EUREF ja GPS. Matti Ollikainen Geodeettinen laitos. EUREF-päivä Teknillinen korkeakoulu Espoo

Transkriptio

1 EUREF ja GPS Matti Ollikainen Geodeettinen laitos EUREF-päivä Teknillinen korkeakoulu Espoo

2 Kuinka EUREF sai alkunsa? EUREF (European Reference Frame) o Perustettiin Kansainvälisen geodeettisen assosiaation (IAG) kokouksessa Vancouverissa v o EUREF on IAG:n komission X alakomissio. o Sen tarkoituksena on luoda ja ylläpitää Euroopan laajuista, yhtenäistä koordinaatistoa.

3 Miksi EUREF perustettiin? WGS-84: GPS:n käyttämä globaali koordinaatisto, nyk. lähellä ITRF:ää. ITRF-yy: IERS:n vuosittain ratkaisema, tarkin käytettävissä oleva globaali koordinaatisto. yli 200 pysyvää GPS-asemaa, ITRF-koordinaatit ovat ajasta riippuvia Jotta päästäisiin eroon koordinaattien ajallisesta muutoksesta, luotiin Euraasian mannerlaatan yhtenäiseen osaan kiinnitetty koordinaattijärjestelmä ETRS-89. Sen ensimmäinen realisaatio on nimeltään EUREF-89 (ETRF-89).

4 EUREF:in ensimmäinen GPS-kampanja EUREF-89 o Vain Länsi-Euroopan alueella o 93 asemaa, joista 32 pidettiin kiinteinä o Suomessa 4 asemaa

5 EUREF ja korkeudet EUVN 1997 European Unified Vetical Network Kampanjan tavoitteena oli Euroopan maiden korkeusjärjestelmien liittämien toisiinsa.

6 EUREF tänään o Organisoi Euroopan pysyvien GPS-asemien verkon (EPN) toimintaa. o Valvoo uusien EUREFpistetihennysten suorittamista (Ohjeistus, tarkistus ja hyväksyntä) o Pitää vuosittain yleiskokouksen, johon kaikki jäsenmaat (40) voivat lähettää edustajansa.

7 Suomen liittäminen EUREFiin o 1989 EUREF-89 4 pistettä o 1992 GPS-Suomi 22 pistettä o EUREF-FIN 100 pistettä o EUREF-FIN tihennys 344 pistettä

8 GPS-Suomi 1992 o GL, MMH ja MKL mittasivat yhteistyönä o 22 pistettä o EUREF-89 pisteet kiinteinä o Arvioitu koordinaattitarkkuus (RMS): N: ± 2 cm E: ± 2 cm U: ± 5 cm

9 Suomen pysyvien GPS-asemien verkko, FinnRef *HRGHHWWLQHQ ODLWRV 4 FinnRefasemaa Metsähovi, Vaasa, Joensuu ja Sodankylä kuuluvat EPNverkkoon

10 EUREF-FIN EUREF-tihennys, GPS-mittaus GPS-asemaa: 12 pysyvää GPS-asemaa (FinnRef) 91 I-luokan kolmiopistettä 6 mareografia 3 tarkkavaaituspistettä Havaintoaika: 48 h/asema Koordinaattien tarkkuus (RMS): ± 2.2 mm (N) ± 1.9 mm (E) ± 4.3 mm (U)

11 Viralliset EUREF-asemat EUREF alakomissio hyväksyi Prahassa Suomen EUREF-tihennyksen. 19 asemaa mitatusta verkosta hyväksyttiin EUREF89-verkon laajennukseksi: 12 pysyvää GPS-asemaa (FinnRef) 5 mareografia 2 I-luokan kolmiopistettä

12 EUREF-pistetihennykset Tihennyspisteiden lukumäärä: 344 Havaintoaika 6 h/asema Verkkotasoituksen pistekeskivirhe (RMS): ± 4 mm (N) ± 4 mm (E) ± 6 mm (U) Tihennyspisteisiin kuuluu: 3 I-luokan kolmiopistettä 267 II-III luokan kolmiopistettä 51 Tarkkavaaituspistettä 23 Muuta pistettä

13 kkj:n ja EUREF-FIN koordinaatiston välisen 7-parametrin muunnoksen ratkaiseminen kkj:n ja EUREF-FIN koordinaatiston välisen 3D-muunnoksen jäännösvirheet näyttävät selvästi vanhan kolmiomittauksen virheet. Suurimmassa osassa maata muunnostarkkuus on n. 0.5 m, mutta suurimmat virheet ovat n. 2 m. Muunnostarkkuus on riittävä navigointi- ja paikannuskäyttöön. Maanmittaustehtäviin tarvitaan muunnos, joka ottaa huomioon vanhan koordinaatiston vääristymät.

14 Julkisen hallinnon suositus JHS 153 ETRS89-järjestelmän mukaiset koordinaatit Suomessa o Julkaistiin kesällä 2002 o ETRS89-järjestelmän määrittely o Maantieteellisten koordinaattien ja 3D-suorakulmaisten koordinaattien välinen yhteys o ETRS89-järjestelmän realisoiminen o ETRF89-koordinaatiston ja kkj:n välinen yhteys o ETRF89-koordinaatiston ja kkj:n välinen 3D-muunnos o Pisteet, jotka määrittelevät ETRF89-koordinaatiston o Pisteet, joita on käytetty siirtoparametrien ratkaisemiseen

15 EUREF-FIN kkj muunnoksen parantaminen Koko maan yli ulottuvan 7-parametrin 3D-muunnoksen tarkkuus ei riitä kaikkiin tarkoituksiin. 2D-muunnoksessa voidaan kkj:n vääristymät korjata käyttämällä affiinista muunnosta, joka lasketaan käyttämällä vain yhden kolmion kärkipisteiden koordinaatteja kerrallaan. Muunnosmenetelmän testaamiseksi Maanmittauslaitos liitti EUREF-FIN verkkoon n. 800 uutta GPS-pistettä. Näiden avulla voidaan varmistaa, että muunnettujen koordinaattien virheet pysyvät hyväksytyissä rajoissa myös maan raja-alueilla.

16 Muunnospisteet ja kolmioverkko *HRGHHWWLQHQ ODLWRV Muunnospisteistöön otettiin mukaan kaikki EUEF-FIN pisteet ja joukko MML:n EUREF-FIN verkkoon liittämiä pisteitä. MML:n pisteitä lisättiin sellaisille alueille, missä ei ollut ennestään EUREF-FIN pisteitä. Jotta affiinista kolmiomentelmää voitaisiin käyttää koko maan alueella, rajojen ulkopuolelle laskettiin virtuaalisia piteitä. Virtuaalipisteiden koordinaatit laskettiin 2D Helmert-muunnoksella, jonka parametrit ratkaistiin käyttäen neljän lähimmän pisteen koordinaatteja. Muunnospisteistöön laadittiin kolmioverkko Delaunay-kolmioinnin avulla. Muunnospisteiden lukumäärä: 767

17 *HRGHHWWLQHQ ODLWRV Valtakunnallisen 2D-muunnoksen testaaminen Affiininen muunnos testattiin käyttäen kaikkia muunnospisteitä vuorollaan testipisteinä. Testiä varten kukin pisteistä jätettiin vuorollaan pois kolmioverkosta Muunnosvirheiden neliölliset keskiarvot (RMS): N = ±0.02 m, E = ±0.02 m Muunnosvirheiden itseisarvojen maksimit: N = 0.11 m, E = 0.12 m

18 Julkisen hallinnon suositus JHS 154 ETRS89-järjestelmään liittyvät karttaprojektiot, tasokoordinaatistot ja karttalehtijako Julkaistiin kesällä 2003 Karttaprojektiot: Gauss-Krüger/ETRS-GKn-prokektio (Kaistan leveys 1 o ) TM35FIN-projektio (koko maan kattava projektiokaista) Koordinaatistojen väliset muunnokset ETRS-TM35FIN kkj, affiininen muunnos kolmioissa Uusi karttalehtijako Opastavia tietoja: projektiokaavat, laskuesimerkkejä, kirjallisuus- ja verkkoviitteet