Omregning av eldre relative GNSS-sanntidsmålinger fra lokalt system til EUREF89-UTM32



Like dokumenter
Utfordringer med EUREF

Fremtidens referanserammer. Per Chr. Bratheim

NN Nytt høydegrunnlag i Ringebu kommune.

NN2000 i Finnmark. Steinar Vaadal, Kartverket Vadsø

Hvordan få riktige grunnlagsdata til prosjektering?

Kartverket har i flere år forberedt overgangen fra NN1954 til NN2000, bl.a. ved fortetting av presisjonsnivellementsnettet Noen pilot-kommuner har

Bruk av høydereferanseflater

Styrking av presisjonsnivellementsnettet, kvalitetsvurdering og kvalitetsheving av NN2000 i Bergen kommune

NN2000 og litt til. Per Chr. Bratheim Geoforum Sogn og Fjordane 2016

Kort innføring i kart, kartreferanser og kompass

EUREF89 NTM sone 5-305

En koordinat er ikke bare en koordinat

Rutine. for behandling av kart- og innmåling/ stikningsdata R-002. jbr oas oas rapport A Foreløpig utgave oas oas

Framtidige utfordringer for landmåleren Bransjens behov/ forventninger. Nye krav, ny kunnskap. Når har du kontroll?

PRODUKTBESKRIVELSE OG BRUKERVEILEDNING

Info. vedr. Referanserammer, UTM kontra NTM projeksjon, NN2000 og div. Ola Aspmodal

Innføring av nytt høydegrunnlagh

Foredragsholder: Geir Andersen, Vianova Systems AS

Høydegrunnlaget endres for første gang på over 50 år

Navigasjon. Koordinater og navigasjon Norsk Folkehjelp Lørenskog Tirsdag 29. januar Tom Hetty Olsen

Lag (tegn) ditt forslag på en observasjonsplan for de GPS-vektorene du vil måle:

Ryfast og Rogfast. Bygg- og anleggsnett + kontrollmålinger i tunnelene. Asbjørn Eilefsen Statens vegvesen Region sør/vegdirektoratet

Grunnlagsmåling for store prosjekter. Erik Hagbø TerraTec

Høydegrunnlaget endres for første gang på over 50 år

Utfordringer knyttet til statistisk analyse av komposittdata

NN2000 nøyaktighet og kvalitet. Geodesi- og hydrografidagene, Stavanger 2018

Hva skal vi med fastmerker?

Høydegrunnlaget endres for første gang på over 50 år

Overgang til NN2000 i Statens vegvesen fordeler og utfordringer

Presisjonsmåling med standardutstyr

Utfordringer med posisjonering i C-ITS.

EKSAMEN I EMNE SIB 6005 GEOMATIKK-1. Torsdag 25. november 1999 Tid:

1 User guide for the uioletter package

Øving 2: GPS, planlegging. Transformasjoner.

GPS Kurs for Turledere

Slope-Intercept Formula

Overgang til NN2000 i Oslo kommune

Administrasjon av postnummersystemet i Norge Post code administration in Norway. Frode Wold, Norway Post Nordic Address Forum, Iceland 5-6.

Veiledning i hvordan registrere punkter med Leica SR20 for senere etterprosessering mot korreksjonsdata registrert med SR20

SIB6005 Geomatikk, høsten Øving 4, del B. Elementmetoden: Koordinat- og høydeberegninger. SIB6005 Geomatikk, Øving 4.A

Høydegrunnlaget endres for første gang på over 50 år

HØRINGSINNSPILL HØRING OM STEDFESTING AV LEDNINGER OG ANDRE ANLEGG I GRUNNEN, SJØ OG VASSDRAG

Rapport Laserskanning. BNO15026 LACHNT51 Stjørdal2016 Stjørdal, Levanger, Elvran, Avinor

Innføring av nytt høydesystem i Norge Olav Vestøl

Del A: GPS-nett. Vektorer, fra kartesisk til kartplan

Se egen forklaring: Om UTM-koordinater. Velg fra nedtrekksmenyen den sonen målepunktet er plassert i.

Jernbaneverket OVERBYGNING Kap.: 5 Hovedkontoret Regler for bygging Utgitt:

Mal for rapportskriving i FYS2150

Landmålings rapport. Koordinat system (Jobb) System Sone Datum Projeksjon. Opprinnelig long 15 00' "E

EKSAMEN. GIS og kart

Kvalitet i eiendomsregisteret

Moving Objects. We need to move our objects in 3D space.

Eksamen MAT1015 Matematikk 2P Va ren 2015

Forbedring av navigasjonsløsning i tunneler

SATELLITTBASERT POSISJONSBESTEMMELSE. Versjon Desember 2009

UNIVERSITETET I OSLO

Kan vi forutse en pendels bevegelse, før vi har satt den i sving?

Halfdan Pascal Kierulf Geodesi- og hydrografidagene 2018 Stavanger 22/ Dynamiske referanserammer på Island: DRF-Iceland

INNFØRING AV NYTT HØYDESYSTEM NN2000 v/fylkeskartsjef Gerorg Langerak Statens kartverk Hamar

Public roadmap for information management, governance and exchange SINTEF

Stationary Phase Monte Carlo Methods

Bruk av GISLine Trans noen tips

System 1200 nyhetsbrev Nr. 52 RTK-nettverk En innledning

En sammenligning av CPOS og tradisjonell RTK

Novatek AS har brukt eget utstyr til inspeksjonen. Utstyret som er brukt er følgende:

RAPPORT FOR FASTMERKER INNFJORDTUNNELEN. Terratec. Prosjektnummer / 6462

Hva skal vi med fastmerker?

SCE1106 Control Theory

FORKLARING TIL DATATABELLENE. For hvert enkelt kart er det p! motst!ende side laget en tabell som er delt i fire hoveddeler:

Jernbaneverket OVERBYGNING Kap.: 5 Hovedkontoret Regler for vedlikehold Utgitt:

Refraksjonsseismiske undersøkelser Bykaia Longyearbyen havn, Svalbard.

16. TRANSFORMASJONAR. Fig Identitetstransformasjon

Geografisk navigasjon. Lengde- og breddegrader

Hver av oppgavene 1-3 teller likt dvs 1/3 hver. Oppgave 1: Fotogrammetri.

KOORDINATBASERTE REFERANSESYSTEMER

Omkjøringsveg Jessheim sørøst

Versjon Elling Ringdal

Presisjonsseismologi: Nøyaktig lokalisering av Nord-Koreas prøvesprengninger

Du må håndtere disse hendelsene ved å implementere funksjonene init(), changeh(), changev() og escape(), som beskrevet nedenfor.

Masteroppgaver, geodesi - landmåling. Her er oversikt over noen mastergradsmuligheter i geodesi landmåling:

Jernbaneverket OVERBYGNING Kap.: 5 Infrastruktur Regler for vedlikehold Utgitt:

Prosjektplan. Bacheloroppgave TØL Innhold. Øyvind Solberg, Øystein Kalager og Jonas R. Sørensen Page 1

RAPPORT FOR FASTMERKER MÅNDALSTUNNELEN. Terratec. Prosjektnummer / 6462

Bruk av NGO koordinater på håndholdte GPS mottakere Geir-Harald Strand og Ola Øvstedal

år i alder x i tid y i i=1 (x i x) 2 = 60, 9

NN2000. Overgang til nytt vertikalt høydegrunnlag. Jon Endre Kirkholt Kartverket

Information search for the research protocol in IIC/IID

EKSAMENSOPPGAVE I SØK 1002 INNFØRING I MIKROØKONOMISK ANALYSE

Metodisk kvalitetsvurdering av systematisk oversikt. Rigmor C Berg Kurs H, mars 2019

PETROLEUMSPRISRÅDET CORRECTIONS OF NORM PRICES Q AND REVISED NORM PRICES FOR HEIDRUN NOVEMBER 2015

EKSAMENSOPPGAVE I FAG TKP 4105

System 1200 nyhetsbrev Nr. 53 RTK-nettverk Forskjellige metoder

Kontroll av DTM100 i Selbu

Oppgave 1a Definer følgende begreper: Nøkkel, supernøkkel og funksjonell avhengighet.

Produktspesifikasjon og kontroll av bygningsskanning. Ivar Oveland 11. Februar 2019

Satellite Stereo Imagery. Synthetic Aperture Radar. Johnson et al., Geosphere (2014)

5 E Lesson: Solving Monohybrid Punnett Squares with Coding

SOSI-standard - versjon SOSI Del 3 Produktspesifikasjon for FKB - Fastmerke Side 1 av 7

36038 GEODESI 2 LØSNINGSFORSLAG, EKSAMEN , kl

EN LITEN INNFØRING I USIKKERHETSANALYSE

Transkript:

Omregning av eldre relative GNSS-sanntidsmålinger fra lokalt system til EUREF89-UTM32 Trond Arve Haakonsen Re-computing old RTK-GNSS measurements stored in a local grid to EUREF89-UTM32 KART OG PLAN, Vol. 70, pp 15 21. P. O. B. 5003, NO-1432 Ås, ISSN 0047-3278 Official local plane transformations in Norway from a local grid to the Universal Transverse Mercator coordinate system of EUREF89, are defined using Dynamic Link Libraries (DLLs). The DLLs take advantage of a list of common control points for the least-squares collocation method. Before EUREF89 was introduced, RTK-GNSS measurements originally in the reference system WGS84, were stored in a local grid system after a simple on the fly transformation in the equipment. The collocation method is now the official transformation model in the DLLs. The choice of transformation model, number of parameters and number of common control points will change the results of coordinate computations. A common problem for the engineers is the re-computation of the old measurements into the new reference system. In cases when original measurements are lost, a present challenge is to find the differences in the results from the two transformation models. In this article, the place dependent differences are computed in an empirical way. From the resulting plots it is possible to interpolate the deviations that can be used to correct older measurements. Key words: Conformal transformation. One-step transformation. Local grid. UTM. Least-squares collocation. Interpolation. Trond Arve Haakonsen. Dr.ing. Trondheim kommune. Kart og oppmålingskontoret, NO-7004 Trondheim. E-mail: trond-arve.haakonsen@trondheim.kommune.no 1 Introduksjon Dagens offisielle biblioteker for plane transformasjoner ble vanligvis utarbeidet i GEO- VEKST-regi i samarbeid med Statens kartverk, som en del av EUREF89-innføringen. Relativ sanntidsmåling med GNSS ble benyttet i mange år før EUREF89 ble innført som ny horisontal geodetisk referanseramme i Norge. Før EUREF89-innføringen var det vanlig å benytte en eller flere utstyrstilpassede varianter av konforme transformasjoner for å presentere GNSS-data i tidligere datum. Parameterne i disse transformasjonene var beregnet fra et færre antall fellespunkter, og benyttet heller ikke minste kvadraters kollokasjon som de offisielle bibliotekene gjør i dag. Slike utstyrsspesifikke transformasjoner anses derfor å ha en dårligere kvalitet. En vanlig problemstilling for de som bedriver prosjektering er å omregne eldre målinger for innpassing til dagens kart og nymåling. De færreste er klar over hvilken størrelse eventuelle avvik mellom eldre og nymålt materiale kan ha som følge av valgt transformasjonsmetode. I denne artikkelen beskrives en forenklet metode for slik omregning. Med eksempler på transformasjoner benyttet i Trondheim kommune tallfestes kvalitetsforskjellen mellom modellene i enhet centimeter. Plott fra slike beregninger gir ikke bare en god oversikt over forskjellene. De kan også benyttes i kombinasjon med enkle interpoleringsmetoder for å korrigere tidligere målte data. Korreksjonsmetoden kan kanskje også være interessant for landets øvrige kommuner. Derfor presenteres den her i artikkels form. 2 Metode Trondheim kommune hadde i samarbeid med Statens kartverk utført GNSS-målinger flere år før innføringen av EUREF89. Før overgangen ønsket en å kartlegge deforma- KART OG PLAN 1 2011 15

Trond Arve Haakonsen sjoner i Trondheim gamle lokale system, definert med origo i Nidarosdommens spir. Først ble en ny 2D-utjevning i det lokale systemet utført med kun 3 fastholdte punkter i planet. Kun statisk målte GPS-vektorer ble benyttet som observasjoner. Fastmerker med nye realiserte koordinater går i dag under betegnelsen Trondheim lokale renoverte system. Koordinatforskjeller mellom renovert og gammelt lokalt system gjenspeiler deformasjonene i det gamle nettet. Offisielle kommunale plantransformasjoner [1], mellom Trondheim lokale system og EUREF89- UTM32 er derfor gitt ved 2 ulike transformasjonsbibliotek. Begge bygger på plane Helmerttransformasjoner via NGO48 i kombinasjon med minste kvadraters kollokasjon. Disse er: 1) skt2_1601_ren_1.dll Renovert nett, basert på 412 fellespunkter 2) skt2_1601_gml_1.dll Gammelt nett, basert på 382 fellespunkter Mer om denne sammenhengen kan leses i sluttrapport for Geovekst-prosjekt LACGST44 [4]. Kollokasjon sørger for en beste mulig tilpasning der fastmerkenettet er deformert. Metoden er stedsavhengig. For hvert punkt som transformeres tas det hensyn til de 20 nærmeste fellespunktene. Koordinatverdier i de nærmeste fellespunktene tillegges størst vekt. Relativ sanntidsmåling etter 2006 GNSS-utstyr som brukes i Norge sies å «måle direkte» i referanserammen WGS84. Prosesserte GNSS-vektorer er differensielle eller relative observasjoner og er for praktiske formål identiske i referanserammene WGS84 og EUREF89. Ellipsoidehøyder: h-ell avledet fra GNSS-vektorobservasjonene kan anses å referere til EUREF89-ellipsoiden GRS80. Overgangene mellom ulike koordinatformer av EUREF89 fra for eksempel 1) jordsentriske (XYZ) til 2) geodetiske (Bredde, Lengde,h-ell) og videre til 3) kartplanskoordinater i UTM-projeksjonen (Nord, Øst, h-ell) er bestemt av formler med matematisk kjente parametere og kalles derfor i norsk geodesi for en konvertering. Relasjonen mellom ellipsoidehøyder og de ortometriske høydene ivaretas i dag av en eller annen høydereferansemodell som i Norge alltid leveres av Statens kartverk [2]. Trondheim er i dag en av få bykommuner med eget lokalt høydesystem. Vårt offisielle vertikale referansesystem (fram til 1. mars 2011) er: Trondheim lokale renoverte høydesystem. En høydereferanseflate for omregning fra ellipsoidehøyde til Trondheim lokale renoverte høydesystem ble publisert i 2006 med navnet TRD2006C [3]. I tillegg til overensstemmelse i et 350-tall justeringspunkter innenfor kommunen opptar denne modellen også de langperiodiske variasjonene i den landsdekkende høydereferanseflaten HREF2006C. Relativ sanntidsmåling før 2006 Før 2006, og i en overgangsperiode senere ble en enklere formel tilpasset for Leicas GNSS-mottakere, kalt Trondheim30gml benyttet som transformasjon til Trondheim lokale system direkte i felt for både plan og høyde. Transformasjonen beskrives av Leica som en «one step transformation» [5], og er en ren konform transformasjon beregnet med 30 fellespunkter. «One step»-transformasjonen modellerer også en forenklet geoidehøydemodell som et lineært romlig plan tilpasset etter minste kvadraters metode. Til sammen utgjør denne derfor en 3Dtransformasjon, men uten kollokasjonens fordeler og et betydelig færre antall fellespunkter enn dagens offisielle transformasjoner. Forskjellen mellom nymålinger og eldre transformerte måledata i Trondheim. En ønsker å beregne den stedsavhengige forskjellen mellom: 1) Dagens målinger direkte i EUREF89- UTM32 med høydereferansemodellen TRD2006C og 2) Data som tidligere er målt og transformert direkte med Trondheim30gml i GPS-mottaker, for senere å ha blitt tilbaketransformert til EUREF89-UTM32 med det offisielle biblioteket: skt2_1601_ren_1.dll. Høyden forblir uendret i tilbaketransformasjonen. 16 KART OG PLAN 1 2011

Omregning av eldre relative GNSS-sanntids-målinger fra lokalt system til EUREF89-UTM32 Om en kjenner denne forskjellen vil det være mulig å korrigere tidligere målte data til de data en ville fått om en målte i tilsvarende punkter med dagens modeller. Kollokasjonen som benyttes i skt2_1601_ren_1.dll gjør at denne problemstillingen kanskje løses enklere med empiriske data enn å gå i dypet av matematikken. 3 Resultater Et forsøk er gjort for å visualisere slike stedsavhengige forskjeller i Trondheim. Som utgangspunkt er de ca 400 offisielle fastmerker som også har høyde i Trondheim lokale renoverte system benyttet. Disse data kan anses som et sett ideelle punktmålinger med dagens sanntids-gnss og høydereferanseflaten TRD2006C. Heretter benevnes dette 3Ddatasettet som datasett1. For å simulere et sett med tidligere målinger ble det tatt utgangspunkt i datasett1. Først ble høyder transformert fra Trondheim lokale renoverte høydesystem til ellipsoidehøyder med TRD2006C. Dette datasettet kan ses på som punktobservasjoner i WGS84 eller EUREF89. Dataene ble så lest inn i et prosjekt definert med koordinatsystemet Trondheim30gml i Leicas PC-program Leica Geo Office (LGO). Data eksportert fra dette prosjektet tilsvarer en tidligere innmåling med Trondheim30gml i GNSS-mottakeren. Endelig ble disse data tilbaketransformert til EUREF89-UTM32 i programmet Gis/Line Trans med biblioteket skt2_1601_ren_1.dll og døpt om til datasett 2. Forskjellene mellom datasett 1 og datasett 2 gjenspeiler de forskjeller en får om en forsøker å sammenligne 1) dagens målinger og 2) den benyttede innmålingsmetoden før 2006, deretter tilbakeregnet med dagens offisielle formel skt2_1601_ren_1.dll. Resultater fra beregningen datasett 1 datasett 2 for de tre retningene er vist som isolinjer med enhet centimeter i de tre påfølgende figurer. Figur 1: Simulering av nord-forskjeller: 1) dagens måling 2) måling i lokalt system: Trondheim30gml tilbaketransformert med: skt2_1601_ren_1.dll. Enhet er cm. KART OG PLAN 1 2011 17

Trond Arve Haakonsen Figur 2: Simulering av øst-forskjeller: 1) dagens måling 2) måling i lokalt system: Trondheim30gml tilbaketransformert med: skt2_1601_ren_1.dll. Enhet er cm. Figur 3: Simulering av høydeforskjeller: 1) dagens måling med høydereferansemodellen TRD2006C 2) måling i lokalt system: Trondheim30gml. Enhet er cm. 18 KART OG PLAN 1 2011

Omregning av eldre relative GNSS-sanntids-målinger fra lokalt system til EUREF89-UTM32 Figur 4: Forstørret figur over Trondheim sentrum. Punkt på den nye Pirbrua markert med triangel. Høydeforskjeller: 1) dagens måling 2) måling i lokalt system: Trondheim30gml. Talleksempel, punktet på den nye Pirbrua N Ø H Innmåling med Trondheim30gml 1258.094 560.798 5.635 Plantransformert med skt2_1601_ren_1.dll 7035185.769 570251.133 Interpolerte korreksjoner fra fig 1-3 +0.018-0.003 +0.045 Koordinater og høyde etter korreksjon 7035185.787 570251.130 5.680 Fasit = målt i dag. 7035185.786 570251.128 5.679 4 Diskusjon Grunnriss: Trondheim sentrum ligger innenfor halvøya begrenset av Nidelvas utløp mot nord. Betrakter en figur 1 og 2 ser en at forskjellen er minimal i Trondheim sentrum. Optimal overensstemmelse i sentrumsområdet var nok et av målene den gang formelen Trondheim30gml ble etablert. Forskjellene i grunnriss ligger stort sett innenfor 1-2cm i sentrum, det vil si en korreksjon under forventet målenøyaktighet ved relativ sanntidsmåling. Forskjellene øker jo lengre fra sentrum en befinner seg. I Trondheim er det benyttet kun en GNSS-formel for hele kommunen. I andre kommuner er kanskje flere stedsavhengige transformasjoner i GNSSmottakeren benyttet. For en som ønsker å regne om data i ettertid er informasjon om hvilken transformasjon som er brukt helt avgjørende. Som navnet på den utvalgte transformasjonen Trondheim30gml antyder er denne innpasset mot punkter i Trondheim gamle lokale system. De tidligere målte da- KART OG PLAN 1 2011 19

Trond Arve Haakonsen taene er med andre ord bedre tilpasset det mer deformerte Trondheim gamle lokale system i grunnriss enn det renoverte. Tilsvarende plott etter en tilbaketransformasjon med biblioteket skt2_1601_gml_1.dll gir mindre avvik enn i figurene 1 og 2. Nord-avvik ligger innenfor: -13cm til 10cm og øst-avvikene i intervallet -15cm til 13cm. Men, disse figurene vil bli mindre oversiktlige og dårligere egnet for interpolering som følge av det gamle nettets lokale deformasjoner. For å illustrere dette, se figuren av nord-avvik etter en tilbaketransformasjon med skt2_1601_gml_1.dll i figur 5. Figur 5: Simulering av nord-forskjeller: 1) dagens måling 2) måling i lokalt system: Trondheim30gml tilbaketransformert med: skt2_1601_gml_1.dll. Enhet er cm. Høyde: Høydeavvikene i figur 3 skyldes forskjeller mellom den lineære høydereferansemodellen i Trondheim30gml og høydereferanseflaten TRD2006C. For høydenes del vil det i praksis ikke bli noen forskjell om en tilbaketransformerer med skt2_1601_ren_1.dll eller skt2_1601_gml_1.dll. Ved omregning av eldre målte høyder er det viktig å være klar over at det forekommer ulike varianter. Den våkne landmåler som har vært klar over feil i den forenklede GNSS-transformasjonen har som regel kontrollmålt i nærmeste fastmerke før innmåling. Ved uoverensstemmelse har det vært vanlig praksis med en forenklet «høydekalibrering». Etter en første måling i fastmerket har stanghøyden i GNSS-måleboka blitt justert slik at utgangshøyden i det kjente fastmerket overensstemmer før måling av nye punkter. Noen har som fast rutine lagret en første kalibrert måling og kanskje også en avsluttende måling i fastmerket som en del av måledatasettet. Om ikke informasjon om utgangspunktet for høydemåling finnes i datasettet vil en eventuell høydekorreksjon av tidligere målte data innebære en viss risiko. 20 KART OG PLAN 1 2011

Omregning av eldre relative GNSS-sanntids-målinger fra lokalt system til EUREF89-UTM32 Referanser [1] Informasjonsside om transformasjoner, Norge digitalt, 01.10.2009 http://www.statkart.no/norge_digitalt/ Norsk/Teknologi/Transformasjoner/?module =Articles;action=Article.publicShow;ID=7235 [2] Informasjonsside, Kartverkets høydereferansemodell HREF, 01.10.2009 http://www.geodesi.no/href/ [3] Informasjonsside, Kartverkets andre høydereferansemodeller, 01.10.2009 http://www.geodesi.no/href/othermodels.html [4] 1601 Sluttrapport Trondheim kommune, Overgang til EUREF89, Geovekst-prosjekt LACGST44, av Trude Iversen Hårstad, Statens kartverk, Trondheim 31/8-2006. [5] Leica geosystems, System 1200 Newsletter No.10., 04 October 2004 http://www.leica-geosystems.com/ downloads123/zz/general/general/newsletters/system1200_10_onestep%20coordinate %20Systems_en.pdf KART OG PLAN 1 2011 21