytes. Føreren informeres/styres ut fra egen fart i forhold til gjeldende fartsgrense. Figur 1: Automatisk fartstilpasning - ISA Dette kan benyttes på tre forskjellige måter, hvor graden av overstyring er avgjørende: Informativ ISA hvor du f.eks bruker en PDA som gir deg et lyd-/blinkende signal om at fartsgrensen er brutt. En Exylog er et enklere utstyr som gir varsel ved lydsignal når fartsgrensen er brutt og hvor man også kan definere tiden mellom hver påminnelse. Bilde 1: Informativ ISA med bruk av PDA Bilde 2: Informativ ISA med bruk av Exylog Sven Arne Wright Hagen Side 6 av 56

7 Assisterende ISA er en aktiv gasspedal som gjør at føreren må trå hardere på gasspedalen for å bryte fartsgrensen. Gasspedalen blir 3-6 kg tyngre når fartsgrensen brytes. Bilde 3: Assisterende ISA - aktiv gasspedal Tvunget system som gjør at føreren ikke kan kjøre fortere enn fartsgrensen ved at motorkraften kontrolleres med en fartssperre. ISA-prosjektet i Sverige kan vise til følgende resultat: Bedre trafikksikkerhet uten at reisetiden forlenges i tettsted. ISA-biler gir spredningseffekt på øvrig trafikk. Hastighetsreduksjon på strekninger med 3-4 km/h. Framfor alt reduseres hastighetsovertredelsene markant. Hvis alle hadde ISA kan det gi en reduksjon på 20 % færre skadde personer i tettbebygd strøk. Aksepten for ISA er høy og de fleste synes at ISA burde være obligatorisk i tettsted. Miljøvennlig en roligere kjørestil ved hjelp av ISA innebærer redusert utslipp av avgasser Workshop ISA Jeg deltok på et Workshop møte i Statens vegvesen Vegdirektoratet i oppstarten på denne prosjektoppgaven. Dette var mest for å få innsyn i hva ISA var og få en beskrivelse på hvor nøyaktig innmålingene måtte være for ISA-systemet. Ellers var det også en rapport som to studenter fra NTNU hadde utført som en test i sin sommerjobb hos Statens vegvesen som skulle presenteres. Alle innmålingene som studentene hadde gjort baserer seg på kun et punkt som er koordinatfestet et sted på vegen der fartsgrenseskiltet er plassert. De har kun målt der ny fartsgrense blir gjeldende. Disse målingene er sammenlignet med Statens vegvesen sine egne data mellom skiltplassering og fartsgrenser i NVDB. Det er nå ønskelig at alle regioner skal innmåle alle sine fartsgrenseskilt med et punkt som skal ha en nøyaktighet som er innenfor ISA sitt krav på ± 20 meter. På møtet ble det også en gjennomgang med hvilke GPS-type man bør velge for registrering samt en presentasjon om GNSS og feilkilder/faktorer som spiller inn. Sven Arne Wright Hagen Side 7 av 56

8 3. Teoretisk bakgrunn 3.1. Global Positionering System - GPS GPS er et verdensomspennende system til posisjonering. Systemet bygger på avstandsmåling til spesielle navigasjonssatellitter. Utviklingen av GPS ble startet av U.S. Department of Defence Det Amerikanske Forsvarsministerium i 1973 under navnet NAVSTAR GPS. Systemet ble primært utviklet til bruk for det Amerikanske militæret, men kan også benyttes sivilt. Systemet overvåkes og styres fra en hovedkontrollstasjon i Colorado Springs i USA. Kontrollstasjonen har forbindelse med satellittene via 5 bakkestasjoner langs ekvator. Romsegmentet består av 30 satellitter (2005), hvor 24 satellitter skal være aktive fordelt på 6 ulike sirkulære baner i ca km høyde og helningsvinkel på 55 i forhold til Ekvator. Fordelingene av satellitter er gjort slik at det alltid skal være minst 4 satellitter synlig samtidig overalt på jorden, men ofte er det mange flere synlige til enhver tid. Satellittene har en omløpstid rundt jorden på 12 timer regnet i stjernetid. Et stjernedøgn er ca 4 minutter kortere enn et døgn målt på jordtid, dvs at omløpstiden er ca 11 timer og 58 minutter, og at satellitten sett fra jorden har den samme plasseringen etter på himmelen etter ca 23 timer og 56 minutter. Figur 2: Satellittbaner for GPS Hver satellitt sender ut signaler på frekvensene 1.575,42 MHz og 1.227,60 MHz. På disse signalene er det kodet informasjon som gjør det mulig for en mottaker, uansett plassering på jorden å angi posisjon i tre dimensjoner (X, Y og Z), samt hastighet og nøyaktig tid. Posisjonen bestemmes ved å måle tiden for overføring av signaler fra de ulike satellitter og til mottakeren. I og med at satellittenes posisjon og signalenes forplantningshastighet er kjent, kan avstanden til satellittene beregnes. Det finnes flere forskjellige leverandører av GPS i forskjellige typer, ettersom behov og formål man skal benytte dette til. Med billige GPS mottakere kan man oppnå en nøyaktighet på ca 6 meter i grunnriss, dvs nøyaktighet oppgitt i spredning betyr at man er 68,3 % innenfor angitt spredning. Dyrere mottakere oppnår ved hjelp av basestasjoner en nøyaktighet innenfor noen få centimeter, dvs nøyaktighet oppgitt i spredning her betyr at man er 95,4 % innenfor angitt spredning Global Orbiting Navigation Satellite System - GLONASS GLONASS er et russisk navigasjonssystem som opererer etter nesten samme prinsipper som GPS. Baneparametere, frekvens og koder er noe annerledes slik at man ikke umiddelbart kan bruke samme mottaker. En vesentlig forskjell er at satellittene i GLONASS-systemet sender på sine egne frekvenser. På L1 er frekvensen (n * 0,5625) MHz og på L2 er frekvensen Sven Arne Wright Hagen Side 8 av 56

9 (n * 0,5625) MHz, hvor n angir det spektrum som tildeles den enkelte satellitt. GLONASS er dimensjonert for 24 satellitter fordelt på 3 ulike sirkulære baner med en helnings vinkel på 64,8 og en banehøyde på ca km. Den første GLONASS-satellitten ble sendt opp i 1982 og det finnes i dag 13 operative satellitter. Etter planen skal GLONASS ha full dekning i Det er GPS mottakere som håndterer både GPS og GLONASS signaler. Disse mottakerne er spesielt interessante i områder hvor dekningen blokkeres av f.eks høye bygninger, fjell eller trær. For Nord-Norge som har høye breddegrader i forhold til GPS-satellittene vil GLONASS bli brukt her, dette vil medføre flere satellitter og sannsynligvis kunne motta flere signaler til en god posisjonsbestemmelse CentimeterPOSisjon - CPOS CPOS er et RTK system som benytter virtuelle basestasjoner (VRS). CPOS ivaretar alle basefunksjonene, dette betyr at kunden slipper å etablere en egen basestasjon og kontrollere at denne er satt opp rett og fungerer korrekt til enhver tid. På roversiden må arbeidet kvalitetssikres på lik linje som ved bruk av RTK med egen basestasjon. For at CPOS skal gi deg data som er gyldige i det området du skal måle i må kontrollsenteret i CPOS vite din posisjon. CPOS tar utgangspunkt i den første mottatte posisjon i NMEA strengen som sendes fra brukerens rover. Det anbefales at GPS/GNSS mottakeren startes opp et par minutter før man ringer opp, slik at mottakeren er kommet skikkelig i gang med posisjonsbestemmelsen (ukorrigert) før posisjonen sendes. CPOS beregner så virtuelle GPS/GLONASS observasjonsdata for det punktet som GPS/GNSS mottakeren befinner seg i og sender det til bruker. Det dannes da en VRS i dette punktet. Bruker gjør så vektormålinger mot den virtuelle basen i stede for en fysisk base. Når bruker har beveget seg 5 km fra den virtuelle basen genereres det automatisk en ny. Dermed vil du aldri befinne deg mer enn 5 km fra basepunktet, noe som gir deg tilsvarende lik nøyaktighet så lenge du befinner deg innen CPOS sitt dekningsområde. Hvis man bryter forbindelsen med CPOS og kobler seg opp igjen vil man få en ny virtuell base Korreksjonsdata over GSM/telefon Når man skal ha korreksjonsdata fra GSM/telefon betaler brukeren til teleoperatøren for oppkoblet tid. Denne tjenesten er basert på 1-til-1 kommunikasjon og man ringer som vanlig dvs at det kan være opptatt når andre benytter seg av dette også Korreksjonsdata over GPRS/internett Ved bruk av GPRS/internett betaler brukeren teleoperatøren kun for den datamengden som man mottar/bruker. Denne tjenesten kobles opp mot en IPadresse med brukernavn og passord slik som ved bruk av internett. For å Sven Arne Wright Hagen Side 9 av 56

10 benytte CPOS over internett må telefonen være riktig satt opp og GPS/GNSS utstyret konfigurert til å håndtere CPOS data over NTRIP. Her kan flere brukere være tilkoblet samtidig Laser En laser er en innretning som forsterker og sender ut elektromagnetisk stråling. Denne utstrålingen har ett sett med spesielle egenskaper som skiller seg fra andre kilder som sender lys. Slik virker en laser: Lyset har én bestemt bølgelengde laserstråler vil alltid ha en klar farge, lyset kan aldri være helt hvitt. Lyset beveger seg i én bestemt retning, i motsetning til en lyskjegle danner laseren en tynn snorrett stråle som kommer godt til syne hvis strålen sendes gjennom røyk, tåke eller støv. Inne i laseren svinger alle bølger i takt og energien i hver bølge adderes ved konstruktiv interferens. Intensiteten i den utsendte strålen er derfor svært kraftig. 4. GPS utstyr og dataprogram 4.1. Magellan Magellan MAP 330M GPS er en GPS-mottaker som har egenskaper som passer for fritidspersoner hvor den perfekte nøyaktighet ikke er avgjørende, men at plassen, hytta, elva eller tjernet gjør det enkelt å finne igjen. Dette er en GPS som er enkel å bruke, litt større enn en mobiltelefon, bruker vanlige AA-batterier, har et dataprogram EasyGPS og GPS Utility som kan laste inn og ut data fra GPSen og eksportere disse til ønsket fil-format. Nøyaktigheten for håndholdt GPS er mellom 2 5 meter Trimble Trimble GeoExplorer CE er en håndholdt GPS med mulighet for nedlasting av kart i et farget display. Denne tar i mot satellitter fra GPS og GLONASS som gjør at man har et bra grunnlag for å angi posisjon. Dette er et ustyr som har mange funksjoner og gode løsninger som jeg ikke har brukt under dette arbeidet her. For denne oppgaven har jeg bare brukt punktmålinger med 2 forskjellige måleintervaller, hvert sekund eller hvert 5.sekund, for å se om dette har noen påvirkning på resultat. Sven Arne Wright Hagen Side 10 av 56

11 GeoExplorer CE har også et dataprogram, GPS Pathfinder Office, som man kan laste målinger eller kjent data både til og fra GPSen. I GPS Pathfinder Office kan man kjøre en korreksjon mellom de data som man har målt inn og RINEX-fil fra en referansestasjon. Dette vil gi punktene en mer nøyaktighet enn ved bare å bruke dem direkte fra målingen. Videre kan disse da eksporteres til f.eks shape-filer for bruk i ArcMap. Nøyaktigheten er den samme som for Magellan, mellom 2 5 meter Leica Leica GPS1200 er et helt nytt utstyr som har en ekstrem god GPS-mottaker med RTK-teknologi. Denne mottakeren finner raskt satellitter fra både GPS og GLONASS som gir en høy nøyaktighet for målinger. Utstyret har et standardisert grensesnitt som gjør at man enkelt kan kombinere med Leica TPS1200 som er en totalstasjon. Utstyret har tastatur og pekeskjerm som har en lett brukervennlighet og en stor fordel er at disse er identiske Laser Leica DISTO TM A6 Leica DISTO TM A6 er en laser som kan brukes sammen med blant annet Leica GPS1200 for målinger av avstander. Denne har en Bluetooth-funksjon som gjør at man slipper koblinger av ledninger mellom disse, men en trådløs overføring. Målerekkevidde er på opptil 200 m som skal være presise, hurtige og har en nøyaktighet på ± 1,5 mm. Laseren er tett for vannsprut og støv. Laseren kan overføre data til flere programmer som Microsoft Excel, Microsoft Word, AutoCad og mange andre programmer Programvare Microsoft Office Office-pakken består av flere enkeltprogrammer som Microsoft har laget for ulike oppgaver. Disse programmene har jeg brukt: Microsoft Word Teksbehandling Microsoft Excel Regneark ArcGIS Dette er et stort program med blant annet ArcMap og ArcCatalog som jeg har benyttet, men det finnes flere moduler også. Programmet her har jeg brukt for kartdata og de innmålte fartsgrenseskiltene i shape-format. Sven Arne Wright Hagen Side 11 av 56

12 GPS Pathfinder Office Programmet her er laget for Trimble sine produkter for bearbeiding av de innmålingene som er gjort. Dette programmet ble brukt for å hente ut de innmålte punktene som jeg gjorde med Trimble GeoExplorer CE og lage shape-filer for å bruke dette i ArcGIS EasyGPS EasyGPS er et raskt og lettvint program for å opprette, redigere og overføre lokasjoner, ruter og spor mellom en datamaskin og GPS. Dette er et program som håndterer GPSer av merker Garmin, Magellan og Lowrance. Jeg har brukt dette for å hente ut de innmålte punktene fra Magellan MAP 330M. Her må man opprette og lagre filene for så å bruke programmet GPS Utility for å lage shape-filer GPS Utility GPS Utility er et program for kartlegging og behandling av GPS informasjon som lokasjoner, ruter og spor. Programmet overfører data mellom GPS mottaker og datafiler. Jeg har brukt dette programmet for å lage shape-filer for å bruk dette i ArcGIS. Filene har jeg hentet fra det arbeidet som ble gjort i programmet EasyGPS Trimble Mission Planning Trimble Mission Planning er et program som planlegger og definerer parametere for når på døgnet det er flest satellitter synlig som vil gi best dekning ved målinger. Dette programmet håndterer og analyserer både GPS og GLONASS sine satellitter. I tillegg må man laste ned almanakkfiler fra Trimble som legges inn i Trimble Mission Planning. Med bruk av Mission Planning kan man planlegge innmålingene til den tid hvor man kan oppnå et best mulig måleresultat. Sven Arne Wright Hagen Side 12 av 56

13 Registrering av fartsgrenseskilt med GPS 5. Innmålingsmetoder og utførelse I løpet av sommeren 2007 tok jeg kontakt med Ole Lunden i Statens vegvesen som hadde ansvaret for innmålinger av km-stolper. Det var viktig å få tak i de erfaringene som han sitter inne med på denne tiden siden han skulle slutte i Statens vegvesen i midten av august Magellan: Metode 1 M1 Denne metoden ble utført ved å holde GPSen inntil fartsgrenseskiltstolpen der hvor det var best forhold for mottak av satellitter. Enkelte steder var det vanskelige å få god dekning for mottak av satellitter. Ved måling ble GPSen holdt i ro mellom sekunder. 40 Figur 3: Inntil skiltstolpe Etter hvert som jeg holdt på med denne innmålingen ble jeg veldig usikker på om dette ble helt riktig. Kunne skiltstolpen påvirke GPS-mottakeren? Kan stolpen og skiltplaten skygge for eventuelle satellitter? Hvordan kan jeg få innmålt fartsgrenseskilt som står plassert inni busker/trær? Bilde 4: Skilt nr 26 Bilde 5: Baksiden av skilt nr 32 Sven Arne Wright Hagen Side 13 av 56

14 5.2. Magellan: Metode 2 M2 Målemetode 2 ved bruk av Magellan baserer seg på de spørsmål som jeg stilte meg selv i den første målemetoden. For å kunne gjøre dette måtte jeg komme meg lenger unna skiltstolpen med en avstandskontroll slik at korrigert avstand i forhold til der GPSen målte og hvor skiltstolpen står blir riktig. Jeg hadde laget meg en lekt/list på 1 meter for å kunne komme lengre unna skiltstolpen. Denne holdt jeg rett SØR og inntil skiltstolpen hvor GPSen ble brukt for innmåling, dvs at koordinatene for denne målingen skal ha +1 meter NORD. På målestaven ble det plassert et kompass. 50 Figur 4: Avstand 1 m fra skiltstolpe Bilde 6: Målestav på 1 m med kompass 5.3. Trimble: Metode 1 T1 Dette er samme målemetode som ved Magellan sin innmåling av metode 1. Forskjellen her er at Trimble får inn flere satellitter så lenge den kan motta både fra GPS og GLONASS. Innmålingen med bruk av Trimble for metode 1 var å logge data/posisjon hvert sekund med å holde den i ro i ca 10 sekunder, dvs at man får ca 10 registrerte punkter som tilpasser seg til 1 punkt med koordinater. Dette skal kunne være nok for å registrere et punkt med god nok posisjon. Se figur 3 som viser hvordan denne metoden ble målt Trimble: Metode 2 T2 Trimble sin metode 2 baserer seg på metode 1, men nå logges det data/posisjon hvert 5 sekund. Her ble mottakeren holdt i ro til 3 punkter var målt, dvs ca 15 sekunder. Denne metoden ble brukt for å finne ut om det er noen større forskjeller mellom disse to metodene. Se figur 3 som viser hvordan denne metoden ble målt Trimble: Metode 3 T3 Her er samme målemetode benyttet som for Magellan sin innmåling av metode 2. For denne metoden logget Trimble data/posisjon for hvert sekund og den ble da holdt i ro mellom sekunder. Se figur 4 og bilde 6 for hvordan dette ble målt Leica: Metode 1 L1 Denne metoden fikk jeg ikke prøvd pga at laseren Leica DISTO TM A6, som skulle brukes sammen med Leica GPS1200, ikke ble sendt fra leverandøren. For at jeg skal kunne bruke denne metoden også ønsker jeg at dette gjøres i Bacheloroppgaven for våren Sven Arne Wright Hagen Side 14 av 56

15 5.7. Utførelse og planlegging Planleggingen for en systematisk rekkefølge og skiltnummerering for alle de innmålte fartsgrenseskiltene ble laget og vedlikeholdt i Microsoft Excel underveis i prosjektet, se vedlegg 2. Her ligger også informasjon med fartsgrenser, bildefiler, målemetoder, kommentarer for hver målemetode og Statens vegvesen sine registreringer fra NVDB. Jeg brukte Trimble Mission Planning for å se når det var best forhold ved innmålinger av fartsgrenseskilt. Her kan man finne ut når på døgnet det er flest satellitter oppe. Figur 5: Trimble Mission Planning viser DOP-verdiene for en måleperiode Figur 6: Trimble Mission Planning viser antall satellitter for en måleperiode Sven Arne Wright Hagen Side 15 av 56

16 6. Måleresultater Jeg har ikke klart å definere eksakt hvor hvert fartsgrenseskilt er plassert med riktig koordinater. Dette skyldes at jeg ikke har fått brukt Leica GPS1200 med laseren Leica DISTO TM A6 og at Statens vegvesen ikke hadde ressurser til innmålingsmetode som de bruker. Siden jeg bare har mine egne innmålinger, som ikke er gode nok for denne type registrering, å sammenligne med har jeg brukt de data som ligger i NVDB hvor fartsgrenseskilt er registrert. Punktene i NVDB er plassert i forhold til Hp km og i midtlinjen på vegen. Jeg har likevel målt avstanden fra NVDB sitt punkt på midtlinjen og til de punktene som jeg har målt for hver metode. Figur 7: Avstand fra NVDB-punkt til innmålte skiltpunkt Det er også målt avstanden mellom de fartsgrenseskiltene som er plassert parallelt, dvs på hver side av vegen. Sven Arne Wright Hagen Side 16 av 56

17 Figur 8: Avstand mellom skiltpunkt plassert på begge sider av vegen 6.1. Sammenligning av resultat Jeg laget et vedlegg som definerer avstandsforholdet som er skrevet under kapitel 6, dette ligger som vedlegg 3. Det er vanskelig å komme frem til et fornuftig svar siden jeg ikke kan fastslå eksakt hvor hvilke koordinater disse fartsgrenseskiltene har. Dette blir mer utfylt under Bacheloroppgaven Nøyaktighet Dette blir også kommentert under Bacheloroppgaven, men ut fra vedlegg 3 og vedlegg 4 kan man tolke en viss oppfatning på hva som er relevant og hva som er helt feil. Nøyaktigheten kan jeg ikke få før jeg har målt med Leica GPS1200 og gjerne fått Statens vegvesen til å bruke sin målemetode for at dette skal bli mer troverdig Konklusjon måleresultat Siden jeg ikke har fått utført de innmålingene som virkelig har betydning for denne prosjektoppgaven er det vanskelig å komme frem til en god konklusjon. Denne prosjektoppgaven ble jo utvidet med flere typer målinger med de to håndholdte GPSene som jeg brukte. Dette kan jeg nå i ettertid se at var en nyttig erfaring å ta med seg videre. Plassering av GPS i forhold til skiltstolpen, enten direkte langs skiltstolpen eller plassering 1 meter sør, har nok noe å si på resultatet for målingene. Likevel skal jeg være litt forsiktig med å konkludere dette endelig for per i dag vet jeg fortsatt ikke hvor eksakt skiltstolpen er plassert med riktige koordinater. Måleresultatene vil bli et mye bedre sammenligningsgrunnlag med det som skal gjøres i Bacheloroppgaven på våren Sven Arne Wright Hagen Side 17 av 56

18 7. Konklusjon Målsettinger og hovedmål for denne prosjektoppgaven var å kunne registrere fartsgrenseskilt med bruk av forskjellige typer GPS-utstyr for å kunne dokumentere hvilke utstyr og metode som ville gi best nøyaktighet og effektivitet. Dette har jeg ikke klart fordi: GPS-utstyret fra Leica ble veldig forsinket med all levering til HiG. Leica sin laser som skulle benyttes kom i innspurten av semesteret. Statens vegvesen klarte ikke å stille med egne folk til sin innmålingsmetode. Det er vanskelig å komme frem til en god konklusjon på hva som er nøyaktig og effektivt i denne prosjektoppgaven. Skal jeg konkludere med noe så er ikke de målemetodene som jeg har brukt her de som er riktig for innmåling av fartsgrenseskilt for Statens vegvesen Region Øst. Tidsforbruk av medarbeidere med det arbeidet jeg har gjort er ikke tilfredstillende og vil ta evigheter før alle fartsgrenseskilt er innmålt med koordinater Hva fant jeg ut? Ut i fra det arbeidet som er gjort hittil i denne prosjektoppgaven med bruk av håndholdte GPSer er ikke nøyaktigheten god nok for eksakte plasseringer og riktige koordinater for fartsgrenseskiltene. Når alle de registrerte punktene med bruk av forskjellige metoder ble lagt inn i ArcGIS, laget jeg en totaloversikt med antall ganger metoden var nærmeste, lengste, usannsynlig og middels i forhold til Statens vegvesen sitt NVDB punkt. Dette er den samme tabellen som finnes i vedlegg 3. Metodene og resultatene fra Magellan MAP 330M GPS og Trimble GeoExplorer CE har jeg tatt ut i diagram fra vedlegg 3 for at man skal kunne se en større forskjell enn fra en tabell. Middels 23 % Magellan - M1 Lengste 37 % Middels 33 % M agellan - M 2 Lengste 17 % Nærmeste 10 % Usannsynlig 30 % Nærmeste 20 % Usannsynlig 30 % Figur 9: Resultat fra metode M1 Figur 10: Resultat fra metode M2 Magellan sin håndholdt GPS har hele 30 % av alle innmålingene som usannsynlige og holder ikke for denne bruken. Sven Arne Wright Hagen Side 18 av 56

19 Middels 46 % Trimble - T1 Nærmeste 27 % Lengste 27 % Usannsynlig 0 % Middels 83 % Trimble - T2 Usannsynlig 0 % Nærmeste 17 % Lengste 0 % Figur 11: Resultat fra metode T1 Figur 12: Resultat fra metode T2 Trimble - T3 Middels 63 % Lengste 13 % Usannsynlig 7 % Nærmeste 17 % Figur 13: Resultat fra metode T3 Trimble sin håndholdte GPS er noe mer moderat, men overrasker at 7 % av innmålingen for metode T3 var usannsynlige. Dette var i utgangspunktet det jeg trodde var den beste metoden å bruke for Trimble. Metode T2 hvor innmålingen ble gjort vært 5 sekund ser ut til å ha det beste resultatet totalsett for Trimble. På en annen måte er dette resultater som ikke sier noe om hvordan de er i forhold til hvor fartsgrenseskiltene virkelig er plassert, så Bacheloroppgaven vil gi et mye bedre svar og konklusjon. Sven Arne Wright Hagen Side 19 av 56

20 7.2. Egne erfaringer Mine erfaringer så langt er at håndholdte GPSer ikke har god nok nøyaktighet for denne slags innmålinger av fartsgrenseskilt. Selv om jeg visste dette i utgangspunktet har det vært en veldig nyttig erfaring å ha med seg ikke minst i forhold til de forskjellige metodene som jeg har benyttet. Jeg har lært mye underveis med hvordan målingene kan gjøres, finne årsaker til hvorfor det er dårlige satellittforhold, grense for hvor mye som kan skygge, bruken av programvarer og gjennom studieemnet satellittgeodesi. Skuffende at Statens vegvesen ikke kunne utføre sin egen målemetode som de har brukt på km-stolper, men jeg håper at dette kan gjøres under arbeidet i Bacheloroppgaven. Rapporten og konklusjonen fra Bacheloroppgaven skal gi et mye bedre svar og resultat enn hva denne prosjektrapporten gjør per i dag Anbefaling av målemetode Utgangspunktet er at innmåling med håndholdt GPS ikke gir god nok nøyaktighet og vil være en for tidkrevende metode med tanke på utnyttelse av personell. Hvilke metode og anbefaling gir ikke denne rapporten noe svar på så lenge jeg ikke har fått utført alle metodene. Bacheloroppgaven vil gi en bedre anbefaling av målemetode Anbefalinger videre for ISA Det er viktig at regionene her gjør en jobb som også er nyttig til annet enn bare bruksområde for ISA. At regionene i Statens vegvesen skal bruke ressurser på å reise rundt og måle fartsgrenseskilt uten at de selv har bruk for denne ubrukelige dataene blir for meg feil. Jeg mener at når man først skal gjøre en slik type registrering, hvorfor ikke gjøre det ordentlig slik at flere systemer, brukere, tjenester, ansatte og kanskje andre kan ha nytte av dette arbeidet? På sikt tror jeg at objektregistrering av utstyr langs veg skal ha koordinater på trafikkskilt, trafikklys, tekniske skap, rekkverk, lyktestolper osv. Selv om det er viktig for ISA-systemet at dette arbeidet blir gjort raskt, så skal man tenke på nytteverdien til annet enn bare ISA. ISA er en liten del av hva man ellers kan få ut av en slik type registrering. Min anbefaling er å registrere alle fartsgrenseskilt der hvor de faktisk er plassert med riktig koordinater. Dette arbeidet krever god planlegging, her finnes det flere løsninger for å få dette til, som kan tilfredsstille både regionen og ISA-systemet. Sven Arne Wright Hagen Side 20 av 56

21 Registrering av fartsgrenseskilt med GPS 8. Utfordringer videre I kapittel 7.4 kom jeg med noen anbefalinger videre for hvordan man bør utnytte denne registreringen til en mer nytteverdi enn bare for ISA. Det er også en utfordring å få mer ut av noe man gjør til felles bruk i etaten, ikke bare tenke på hva som er viktig for sitt eget fagfelt eller prosjekt Håndtering av variable fartsgrenser Etter hvert som jeg har holdt på med denne prosjektoppgaven dukker det opp nye spørsmål rundt dette med fartsgrenser og ISA. Hvordan skal ISA håndtere variable fartsgrenser? Hvilke hastighet skal være standard for ISA ved bruk av variable fartsgrenseskilt? Her er et eksempel fra Ringgata i Hamar v/rollsløkka skole: Bilde 7: Nedsatt til 40 km/h i skoletida Bilde 8: Utenfor skoletiden er det 50 km/h Her er et eksempel fra Rv 4 langs Einavatnet i Oppland: Bilde 9: Nedsatt til 60 km/h mellom kl Sven Arne Wright Hagen Side 21 av 56

22 9. Referanser, litteraturliste og rapporter Referanser: Litteraturliste: GPS, 3.udgave: Dueholm, Laurentzius, Jensen GPS Theory and Practice : Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger, Collins Grunnleggende landmåling, 2.opplag: Skogseth Rapporter: Statens kartverk: Brukerveiledning CPOS, versjon Statens vegvesen: Innmåling av km-stolper Statens vegvesen: Fartsgrenseregistrering ISA-prosjektet, utført av 2 studenter fra NTNU i sommerjobb Statens vegvesen: ITS-Strategi for Statens vegvesen, SWECO VBB AB: HMI-ISA, Försök med alternativa förargränssnitt för varnande ISA, versjon 1, Vägverket: ISA för ett ökat samhällsansvar och ökad konkurrenskraft Sven Arne Wright Hagen Side 22 av 56

23 10. Forkortelser og forklaringer Forkortelsene og faguttrykkene som er brukt i denne prosjektoppgaven er forklart nedenfor. Jeg har lagt vekt på en lett forstålig forklaring for de som leser rapporten, men det er ikke alltid like lett med alle faguttrykk. Forkortelse/definisjon Datasett Egenskap GIS Kvalitet Objekt Objekttype SOSI JPEG (JPG) Hp ISA GPS GLONASS NTRIP CPOS ITS NVDB km-stolpe Vägverket HiG GSM GPRS VRS RTK GNSS NMEA NAVSTAR RTCM PDA Forklaring Identifiserbar samling av beslektede data Navngitt kjennetegn eller karakteristikk av et objekt Geografisk informasjonssystem Helheten av egenskaper en enhet har og som vedrører dens evne til å tilfredsstille uttalte og underforståtte behov Forekomst av en objekttype Avbildning av et fenomen i den virkelige verden Samordnet Opplegg for Stedfestet Informasjon som er et standardformat for digitale geodata Joint Photographic Experts Group, fotobilde format Hovedparsell Intelligent Speed Adaption Global Positionering System Global Orbiting Navigation Satellite System Network Transport of RTCM via Internet. Protokollen som CPOS anvender for distribusjon over internett Centimeter POSisjon Intelligent Transporttation System Nasjonal Vegdatabank Kilometrering er markert med stolper for hver 0,5 km langs riksveg og ved hver 1 km på fylkesveger Svenske Statens vegvesen Høgskolen i Gjøvik Global System for Mobile communications General Packet Radio Service Virtual Reference Station - virtuelle basestasjoner Real-Time Kinematic Global Navigation Satellite System National Marine Electronics Association NAVigation System with Timing And Ranging Radio Techical Commission for Maritime (services) Personal Digital Assistans håndholdt PC Sven Arne Wright Hagen Side 23 av 56

24 11. Vedlegg Vedlegg 1 Vedlegg 2 Vedlegg 3 Vedlegg 4 Vedlegg 5 Tidsplan Innmålingsmetoder og utførelse Måleresultat Bilder av fartsgrenseskilt og utsnitt fra ArcGIS Rapport, vedlegg og filer for prosjektet på CD Sven Arne Wright Hagen Side 24 av 56