TEKNISK KRAVSPESIFIKASJON FOR SJØMÅLING I REGI AV STATENS KARTVERK SJØ

Transkript

1 Statens kartverk Sjø Kravspesifikasjon for Sjømåling Versjon: 2.00 Gjelder fra: Utarbeidet av: Herman Iversen og Arne Ofstad Godkjent av: Iversen, Herman Produktspesifikasjon Sidenr: 1 av 9 TEKNISK KRAVSPESIFIKASJON FOR SJØMÅLING I REGI AV STATENS KARTVERK SJØ 1) Innledning ) Beskrivelse av leveransen ) Krav til utstyr... 2 a) Fartøyets referanseramme... 2 b) Posisjoneringsutstyr... 2 c) Ekkolodd... 3 d) Bevegelses-sensor... 3 e) Dypgående... 3 f) Lydprofil og absorpsjonskoeffisient-profil... 3 g) Lydfart kontinuerlig målt ved ekkolodd-svinger... 4 h) Vannstandsmåler ) Referansesystem for innsamlede data... 4 a) Horisontalt... 4 b) Vertikalt... 4 c) Tid ) Kvalitetskrav... 4 a) Usikkerhet i posisjon og dybde... 4 b) Tetthet på dybdemålinger ) Dokumentasjon... 5 a) Kalibrering... 5 Kalibrering av utstyr...6 b) Verifikasjon ) Sjømålingskategorier... 6 a) Generell sjømåling... 6 b) Havnemåling...8 c) Måling av kai, pir og lignende med tilhørende dybdeareal... 8 d) Måling av molo og lignende... 9 e) Måling på Svalbard... 9 f) MAREANO-måling... 9 g) Ordforklaringer... 9

2 Side : 2 av 9 1) Innledning Dette dokumentet inneholder kravspesifikasjon for all sjømåling i regi av Statens kartverk Sjø (SKSD). Målinger som er foretatt av eksterne firma og som imøtekommer denne kravspesifikasjonen vil kunne brukes i SKSDs navigasjonsprodukter, også når andre enn SKSD er oppdragsgiver. Tilstrekkelig dokumentasjon på at kravene er innfridd må framlegges. 2) Beskrivelse av leveransen Det skal leveres komplette datasett. Alle sensordata og metadata som er av betydning for kartleggingen skal leveres. Prosesserte dybdedata skal i tillegg leveres som målte punktdata (ikke grid). Godkjente og underkjente data skal leveres på en slik måte at de lett kan skilles. Reflektivitetsdata skal normalt også samles inn, men dette kravet kan frafalles dersom SKSD bestemmer det. Tørrfallslinjen og kystkontur, det vil si objekter i grensen mellom vann og land, skal også kontrolleres og avvik skal rapporteres. Spesielt viktige i denne objektklassen, er kaier og pirer. 3) Krav til utstyr a) Fartøyets referanseramme Sjømålingsfartøyet skal ha etablert et koordinatsystem (referanseramme), og alt sjømålingsutstyr skal måles inn i forhold til denne. Antenner, svingere og andre sensorer hvor plasseringen må være kjent for å oppnå tilstrekkelig nøyaktighet, skal måles inn. For sensorer hvor sensorens orientering i forhold til båtsystemet er viktig for å oppnå tilstrekkelig nøyaktighet, skal orienteringen også bestemmes. Posisjon og orientering av sensorer i båtsystemet skal være bestemt med tilstrekkelig presisjon til at unøyaktigheter i innmålingen av sensorene ikke har betydning for kvaliteten på leveransen. For overflatefartøy gjelder: I tillegg til utstyret, skal det måles minst 4 ekstra punkter med stor innbyrdes avstand på fartøyet. Disse punktene skal være egnet til utplassering av antenner og måling med GNSS. Antennenes posisjon skal være kjent i referanserammen med stor nøyaktighet. Innmåling av alle sensorer i fartøyets referanseramme skal være dokumentert i form av en innmålingsrapport som er så fullstendig at den kan kontrolleres av tredjepart. b) Posisjoneringsutstyr Det skal brukes et Global Navigation Satellite System (GNSS) med posisjons-usikkerhet mindre enn 0,2 meter (95 %) horisontalt. Dersom høyder fra GNSS-systemet skal brukes som vertikal referanse for dybder, skal usikkerheten vertikalt være mindre enn 0,08 meter (95 %). Det tillates at det brukes etterprosesserte posisjoner. Det skal benyttes en høy-kvalitets to-frekvent GNSS-mottaker. Det skal benyttes en høykvalitets antennetype med kalibrering registrert hos IGS.

3 Side : 3 av 9 Alle GNSS-observasjoner (kode-, fase-, dopplermålinger etc.) skal lagres som rådata for mulig senere etterprosessering. Antennenes posisjon skal måles inn i fartøyets referanseramme. c) Ekkolodd Det skal brukes moderne multistråle-ekkolodd. Parametrisk sonar godtas ikke. SKSD avgjør gjennom evt. prekvalifikasjon hvilke ekkoloddtyper som er akseptable. Ekkoloddets svingere skal være målt inn (plassering og vinkler) i fartøyets referanseramme. d) Bevegelses-sensor Systemet skal inkludere en bevegelses-sensor som skal imøtekomme følgende krav: Kurs (GNSS-basert) 0,05 RMS Rull og stamp 0,02 RMS Hiv 0,05 m eller 5 % av amplitude Datarate fra sensor Min. 100 Hz Vertikal hastighet (gjelder bare for Tilstrekkelig presisjon og datarate til FM-ekkolodd) dopplerkorreksjon av dybdemålingene Bevegelses-sensoren skal være montert på en slik måte at sensorens installasjonsvinkler ikke endres om sensoren demonteres og re-monteres. GNSS-antennene som brukes for kursgiver skal være målt inn. Bevegelses-sensors plassering skal måles inn og orientering skal bestemmes med følgende metode: Minst 4, helst flere, GNSS-antenner plasseres i kjente punkter i fartøyets referanseramme. Det brukes et GNSS-basert system for å etablere fartøyets sanne bevegelse mens fartøyet manøvrerer slik at bevegelses-sensoren har realistiske utslag. Samtidig samles det inn data fra bevegelses-sensoren og disse data sammenlignes med GNSS-systemet. Ved påføring av korreksjoner skal målingene gjentas inntil det er samsvar mellom målingene. Dokumentasjon fra slik innmåling skal foreligge. Alternative metoder aksepteres dersom det kan dokumenteres at de gir et minst like godt resultat som metoden over. e) Dypgående Fartøyets dypgående og endringer av denne skal være kjent med tilstrekkelig nøyaktighet. For fartøy hvor hastighetsindusert dypgående varierer så mye at det vil ha betydning for målenøyaktigheten, må det være etablert et system for å korrigere for dette. Dette kravet gjelder ikke ved bruk av ellipsoidiske dybder. f) Lydprofil og absorpsjonskoeffisient-profil Det skal måles lydprofiler i hele dybdeintervallet. Krav om alder på lydprofil og avstand fra lydprofil til måling vil variere. Det skal måles ny profil dersom lydfart ved svinger stabilt avviker mer enn 3 m/s i forhold til profilen, eller dersom en ser at problemer med lydprofilen fører til mangelfulle data. Det skal brukes en representativ lydprofil for måleområdet. Lydhastighetsmåleren skal minst ha en nøyaktighet på 0,05 m/s RMS og trykkmåleren skal minst ha en nøyaktighet på 0,05 % RMS av maksimalt dybde for måleren. Trykksensorens dybdeområde må være tilpasset aktuelt måledyp.

4 Side : 4 av 9 Ved innsamling av reflektivitets-data, skal det også beregnes absorpsjonskoeffisient-profiler som dekker hele dybdeintervallet. Profilene skal umiddelbart lastes inn i ekkoloddet. Det skal enten brukes en CTD-måler eller en karbonfiberstangbasert ekkomåling for lydhastighet. Ved bruk av CTD-måler skal formler fra Del Grosso eller Chen og Millero brukes til utregning av lydfart. Francois og Garrisons formler skal brukes for utregning av absorpsjonskoeffisientene. g) Lydfart kontinuerlig målt ved ekkolodd-svinger Lydfarten ved svingeren skal måles kontinuerlig og denne målingen skal anvendes av ekkoloddet. Det stilles samme nøyaktighetskrav til denne måleren som for lydprofil-måleren. h) Vannstandsmåler Vannstandsdata fra SKSD skal brukes, med mindre det er for stor avstand til nærmeste vannstandsmåler. SKSD vil avgjøre behovet for vannstandsmåling. Vannstanden i området skal være målt slik at den er kjent med en nøyaktighet bedre enn 0,05 meter (95 %) i forhold til sjøkartnull. Krav til måling av vannstand faller bort dersom det leveres ellipsoidiske dybder, men her vil det bli stilt strenge krav til dokumentasjon av målingene. Vannstand brukt til korrigering av dybder, skal være en del av leveransen. 4) Referansesystem for innsamlede data a) Horisontalt Euref89 skal brukes som horisontalt referansesystem. Koordinater skal oppgis som geodetiske koordinater (desimalgrader nord og øst) med tilstrekkelig oppløsning. Projiserte koordinater skal ikke brukes. Ved bruk av ITRF-koordinater skal disse transformeres til Euref89 ved hjelp av en transformasjon godkjent av SKSD. b) Vertikalt Alle dybder skal oppgis til sjøkartnull, definert av SKSD. Ved målinger i elver skal vertikalt datum avklares før målingene starter. For målinger i åpent farvann, og etter avtale med SKSD, kan dybdene oppgis som ellipsoidiske dybder i Euref89 datum. c) Tid Alle målinger tidsmerkes i UTC. For tidskritiske data skal tidsstempling ha en nøyaktighet på 1 ms (95 %). 5) Kvalitetskrav Dette kapitlet inneholder generelle kvalitetskrav. For enkelte sjømålingskategorier er kravene strengere. a) Usikkerhet i posisjon og dybde Krav til vertikal nøyaktighet er formulert som krav til maksimalt avvik på bunnen, enten for overlappende data (dvs. relativt vertikalt avvik), eller som avvik fra en referanseflate.

5 Side : 5 av 9 Horisontal usikkerhet oppgis som Total Horisontal Usikkerhet (THU) (95%) som definert i IHO standards for Hydrographic Surveys, Special Publication No 44, 5th Edition. Alle godkjente målinger skal imøtekomme følgende krav: Maksimal vertikal feil Maksimalt relativt vertikalt avvik på bunnen både for overlappende linjer og for nabopunkt THU på bunnen for loddskudd THU for kaier og lignende. Dette gjelder ved innmåling av knekkpunkter på kaiene. THU for tørrfallslinje THU for fendertykkelse Skal ikke overstige 0,15 m + (0,004*dybde) 0,10 m + (0,004*dybde) 0,5 m + (0,016 * dybde) 0,5 m 10,0 m 0,1 m b) Tetthet på dybdemålinger For å vurdere tetthet på dybdemålinger etableres det et Data Gap Grid (DGG) for området, i henhold til tabellen under. Celler i gridet med mindre enn fire loddskudd anses for å være mangelfulle. Celler uten loddskudd anses for å være tomme. Dybdeområde [m] Cellestrørrelse [m] sidekant , , , , , , , , , , , ,5 900-dypere 21,0 Krav til DGG vil være forskjellig avhengig av sjømålingstype (se kapittel 7) og område innenfor et måleoppdrag. Det vil også kunne stilles krav til tettere DGG i enkelte områder. To eller flere DGG-celler som deler en sidekant anses for å være sammenhengende. 6) Dokumentasjon Den som utfører målingene skal dokumentere at denne spesifikasjonen er oppfylt. Det skal utføres kontinuerlig kvalitetskontroll i henhold til dokumenterte prosedyrer. Feilbudsjett for det totale sjømålingssystemet skal leveres. Dokumentasjon skal utformes på en slik måte at den er etterprøvbar av en tredjepart. Dette betyr blant annet at datafiler som danner grunnlag for rapporten skal være tilgjengelige. a) Kalibrering

6 Kalibrering av utstyr Sensorer som brukes skal være kalibrerte. Det samme gjelder totalsystemet. Kalibreringsrapporter skal være tilgjengelige. Følgende er minstekrav: Enkeltkomponenter eller sensorer Installasjon Ved bytte av komponenter eller etter uhell Side : 6 av 9 Skal være kalibrert av leverandøren eller av annet godkjent firma. Kalibreringen skal revideres i henhold til sensorleverandørens spesifikasjoner. Rapport skal foreligge Alle systemparametre skal være bestemt etter installasjon. Dette betyr at komponenters plassering og orientering skal dokumenteres. Endringer skal dokumenteres. Om nødvendig skal ny innmålingsrapport lages b) Verifikasjon Det skal verifiseres at utstyret fungerer i henhold til spesifikasjonen. Verifikasjonen skal dokumenteres. Ved avvik skal ny kalibrering foretas og dokumenteres. Følgende er minstekravet til verifikasjon. Ved mobilisering Feltverifikasjon skal utføres i henhold til utstyrsleverandørens spesifikasjon. Normalt vil dette si at en samler inn data i et bestemt mønster, og på nøye utvalgt bunnområde, for å avsløre feil i hiv, rull, stamp, kurs og tid. Ny leverandør Skal dokumentere absolutt nøyaktighet ved å utføre målinger i områder med kjent dybde. Område utpekes av SKSD Månedlig Som ved mobilisering Etter bytte av utstyr Som ved mobilisering. Ved store bytter (f. eks. nytt fartøy) skal utstyr eller komponenter som ikke har vært brukt før, verifiseres som ved Ny leverandør Hver linje Hver linje skal kjøres med 10 % overlapp i forhold til nabolinja. 7) Sjømålingskategorier Kategoriene er hierarkisk oppbygget. Innenfor et område som er definert som generell sjømåling kan det ligge områdetyper med andre krav. Et generelt sjømålingsområde kan inneholde en havnemåling som igjen inneholder en kaimåling. Kravene endres avhengig av området. a) Generell sjømåling Disse kravene gjelder for sjømåling generelt. Kravene gjelder også for alle andre typer sjømåling dersom kravene ikke er modifisert eller eksplisitt fjernet der. Områder som er definert til å være generell sjømåling kan inneholde områder som nødvendigvis må tilhøre de andre kategoriene. Da vil kravene for de andre kategoriene gjelde for disse områdene. Navigasjonskritisk dybdeområde er ned til 20 meter, dersom det ikke foreligger andre opplysninger som skulle tilsi en annen dybde.

7 Side : 7 av 9 Grunnerapportering Fullstendighet Objektdeteksjon i navigasjonskritisk dybdeintervall Frittliggende grunner Grunnflak Skrenter Grunne områder: Dybdeområde 0-2 meter, unntatt frittliggende grunner Objekt-typer Alle grunner i henhold til IV Kravspesifikasjon, rapportering av farlige grunner fra batymetridatasett skal rapporteres Det tillates maksimalt 0,5 % mangelfulle eller tomme DGG-celler innenfor området. Tre eller flere tomme eller mangelfulle DGG-celler som henger sammen tillates ikke. Unntak gjelder for enkelte grunne områder, grunner og skrenter, se under. Kube med sidekant større enn: 0,3 m + 0,015*dybde skal oppdages Alle grunner skal måles slik at en er sikker på at minstedybde er bestemt. Det tillates ikke mangelfulle eller tomme DGG-celler på grunner som ligger 2 meter under kartnull eller dypere. Kravet fravikes der det av sikkerhetsmessige årsaker ikke lar seg gjøre å måle grunnen. På grunner mellom tørrfall og 2 meter under kartnull kan om nødvendig minstedybden måles med håndlodd. Frittliggende grunner som er grunnere enn tørrfallsgrensen, skal ha minst én dybderegistrering. Dybderegistreringen skal være gjort med ekkolodd eller håndlodd. Dersom det ikke er sikkerhetsmessig forsvarlig å måle en dybde, selv ved høyvann, skal anslag for dybde registreres. Grunnflak er sammenhengende mindre områder med mange grunner som umuliggjør normal navigasjon, selv med fritidsbåter, men hvor dybden mellom grunnene er dypere enn tørrfallsgrensen. Der hvor avstanden mellom tørrfallsområdene er mindre enn 10 m kan disse slås sammen til ett tørrfallsområde. Det tillates DGG-celler som er mangelfulle. For dybder større enn 40 m tillates hull på maks 10% av dybden. Dette gjelder kun områder der det av sikkerhetsmessige årsaker ikke er forsvarlig å måle, selv ved høyvann. Mellom innerste linje og land tillates det enkelte hull i data som skyldes skygge bak objekter. For objekter av betydning for navigasjon må grunneste punkt være bestemt. Det tillates DGG-celler som er mangelfulle og tomme. Med unntak av frittliggende grunner skal alle dybdedata innenfor tørrfallslinja flagges ut. Objekter som skal registreres i felten innenfor måleområdet: Tørrfall Grunner som ikke lar seg måle med ekkolodd Grunne innenfor frittliggende tørrfall med mindre området er dekket av dybdedata Kaifront registreres og påføres metadata Objekter som ikke finnes i bakgrunnsdata skal registreres: Store flytebrygger (eksklusive utstikkere) Kai, pir og molo

8 Side : 8 av 9 Andre objekter: Grense måleoppdrag Indre grensemåleoppdrag Grense ikke målt Revisjonslinjer Lydprofil Sjømerker som ikke finnes i sjøkart eller har vesentlige feil (slik at de kan utgjøre en fare for sikker seilas) skal alltid registreres med posisjon og karakter og innrapporteres til Kystverket (navco@kystverket.no) med kopi til EFS (efs@statkart.no). Lydprofil skal være tilstrekkelig representativ til å møte kravene til dybdenøyaktighet. Maksimal alder på profilen er 6 timer. b) Havnemåling Disse kravene gjelder for måling av havner. Som hovedregel omfatter dette måling innenfor havnekart og losskisser eller områder som normalt defineres som en havn. Deler av havnemålingen vil måtte møte kravene til Måling av kai, pir og lignende med tilhørende dybdeareal Baserer seg på generell sjømåling og kravene derfra gjelder med følgende endringer Objektdeteksjon i Kube med sidekant større enn: 0,15 m + 0,015*dybde navigasjonskritisk dybdeintervall skal oppdages DGG cellestørrelse i 0,5 m navigasjonskritisk dybdeintervall Fullstendighet i navigasjonskritisk Det tillates maksimalt 0,1 % mangelfulle eller tomme område DGG-celler innenfor navigasjonskritisk dybdeintervall. Det tillates maksimalt to sammenhengende mangelfulle eller tomme DGG-celler. THU for tørrfallslinje 4,0 m c) Måling av kai, pir og lignende med tilhørende dybdeareal Dette gjelder offentlige og private kaier i kommersiell bruk. Baserer seg på havnemåling og kravene derfra gjelder med følgende endringer Område som skal Kai, pir eller lignende med tilhørende dybder i manøvreringsområdet. måles Objektdeteksjon i Kube med sidekant større enn: 0,10 m + 0,015*dybde skal oppdages navigasjonskritisk dybdeintervall DGG cellestørrelse 0,25 m Måletetthet Minst 4 målinger i hver DGG celle Fullstendighet Det tillates maksimalt 0,1 % mangelfulle eller tomme DGG-celler innenfor navigasjonskritisk dybdeintervall. Det tillates maksimalt to sammenhengende mangelfulle eller tomme DGG-celler. Andre registreringer Tykkelse på fendring skal registreres Lydprofil Lydprofil skal være tilstrekkelig representativ til å møte kravene til dybdenøyaktighet. Maksimal alder på profilen er 2 timer.

9 Side : 9 av 9 d) Måling av molo og lignende Behandles som kystkontur med tørrfall. e) Måling på Svalbard Baserer seg på generell sjømåling og kravene derfra gjelder med følgende endringer Dybdeområde Det måles normalt ikke grunnere enn 3 meter under sjøkartnull. Dette gjelder ikke for frittliggende grunner eller terskler, som skal måles i henhold til spesifikasjonen for generell sjømåling f) MAREANO-måling Det foreligger en egen kravspesifikasjon for MAREANO-målinger. g) Ordforklaringer For ordforklaringer henvises det til to publikasjoner: Den Norske Los1- Alminnelige Opplysninger og Symboler og forkortelser i Norske Sjøkart