VUOSIKERTOMUS 2007 ANNUAL REPORT 2007

Transkriptio

1 VUOSIKERTOMUS 2007 GEODEETTINEN LAITOS GEODETISKA INSTITUTET ANNUAL REPORT 2007

2

3 Sisällysluettelo Geodeettinen laitos on geodesian ja paikkatietoalan asiantuntija- ja tutkimuslaitos. Se tekee paikkatietoalan mittaus- ja tutkimustyötä yhteistyössä yliopistojen ja tutkimuslaitosten, julkisyhteisöjen ja yritysten kanssa Suomessa sekä Euroopassa. Laitos tutkii ja kehittää geodesian, geodynamiikan, geoinformatiikan, kartografian, kaukokartoituksen, fotogrammetrian, navigoinnin ja paikannuksen menetelmiä ja laitteita. Laitoksen tehtävänä on myös edistää näillä aloilla uusien menetelmien ja teknologioiden käyttöönottoa tietoyhteiskunnan tarpeisiin. Geodeettinen laitos toimii maa- ja metsätalousministeriön asiantuntija- ja tutkimuslaitoksena. The Finnish Geodetic Institute (FGI) is a research institute specializing in geodesy and geospatial information science and technology. It carries out research and conducts scientific observations in collaboration with academia, public-sector bodies and the geospatial business sector in Finland and in Europe. The FGI studies and develops methods and instruments in the field of geodesy, geodynamics, geoinformatics, cartography, remote sensing, photogrammetry, navigation and positioning. It also promotes the implementation of new methods and technologies to serve the needs of the information society. The Finnish Geodetic Institute acts as an expert and research institute for the Ministry of Agriculture and Forestry. 4 Ylijohtajan katsaus 6 Överdirektörens översikt 7 Hallinto 10 Koordinaattijärjestelmät 12 Painovoima 16 Maankuoren liikkeet 17 Metrologia ja laatu 22 Georeferointi ja kartoitusmenetelmät 26 Paikkatietojen analysointi ja yhteiskäyttö 33 Satelliittipaikannus 36 Yhteyshenkilöt 38 Julkaisut Contents 4 Director General s review 7 Administration 10 Geodetic reference systems 12 Gravity 16 Geodynamics 17 Metrology and quality 22 Geo-referencing and mapping 26 Geospatial analysis and interoperability 33 GNSS-positioning 36 Contact persons 38 Publications Taitto Lagarto Yliopistopaino 2008

4 Ylijohtajan katsaus Informaatio- ja tietoliikennetekniikan merkitys paikkatietojen hankinnassa, käsittelyssä ja hyödyntämisessä on erittäin oleellista. Tulevaisuudessa tämän tekniikan merkitys kasvaa edelleen. Paikkatietoja hankitaan maastoon ja rakennuksiin kiinteästi asennettujen ilmaisimien sekä autoissa, lennokeissa ja satelliiteissa olevien ilmaisimien avulla. Kerätyt tiedot välitetään monin eri menetelmin tietojen käsittelijöille, käyttäjille ja hyödyntäjille. Kun tähän lisätään globaalisti toimiva satelliittien avulla tehtävä paikannus ja paikkatietojen monipuolinen soveltaminen yritystoiminnassa, on kuva modernista paikkatietoinfrastruktuurista valmis. Suomella on erinomaiset mahdollisuudet osallistua tämän infrastruktuurin kehittämiseen teollisen osaamisensa ja paikkatietoihin kohdistuvan tutkimuksensa kautta. Vuonna 2008 luodaan maassamme lainsäädännölliset perusteet INSPIRE-direktiivin kansalliseksi toimeenpanemiseksi. Samalla päätetään se, miten kansallinen paikkatietopalvelujen tuottaminen ja jakelu järjestetään. Tulevaisuudessa jää päätettäväksi se, minkälainen moderni ja käyttäjiä tehokkaasti palveleva infrastruktuuri maahan aikanaan rakennetaan. Geodeettinen laitos on kehittänyt viime vuosikymmenten aikana toimintaansa niin, että sen tutkimustoiminta käsittää nyt kaikki oleelliset osat modernista paikkatietoinfrastruktuurista: koordinaattijärjestelmien luomisen ja ylläpidon, paikkatiedon hankinnan eri menetelmiä käyttäen, paikkatietojen prosessoinnin ja toimittamisen nopeasti käyttäjille sekä paikannustekniikan. Tämän lisäksi laitoksella on kehitteillä kaksi modernin paikkatietotekniikan koe- ja testausaluetta, toinen kaupungissa ja toinen maaseudulla. Näin ollen laitoksella on hyvät valmiudet osallistua kansallisen paikkatietostrategian suunnitteluun, kehittämiseen ja toteuttamiseen. Lähivuosina tapahtuu valtionhallinnossa ja laitoksen toimialalla elinkeinoelämässä edelleen suuria muutoksia, jotka vaikuttavat laitoksen toimintaan. Valtion- ja kuntahallinnon rakenteelliset uudistukset luovat uusia toiminnan mahdollisuuksia, mikäli samalla pidetään huoli siitä, että olemassa olevaa osaamispääomaa ei hukata uudistusten myötä. Tulevaisuutta ei rakenneta ilman tätä pääomaa. Tulevaisuutta rakennettaessa on huomioitava geodesian ja paikkatietoalan kansainvälinen tila ja kehitys. Laitoksen edustamat tutkimusalat sekä niihin liittyvä elinkeinoelämä ovat nykyisin voimakkaasti kansainvälisiä ja laitos on voimavaroineen merkittävä toimija kansainvälisessä tutkimuskentässä erityisesti Pohjoismaissa. Tulevaisuudessa laitosta onkin Director General s review The role of ICT in the acquisition, handling and utilization of geographical information is absolutely essential, and this technology will grow even more important in the future. Geographical information is produced with both permanent indicators embedded in the ground or in buildings and mobile indicators attached to cars, airborne objects and satellites. The information gathered is transferred via several different methods to processors, users and beneficiaries of the data. When you add to this equation the global satellite positioning system and the diverse business applications of geographical information, the picture of a modern geographic information infrastructure is complete. Finland, with its industrial expertise and extensive research devoted to geographical information, is excellently equipped to participate in the development of this infrastructure. In 2008, national legislation implementing the EU s INSPIRE directive will be enacted in Finland. At the same time, a decision will be taken on how national geographical information will be produced and distributed in the future. We do not yet know what kind of modern and user-friendly infrastructure will be developed for Finland. The FGI has developed its research activities over the last decade in such a way that they now include all the essential components of the modern geographical information infrastructure. These components include the creation and maintenance of coordinate systems, the acquisition of geographical information via several different methods, the rapid processing and delivery of geographical information to the user, and positioning technology. Moreover, the FGI is in the process of developing two modern testing areas for geographical information technology, one in the city and one in the countryside. With these developments, the FGI is now in a prime position to participate in the planning, development and implementation of a national geographical information strategy. Major changes are forthcoming in the next few years both in Finland s central government and in the business and industries in the FGI s sphere of operations. These changes will inevitably affect the activities of the FGI. Structural reforms in central and local government will create new opportunities, but in this process we must also be mindful not to lose the competence capital that we have accrued. It would be impossible to build a better future without that capital. As we build for the future, we must monitor the international status and development of the geodetic and geographical information sector. Research areas represented by the FGI and the related business and industry are now firmly international, and the FGI and its resources are significant players in the international research field, particularly in the context of the Nordic countries. In the future, the FGI must purposely step up its efforts to cooperate 4

5 yhä määrätietoisemmin kehitettävä yhteistyön kautta osaksi eurooppalaista tutkimusverkkoa, jotta se tulevina vuosina voi saada sekä osaamista että rahoitusta kotimaasta saatavien voimavarojen lisäksi. Tämän lisäksi laitosta on kehitettävä myös globaalissa tutkimuksen kentässä. Paikkatietoalan kaupalliset markkinat kasvavat, keskittyvät ja niille ilmestyy suuria globaaleja toimijoita. Samalla hallinto tulee käyttämään nykyistä enemmän paikkatietoja tuottavuutensa parantamiseksi ja Euroopan Unioni toteuttaa voimakkaasti yhtenäistävää paikkatietopolitiikkaa. Tämä luo uusia tutkimus- ja kehittämistarpeita, jotka on huomioitava laitosta kehitettäessä. Kulunut vuosi oli laitoksen 89. toimintavuosi ja laitos saavutti sille asetetut tavoitteet. Vuosi 2008 on laitoksen 90. toimintavuosi, sillä laitos perustettiin Eduskunnan säätämällä lailla Laitos omaa pitkän tutkimustradition. Arviointien perusteella sen toiminta on laadukasta, joten iästään huolimatta se kykenee täyttämään tutkimusvelvoitteensa myös tulevaisuudessa. in projects as a part of the European research network. This is necessary if the FGI is to develop its competence and funding beyond our national resources. The FGI must also extend its participation in the field of global research. The commercial markets for geographical information are growing and becoming more concentrated, and clear global leaders are appearing. At the same time, governments are increasingly looking to use geographical information to improve productivity, and the European Union is working to create a common geographical information policy. All of these factors will create new research and development needs that will have to be considered as the FGI develops. This past year was the FGI s 89 th year of operations, and the main goals set were achieved. In 2008, the FGI will celebrate its 90 th anniversary, having been founded by virtue of an Act enacted by the Finnish Parliament on 5 July The FGI has a long tradition of research, and assessments have shown that its activities are of a high quality. Up to date despite its age, the FGI is ready to meet all future research obligations. Ylijohtaja Director General 5

6 Överdirektörens översikt Informations- och teleteknik har en stor betydelse för anskaffning, hantering och utnyttjande av geografiska data. I framtiden ökar betydelsen av denna teknik fortfarande. Geografiska data skaffas med hjälp av fasta detektorer i terrängen och i byggnader samt detektorer i bilar, satelliter och modellplaner. Samlade data förmedlas med olika metoder till de som hanterar, använder och utnyttjar data. Tillsammans med det ovan nämnda skapar även global lokalisering med hjälp av satelliter och mångsidig tillämpning av geografiska data i företagsverksamheten en färdig bild av den moderna geografiska informationsinfrastrukturen. Finland har utmärkta möjligheter att delta i utvecklingen av denna infrastruktur genom sitt industriella kunnande och genom forskning som inriktar sig på geografiska data. År 2008 skapas lagstiftningsgrunder i vårt land för att verkställa INSPIRE-direktivet nationellt. Samtidigt beslutas hur den nationella produktionen och utdelningen av geografiska informationstjänster skall organiseras. I framtiden skall man besluta hurdan modern infrastruktur, som betjänar användarna effektivt, skall byggas i landet i sinom tid. Geodetiska institutet har utvecklat sin verksamhet under de senaste årtionden så att dess forskningsverksamhet nu omfattar alla centrala delar av den moderna geografiska informationsinfrastrukturen: underhåll och skapande av koordinatsystem, anskaffning av geografisk information med olika metoder, processning och snabbt tillställande av geografiska data till användarna samt lokaliseringsteknik. Dessutom håller institutet på att utveckla två moderna prov- och testområden inom geografisk informationsteknik, det ena området är i staden och det andra på landsbygden. På detta sätt har institutet goda färdigheter att delta i planering, utveckling och genomförande av nationell geografisk informationsstrategi. Under de närmaste åren sker, inom statsförvaltningen och inom institutets verksamhetsfält inom näringslivet, fortfarande stora förändringar som påverkar institutets verksamhet. De strukturella reformerna inom stats- och kommunförvaltningen skapar nya möjligheter till verksamheten om man samtidigt ser till att man inte tappar det existerande kunskapskapitalet. Framtiden kan inte byggas utan detta kapital. För att kunna bygga en framtid skall man ta hänsyn till det internationella läget och den internationella utvecklingen av geodesi och branschen för geografisk information. Forskningsområden som institutet representerar och näringslivet i samband med dem, är i dag starkt internationella och institutet är med sina resurser en betydande aktör inom det internationella forskningsfältet speciellt i de nordiska länderna. I framtiden skall institutet utvecklas allt mer målmedvetet genom samarbete till en del av ett europeiskt forskningsnätverk, så att det kan under de kommande åren få såväl kunskaper som finansiering som tillägg till de resurser som det får från hemlandet. Dessutom skall institutet utvecklas inom det globala forskningsfältet. De kommersiella marknaderna inom branschen för geografisk information växer och koncentreras, och nya stora aktörer förekommer på marknaderna. Samtidigt kommer förvaltningen att använda geografiska data i högre grad än i dag för att förbättra sin produktivitet. Även Europeiska unionen driver en stark och enhetlig geografisk informationspolitik. Detta skapar nya forsknings- och utvecklingsbehov som skall beaktas i utvecklingen av institutet. Det gångna året är institutets 89:e verksamhetsår och institutet nådde de ställda målen. År 2008 är institutets 90:e verksamhetsår, eftersom institutet grundades i enlighet med en lag som riksdagen stiftade den Institutet har en lång forskningstradition. På basis av bedömningar är dess verksamhet högklassigt. Trots sin ålder kan den ändå uppfylla sin forskningsplikt även i framtiden. 6

7 Hallinto Henkilöstö Vuonna 2007 Geodeettisella laitoksella työskenteli 62 henkilöä, joista 18 oli määräaikaisessa työsuhteessa. Henkilöstön keski-ikä oli 39 vuotta. Henkilöstöstä oli naisia 32 % ja miehiä 68 %. Henkilökunnan ikäjakauma ilmenee oheisesta kaaviosta. Nuorten työntekijöiden osuus laitoksen työntekijöistä lisääntyi, mikä muutti myös koulutusrakennetta. Vakituisesta henkilöstöstä 80,6 % oli yliopiston loppututkinnon suorittaneita ja tutkijakoulutuksen saaneita oli 35,5 %. Tohtoreita oli kaikkiaan 14. Koulutusrakenne ja sen kehittyminen on kuvattu oheisessa kaaviossa. Talous Toimintamenoilla rahoitettiin 48 henkilötyövuotta ja ulkopuolisella rahoituksella 10 henkilötyövuotta. Henkilöstökulut olivat kolme miljoonaa euroa vuonna 2007, mikä on kaikkiaan 64,8 % laitoksen kokonaiskustannuksista. Henkilöstökulut kasvoivat 13,3 % vuodesta Administration Personnel There were total of 62 people working at the Finnish Geodetic Institute in 2007, including 18 on temporary contracts. The average age of personnel was 39 years. 32% of staff was women and 68% men. The age distribution of the personnel is shown in the accompanying table. The number of young employees at the Institute increased, which changed also the educational structure. 80.6% of the permanent personnel had a university degree and 36% had scholar level training. There were total of 14 doctors. The accompanying chart shows the educational structure and its development. Finance 48 manyears were funded through operating expenses and 10 manyears through external funding. Personnel expenses totalled 3 million euros in 2007, which accounted for a total of 65% of the total costs of the Institute. Increase from year 2006 was 13%. 7 % % 36 % 30 % % 7 % 19 % % Tutkijakoulutusaste Ylempi korkeakouluaste Alempi korkeakouluaste 22 % 29 % 10 % 5 % 3 % 21 % 39 % Alin korkea-aste Keskiaste Perusaste Henkilökunnan koulutusrakenne. Education structure of personnel Henkilöstön ikäjakauma Age distribution of personnel

8 Tehdyn työajan osuus säännöllisestä vuosityöajasta oli 86,4 %. Työajan palkkojen osuus palkkasummasta oli 64,2 % ja välillisten työvoimakustannusten osuus työajan palkoista 55,6 %. Kirjasto- ja informaatiopalvelut Geodeettisen laitoksen kirjasto on julkinen luonnontieteellinen erikoiskirjasto, jonka kokoelmat käsittelevät erityisesti geodesian, geoinformatiikan, kartografian, kaukokartoituksen, navigoinnin, tähtitieteen ja geofysiikan aihepiirejä. Kirjasto tukee laitoksen tutkimustyötä ja palvelee myös ulkopuolisia tiedon tarvitsijoita. Geodeettisen laitoksen kirjastossa ja arkistoissa on sekä uusinta alan tietoa että vanhempaa harvinaislaatuistakin kirjallisuutta, mittaustuloksia, karttoja ja valokuvia. Hallinto Geodeettinen laitos on maa- ja metsätalousministeriön alainen valtakunnallinen tutkimuslaitos. Laitosta johtaa ylijohtaja, professori Risto Kuittinen ja hänen sijaisenaan toimii osastonjohtaja, professori Tapani Sarjakoski. Laitoksen johtamisessa ylijohtajan apuna toimii johtoryhmä, jonka muodostavat ylijohtaja, osastonjohtajat, talouspäällikkö sekä hallintosihteeri. Johtoryhmä kokoontuu keskimäärin kerran kuukaudessa. Kokouksissa käsitellään tutkimusohjelmia, toiminta-, taloussuunnitelma- ja vuosisuunnitelmia, tilinpäätösasiakirjoja, vuosikertomusta, laitoksen tulossopimusta sekä muita esille tulevia asioita. Laitoksessa oli vuonna 2007 oheisen taulukon mukaiset osastot, niiden johtajat ja henkilökunta. The percentage of hours worked was 86% of the regular hours. The percentage of wages for hours worked of total payroll was 64% and the percentage of indirect labour costs of wages for hours worked was 55%. Library and information services The library of the Finnish Geodetic Institute is a public, scientific special library. Its collections consist of topics that concern particularly geodesy, geoinformatics, cartography, remote sensing, navigation, astronomy and geophysics. The library supports Institute s research and it also serves the outside persons in information need. In its library and archives the Finnish Geodetic Institute gathers the newest data in the field and maintains a collection of older literature some of which is quite rare measuring results, maps and photographs. Administration The Finnish Geodetic Institute is a national research institute under the jurisdiction of the Ministry of Agriculture and Forestry. The Institute is headed by Director General Risto Kuittinen. The deputy to the Director General is Tapani Sarjakoski, the Head of Department of Cartography and Geoinformatics. The Board assists the Director General in his daily work. The Board consists of the heads of department, the chief accountant, the personnel representative and the Director General s secretary. The Board assembles approximately once a month. The task of the Board is to prepare research plans, the annual plan, the budget, annual reporting, the training plan and other current issues. The accompanying table shows the Institute s operating units with the respective head of department for the year under review. The table also shows the number of personnel within each unit. Osastot Johtaja Henkilökunnan määrä Geodesian ja geodynamiikan osasto H. Virtanen vs. 18 Kaukokartoituksen ja fotogrammetrian osasto J. Hyyppä 16 Geoinformatiikan ja kartografian osasto T. Sarjakoski 12 Navigoinnin ja paikannuksen osasto R. Chen 7 Hallinto- ja tukipalvelut P. Koponen 7 Departments Director Number of employees Geodesy and Geodynamics H. Virtanen 18 deputy Remote Sensing and Photogrammetry J. Hyyppä 16 Geoinformatics and Cartography T. Sarjakoski 12 Navigation and Positioning R. Chen 7 Administration and supporting services P. Koponen 7 Laitoksen osastot, niiden johtajat ja henkilökunta Departments of the Institute, heads of deparments and personnel

9 Rahoitus Geodeettisella laitoksella oli vuonna 2007 käytettävissään budjettivaroja , ulkopuolista tutkimusrahoitusta ,00 ja tilaustutkimusrahoitusta ,00. Laitoksen toiminnan kokonaisrahoitus oli siten , jossa on lisäystä vuodesta 2006 kaikkiaan eli 2,6 %. Siirryttäessä vuoteen 2008 laitoksen taloudellinen tilanne oli hyvä. Seuraavasta laskelmasta ilmenevät laitoksen toiminnan kulut ja rahoitus. Financial information The Finnish Geodetic Institute received funding to the amount of EUR 3,338,000 in the budget for 2007 and the external funding to the sum of EUR 869, and funding from free-charging operations EUR 556, The total funding of the Institute was EUR 4,764, which represents an increase of EUR 119,342 or 2.6 percent compared with The financial situation of the Institute was good at the beginning of The funding and costs of the Institute s activities are shown in the following table TOIMINNAN RAHOITUS Budjettirahoitus , ,00 Ulkopuolinen rahoitus , ,00 Maksullisen toiminnan tuotot , ,42 TOIMINNAN RAHOITUS , ,42 TOIMINNAN KULUT Aineet, tarvikkeet ja tavarat Ostot tilikauden aikana , ,63 Henkilöstökulut , ,08 Vuokrat , ,43 Palvelujen ostot , ,63 Muut kulut , ,17 Poistot , ,25 TOIMINNAN KULUT , , OPERATING INCOME (EUR) Budget funding 3,357, ,300, External funding 869, , Profits of chargeable operations 56, , OPERATING INCOME 4,783, ,645, OPERATING EXPENSES Materials, supplies and goods Purchases during the financial period 293, , Personnel costs 3,081, ,665, Rents 288, , Purchased services 630, , Other expenses 226, , Depreciations 231, , OPERATING EXPENSES 4,751, ,279,

10 Koordinaattijärjestelmät Suomen uusi korkeusjärjestelmä N2000 Geodetic reference systems Korkeusjärjestelmän luomiseksi ja ylläpitämiseksi Suomessa on tehty kolme valtakunnallista tarkkavaaitusta. Ensimmäisen suoritti Tie- ja vesirakennusten ylihallitus vuosina Koko maan yli ulottuneen toisen tarkkavaaituksen suoritti Geodeettinen laitos vuosina Toisen tarkkavaaituksen tuloksena syntyi tällä hetkellä käytössä oleva valtakunnallinen N60- korkeusjärjestelmä. Mittausmenetelmien kehittyminen, maankuoren liikkeet, kiintopisteiden tuhoutuminen ja globaaleissa järjestelmissä tapahtuvat muutokset rapauttavat kansallisen koordinaatiston nopeasti, ellei sitä jatkuvasti ylläpidetä. Tämä työ vaatii vuosikymmenien sitoutumisen, eikä sitä voida hoitaa lyhytkestoisin projektein, koska samalla on myös turvattava infrastruktuurin säilyminen. Tämä koskee niin kiintopisteistöä kuin havaintoasemia ja niissä tehtäviä mittauksia ja mittausten luotettavuutta. Kolmas tarkkavaaitus alkoi v ja sen kenttätyöt päättyivät v Tällöin viimeisetkin naapurimaiden rajoille ulottuviin sidoksiin kuuluvat pisteet saatiin liitetyksi verkkoon. Koko verkon linjojen yhteispituus on noin km ja kiintopisteitä on yli Suomen kolmanteen tarkkavaaitukseen perustuva N2000-korkeusjärjestelmä julkistettiin Järjestelmän pääkiintopiste sijaitsee Metsähovin observatoriossa. (Kuva Markku Poutanen) The new national height system N2000 is based on the third precise levelling of Finland. The fundamental point of the system is at the Metsähovi Observatory. (Photo Markku Poutanen) Finland s new national height system N2000 To create and maintain the height system in Finland, three national precise levellings have been carried out. The National Board of Public Roads and Waterways executed the First Levelling of Finland from 1892 to The FGI conducted the Second Levelling of Finland from 1935 to 1975, covering the whole country. The N60 national height system currently in use was created as a result of the Second Levelling. The Third Levelling of Finland started in 1978, and field measurements were completed in The most recent sites extending the loops to the borders of Finland s neighbouring countries were added to the network at this time. A total of more than 9,000 km of double-run lines were measured, comprising more than 6,000 benchmarks. The new national height system N2000 was announced in 2007, after the final adjustments were made, with the fundamental benchmark at the Metsähovi research station. At the same time, the related Recommendation for the Public Administration (JHS 163) was published. The announcement was arranged together with the national partners, the National Land Survey of Finland, the Finnish Institute of Marine Research and the Finnish Maritime Administration, during the GIS Fair in Helsinki in September The N60 is now the most common height system in use in Finland. Since 1960, land uplift has caused a 40 cm increase in heights on the Gulf of Bothnia coast. In southeast Finland the uplift is less pronounced, with changes under 10 cm. These changes have practical implications, e.g. in the planning of waterways and shipping channels. In the N2000 system, land uplift is computed according to the situation in the year Based on a joint Nordic adjustment, Sweden s new national height system is also based on this same premise, and now the Finnish and Swedish systems are compatible to an accuracy of couple millimetres. Promoting the use of joint geoinformation in Europe has been the goal of many projects since the 1990s. The zero height for the current N60 system was 10

11 Lopullisten laskujen jälkeen N2000- korkeusjärjestelmä ja siihen liittyvä Julkisen hallinnon suositus 163 julkistettiin vuonna Järjestelmän peruspisteen monumentti sijoitettiin Metsähovin observatorioon. Yhteinen julkistustilaisuus tärkeimpien valtakunnallisten toimijoiden kanssa (Maanmittauslaitos, Merentutkimuslaitos ja Merenkulkulaitos) järjestettiin syyskuussa 2007 Paikkatietomarkkinoilla. Tällä hetkellä N60 on maassamme yleisimmin käytössä oleva korkeusjärjestelmä. Maannousu on vuodesta 1960 muuttanut korkeuksia Pohjanlahden rannikolla jo yli 40 cm. Kaakkois-Suomessa nousu on ollut vähäisempää, alle 10 cm. Näin suurilla muutoksilla on käytännön merkitystä mm. vesistörakentamisessa ja laivaväylien suunnittelussa. N2000-järjestelmässä maannousu lasketaan vuoden 2000 tilanteen mukaisesti. Myös Ruotsin uusi kansallinen korkeusjärjestelmä on laskettu saman ajanhetken mukaan pohjoismaisen sopimuksen mukaisesti. Niinpä Suomen ja Ruotsin uudet järjestelmät ovatkin millimetrien tarkkuudella yhteensopivia. Eurooppalaisen paikkatiedon yhteiskäytön edistäminen on ollut 1990-luvulta alkaen monien hankkeiden päämääränä. Nykyisen N60-järjestelmän lähtökorkeutena oli Helsingin mareografin vuosien havainnoista laskettu Helsingin keskivedenpinta vuonna Uuden N2000-järjestelmän lähtötaso on Kirkkonummella Geodeettisen laitoksen Metsähovin observatorion alueella oleva kiintopiste PP2000. N2000-järjestelmä ei ole aiempien kansallisten korkeusjärjestelmien tavoin sidottu Helsingin keskimääräiseen merenpintaan, vaan se perustuu NAP:n määrittämään korkeustasoon. Poikkeama Helsingin keskimääräisestä merenpinnasta on vain desimetrin suuruusluokkaa. GPS-mittausten lisääntyvä käyttö korkeudenmäärityksissä asettaa myös uudet haasteet korkeusjärjestelmille. N2000:n myötä laskettiin myös uusi kansallinen geoidimalli FIN2005, joka on jo käytössä monissa GPS-sovelluksissa. Sen avulla GPS-korkeudet voidaan muuttaa suoraan N2000:n mukaisiksi korkeuksiksi. Yhteyshenkilö: Markku Poutanen N2000-korkeusjärjestelmä julkistettiin syksyllä 2007 Paikkatietomarkkinoilla Helsingin Messukeskuksessa. (Kuva Markku Poutanen) The N2000 height system was published in autumn 2007 during the Geo-Info Market Event (Paikkatietomarkkinat) in the Helsinki Fair Centre. (Photo Markku Poutanen) the mean sea level in Helsinki in 1960, based on Helsinki tide gauge measurements from 1935 to The fundamental benchmark for the new N2000 system is the benchmark PP2000, located in the Metsähovi research station area of the FGI in Kirkkonummi. Unlike earlier national height systems, the N2000 system is not tied to the mean sea level of Helsinki, but to a starting level derived from the NAP. The deviation from the mean sea level in Helsinki is on the order of one decimetre. The use of GPS observations in height definition creates new challenges for height systems. As part of the N2000, a new national geoid model FIN2005 was adapted, already in use in several GPS applications. The new model enables GPS heights to be converted directly into N2000-compatible heights Contact person: Markku Poutanen 11

12 Painovoima Painovoima ja vesimäärän vaihtelut Mittausteknologian ja mallien suuresta kehityksestä johtuen havainnot ajallisesti muuttuvasta Maan painovoimakentästä ovat tulleet nopeasti tärkeiksi työkaluiksi tutkittaessa mantereiden vesivarastoja. HYDROGRAV-projektissa on käytetty painovoimamittausmenetelmiä todentamaan ja kehittämään hydrologisia malleja ja päinvastoin. Suomen Akatemian rahoittamassa yhteistyöprojektissa on mukana Teknillisen korkeakoulun Geoympäristötekniikan ja vesitalouden laboratorio, Geodeettinen laitos, Suomen ympäristökeskus ja Ohion valtionyliopisto. Yhteyttä painovoiman vaihteluiden, maaperän kosteuden ja pohjaveden välillä on tutkittu paikallisessa mittakaavassa Metsähovissa suprajohtavalla gravimetrilla GWR T020 ja mittaamalla välittömästi aseman lähellä pohjaveden korkeutta, irtomaan kosteutta ja sadantaa. Itämeren kuormitusvaikutusta on poistettu käyttämällä vedenkorkeustietoja mareografeista. Alueellisessa mittakaavassa muutoksia on tutkittu käyttämällä dataa GRACE-satelliittilennosta ja hydrologisia malleja. GRACE-ratkaisuja eri laskentakeskuksista on tutkittu Fennoskandian ja erityisesti Suomen alueilla. Erilaisia tasoitusalgoritmeja on testattu GRACE:n antamiin painovoimamalleihin, kun on laskettu maa-alueiden massan muutoksia painovoiman muutoksista vastaavilla alueilla. Hydrologisista malleista on tutkimuksissa käytetty maailmanlaajuisia GLDAS (Global Land Data Assimilation System)- ja CPC (Climate Prediction Center) -malleja sekä Suomen ympäristökeskuksen WSFSvesivarastomallia (Watershed Simulation and Forecasting System). Vesimäärät laskettuna Gravity GRACE:n vesiarvoja laskettuna kuukausimalleista 300:n ja 600 km:n erotuskyvyillä on verrattu maailmanlaajuiseen GLDAS (ei lunta) -malliin ja WSFS vesistömallijärjestelmään. GRACE water equivalent calculated from GRACE monthly models using 300 km and 600 km smoothing radi compared with GLDAS (without snow) and WSFS water models. All values are means over the Finnish watershed area. Painovoimanvaihtelut Metsähovissa GRACE kuukausimalleista (800 km:n erotuskyvyllä) laskettuna ja verrattuna suprajohtavan gravimetrin havaintoihin (SG), korjattuna Itämeren vaikutuksella (SG HSL) ja ilman korjausta (SG). Gravity variations in Metsähovi from monthly GRACE models (smoothing radius 800 km) and from the superconducting gravimeter in Metsähovi without (SG monthly) and with (SG HSL corr) correction of the Baltic Sea loading. Gravity and water mass variations Due to major developments in measuring technology and modelling capabilities, observations on the timevariable gravity field of the Earth have rapidly become a major tool for the study of variations in continental water masses. In the HYDROGRAV project, gravity measurement methods are used to verify and develop hydrological models and vice versa. The project is a joint effort of the Laboratory of Geoenvironmental Technology and the Laboratory of Water Resources of the Helsinki University of Technology, the Finnish Geodetic Institute, the Finnish Environment Institute, and the Ohio State University. It is funded by the Academy of Finland. The connection between gravity variations and changes in soil moisture and groundwater a local scale is studied with the Superconducting gravimeter GWR T020 at Metsähovi and by measuring the ground-water level, soil moisture and precipitation in the direct vicinity of the station. The loading effects of the Baltic Sea on the gravity data were removed using tide gauge data. On a regional scale, changes are studied using data from the GRACE satellite mission and hydrological models. GRACE solutions from different sources have been investigated over Fennoscandia and especially over Finland. Different smoothing algorithms have been tested on the GRACE gravity field models when calculating changes in continental mass storage from variations in the gravity field over the area. Hydrological models used in the study are the Global Land Data Assimilation System (GLDAS) of NASA and NOAA, the Climate Prediction Center (CPC) global soil moisture data set, and the Watershed Simulation and Forecasting System (WSFS) of the Finnish 12

13 GRACE-aikasarjoista Suomen valuma-alueelle osoittavat, että GRACE antaa oikean vaiheen ja mittakaavan vesivarastoille WSFS alueelle. Jotta Metsähovissa voitaisiin erottaa toisistaan paikallinen, alueellinen ja maailmanlaajuinen hydrologiasta johtuva painovoimavaikutus, on tehty teoreettisia laskuja maailmanlaajuisilla hydrologisilla malleilla. Näitä malleja on paranneltu Suomen alueella WSFS-mallilla. Itämeren veden korkeudella on suuri vaikutus GRACEpainovoimahavaintoihin. GRACE:n ratkaisuja on korjattu valtamerien vaihteluilla, mutta vaihtelevalla menestyksellä Itämeren alueelle. Meneillään oleva Suomen Akatemian projekti tutkii, kuinka hyvin Itämeren vaikutus on poistettu eri GRACE-ratkaisuista. Yhteyshenkilö: Heikki Virtanen Absoluuttigravimetria 2007 Venäjä Kesäkuussa 2007 Geodeettinen laitos (GL) mittasi yhteistyössä Geodesian, fotogrammetrian ja kartografian tutkimuslaitoksen (TsNIIGAiK, Moskova) kanssa kaksi absoluuttipistettä Luoteis-Venäjällä. Nämä asemat ovat Pulkova Pietarin lähellä ja Lovozero Kuolan niemimaalla. GL käytti gravimetriään FG5-221 ja TsNII- GAiK gravimetriään FG Työn tarkoituksena oli ensinnäkin verrata näiden kahden gravimetrin tuloksia kenttäoloissa, ja täten se oli jatkoa suomalais-venäläisille absoluuttigravimetrien vertailuille 2004 ja Kummallakin asemalla on pysyvä GPS-vastaanotin. GPS-aikasarja yhdessä mahdollisesti toistettavien absoluuttimittausten kanssa antaa tulevaisuudessa mahdollisuuden määrittää jääkauden jälkeinen maannousu näillä pisteillä. Tämä puolestaan antaa tieto alueiden jäätiköitymishistoriasta ja maan reologiasta. Islanti Heinä-lokakuussa 2007 Geodeettinen laitos mittasi Islannissa kahdeksan absoluuttipistettä yhteisessä hankkeessa Islannin maanmittauslaitoksen (LMI) kanssa. Hankkeeseen osallistui myös Saksan liittovaltion maanmittausvirasto BKG. Vuonna 1997 BKG ja GL olivat mitanneet seitsemän näistä kahdeksasta pisteestä. Monet geodynaamiset ilmiöt muuttavat Islannissa sekä pisteiden koordinaatteja että niiden painovoimaa: Keski-Atlantin selänteen leviäminen, maan vaipan pluumi Islannin alla, vulkanismi, ja suurten jäätiköiden sulaminen. Työn tarkoituksena oli päivittää Islannin painovoiman perusverkko, ja saada tietoa painovoiman muutoksista geofysiikan tarkoituksiin. Painovoimanmuutosten ja koordinaattien muutosten yhteistulkinta antaa nimittäin sellaista tietoa taustalla Environment Institute. Water equivalent time series calculated from the GRACE data for the Finnish watershed area show that GRACE is able to correctly reproduce the main signal and scale of the water storage in the WSFS area. To separate the effect of local, regional and global hydrology on gravity in Metsähovi, theoretical loading calculations have been performed using the global hydrology models. The global models were refined by inserting the WSFS model over Finland. The variations in the level of the Baltic Sea also have a large effect on the gravity field detected by GRACE. Gravity field solutions from GRACE are corrected for ocean variability, with varying success over the Baltic Sea. An ongoing study supported by the Academy of Finland investigates how well the Baltic Sea influence has been removed from the different GRACE solutions. Contact person: Heikki Virtanen Absolute gravimetry 2007 Russia In June 2007, two stations were measured in northwest Russia in co-operation with the Central Research Institute of Geodesy, Aerial Survey and Cartography (TsNIIGAiK, Moscow). The stations were Pulkovo near St. Petersburg and Lovozero in the Kola peninsula, used its absolute gravimeter FG The FGI and FG5 110 absolute gravimetry TsNIIGAiK used its. The purpose was to compare the two gravimeters in field conditions and the work was a continuation of similar Russian-Finnish comparison campaigns in 2004 and The stations are both equipped with permanent GPS receivers. GPS together with eventual repeated absolute measurements may in the future be used to determine the postglacial rebound at these stations, and thus after information on Pleistocene glacial history and Earth rheology. Iceland From July until October 2007, eight stations were measured in Iceland in a joint project with the National Land Survey of Iceland (Landmæligar Ìslands, LMI) and in co-operation with the Federal Agency of Surveying and Mapping (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie BKG, Frankfurt a/m). Of the eight stations seven had been previously surveyed by BKG and FGI in Many geodynamical phenomena in Iceland change both gravity and the positions of the stations: the spreading at the Mid-Atlantic ridge, the mantle plume below Iceland, the volcanism and the loss of ice from the major glaciers. The purpose of the work is to update the gravity reference network of Iceland, and to obtain information about gravity change for geophysical purposes. The joint interpretation of gravity change and position change allows insights into the underlying geodynamic phenomena that are not possible with either type of data alone. This has important implications a.o. for the monitoring of geohazards. The updated gravity values together with the gravity and 13

14 Ylhäällä vasemmalla ja oikealla: näkymä absoluuttiselta painovoimapisteeltä Háumýrar Islannin ylämaalta. Taustalla Islannin kolmanneksi suurin jäätikkö Hofsjökull. Mittaukset tehtiin maastoon valetulla betonipilarilla, jonka päälle pystytettiin havaintojen ajaksi teltta. Alhaalla: sisänäkymä teltasta. (Kuvat Jaakko Mäkinen) Above left and right: Views from the Háumýrar absolute gravity station in the Icelandic highlands. In the background the Hofsjökull glacier. The measurements were performed in a tent that was temporarily put up over the permanent concrete pier. Below: inside the tent. (Photos Jaakko Mäkinen) olevista geodynamiikan ilmiöistä, jota ei voi saada kummastakaan havaintotyypistä erikseen. Tämä on tärkeää mm.erilaisten ympäristöriskien seurannan kannalta. Uudet painovoima-arvot yhdessä havaittujen painovoiman ja koordinaattien muutosnopeuksien kanssa ovat perustana Islannin uutta korkeusverkkoa luotaessa. Mittaukset Puolassa ja Baltian maissa Luxemburgin gravimetrivertailun jälkeen Geodeettinen laitos mittasi kolme absoluuttipistettä Puolassa: Władysławowo, Borowa Góra, and Książ. Näistä Władysławowo oli mitattu 2004 ja 2005 yhteistoimin Puolan avaruustutkimuskeskuksen kanssa ESEA-RI-hankkeessa. Tarkoituksena on seurata läheisen Władysławowon mareografin stabiilisuutta, ja työ liittyy myös GL:n tutkimuksiin Itämeren vedenkorkeuden vaihtelun painovoimavaikutuksesta. Borowa Góra Varsovan lähellä on Puolan painovoimaverkon peruspiste. GL oli tehnyt siellä aiemmin mittauksen JILAg-5-gravimetrillä osallistuessaan tuon verkon luomiseen v. 1995, ja myöhemmin UNIGRACE-hankkeessa v Työ tehtiin yhdessä Puolan Geodesian ja kartiografian laitoksen kanssa. Książ taas on luolasto, jossa avaruustutkimuskeskuksella on kaksi pitkää putkivesivaakaa, kuten GL:lla Lohjan kaivoksessa. Puolan jälkeen GL teki vielä mittauksen Liettuassa, Vilnan Gediminas teknillisessä korkeakoulussa ja Riikassa, Latvian yliopistolla. Jälkimmäiseen työhön osallistui Latvian karttalaitos. Pisteet ovat ao. maiden painovoimanmittausten peruspisteitä ja Euroopan integroidun geodeettisen verkon (ECGN) pisteitä, ja työn tarkoituksena oli niiden ylläpito. motion rates serve as a fundament for the creation of the new height system in Iceland. Measurements in Poland and the Baltic countries After the Luxemburg intercomparison, three absolute stations were measured in Poland: Władysławowo, Borowa Góra, and Książ. The Władysławowo station had previously been occupied in 2004 and 2005 in cooperation with the Space Research Center of the Polish Academy of Sciences (Warsaw)in the ESEAS-RI project. The purpose is to ascertain the stability of the Władysławowo tide gauge, which is important for monitoring the Baltic Sea level. Borowa Góra, measured in co-operation with the Institute of Geodesy and Cartography (Warsaw), is the fundamental site of the Polish gravity refererence network and was previously measured by FGI using the JILAg-5 gravimeter in 1995 and Książ is the site of of the Polish long watertube tiltmeters. After the measuremensts in Poland, the station in Vilnius, Lithuania, was measured in co-operation with the Vilnius Gediminas Technical University, and the station in Riga, Latvia, in co-operation with the Latvian Geospatial Information Agency and the University of Latvia. The purpose of the measurements was to to monitor these fundamental gravity reference stations and to obtain information about gravity change in this poorly determined marginal zone of the Fennoscandian postglacial rebound. The FGI carried out measurements at the Vilnius stations in 1994 and 2002 and at the Riga station in 1995, using the absolute gravimeter JILAg-5. Contact person: Jaakko Mäkinen 14

15 Samalla saadaan tietoa painovoimanmuutoksesta tällä Fennoskandian jääkauden jälkeisen maannousun reunaalueella, jossa maannousu tunnetaan huonosti. GL on aiemmin tehnyt mittauksen Vilnassa v ja 2002 ja Riikassa v gravimetrillä JILAg-5. Yhteyshenkilö: Jaakko Mäkinen Absoluuttipainovoimamittaukset Keväällä ja kesällä Metsähovissa verrattiin Ruotsin Lantmäterietin ja Hannoverin yliopiston absoluuttigravimetrejä Geodeettisen laitoksen laitteeseen. Marraskuussa laitoksemme absoluuttigravimetri oli mukana kansainvälisessä laitevertailussa Walferdangessa, Luxemburgissa. Pohjoismainen absoluuttipainovoimamittauskampanja on jatkunut myös vuonna Kotimaassa absoluuttipainovoimamittauksia on tehty Metsähovissa, Vaasassa ja Joensuussa. FIN2005N00-geoidimalli Uusi Suomen geoidimalli FIN2005N00 julkaistiin syksyllä Malli on laskettu sovittamalla EUVN- DA-kampanjan GPS-vaaitusdataan Pohjoismaiden geoidimalli NKG2004. Tämä uusi geoidimalli sopii yhteen valtakunnallisen N2000-korkeusjärjestelmän kanssa muutaman senttimetrin tarkkuudella. Mallia voidaan käyttää GPS:n avulla tehtävissä korkeudenmäärityksissä. Yhteyshenkilö: Mirjam Bilker-Koivula Absolute gravimetry measurements The absolute gravimeter of Lantmäteriet, Sweden, were compared with the absolute gravimeter of the FGI at Metsähovi in spring and in summer and the absolute gravimeter of the University of Hanover (Institut für Erdmessung, IfE). The Nordic Absolute Gravity Mesurement Program continued in In Finland points at Metsähovi (several times), Vaasa (two points), and Joensuu were remeasured. In November, the absolute gravimeter of the FGI participated in the International Comparison of Absolute Gravimeters at the European Center for Geodynamics and Seismology (ECGS) in Walferdange, Luxemburg. The FIN2005N00 geoid model A new geoid model for Finland, FIN2005N00, was released in autumn. The model was derived by fitting the Nordic NKG2004 geoid model to the GPS-levelling data of 50 points of the EUVN-DA campaign. The model coincides with the new national height system N2000 within an accuracy of a few centimetres. It can be used in connection with GPS-based height determination. Contact person: Mirjam Bilker-Koivula Ruotsin ja Suomen absoluuttigravimetrit keskinäisessä vertailumittauksessa Metsähovissa. (Kuva Mirjam Bilker-Koivula) The Swedish and Finnish absolute gravimeters during the intercomparison at Metsähovi. (Photo Mirjam Bilker-Koivula) Uusi Suomen geoidimalli FIN2005N00. The new Finnish geoid model FIN2005N00 Marraskuussa Geodeettisen laitoksen mittauslaite oli mukana kansainvälisessä absoluuttigravimetrien vertailussa Walferdangessa, Luxemburgissa. (Kuva Mirjam Bilker-Koivula) In November, the absolute gravimeter of the Geodetic Institute was one of the gravimeters in participating the International Comparison of Absolute Gravimeters in Walferdange, Luxemburg. (Photo Mirjam Bilker-Koivula) 15

16 5 0 Maankuoren liikkeet DynaQlim-projekti maankuoren liikkeiden, ominaisuuksien ja jääkautisen ilmaston tutkimiseksi Vuonna 2007 käynnistyi laaja kansainvälinen projekti DynaQlim (Upper Mantle Dynamics and Quaternary Climate in Cratonic Areas) maankuoren liikkeiden, ominaisuuksien ja jääkautisen ilmaston tutkimiseksi. Hankkeen koordinointi on Geodeettisella laitoksella. Kansainvälisen tutkimusryhmän kokoaminen ja hankeluonnoksen tekeminen syntyi kansallisen litosfäärikomitean aloitteesta. Suunnitelman laatimiseen osallistui kolmisenkymmentä tutkijaa yli kymmenestä maasta. Heinäkuussa 2007 Italian Perugiassa olleen Kansainvälisen geodesian ja geofysiikan unionin yleiskokouksen yhteydessä suunnitelma hyväksyttiin Kansainvälisen Litosfääriprojektin (ILP) hankkeeksi heinäkuussa. DynaQlim on ILP:n alueellinen koordinaatiokomitea, jonka toimikausi on viisivuotinen. DynaQlim-projektin tavoitteina on ymmärtää nykyistä paremmin Maan ylävaipan dynamiikan, koostumuksen, fysikaalisten ominaisuuksien ja lämpötilan välistä yhteyttä, sekä tutkia jäämallien, jääkauden aikaisen ilmaston ja maannousun riippuvuutta. Tarkoituksena on koota alalta jo tehdyt tutkimukset ja tutkijat yhteiseen projektiin, jotta eri alojen tiedot voidaan yhdistää kokonaisvaltaisesti. Tutkimus lähtee liikkeelle Fennoskandian alueen maannoususta, mutta myös muut jäätiköityneet alueet ovat tutkimuksen kohteina. Pohjois-Eurooppa ja Venäjä ovat mielenkiintoisia kohteita siksikin, että näiltä alueilta on saatavissa monipuolista viimeaikaista tutkimusaineistoa. Projektiin liittyen huhtikuussa 2007 järjestettiin Euroopan Geotieteiden Unionin (EGU) kokouksessa Wienissä sessio Ice-Mass Fluctuations and the Dynamical Responses of the Solid Earth. Vuoden 2008 kokouksessa aiheesta on myös oma istuntonsa ja tarkoituksena on pyrkiä järjestämään tällainen tapahtuma vuosittain. DynaQlimin verkkosivut: dynaqlim.fgi.fi. Yhteyshenkilö: Markku Poutanen Geodynamics DynaQlim project founded for the study of upper mantle dynamics and structure and Quaternary climate The year 2007 marked the start of an extensive international project named DynaQlim (Upper Mantle Dynamics and Quaternary Climate in Cratonic Areas) for the study of upper mantle dynamics and structure and the Quaternary climate. The international research committee and project proposal were both initiatives of the national lithosphere committee in Finland. Some 30 researchers from over ten countries participated in the planning of the project, with the Finnish Geodetic Institute acting as project co-ordinator. The International Lithosphere Program (ILP) approved the project in July 2007 during the International Union of Geodesy and Geophysics in Perugia, Italy. DynaQlim is a regional co-ordination committee of the ILP, with a five-year period of operation. One of the goals of the DynaQlim project is to foster a better understanding of the dynamics, composition and physical properties of the Earth s upper mantle and their corresponding relation to climate. The project also aims to study the relationships between ice formations, the Quaternary climate and geodetic land uplift. The project intends to gather researchers and previous research in the field into one common project, combining inter-disciplinary data. The project will begin with the Fennoscandia land uplift area, but other glaciated regions will also be studied. Northern Europe and Russia are interesting subjects because these areas have a large body of current research data to draw on. In April 2007, a session connected to the project entitled Ice-Mass Fluctuations and the Dynamical Responses of the Solid Earth was held at the European Geosciences Union (EGU) meeting in Vienna. There will be a session on the subject again at the 2008 meeting, and work is underway to arrange a similar event annually. DynaQlim website: dynaqlim.fgi.fi Contact person: Markku Poutanen Fennoskandian alueen maannousu ja pysyvät GPS-asemat. Käyrät kuvaavat maannousua (mm vuodessa) suhteessa Maan keskipisteeseen. Pohjoismainen NKG2005LU-maannousumalli perustuu tarkkavaaituksiin, mareografeihin ja geofysikaaliseen mallin ja se on sovitettu pysyvillä GPS-asemilla (kolmiot) tehtyjen havaintojen avulla. Fennoscandian land uplift and permanent GPS stations. Values are mm/year relative to the centre of the Earth. The Nordic NKG2005LU uplift model is based on levelling, tide gauges and a geophysical model and it is fitted with GPS observations made on permanent GPS stations (triangles)

17 Metrologia ja laatu Nummelan perusviiva Nummelan normaaliperusviiva on jo kuuden vuosikymmenen ajan ollut yksi maailman tarkimmista pituuden mittanormaaleista. Ensimmäisinä vuosikymmeninä sitä käytettiin invarlankojen kalibrointiin ja sitä kautta kolmioverkon ja karttojen mittakaavan määrittämiseen. Nykyään siellä kalibroidaan tarkimpia elektronisia etäisyysmittareita. Niillä mittakaava voidaan jäljitettävästi siirtää muille perusviivoille ja testikentille ympäri maailmaa (mm. Olkiluotoon ja Liettuaan vuonna 2007). Lähivuosina Nummelan normaaliperusviivalla on käyttöä Euroopan metrologiatutkimus-projektissa (EMRP) uusien absoluuttisten pituudenmittausmenetelmien validoinnissa. Ainutlaatuisen Nummelan normaaliperusviivasta tekevät sen pituus, tarkkuus ja pitkällä mittaushistorialla osoitettu vakaus. Viivan ,8 mm:n pituus voidaan Väisälän interferenssikomparaattorilla määrittää alle 0,1 mm:n standardi epävarmuudella. Harvinaisen mittausmenetelmän haittapuolina ovat sen työläys sekä vaadittavat äärimmäisen vakaat sääolot. Syksyllä 2007 Nummelan normaaliperusviiva mitattiin Väisälä-komparaattorilla viidennentoista kerran. Edellisestä koko viivan mittauksesta oli kulunut jo 11 vuotta. Mittausta edelsi havaintopilarien perusteellinen kunnostus. Syksyn sääolot olivat poikkeuksellisen normaalit, ja 864 metrin matka mitattiin loka-marraskuun pilvisinä öinä ennätykselliset kahdeksan kertaa. Ennen tätä puolikas, 432 metriä, mitattiin jo kolmesti. Uudet alustavat tulokset sopivat erittäin hyvin yhteen sekä vuoden 1996 koko viivan tulosten että vuonna 2005 seitsemästi mitatun puolikkaan tulosten kanssa. Samoin ne sopivat koko 60-vuotiseen aikasarjaan, jossa maksimivaihtelu Metrology and quality Nummela Standard Baseline Pasi Häkli ja Martin Rub asentavat Väisälän interferenssikomparaattoria Nummelan normaaliperusviivalla. (Kuva Jorma Jokela) Pasi Häkli and Martin Rub installing the Väisälä interference comparator at the Nummela Standard Baseline. (Photo Jorma Jokela) Tarkkuusetäisyysmittaria kalibroidaan Nummelan normaaliperusviivalla Kyviškesin ja Olkiluodon perusviivanmittauksia varten. (Kuva Martin Rub) Calibration of a high precision distance meter at the Nummela Standard Baseline for the baseline measurements at Kyviškes and Olkiluoto. (Photo Martin Rub) For 60 years now, the Nummela Standard Baseline has been one of the most accurate measurement standards in the world. During the first decades it was used for calibration of invar wires and thereby to determine the scale of triangulation network and maps. Nowadays the most precise distance meters are calibrated there, enabling traceable scale transfer to geodetic baselines and test fields around the world. In 2007 such measurements were performed e.g. in Lithuania and at the Olkiluoto nuclear power plant test field. In the coming years the Nummela Standard Baseline will be utilized in the European Metrology Research Project (EMRP) in validation of new absolute distance measurement methods. The Nummela Standard Baseline is unique because of its length, accuracy and stability. The length, mm, can be determined with 0.1 mm standard uncertainty with the Väisälä (white light) interference comparator. The rare measurement method needs extremely stable weather conditions and is rather laborious. In autumn 2007 the Nummela Standard Baseline was measured for the 15 th time with the Väisälä comparator, 11 years after the previous measurements of the entire baseline. Before this, the observation pillars were thoroughly reconditioned. The weather conditions were exceptionally normal, and the distance of 864 metres was measured an unprecendented eight different times during the cloudy October and November. Before this, the first half, 432 metres, had already been measured three times. New preliminary results are very well compatible with the results of year 1996 for the entire baseline and with the results of seven measurements of the first half in Throughout the 60 year time series,the maximum variation of the 864 metres has been 0.6 mm. 17

18 koko viivan pituudessa on 0,6 mm. Nummelan mittaustulokset ovat jäljitettävissä metrin määritelmään Turun yliopiston Tuorlan observatorion kvartsimetrijärjestelmän kautta. Geodeettinen laitos teki tätä varten kvartsimetrien vertausmittauksia Tuorlassa maaliskuussa ja joulukuussa. Nummelassa Väisälä-komparaattoriin mittakaavan tuovan kvartsimetrimetrin n:o VIII pituus on (lämpötilasta riippuen) noin 1, metriä ja tunnettu noin 40 nanometrin standardiepävarmuudella. Yhteyshenkilö: Jorma Jokela Liettuan perusviiva Elokuussa 2007 Geodeettinen laitos kalibroi kolmannen kerran Vilnan Gediminaan Teknillisen korkeakoulun (VGTU) perusviivan Kyviškėsissä, Liettuassa. Lisäksi VGTU:n päärakennuksessa mitattiin 15 m:n perusviiva. Mittakaava siirrettiin Kyviškėsiin käyttäen siirtonormaalina Nummelan normaaliperusviivalla kalibroitua TKK:n Geoinformatiikan ja paikannustekniikan laboratorion tarkkuus etäisyysmittaria. Lentokentän laidalla sijaitsevalla vuonna 1996 perustetulla Kyviškėsin perusviivalla on kuusi havaintopilaria metrin matkalla. Seitsemäs pilari vuodelta 2000 lentokentän toisella puolen täydentää viivan kolmion muotoiseksi testikentäksi, joka sopii sekä takymetrien että satelliittipaikannuslaitteiden tarkkuuden tutkimiseen. Kyviškėsin vuoden 2007 mittaustulokset sopivat hyvin yhteen vuosien 1997 ja 2001 tulosten kanssa. Vertailun tekevät mielenkiintoiseksi jopa 30 asteen lämpötilavaihtelut eri mittausten välillä. Erot pituuksissa ovat kuitenkin vain millimetrien kymmenesosia ja 0,3 0,8 mm:n mittausepävarmuuden puitteissa merkityksettömiä. Näin ollen kenttämittauksissa usein ongelmallinen lämpötilan mallintaminen näyttää toistuvasti onnistuneen hyvin. Viivan erinomainen vakaus sen ensimmäisen vuosikymmenen aikana taas tekee siitä jo kansainvälisestikin merkittävän kalibrointi- ja testauspaikan. Yhteyshenkilö: Jorma Jokela The measurements in Nummela trace back to the definition of the metre with the quartz gauge system of the Tuorla Observatory of the University of Turku. Comparisons of quartz gauges were performed at Tuorla in March and December. The length of the quartz gauge no. VIII, that brings the scale to the Väisälä comparator at Nummela, is (depending on the temperature) about metres and known with about 40 nanometres standard uncertainty. Nummelan havaintopilarin 24 entisöinti. (Kuva Jorma Jokela) Reconditioning of observation pillar 24 at Nummela. (Photo Jorma Jokela) Contact person: Jorma Jokela Lithuanian baseline Perusviivanmittausta Liettuassa. (Kuva Arunas Buga) Baseline measurement in Lithuania. (Photo Arunas Buga) In August 2007 the Finnish Geodetic Institute calibrated the baseline of the Vilnius Gediminas Technical University (VGTU) in Kyviškės, Lithuania for the third time. In addition, a 15-metres baseline was measured in the VGTU main building. The scale was transferred to Kyviškės using a precise distance meter from the Laboratory of Geoinformation and Positioning Technology at the Helsinki University of Technology. This transfer standard was calibrated at the Nummela Standard Baseline. The metre baseline in Kyviškės, established in 1996, consists of six observation pillars on the side of an airfield. A seventh pillar on the other side of the air field complements the baseline and forms a triangle-shaped test field, suitable for the testing of both tacheometers and satellite positioning equipment. The results of 2007 in Kyviškės are compatible with the results of 1997 and Comparing them is interesting, since there were up to 30-degree temperature differences between the measurements. The differences in lengths were just tenths of millimetres and insignificant within the 0.3 to 0.8 mm measurement uncertainty. It seems that modelling the temperature, which often is problematic in field work, was successful. The excellent stability of the baseline during the first ten years makes the place internationally noteworthy for testing and calibration. Contact person: Jorma Jokela 18

19 Intensiteetin kalibroiminen laserkeilauksessa Kaukokartoitus ja fotogrammetria -osaston laserlaboratoriossa on kehitetty uusi konsepti ja menetelmä laserkeilauksen intensiteetin kalibroimiseksi. Kalibrointisysteemi perustuu laboratoriossa mitattuihin referenssikohteisiin (kuten pressut ja kaupallisesti saatavana olevat sorat), joita voidaan käyttää lasekeilauslentojen kohdealueella. Kehitystyön tärkein vaihe on tähän mennessä ollut sopivien referenssimateriaalien löytäminen, mutta ensimmäisiä sovelluksia laserkeilauksen maakohteille on myös testattu ja ne ovat tuottaneet tilastollisesti merkittäviä tuloksia. Tulosten perusteella pressut ja sorat soveltuvat hyvin intensiteettikalibrointiin, mutta lisäksi tarvitaan hyvin kontrolloidut laboratoriomittaukset, että eri lentokampanjoista saatavat kirkkausarvot saadaan yhteismitallisiksi. Kehitystyötä jatketaan mm. tarkkuuden parantamiseksi. Lisäksi laserlaboratoriossa on kehitetty hyperspektrilidariin tähtäävää intensiteettimittausta superjatkumolaserin avulla. Yhdistämällä superjatkumo-intensiteettimittaus maalaserista saatuun paikkatietoon voidaan testata aktiivisen spektroskopian yhdistämistä laserkeilaukseen. Intensiteettitiedon kalibroinnista on haettu Euro- SDR-projektia yhteistyössä Wienin Teknisen Yliopiston kanssa. Projekti hyväksyttiin toukokuussa 2007 ja se mahdollistaa intensiteettimenetelmien Euroopan laajuisen testaamisen ja tunnettuuden. Yhteyshenkilöt: Sanna Kaasalainen, Eero Ahokas ja Antero Kukko Airborne laser scanner intensity calibration A radiometric calibration method for airborne and terrestrial laser scanners has been developed in the FGI laser laboratory. The concept is based on calibrated brightness targets (tarps and commercially available gravels) for airborne and laboratory use. The work has mainly focused on finding and testing the most suitable targets and the first calibration applications for laser scanning land targets. The first airborne results confirm the feasibility of these targets in airborne and terrestrial laser scanner brightness calibration, but controlled laboratory reference data are necessary to be able to compare the brightness values from separate flights. The future work is related to more accurate laboratory calibration and correction techniques to improve the accuracy of the method. A range of laser scanner intensity experiments as well as hyperspectral laser measurements with a supercontinuum laser have also been carried out. By combining these measurements with terrestrial laser scanner range data, it is possible to investigate the active spectral measurement in terrestrial and airborne laser scanning. We have proposed a European project Radiometric Calibration of ALS intensity through the European Spatial Data Research (EuroSDR), in co-operation with the Technical University of Vienna. The project has been accepted by the EuroSDR in May The project will provide a European mandate for participating national mapping agencies to test the developed methods on a European scale. Contact persons: Sanna Kaasalainen, Eero Ahokas and Antero Kukko Vasemmalla: soranäytteitä intensiteettikalibrointia varten Nuuksion laserkeilauslennoilla Myötäpäivään vasemmalta: tiilimurska, puhallushiekka, musta gabro, LECA-murske sekä karkempi puhallushiekka. Oikealla ylhäällä: Nuuksion 2007 sorien mitatut korkeuspisteet. Oikealla alhaalla: kahden eri (laserkeilaimen) pyyhkäisysuunnan amplitudit (poikkileikkaus yläkuvan alueesta). Kahden soranäytteen amplitudit on merkitty violetilla ja turkoosilla. Left: the calibration gravel samples set up for the Nuuksio July 2007 ALS campaign. Clockwise from top left: crushed redbrick, sandblasting sand (fine grain), black gabbro, crushed LECA, and sandblasting sand (coarse grain). Right top: laser range data points of the Nuuksio July 2007 gravel targets. Right below: intensity raw data (pulse amplitudes of two consecutive scanner sweeps) of the cross section marked with horizontal lines in the top panel. The intensity of two gravel samples are marked with purple and turquoise, similar to the range points in the upper panel. 19

20 Testikenttäkalibrointi ja digitaalikuvien laatu Nopeasti kehittyvät aktiiviset ja passiiviset digitaaliset kuvausmenetelmät korvaavat vauhdilla filmikuvauksen fotogrammetrisessa tiedontuotannossa. Uusien aineistojen ominaisuuksia ovat 3-ulotteisuus, hyvä geometrinen ja radiometrinen laatu, hyvä erotuskyky, monispektrisyys, monisuuntaisuus ja tuotannon nopeus. Nämä aineistot mahdollistavat paikkatietojen tarkan, nopean ja automaattisen mittauksen, tulkinnan ja ajantasaistuksen. Kuvaussysteemi tulee kalibroida, jotta sen tuottamia kuvia pystyttäisiin hyödyntämään tarkoissa ja tehokkaissa fysikaaliseen mallinnukseen perustuvissa mittaus- ja tulkintasovellutuksissa. Tärkeiksi tehtäviksi ovat muodostumassa systeemikalibrointi sekä nopeasti kehittyvillä sensorimarkkinoilla sensoreiden laadunvarmistus, joihin testikenttäkalibrointi on potentiaalinen menettely. Geodeettisen laitoksen Sjökullan testikentällä on kalibroitu vuosina useita digitaalisia ilmakuvauksessa käytettäviä sensoreita, sisältäen laajaformaattiset kartoitussensorit Intergraph DMC, Microsoft UltraCamD ja Leica Geosystems ADS40, keskiformaattinen kartoitussensori Applanix DSS sekä Nikon D2X järjestelmäkamera. Keskeisinä tavoitteina on ollut määrittää systeemien geometrinen, spatiaalinen ja radiometrinen kuvautumismalli ja suorituskyky, kehittää testikenttäkalibrointimenetelmiä sekä tehdä johtopäätelmiä testikenttäkalibroinnin tarpeellisuudesta. Kehitetty fotogrammetrisen testikenttäkalibroinnin prototyyppimenettely esitetään oheisessa kaaviossa. Kalibroinnin vaiheet ovat kuva-aineistojen keruu fotogrammetrisella testikentällä, referenssiaineistojen keruu sekä tulosten analysointi. Fotogrammetrinen testikenttä sisältää referenssikohteet ja mittalaitteet geometriseen, radiometriseen ja spatiaalisen resoluution kalibrointiin. Empiirinen tutkimus osoitti, että perinteiset kuvautumismallit eivät riittävissä määrin mallintaneet laajaformaattisten useaan CCD-kennoon ja kameraan perustuvien sensoreiden (UltraCamD ja DMC) geometristä kuvautumista, mikä ilmeni kuvavääristyminä ja niistä aiheutuvina blokkivääristyminä sekä erityisesti korkeustarkkuuden heikentymisenä. Näitä vääristymiä ei pystytty ennustamaan etukäteistietojen perusteella. Tutkimus näytti, että uusien fotogrammetristen järjestelmien geometrinen tarkkuuspotentiaali oli hyvä, mutta blokkivääristymistä johtuen sitä oli vaikea täydellisesti hyödyntää. Sensorivalmistajat ovat alkaneet kehittää keinoja vääristymien eliminoimiseksi ja testikenttäkalibrointi on tärkeä osa tätä prosessia. Sensorivalmistajat eivät anna yksityiskohtaista tietoa järjestelmien spatiaalisesta erotuskyvystä, vaikka tämä tieto on välttämätön arvioitaessa sensorien geometristä ja radiometristä potentiaalia. Testfield calibration and quality of digital photogrammetric images Rapidly developing active and passive digital imaging are taking over traditional film imaging in photogrammetric applications. Properties of the new materials are 3-dimensionality, excellent geometric and radiometric quality, good resolution, multi-spectral and multi-directional properties, and speed of the data collection. The optimal utilization of these materials enables accurate, fast, and automatic measurement, interpretation, and updating processes. An imaging system has to be calibrated before it can be properly use the efficient and reliable methods based on physical imaging models. The calibration of modern sensors should concern the geometry, radiometry, and spatial resolution. System calibration and system quality assurance in rapidly developing sensor markets are becoming important issues and test field calibration is a potential quality assurance method. Various sensors have been calibrated at the Sjökulla test field of the Finnish Geodetic Institute during , including large-format mapping sensors Intergraph DMC, Microsoft UltraCamD, and Leica Geosystems ADS40, a medium-format mapping sensor Applanix DSS, and Nikon D2X off-the-shelf camera. Objectives have been to determine the geometric, spatial resolution, and radiometric imaging models and performance of the systems, develop test field calibration methods, and to make conclusions about the feasibility of the test field calibration. A prototype test field calibration method was developed (see figure below). Steps of the test field calibration process are the collection of the image materials in a photogrammetric test field, collection of the reference data, and the analysis of the results. The test field contains reference targets and equipment for geometric, radiometric, and spatial resolution calibration. Analysis of the geometric performance showed that the conventional imaging models did not sufficiently model the geometric imaging of the new multi-lens systems (DMC, UltraCamD); this appearing as image distortions that further caused block deformations and especially deteriorated the height accuracy. These deformations could not be predicted Image data collection Images Exterior orientations Image coordinates GPS or GPS/IMU data Mission planning Image collection at Sjökulla Digital image development Aerial triangulation Geometric calibration Resolution calibration Calibration certificate Test field preparation In situ GPS measurement GPS or GPS/IMU processing Radiometric calibration Prototyyppikalibrointiprosessi Sjökullan testikentällä. Prototype calibration process at the Sjökulla test field. Reference data collection In situ reflectance, weather, radiation measurement Analysis 20