Sisällysluettelo. Contents

Transkriptio

1

2

3 Sisällysluettelo Vuonna 1918 perustettu Geodeettinen laitos on maa- ja metsätalousministeriön alainen kartoitusalan tutkimuslaitos. Sen tehtävänä on huolehtia Suomen kartoituksen tieteellisistä perusmittauksista ja paikkatietojen metrologiasta sekä tehdä tutkimustyötä geodesian, geoinformatiikan, kaukokartoituksen ja navigoinnin sekä niihin liittyvien tieteiden aloilla. Laitoksen tehtävänä on myös edistää geodeettisten, geoinformatiikan, kaukokartoituksen ja navigoinnin menetelmien ja laitteiden käyttöönottoa erityisesti paikkatietojen hankinnassa ja käsittelyssä. 4 Ylijohtajan katsaus 6 Överdirektörens översikt 7 Koordinaattijärjestelmät 11 Painovoima 14 Maankuoren liikkeet 20 Metrologia ja laatu 24 Kartoitusmenetelmät 30 Navigointi ja paikkatietojen liikkuva käyttö 35 Paikkatietojen prosessointi ja hallinta 39 Kirjasto- ja informaatiopalvelut 40 Hallinto- ja tukipalvelut 43 Yhteyshenkilöt 45 Julkaisut Contents The Finnish Geodetic Institute (FGI), founded in 1918, is a research institute for the mapping sciences residing under the Ministry of Agriculture and Forestry. The Finnish Geodetic Institute carries out basic scientific measurements for Finnish mapping and research on the metrology of geospatial information and also engages in research work in the fields of geodesy, geoinformatics, remote sensing and navigation and other related sciences. The task of the institute is also to foster the introduction of geodetic, geoinformatics, remote sensing and navigation methods and equipment in the acquisition and processing of geospatial information in particular. 4 Director General s review 7 Reference systems 11 Gravity 14 Geodynamics 20 Metrology and quality 24 Mapping methods 30 Navigation and mobile use of geospatial information 35 Processing and management of geospatial information 39 Library and information services 40 Administrative and support services 43 Contact persons 45 Publications Taitto LAGARTO Kirjakas 2006

4 Ylijohtajan katsaus Geodeettisen laitoksen lähes kolmen vuosikymmenen työ maamme valtakunnallisten koordinaatti- ja korkeusjärjestelmien uudistamiseksi saadaan pian valmiiksi. Koordinaattijärjestelmä EUREF-FIN saatiin valmiiksi vuonna 2003 ja korkeusjärjestelmä valmistuu vuonna Järjestelmät ovat osa eurooppalaista koordinaattija korkeusjärjestelmää. Näin on uusittu järjestelmät nykytarpeita vastaaviksi ja luotu edellytykset paikannussatelliittien ja muiden modernien mittausjärjestelmien tehokkaalle käytölle kartoitus- ja paikannusalalla maassamme. Samalla tarjoutuu kaupungeille ja kunnille hyödyllinen mahdollisuus uudistaa koordinaatti- ja korkeusjärjestelmänsä mittaustehtäviensä rationalisoimiseksi ja paikkatietojen yhteiskäytön edistämiseksi. Laitos tulee jakamaan näistä järjestelmistä tietoa sitä tarvitseville. Paikkatietojen hankinnalle ja käytölle on viime vuosikymmeninä ollut ominaista tarkkuusvaatimusten jatkuva lisääntyminen ja tietojen entistä nopeampi hyödyntäminen. Mittaus- ja kartoitustekniikka sekä menetelmät karttojen monipuoliseksi käyttämiseksi ovatkin kehittyneet valtavasti ja tätä kautta toiminnan tehokkuus on suuresti lisääntynyt. Lisääntyvät tarkkuus- ja käyttövaatimukset edellyttävät kuitenkin jatkuvaa tutkimus- ja kehitystyötä. Laitos onkin kuluneiden viiden vuoden aikana voimakkaasti panostanut tutkimuksiin, joissa selvitetään GPS-mittausten, digitaalisten ilmakuvakameroiden ja lentokoneesta tapahtuvan laserkeilauksen tarkkuutta sekä niiden mahdollisuuksia kartantuotannossa ja kohdemallien mittaamisessa. Näiden tutkimusten tulokset ovat pääosin käytettävissä tänä vuonna ja mahdollistavat johtopäätösten teon näiden uusien tekniikoiden käyttökelpoisuudesta. Vuoden 2005 lopulla laukaistiin radalleen ensimmäinen Galileo-satelliitti, joka vuoteen 2010 mennessä saa seurakseen yli kaksikymmentä muuta järjestelmän satelliittia. Näin Euroopassa on alkanut satelliittipaikannuksen alueella merkittävä kehitystoiminta, jonka tuloksena tulee olemaan maailmanlaajuinen, tarkka ja monipuolinen navigointi- ja paikannusmenetelmä. Laitos osallistuu tähän toimintaan huolehtimalla järjestelmän maasegmenttiin kuuluvan ja Virolahdella sijaitsevan EGNOS-maa-aseman ylläpidosta sekä kehittämällä jatkuvasti paikannusmenetelmiä. Nämä menetelmät perustuvat siihen, että EGNOS-järjestelmän avulla jaettavaa tietoa paikannussatelliittien toiminnasta jaetaan edelleen Internetin tai pseudoliittien avulla. Näin voidaan lisätä paikannuksen tarkkuutta Director General s review In the late 1970s, the Finnish Geodetic Institute started to create a new national height system for Finland and in the mid 1990s to establish a new co-ordinate system. The co-ordinate system EUREF-FIN was ready in 2003 and the new height system will be ready in Thus the work of nearly 30 years will soon be complete. The new systems will be a part of the European reference systems and they provide a sound basis for using Global Navigation Satellite Systems and modern measuring instruments in geodetic, mapping and navigation work in Finland. These systems also provide a good opportunity for towns and municipalities to renew their present co-ordinate and height systems and thus benefit from the rationalisation of mapping and geographic information activities. The FGI will disseminate information about the new reference frames. Increased demands on accuracy and exploitation of the acquisition and use of geospatial information have been in typical recent decades. There have been enormous developments for in measuring- and mapping techniques and in map-using techniques, so that the effectiveness of these activities has increased substantially. Increasing demands in accuracy and usefulness require continuous R&D. During the past five years, the FGI has set aside resources specifically for research on the accuracy and usefulness of GPS measurement, digital airborne cameras, airborne laser scanning and map production. These are the key instruments in mapping today and will continue to be so in the future. The results will be mainly available in 2006 and thus decisions can be made on investments in and the development of mapping processes. At the end of 2005, the first Galileo satellite was launched. The Galileo system will comprise almost 30 satellites and be operational in This means that in Europe the next five years will be a period of substantial development in GNSS technology which will lead to a new global navigation system that will be precise and versatile. The FGI is participating in this activity by taking care of the EGNOS ground station in Virolahti, which is part of the ground segment of the Galileo system, and by developing new methods in positioning. These methods are based on the integrity information provided by EGNOS and disseminated by Internet radio. This solution will increase the accuracy of positioning in northern latitudes and areas where very few navigation satellites, if any, can be used due to terrain topography or big buildings. Today, impact and usefulness dominate the discussion concerning research activity. The impact of the FGI can be discerned from two sources. The FGI is an expert institute under the Ministry of Agriculture and Forestry and thus helps to foster the development of the national geographic infrastructure in general and 4

5 oleellisesti pohjoisilla alueilla ja alueilla, joilla ei luonnonesteiden tai rakennusten vuoksi saada yhteyttä geostationäärisiin EGNOS-järjestelmän tietoja jakaviin satelliitteihin tai joilla ei ole käytettävissä riittävästi satelliitteja paikannusmittaukseen. Nykyään keskustellaan paljon tutkimuksen vaikuttavuudesta ja sen hyödyllisyydestä yhteiskunnalle ja elinkeinoelämälle. Geodeettisen laitoksen toiminnan vaikuttavuus syntyy kahta kautta. Toimiessaan maa- ja metsätalousministeriön asiantuntijalaitoksena laitos toiminnallaan edistää kansallisen paikkatietojärjestelmän kehittämistä yleisesti ja ministeriön tavoitteita erityisesti osallistumalla tarvittaessa päätöksenteon valmisteluun. Tutkimuslaitoksena laitoksella on monipuoliset yhteydet koti- ja ulkomaisiin yrityksiin ja laitoksiin, joten saadut tutkimustulokset saadaan yritysten käyttöön ja voidaan tutkimussopimuksen sallimissa rajoissa saattaa laajalti tiedoksi. Tämän lisäksi laitoksen henkilökunta osallistuu merkittävästi opetustoimintaan Teknillisessä korkeakoulussa ja Helsingin yliopistossa. Vuosi 2005 oli laitoksen Vuoden 1945 täydellisen auringonpimennyksen havaintopaikalla Kangaslammin Kurenlahdessa paljastettiin professori Lauri Anttilan suunnittelema muistomerkki. Paljastustilaisuudessa Geodeettisen laitoksen emeritus ylijohtaja Juhani Kakkuri (vasemmalla), ylijohtaja Risto Kuittinen (keskellä) ja professori Markku Poutanen (oikealla). (Kuva Helena Kuittinen) The 60 th anniversary celebration of the observation site for the total Solar eclipse of 1945 included a ceremony to unveil the monument designed by professor Lauri Anttila. In 1945 the Geodetic Institute developed a new method of measuring long distances using total Solar eclipses. In the occasion of unveiling the monument were Emeritus director general Juhani Kakkuri (left), director general Risto Kuittinen (middle) and professor Markku Poutanen (right). (Photo Helena Kuittinen) I Kangaslampi restes 2005 ett monument på den plats där man gjorde observationer under den totala solförmörkelsen Från vänster till höger: Överdirektör emeritus Juhani Kakkuri, överdirektör Risto Kuittinen, professor Markku Poutanen. (Foto Helena Kuittinen). toiminnan kahdeksaskymmenesseitsemäs ja vuodelle asetetut toiminnalliset tavoitteet saavutettiin pieniä poikkeuksia lukuun ottamatta hyvin. Tutkimuksen ulkopuolinen rahoitus kehittyi suotuisasti, ja tutkimusjulkaisuista entistä suurempi osa oli arvioitu ennen julkaisemista. Vuonna 2005 laitokselle perustettiin tieteellinen neuvottelukunta, mikä merkittävästi edistää toiminnan kehittämistä. Laitoksella on laaja yhteistyöverkko sekä koti- että ulkomailla, ja laitosta kehitetään edelleen eurooppalaisena tutkimuslaitoksena, joka palvelee maamme hallintoa sekä elinkeinoelämää ja tiedettä myös maamme rajojen ulkopuolella. Ylijohtaja Director General the goals of the MAF in particular by contributing to the preparation of decision-making. As a research institute, the FGI has extensive connections with domestic and international companies and institutions. This allows the dissemination of research results for wider use. In addition to this, FGI personnel participate in teaching activities at the University of Helsinki in particular at Helsinki University of Technology. The past year was the FGI s 87 th year of operations and the goals set for the Institute were successfully achieved, with a few minor exceptions. Financial resources increased, especially resources from research contracts, as did the number of peer reviewed articles. The Scientific Advisory Board of the FGI was established in 2005 and this offers new opportunities to develop the Institute. The FGI has an extensive of network contacts both in Finland and abroad and the Institute is being developed as European research institute which serves the government, the business sector and academia. 5

6 Överdirektörens översikt Geodetiska institutets närmare trettioåriga arbete för att förnya landets riksomfattande koordinatoch höjdsystem kommer snart att bli slutfört. Koordinatsystemet EUREF-FIN blev färdigt år 2003 och höjdsystemet kommer att bli färdigt Dessa system utgör en del av det europeiska koordinat- och höjdsystemet, och nu har systemen förnyats till att motsvara nutida behov. Därigenom har förutsättningar skapats för en effektiv användning av navigationssatelliter och andra moderna mätningssystem inom kartläggningens och lokaliseringens område i vårt land. Samtidigt har städer och kommuner fått en bra möjlighet att förnya sina koordinat- och höjdsystem för att rationalisera sina mätningsuppgifter och för att befrämja samanvändningen av geografi sk information. Institutet kommer att dela ut information om dessa system. Kännetecknande för anskaffningen och användandet av geografisk information har under de senaste decennierna varit en ökning av noggrannhetskraven och en allt snabbare takt i uttnyttjande av informationen. Utvecklingen av mätnings- och kartläggningstekniken samt metoder för mångsidig användning av kartor har varit imponerande och således har verksamhetens effektivitet ökat märkbart. De alltmer ökande noggrannhets- och användningskraven förutsätter dock kontinuerligt forsknings- och utvecklingsarbete. Institutet har under de senaste fem åren starkt satsat på forskning som utreder noggrannheten av GPS-mätningar, digitala kameror för flygfotografering och laserskanning från flygplan samt användningsmöjligheter av dessa vid kartproduktion och mätning av objektmodeller. Resultatet av denna forskning är till största delen brukbart i år och gör det möjligt att dra slutsatser om användbarheten av dessa nya tekniker. Vid slutet av 2005 sköts den första Galileo-satelliten upp i sin bana och fram till 2010 kommer den att ha följts av över tjugo andra satelliter i systemet. Så har man i Europa påbörjat en betydande utvecklingsverksamhet inom satellitnavigering och resultatet därav kommer att vara ett världsomfattande, noggrannt och mångsidigt navigeringsoch lokaliseringsmetod. Institutet deltar i den här verksamheten genom att underhålla den till jordsegmentet hörande EGNOS-landstationen i Virolahti samt genom att kontinuerligt utveckla navigationsmetoder. Dessa metoder är baserade på, att den information som EGNOS-systemet förmedlar, förmedlas vidare via Internet eller via pseudoliter. Så här kan man väsentligt öka navigationsnoggrannheten på de nordiska områdena och på sådana områden där man på grund av naturliga hinder eller byggnader inte kan få kontakt med EGNOS-systemets geostationära satelliter eller där man inte har i användning tillräckligt många satelliter till lokaliseringsmätningar. Nuförtiden diskuterar man fl itigt forskningens effektivitet och dess nytta för samhället och näringslivet. Effektiviteten av Geodetiska institutet uppkommer på två sätt. Genom att institutet fungerar som expertinstitut för jord- och skogsbruksministeriet befrämjar det utvecklingen av det nationella geoinformationssystemet i allmänhet och ministeriets mål i synnerhet genom att vid behov delta i beredning av beslutsfattandet. Som forskningsinstitut har institutet mångsidiga kontakter både med inhemska och utländska företag och institut, varigenom de uppnådda forskningsresultaten snabbt kommer till företagens förfogande och även till vidare kännedom inom de gränser som forskningskontrakten tillåter. Dessutom deltar institutets personal signifikant i undervisningsverksamheten vid Tekniska högskolan och Helsingfors universitet. Året 2005 var det åttiosjunde i institutets verksamhet och institutet nådde med små undantag bra sina för året planerade verksamhetsmässiga mål. Den externa finansieringen av forskningen utvecklades gynnsamt, och allt fler av forskningspublikationerna gick genom förhandsgranskningen. År 2005 grundades för institutet en vetenskaplig delegation vilket märkbart befrämjar verksamhetens framåtskridande. Institutet har ett omfattande samarbetsnätverk både i hemlandet och utomlands, och institutet kommer att vidareutvecklas som ett europeiskt forskningsinstitut som tjänar administrationen i vårt land samt näringslivet och vetenskapen även utanför landets gränser. 6

7 Koordinaattijärjestelmät Suomen pysyvä GPS-verkko FinnRef Suomen pysyvä GPS-verkko FinnRef käsittää kaikkiaan 13 GPS-asemaa, joista vanhin, Metsähovi, on toiminut jo 1990-luvun alusta lähtien. Asemien tuottamaa havaintoaineistoa käytetään maankuoren liikkeiden tutkimuksessa, koordinaattijärjestelmien luonnissa, ylläpidossa sekä paikannusmenetelmien kehittämisessä. Asemaverkko on merkittävä osa Geodeettisen laitoksen havaintoinfrastruktuuria ja Suomen EUREF-FINkoordinaattijärjestelmän perusta. FinnRef luo saumattoman yhteyden maailmanlaajuisiin koordinaattijärjestelmiin. Suomen uuden koordinaattijärjestelmän, EUREF-FINin määrittelevät pisteet on kiinnitetty FinnRef -verkon asemiin ja tätä kautta eurooppalaiseen ja globaaliin järjestelmään. Neljä FinnRef -asemaa (Metsähovi, Vaasa, Joensuu ja Sodankylä) on Euroopan-laajuisessa EPNverkossa (EPN, EUREF permanent GPS-network) ja lisäksi Metsähovi on osa maailmanlaajuista IGSverkkoa (International GPS Service). Kansainvälisiin verkkoihin kuuluvien FinnRef -asemien havaintoja käytetään mm. globaalin ITRF-koordinaatiston ylläpidossa. ASENNUKSET Metsähovin, Joensuun, Vaasan ja Sodankylän asemille asennettiin vuonna 2004 pysyvät tietoliikenneyhteydet. Vuonna 2005 asenettiin myös seuraaville asemille laajakaistaiset yhteydet: Oulu, , Tuorla, , Virolahti, , Kevo, , Degerby, ja Olkiluoto, Yhteyttä vailla oleville Romuvaaran, Kivetyn ja Kuusamon asemille etsitään vuoden 2006 aikana langaton yhteysratkaisu. TUNTIAINEISTO Kaikilta asemilta voidaan kerätä tunneittain mittausaineisto. EUREF-asemilta Metsähovi, Vaasa, Joensuu, Sodankylä laitoksen palvelin lähettää tiedot automaattisesti edelleen EUREF-prosessointikeskuksiin Saksaan (IGS.IFAG.DE) ja Itävaltaan (OEAW.OLGGPS. AU.AT). Seuraavassa taulukossa on yhteenveto havaintoaineiston toimittamisesta marraskuussa Ensimmäisessä sarakkeessa on EUREF-keskuksessa vastaanotetun aineiston määrä (Saksa tai Itävalta) neljän minuutin kuluttua siitä, kun aineisto on asemilta laitoksen palvelimelle ladattu. Muut sarakkeet kuvaavat myöhemmin toimitetun aineiston määrän. Reference systems FinnRef - the permanent GPS network in Finland FinnRef -the permanent GPS network in Finland consists of 13 permanent GPS stations. Metsähovi is the oldest one in use; having been established in the early 1990s. FinnRef data are used both in crustal deformation studies and in maintaining reference frames. The network is an essential part of the FGI observational infrastructure and acts as the basis for the Finnish reference frame EUREF- FIN. The network is the backbone of Finnish realisation of the EUREF frame, EUREF-FIN. Four stations in the FinnRef network are part of the EUREF permanent GPS-network (EPN), and one station belongs to the network of the International GPS Service (IGS). FinnRef creates a seamless connection with the global reference frames through these stations. FinnRef data are used in maintaining the global ITRF reference frame, for example. INSTALLATIONS In addition to Metsähovi, Joensuu, Vaasa, and Sodankylä, the following stations have been installed with broadband Internet connections during 2005: 1. Oulu, Tuorla, Virolahti, Kevo, Degerby, Olkiluoto, Some sort of wireless connection will be made for the remaining three stations at Romuvaara, Kivetty and Kuusamo. HOURLY DATA Hourly data is automatically downloaded from all the stations. The computer will then automatically send the data from the EUREF stations, namely Metsähovi, Sodankylä, Vaasa, Joensuu, onto the EUREF data processing centres: IGS.IFAG.DE and OEAW.OLGGPS.AU.AT. The table on page 8 summarizes the status of data latency regarding the hourly data from the EUREF stations for November The first column shows the percentage of data that arrived at the EUREF data processing centres (in Germany or Austria) within 4 minutes of downloading the data from our receiver. 7

8 00m 04m 05m 09m 10m 59m 01h 24h 01d 03d 03d mis JOEN 96 % 0 % 0 % 3 % METS 96 % 1 % 1 % 3 % 0 % SODA 96 % 0 % 0 % 3 % VAAS 94 % 1 % 1 % 5 % Marraskuussa ei ollut suuria tietoliikenne- tai laiteongelmia. Kuitenkin Vaasan asemalla oli ongelmia joulukuussa. Ohjelmisto ei ole vielä optimaalinen ja sitä tullaan kehittämään. TOSIAIKAINEN AINEISTO Vuoden 2005 lopussa saatiin valmiiksi Metsähovin asemalle reaaliaikainen datansiirto. Tosiaikainen aineisto käsitellään erillään muusta mittausaineistosta. Reaaliaikaisen aineiston käyttöä testattiin ja todettiin, että RTK-paikannustarkkuus Masalassa (20 km Metsähovista) on noin 2 cm, kun Metsähovin asemaa käytetään tukiasemana (kuvan sisempi ympyrä). Lisätutkimuksia kuitenkin tarvitaan tosiaikaisen prosessoinnin kehittämiseksi. Vuonna 2007 kaikille FinnRef-asemille saadaan tosiaikainen datansiirto. Säännöllisesti laskettava kansallisen ja pohjoismaisen verkon koordinaattipisteiden laskenta tarjoaa mahdollisuuden maanlaajuisten maan kuoren liikkeiden seuraamiseen. FinnRef - asemien kymmenen vuoden aikasarjoista jopa muutaman millimetrin vuotuiset liikkeet näkyvät selvästi; tällaisia ovat mm. maannousun aiheuttamat muutokset. FinnRef -verkon havaintoja käytetään geodeettisten ja paikannuksen mittauksen lisäksi mm. ilmakehän tutkimuksessa yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen kanssa troposfäärin vesihöyrymäärän mittaamiseksi. Lisäksi on tutkittu ilmakehän ja meren aiheuttamaa maankuoren kuormitusta ja sen näkymistä GPS-aikasarjoissa. Asemien stabiilisuutta seurataan jatkuvasti. Yhteyshenkilöt: Antti Hyttinen, Hannu Koivula, Matti Ollikainen ja Markku Poutanen There were no major network or device problems for these stations in November. However, problems can be detected in the statistics for Vaasa for December. The software is not yet optimal and will be improved so it can handle all possible situations. REAL-TIME DATA Esimerkki tosiaikaisen Finnref-verkon datan käyttökelpoisuudesta paikannuksessa. Kuva esittää RTK-paikannuksen tarkkuutta Masalassa, kun tukiasemana on käytetty Metsähovin asemaa. Using the real-time data stream from Finnref network for RTK positioning. The fi gure shows the RTK positioning results at Masala using Metsähovi as the reference station. At the end of the year real-time data transfer was accomplished at the Metsähovi station. The real-time data (for the purpose of real-time navigation in the future) is transmitted and handled separately by the Internet broadcaster developed by the FGI. RTK-positioning accuracy at the FGI (20 km away) using Metsähovi as a base station is approximately 2 cm (inner circle in the figure). Some further research is needed on utilizing the real time data. Real time data will be made available from all the stations next year. FinnRef has a ten-year time series which makes it possible to monitor country-wide deformation. Even annual movements of few millimetres are visible in the time series. These movements include crustal uplift due to postglacial rebound. FinnRef observations can also be used to carry out atmospheric studies, such as determining the water vapour content of the atmosphere. This particular study has been carried out in co-operation with the Finnish Meteorological Institute. The GPS time series have been used to study loading on the Earth s crust caused by the atmosphere and the sea. Globaalin ITRF-koordinaatiston määrittelevät pisteet (täytetyt ympyrät) ja muut IRTF-verkon pisteet (avoimet ympyrät). Suomesta verkkoon kuuluvat Metsähovin, Vaasan, Joensuun ja Sodankylän pysyvät GPS-asemat. Defi ning points of the global ITRF network (fi lled circles) and other ITRF point (open circles). Metsähovi, Vaasa, Joensuu and Sodankylä belong to the network. Contact persons: Antti Hyttinen, Hannu Koivula, Matti Ollikainen and Markku Poutanen 8

9 Koordinaattijärjestelmät The reference frames Vuoden aikana jatkettiin Suomen EUREF-FIN-koordinaatiston tunnetuksi tekemistä ja sen käyttöönottoon liittyviä töitä yhteistyössä Maanmittauslaitoksen kanssa. Tämä työ perustui Maanmittauslaitoksen ja Geodeettisen laitoksen työryhmän laatimiin Julkisen hallinnon suosituksiin JHS 153 ja JHS 154. Muiden laitosten, kuntien, maanmittausalan yritysten sekä yksityishenkilöiden avustaminen koordinaatistoihin liittyvissä kysymyksissä kuuluu laitoksen tehtäviin. Laitokselle tulee lukuisa määrä koordinaatistoihin ja muunnoksiin liittyviä tiedusteluja ja yhteydenottoja, joiden selvittämiseen laitoksen henkilökunta osallistuu jatkuvasti. Vuoden aikana on mm. annettu asiantuntijalausunnot kahden kaupungin runkoverkon saneerauksesta. Lisäksi on pidetty useita koordinaatistoihin liittyviä luentoja ja esitelmiä. Geodeettisen laitoksen edustaja on Pohjoismaisen Geodeettisen Komission (NKG) presidiumin nimeämänä puheenjohtajana pohjoismaisen geodeettisen palvelun (Nordic Geodetic Observing System, NGOS) suunnittelutyöryhmässä. NGOS yhdistää kaikkien Pohjoismaitten koordinaattijärjestelmien perustana olevien pysyvien havaintoverkkojen käytön ja havaintojen saatavuuden. NGOS on suunniteltu osaksi maailmanlaajuista GGOS-verkkoa (Global Geodetic Observing System). Yhteyshenkilöt: Matti Ollikainen ja Markku Poutanen Korkeusjärjestelmät Korkeusjärjestelmän luomiseksi ja ylläpitämiseksi Suomessa on tehty kolme valtakunnallista tarkkavaaitusta. Ensimmäisen suoritti Tie- ja vesirakennusten ylihallitus vuosina ja se ulottui Etelä-Suomesta linjalle Joensuu Kajaani Oulu Tornio saakka. Toisen tarkkavaaituksen suoritti Geodeettinen laitos vuosina vaaitusten kattaessa koko maan. Toisen tarkkavaaituksen tuloksena syntyi tällä hetkellä käytössä oleva valtakunnallinen N60-korkeus järjestelmä, jonka nollapiste on sidottu Helsingin v:n 1960 keskivedenkorkeuteen ja maannousu on laskettu vuoden 1960 mukaisesti. Kolmas tarkkavaaitus alkoi v Pohjoismainen NGOS-suunnitelma. Kärjellään olevat kolmiot ovat NGOS-verkkoon suunniteltuja pysyviä GPS-asemia, kolmiot absoluuttipainovoimapisteitä ja ympyrät mareografeja. Nordic NGOS network. Upsidedown triangles denote permanent GPS stations, triangles absolute gravity points, and circles are tide gauges planned for the NGOS network. Work on promoting the new EUREF-FIN reference frame continued during the year in collaboration with the National Land Survey (NLS). The FGI and NLS established a working group for this purpose in 2000, which published its recommendations (JHS 153 and JHS 154). An English summary of EUREF-FIN, based on JHS153 and JHS154 is currently available. The use of the new reference frame was promoted by giving lectures and presentations. Guidance and information were given to municipalities and various surveying companies, especially concerning coordinate transformations. The representative of the FGI is the chairman of the NGOS Task Force, nominated by the Presidium of the Nordic Geodetic Commission (NKG). The NGOS (Nordic Geodetic Observing System) will be a network that connects and coordinates existing geodetic observation facilities and networks, and it will also be a part of the Global Geodetic Observing System (GGOS). Contact persons: Matti Ollikainen and Markku Poutanen The height systems Two national precise levellings have been carried out in Finland to create and maintain the height systems in Finland. The National Board of Public Roads and Waterways executed the first precise levelling between 1892 and This levelling extended to the line Joensuu Kajaani Oulu Tornio. The FGI carried out the second precise levelling during the period and this one covered the whole country. As a result of the second precise levelling, the national N60 height system was created. The zero point for N60 was adjusted to the mean sea level in Helsinki in 1960 and land uplift in 1960 was also computed. The third precise levelling was started in The last lines were completed on the Åland Islands in The new N2000 height system, will be created as a result of the third precise levelling. Since 1960, land uplift has resulted in heights in the Gulf of Bothnia increasing by more than 40 cm. In the South-East Finland the uplift is less pronounced; the change in height is less than 10 cm. These changes have practical implications e.g. in the planning of waterways. The ever increasing use of GPS in height determination will also set new demands for the new height systems. A common adjustment of the levelling networks of the Nordic countries was completed. The co-operation project was partly carried out by the working group for 9

10 ja kenttätyöt päättyvät v. 2004, jolloin mitattiin viimeiset linjat Ahvenanmaalla. Kolmannen tarkkavaaituksen tuloksena Suomeen luodaan uusi 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 lai vaväylien suunnittelussa. GPS-mittausten lisääntyvä käyttö korkeu denmäärityksissä asettaa myös uudet haasteet tulevaisuuden korkeusjärjestelmille. Pohjoismaisen vaaitusverkon yhteistasoitus on tehty tasoittamalla kaikkien Itämeren ympärysvaltioiden vaaitusdatat. Työ on tehty osittain yhteistyössä Pohjoismaisen geodeettisen komission korkeudenmääritystyöryhmän kanssa. Suomen uuden korkeusjärjestelmän valmisteluun liittyen kolmannen valtakunnallisen tarkkavaaituksen havainnot on käsitelty ja tasoitukset suoritettu. Laitoksen johdolla toiminut korkeusjärjestelmäuudistusta käsitellyt työryhmä antoi mietintönsä vuonna Työryhmä suositti uuden kansallisen korkeusjärjestelmän perustamista, jonka teoreettiset perusteet ovat yhteneviä Euroopan korkeusjärjestelmän EVRS2000 kanssa. Uusi korkeusjärjestelmä N2000 noudattaa näitä periaatteita. Vuoden 2005 aikana mitattiin lisäksi kaksi uutta liitosta Venäjän vaaitusverkkoon ja valmisteltiin suomalais-venäläistä yhteisjulkaisua. EUREF-alakomission toimesta aloitettiin EUVN- DA-niminen projekti (European Unified Vertical Network Densification Action), jonka tavoitteena on tihentää Euroopan GPS/vaaituspisteiden verkkoa. Suomen uusien EUVN_DA pisteiden GPS-havainnot tehtiin heinä-elokuussa kaikkiaan 31:llä tarkkavaaituspultilla. Nämä liitettiin tarkkavaaitusverkkoon erillisillä vaaitusmittauksilla. Yhteyshenkilöt: Pekka Lehmuskoski, Jaakko Mäkinen, Matti Ollikainen, Markku Poutanen ja Mikko Takalo 10 Suomen ja Venäjän vaaitusverkkojen yhdistäminen Lieksan Inarissa. (Kuva Pekka Lehmuskoski) Conncting the levelling networks of Finland and Russia in Lieksa. (Photo Pekka Lehmuskoski) height determination, under the umbrella of the Nordic Geodetic Commission (NKG). The observations for the new N2000 height system have been processed and adjusted. Two new connections were measured to the Russian levelling network, and preparations for a joint publication were started. Initiated by the EUREF subcommission, a EUVN- DA (European Unified Vertical Network Densification Action) GPS campaign was carried out in the summer of The purpose of the campaign was to densify the European GPS/levelling network. A total of 31 points were observed in Finland, and all points were connected to the precise levelling network. Contact persons: Pekka Lehmus koski, Jaakko Mäkinen, Matti Ollikainen, Markku Poutanen and Mikko Takalo EUVN-DA mittauksen GPShavaintopisteen yhdistäminen tarkkavaaitusverkkoon. (Kuva Pekka Lehmuskoski) Connecting a GPS observing point of the EUVN-DA campaign to the precise levelling network. (Photo Pekka Lehmuskoski) EUVN-DA GPS-havainnot menossa Kilpisjärvellä. (Kuva Pasi Häkli) EUVN-DA GPS observations in Kilpisjärvi. (Photo Pasi Häkli)

11 Painovoima Absoluuttipainovoimamittaukset Geodeettisen laitoksen FG5 (no. 221) absoluuttigravimetrilla suoritettiin mittauksia kotimaassa, Etelämantereella, Puolassa, Ranskassa ja Venäjällä. Geodeettinen laitos jatkoi Etelämantereella Kuningatar Maudin maalla tutkimusohjelmaa, jossa toistetaan absoluuttisia painovoimanhavaintoja usealla tutkimusasemalla. Vuoden 2005/2006 Finnarp-retkikunnan yhteydessä mittaukset tehtiin pisteillä Aboa (Suomi), Sanae IV (Etelä-Afrikka), ja Novolazarevskaya (Venäjä). Gravity Absolute gravimetry Absolute gravity measurements using the FG5 (Nr. 221) gravimeter belonging to the FGI were made in Finland, Antarctica, Poland, France and Russia. The FGI continued a research programme in Dronning Maud Land, Antarctica, where repeated absolute gravity measurements are being taken at several stations. During the 2005/2006 FinnArp expedition, measurements were taken at Aboa (Finland), Sanae IV (South Africa) and Aboalla edelliset mittaukset oli tehty 1994, 2001 ja 2004, sekä muilla paikoilla vuonna Vuosittain vaihtuvat lumija jääolot havaintopaikan ympäristössä vaikuttavat havait tuun painovoimaan. Näiden mallintamiseksi Aboan painovoimalaboratorion lähiympäristöön mitattiin maastomalli käyttäen reaaliaikaista GPS-mittausta. Tukiasemana käytettiin vuonna 2003 Aboalle pystytettyä pysyvää GPS-asemaa. GPS-asema tuottaa ympärivuotista dataa, jolla voidaan seurata maankuoren liikkeitä. Hannoverin yliopiston (Institut für Erdmessung, IfE) absoluuttigravimetri osallistui keväällä 2005 Metsähovissa gravimetrien keskinäiseen vertaukseen. Hannoverin yliopiston kanssa on jatkettu Absoluuttigravimetrien vertausmittaukset Moskovassa syksyllä (Kuva Jaakko Mäkinen) Intercomparison of absolute gravimeters in Moscow in the autumn of (Photo Jaakko Mäkinen) Novolazarevskaya (Russia). Previous measurements at Aboa were taken in 1994, 2001 and 2004, and at the other station in These measurements, and the time series in particular, are very valuable for following the changes in gravity. Similar long and repeated time series do not exist at other stations. The history of ice in Antarctica is not well-known. Absolute gravity is sensitive to both changes in elevation and to variation in density. The relationship between the change in gravity and elevation is different for past and present day variation in ice mass. Thus by combining gravity change and vertical motion it would be possible in principle to separate their contributions. Gravity is affected by snow and ice conditions in the vicinity of the site. Therefore, a terrain model was measured with real-time GPS in the vicinity of the Aboa gravity point. The permanent GPS station, which was 11

12 established at Aboa in 2003, was used as the reference station. Continuous GPS data can be used for crustal movement studies. The Nordic gravity measurement programme was continued in co-operation with the Institut für Erdmessung (IfE, Hannover) at Hannover University. Additionally, an intercomparison of gravimeters from IfE and FGI was carried out at Metsähovi. A large international comparison of absolute gravimeters took place in September 2005 in Sevres Frace (BIPM), and a bilateral comparison was made in October in Zvenigorod, Moscow (Central Research Institute of Geodesy, Aerial Surveying and Cartography, TsNIIGAiK). An absolute gravity point was measured in Władysławowo, Poland as part of a co-operation project with the Polish Space Center, Warsaw with funding from the European Commission. In Finland, points at Metsähovi (several times), Vaasa (two points), Joensuu, Kevo, Sodankylä and Kuusamo were remeasured. Long time series were measured at Metsähovi for calibration of the superconducting gravimeter. Contact persons: Jaakko Mäkinen and Mirjam Bilker-Koivula Relative gravimetry Keurusselän meteoriitti-impaktin alueella tehtiin painovoimamittauksia rakenteen yksityiskohtien selvittämiseksi. (Kuva Jarmo Moilanen) Gravity measurements were made in the vicinity of the Keurusselkä meteorite impact. (Photo Jarmo Moilanen) pohjoismaista absoluuttipainovoimamittauskampanjaa. Lisäksi syyskuussa 2005 osallistuttiin laajaan kansainväliseen gravimetrien vertausmittaukseen Painojen ja Mittojen toimistossa (BIPM) Sevresissä Ranskassa ja lokakuussa Moskovan Zvenigorodissa kahdenkeskiseen vertaukseen Venäjän geodesian, fotogrammetrian ja kartografian tutkimuslaitoksen TsNIIGAiKin kanssa. Euroopan komission rahoittamassa projektissa mitattiin painovoiman absoluuttipiste Władysławowoon Puolaan yhteistyössä Polish Space Centerin kanssa. Kotimaan pisteillä mitattiin Metsähovissa (useita kertoja), Vaasassa (kaksi pistettä), Joensuussa, Kevolla, Sodankylässä ja Kuusamossa. Metsähovissa on mitattu vuoden alussa pitkiä sarjoja mm. suprajohtavan gravimetrin kalibrointia varten. Yhteyshenkilöt: Jaakko Mäkinen ja Mirjam Bilker-Koivula A study on the Keurusselkä meteorite impact, discovered by amateur geologists in 2003, was made using the Bouguer anomalies in the FGI gravity database. A total of 149 new gravity points were measured in the area to study details of the structure. Presentations and posters on the topic were prepared together with the Section of Geophysics of the Department of the Physical Sciences at the University of Helsinki. Contact person: Hannu Ruotsalainen Satellite gravimetry and geoid models Monthly variation in gravity in Finland, based on GRACE monthly data were studied. The work was continued and loading of atmosphere, sea, groundwater and snow were included in the model. Additionally, data from the superconducting gravimeter and GPS were included in the study. The work was continued in co-operation with the Institute of Geodesy at Stuttgart University. A new co-operation project was started with the University of Tehran. A local geoid model was computed using the method developed at the University of Teheran. Data included gravity observations, levelling and deflection of vertical observations derived from astronomical positioning. During the year, we initiated preparations to compute a new national geoid model. The model will be released with the new national height system N2000. The preparations included a study on the accuracy and errors of the Nordic NKG2004 geoid model. Contact person: Mirjam Bilker-Koivula 12

13 17 Painovoiman suhteelliset mittaukset Amatöörigeologien vuonna 2003 löytämän Keurusselän meteoriitti-impaktin muotoa on tutkittu Geodeettisen laitoksen painovoimarekisterin avulla, sekä tekemällä alueella täydentäviä painovoimamittauksia. Kaikkiaan alueelle mitattiin 149 uutta painovoimapistettä. Uudet painovoima havainnot tuovat esiin entistä tarkempia yksityiskohtia kraaterista. Lisäksi on osallistuttu impaktikraatereista pidettyjen esitelmien laatimiseen yhdessä Helsingin yliopiston fysikaalisten tieteiden laitoksen geofysiikan osaston kanssa. 24 Yhteyshenkilö: Hannu Ruotsalainen Satelliittigravimetria ja geoidimallit 32 Projektissa selvitetään painovoimakenttää mittaavien satelliittien käyttömahdollisuutta ja satelliittien mittaaman painovoimaaineiston soveltuvuutta Suomen ja sen lähialueiden geodeettisissa mittauksissa. Painovoimakentän vaihtelun tutkinta aloitettiin GRACE-satelliitin tuottamien kuukausimallien analysoinnilla. Lisäksi tutkittiin ilmakehän, meren, vesivaipan ja lumen aiheuttamaa kuormitusta maankuoreen ja tämän vaikutusta painovoimaan. Apuna käytettiin mm. GPS- ja suprajohtavan gravimetrin havaintoja. Geoidilaskennassa aloitettiin yhteistyö Teheranin yliopiston kanssa. Koetyönä aloitettiin Satakunnan alueen paikallisen geoidimallin laskeminen Teheranin yliopistossa kehitettyä menetelmää käyttäen. Painovoima-aineiston ohella datana käytetään vaaitushavaintoja ja vanhoja astronomisen paikanmäärityksen aineistoja. Nykyisen FIN2000-geoidimallin aineistoja on myyty usealle eri käyttäjälle. Vuoden aikana aloitettiin valmistelut uuden kansallisen geoidimallin luomiseksi, koska käytettävänä on aikaisempaa parempaa tietoa. Malli julkaistaan yhdessä Suomen uuden korkeusjärjestelmän N2000 kanssa. Valmisteluihin liittyi myös pohjoismaisen NKG2004-geodimallin tarkkuuden tutkiminen. Yhteyshenkilö: Mirjam Bilker-Koivula FIN2000-geoidimalli korvataan lähivuosina uudella mallilla, joka on sovitettu yhteen uuteen valtakunnallisen N2000-korkeusjärjestelmän kanssa. Mallia tarvitaan mm. GPS:n avulla tehtävissä korkeudenmäärityksissä. Finnish geoid model FIN2000 will be replaced by a new one in connection of the new national height system N2000. New model is needed e.g. in connection of GPS based height determination

14 Maankuoren liikkeet Maankuoren deformaation tutkiminen FinnRef-verkon GPS-havainnoista jatkettiin Metsähovin ja muiden verkon asemien välisten maannousuerojen tutkimusta ja tutkittiin ilmanpaineen ja merenpinnan muutosten aiheuttamaa maankuoren kuormitusta ja siitä johtuvia korkeudenmuutoksia. Tutkimus on osa Ilmatieteen laitoksen kanssa toteutettavaa projektia, jossa tutkitaan ilmakehästä aiheutuvien ilmiöiden vaikutusta GPS-signaaliin. BIFROST (Baseline Inferences for Fennoscandian Rebound Observations, Sea Level and Tectonics) - projekti jatkui. Tulosten avulla voidaan tutkia mm. alueen geofysiikkaa ja maannousun mekanismia. Tutkimusprojektiin liittyen mm. FinnRef-data siirretään päivittäin Onsalaan avaruustutkimusasemalle Ruotsiin. Projektissa on mukana tutkijoita Yhdysvalloista, Kanadasta, Isosta- Britanniasta, Ruotsista ja Geodeettisesta laitoksesta. Posiva Oy:n kanssa solmitun mittaussopimuksen mukaisesti tehtiin geodeettiset GPS-mittaukset huhtikuussa ja lokakuussa Olkiluodossa sekä syyskuussa 2005 Kivetyssä ja Romuvaaralla. Lisäksi suoritettiin GPS-pilarien välinen tarkkavaaitus. Olkiluodossa kahden GPS-pilarin välinen perusviiva mitattiin GPS-mittausten yhteydessä TKK:n maanmittausosastolta lainatulla Mekometri 5000:lla. Mittauksesta kirjoitettiin mittanormaalitoiminnan mukainen kalibrointitodistus Posivalle. Laitos osallistui Satakunnan alueen kallioperän jännityskenttää koskeviin tutkimuksiin. Geo-Sata- Geodynamics Olkiluodon edustan Iso Pyrekarilla olevalle pilarille perustettiin varamerkit ja niiden koordinaatit määritettiin keskistysmittauksin. Varamerkkejä tarvitaan jos talvella ahtojäät kylkevat yli kallioluodon vaurioittaen matalaa pilaria. Kenttäapulainen Terhi Ahola tasaamassa varamerkillä olevaa prismaa. (Kuva Joel Ahola) Auxilliary markers were established for the GPS pillar on the island of Iso Pyrekari near Olkiluoto. Auxilliary markers are needed if the drifting ice destroys the primary marker. Field assistant Terhi Ahola is setting the observing prism on an auxillirary marker. (Photo Joel Ahola) Pekka Lehmuskoski kenttäapulaisineen takkavaaitsemassa Olkiluodon tutkimusverkon pilarin GPS6 ja sen varamerkkien korkeuseroja. (Kuva Joel Ahola) Pekka Lehmuskoski and his team performing precise levelling on a GPS pillar near the Olkiluoto nuclear power station. (Photo Joel Ahola) Research into the deformation of the Earth s crust The study of land uplift was continued by re-computing the uplift values between Metsähovi and other FinnRef stations using data from the permanent GPS network FinnRef. The GPS determinations were used together with observations obtained from the superconducting gravimeter to model the impact of atmospheric loading. The work was a part of the joint project with the Finnish Meteorological Institute to model the atmospheric effect on the GPS signal. The BIFROST (Baseline Inferences for Fennoscandian Rebound Observations, Sea Level and Tectonics) project continued. The research area of the project covers the whole of Fennoscandia. The aim of the project is to develop models of the mechanism of post glacial rebound. Basic observation data is collected from the permanent GPS stations in the area and the data from the FinnRef stations are transferred daily to the Onsala Space Research Station in Sweden. Researchers in the United States, Canada, Great Britain, Sweden and from the FGI are taking part in the BIFROST project. According to the agreement with Posiva Ltd., GPS observations were made at the Olkiluoto research area in April and October and at the Kivetty and Romuvaara research areas in September. Precise levelling was carried out between the GPS pillars in oder to better control the vertical movements in the site. In Olkiluoto a baseline for electronic distance measurements was measured twice in connection with the GPS observations using a Mekometer The FGI participated in the Geo Satakunta project to investigate the movements and stress field in the bedrock in the Satakunta area. The other 14

15 kunta-projektissa on mukana mm. Geologian tutkimuskeskus, Posiva ja Porin kaupunki. Vuoden 2003 aikana alueelle rakennettu GPS-verkko mitattiin kolmesti ja kolmen ensimmäisen vuoden mittaus tulokset laskettiin. Aikasarjat ovat kuitenkin vielä liian lyhyitä, jotta kallioperän mahdolliset liikkeet tulisivat esille. Verkkoa laajennettiin kolmella uudella pisteellä, ja Rauman kaupunki liittyi mukaan projektiin. institutions collaborating in this project included the Geologial Survey of Finland (GSF), POSIVA Ltd. and the Cities of Pori and Rauma. Three GPS observation campaigns were carried out in 2005, and three years of data have been processed. Three new pillars were established in the Southern part of the network. Contact persons: Joel Ahola, Hannu Koivula, Matti Ollikainen and Markku Poutanen Yhteyshenkilöt: Joel Ahola, Hannu Koivula, Matti Ollikainen ja Markku Poutanen Metsähovin tutkimusasema Metsähovin tutkimusasemasta on vuosien kuluessa muodostunut merkittävä osa Geodeettisen laitoksen toimintaa. Asemalla tehtävät mittaukset palvelevat sekä laitoksen omaa tutkimusta että kansainvälistä tiedeyhteisöä. Laitteistonsa puolesta se on eräs monipuolisimmista asemista maailmassa. Metsähovin tuottamaa havaintoaineistoa käytetään mm. globaalien koordinaatistojen ylläpidossa, satelliittien ratalaskuissa ja geodynamiikan tutkimuksessa. Tällä hetkellä Metsähoviin on sijoitettu seuraavat tutkimuslaitteet: satelliittilaser, geodeettinen VLBI-laitteisto, GPS- ja GLO- NASS-vastaanottimet, DORISmaa-asema ja suprajohtava gravimetri. Helsingin yliopiston Seismologian laitos asensi asemalle v seismometrin, joka toimii samassa huoneessa suprajohtavan gravimetrin kanssa. Tutkimusaseman lähellä, Kylmälässä, on fotogrammetrinen testikenttä, jota on käytetty vuodesta 1995 lähtien fotogrammetristen testausmenetelmien kehittämiseen ja kuvausjärjestelmien laadunvalvontaan. Metsähovissa käytössä ollut satelliitttilaser hankittiin v Laserpulssit tuotetaan muotolukitulla Nd:YAG-laserilla, jonka pulssin pituus on pienempi kuin 50 ps. Pulssit heijastuvat takaisin satelliittiin asennetusta prismaheijastimesta. Satelliitista palaava pulssi havaitaan 1 m:n teleskoopilla, joka on valmistettu Latvian yliopistossa Riiassa. Laserin toimintaikä on lopussa, ja kesän alussa aloitettiin laserjärjestelmän täydellinen uudistaminen. Tämän vuoksi laserhavaintoja on tehty vain alkuvuodesta The Metsähovi research station Geo-Satakunta-projektin GPS-mittaukset alkamassa Järventaustalla. Pilarin päälle kiinnitetty antenni voidaan jokaisessa mittauskampanjassa asettaa täsmälleen samaan kohtaan, jolloin pienetkin mittauspisteiden väliset liikkeet havaitaan. (Kuva Joel Ahola) Preparations of the GPS measurements of Geo- Satakunta project are beginning at the pillar of Järventausta. The antenna can be attached on the pillar very precisely in each campaign which allows detection of minor movements between the observing sites. (Photo Joel Ahola) The Metsähovi research station was founded in the mid-1970s, and over the years it has become an essential part of FGI activities. The measurements taken at the station serve both the Institute s own research and the international scientific community. Metsähovi data are used for instance in maintaining global reference frames, computing satellite orbits and geodynamics studies. The following instruments are currently installed at the Metsähovi research station: satellite laser ranging (SLR) and geodetic VLBI (Very Long Baseline Interferometry) equipment, GPS and GLONASS receivers, a DORIS beacon and a superconducting gravimeter. Absolute gravity is regularly measured in the gravimetric laboratory building. During 2001, the University of Helsinki installed a seismometer in the station. The instrument operates in the same building where the superconducting gravimeter is located. There is a photogrammetric test field in the vicinity at Kylmälä village, that has been used since 1995 for developing photogrammetric testing methods and for the quality control of airborne imaging systems. The satellite laser used up to the middle of 2005 was acquired in It consists of 1-metre telescope, made by the University of Latvia in Riga, and a mode-locked Nd:YAG laser with less than 50 ps pulse length. The pulses are reflected from prisms on board various geodetic and remote sensing satellites. Ranging data show a precision of about ± 20 mm, and are submitted to the International Laser Ranging Service (ILRS). Renewal of the laser was started in mid-2005 so that observations were taken only during the first half of the year. The permanent GPS receiver has been operational since The data are submitted to the International GPS Service (IGS) and to the computation centre of the EUREF Permanent GPS Network (EPN). Metsähovi data are also included in the computation of the International Terrestrial Reference Frame (ITRF). A GPS/GLONASS receiver was purchased in The GLONASS data have been used since then in the 15

16 Metsähovin aseman satellittilaserilla v tehdyt mittaukset. SLR observations in Metsähovi in Satelliitti Satellite Ratoja Orbits Normaali-pisteitä Normal points AJISAI CHAMP ENVISAT ERS GFO GP-B 5 26 GRACE-A GRACE-B JASON LAGEOS LARETS STARLETTE 4 12 STELLA 1 9 TOPEX Yhteensä: Total: Tutkimusaseman pysyvällä GPS-vastaanottimella on tehty mittauksia vuodesta Aseman GPS-havainnot lähetetään jatkuvasti kansainväliseen radanlaskentapalveluun (IGS, International GPS Service) ja Euroopan pysyvän GPS verkon (EPN, EUREF Permanent GPS Network) laskentaan. Metsähovin asema on mukana globaalin ITRF-koordinaatiston (International Terrestrial Reference Frame) määrityksessä. GPS- ja laserhavaintoja tukevan sääaseman havainnot lähetettiin IGS-verkkon tietopankkiin. GPS/GLONASS-vastaanotin hankittiin v. 1998, mistä alkaen sillä kerätyt havainnot on lähetetty kansainväliseen GLONASSsatelliittien tietopankkiin (IGLOS, International GLONASS service pilot project). Kaikki asemalla tehdyt GPS- ja GLONASS-havainnot on talletettu myös Geodeettisen laitoksen tietopankkiin. DORIS-asema on toiminut Sjökullassa vuodesta Sen havaintoja käytetään mm. SPOT- ja TOPEX/POSEIDON-satelliittien radanmääritykseen. DORIS-vastaanottimen omistaa Ranskan avaruushallinto (CNES). Vuoden aikana jatkettiin geodeettisia VLBI-mittauksia TKK:n Metsähovin radiotutkimusaseman kanssa osallistumalla neljään IVS:n (International VLBI Service) mittausjaksoon. Metsähovin tutkimuslaitteilla mitattujen tietojen avulla osallistutaan seuraavien tieteellisten havaintoverkkojen tai tietopankkien toimintaan: IGS: International GNSS Service, IAG:n (International Association of Geodesy, Kansainvälinen geodeettinen assosiaatio) alainen maailmanlaajuinen Noin 100 kiloa painava VLBI-vastaanotin nostetaan radioteleskooppiin vuorokautta ennen havaintojen alkua. (Kuva Markku Poutanen) The VLBI receiver weighs about 100 kilograms. It is lifted in the telescope 24 hours before the beginning of the observing session. (Photo Markku Poutanen) Jukka Piironen tarkistamassa Doris-vastaanottimen asetuksia. (Kuva Markku Poutanen) Jukka Piironen check the settings of the Doris receiver. (Photo Markku Poutanen) International GLONASS service pilot project (IGLOS; previously IGEX, International GLONASS Experiment). The DORIS beacon has been operational since It is located in Sjökulla, at the village of Kylmälä. The station has been used for determining the orbits of the SPOT and the TOPEX/POSEIDON satellites and it is operated in co-operation with the French Space Agency (CNES). Geodetic VLBI observations were continued in cooperation with the Metsähovi Radio Research Station of Helsinki University of Technology. Metsähovi participated in the four IVS (International VLBI Service) campaigns. 16

17 palvelu, jonka yli 200 aseman datoja käytetään mm. GPS-satelliittien tarkkojen ratojen laskemiseen, ITRF-koordinaatiston ylläpitoon, geodynamiikan tutkimukseen yms. EPN: EUREF permanent GPS-network, Euroopanlaajuinen pysyvien GPS-asemien verkko IGLOS: International GLONASS service pilot project, globaali GLONASS-havainto verkko DORIS: Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite, ranskalaisten (IGN) perustama maailmanlaajuinen verkko ILRS: International Laser Ranging Service, joka on IAG:n alainen satelliittilaserasemien havaintoverkko IVS: International VLBI Service, joka on IAG:n alainen VLBI-asemien havaintoverkko GGP: Global Geodynamics Project, suprajohtavien gravimetriasemien verkko, sekä Information System and Data Center ICET: International Center for Earth Tides (ICET), joka kerää kansainvälisesti suprajohtavien gravimetrien dataa. Yhteyshenkilöt: Jukka Piironen ja Markku Poutanen Etelämanner-projekti Vuoden 2003 alussa asennettiin Etelämantereelle Suomen Aboa-asemalle GPS-vastaanotin. GPS-asema on toiminut moitteitta kolme vuotta noissa ankarissa olosuhteissa ja tuottanut dataa lähes katkoitta. Tarkoituksena on tutkia sekä maankuoren liikkeitä että tarjota alueella oleville tutkijoille tarkan reaaliaikaisen paikannuksen mahdollisuus. Alustavien maannousutulosten saamiseksi tarvitaan muutaman vuoden GPS-aikasarjat. Datat puretaan vuosittain suomalaisretkikunnan käynnin yhteydessä. Antarktiksen jääkuorman vaihtelut aiheuttavat kiinteän maan muodonmuutoksia. Sama vaikutus on myös jo päättyneillä jääkuorman muutoksilla, aivan kuten Fennoskandiassa, jossa maa vieläkin nousee vuotta sitten sulaneen mannerjään jäljiltä. Etelämantereen jäätiköitymishistoriaa ei tunneta hyvin ja mallit poikkeavat osin suuresti toisistaan. Jäätikön menneistä ja nykyisistä muutoksista saadaan tietoa tutkimalla maankuoren liikkeitä ja painovoiman ajallista vaihtelua. Siten kiinteän maan pysty- ja vaakaliikkeet antavat tietoa sekä Currently, the data collected by various observation instruments at the Metsähovi station are stored in several international data banks and used in the following international scientific projects: IGS: International GPS Service, EPN: EUREF permanent GPS-network, IGLOS: International GLONASS service pilot project, DORIS: Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite, ILRS: International Laser Ranging Service, IVS: International VLBI Service, GGP: Global Geodynamics Project, ICET: International Center for Earth Tides. Contact persons: Jukka Piironen and Markku Poutanen Antarctic project At the beginning of 2003, a GPS receiver was installed at the Finnish Antarctic base Aboa. The receiver has now been in operation for three years without any major interruptions. The puropose of the project is to study crustal deformations and at the same time offer research expeditions the possibility of precise real time positioning. Time series from several years are needed when determining land uplift. Data will be downloaded during annual expeditions to the station. Changes in the Antarctic ice load cause crustal deformations. Past changes have had the same impact, like deglaciation in Fennoscandia where postglacial rebound is still continuing more than 10,000 years after the ice melted. Vertical and horizontal movements of the crust provide information on current and past ice load changes. Absolute gravity was also measured during the 2005/2006 expedition this was the fourth absolute determination taken at the station. The purpose of geodetic measurements taken at Aboa is to study large-scale changes in glaciers. How- Aboan painovoimamittausten yhteydessä mitataan myös painovoimalaboratorion läheisen alueen maastomalli reaaliaikaista GPS-tekniikkaa käyttäen. (Kuva Jaakko Mäkinen) During the absolute gravity measurements at Aboa, a local terrain model is measured in the vicinity of gravimetric l aboratory with real-time GPS. (Photo Jaakko Mäkinen) 17

18 nykyisistä että muinaisista jääkuorman vaihteluista. Vuosien 2005 ja 2006 FinnArp-retkikunnan matkalla Aboalla mitattiin absoluuttipainovoima, joka oli sarjassaan neljäs asemalla tehty absoluuttimittaus. Aboalla tehtävien tutkimusten tarkoituksena on selvittää laajaalaisia jäätikön muutoksia. Painovoima on kuitenkin erityisen herkkä paikallisille ilmiöille. Siksi työhön liittyy Aboan lähialueen lumi- ja jääkenttien pinnankorkeuden ja tiheyden seuranta yhteistyössä lumi- ja jäätutkijoiden kanssa. Työssä käytetään mm. tosiaikaista GPS-paikannusta jääkerroksen pinnanmuotojen ja sen muutosten seurantaan. Aboan pisteen mittaukset ja ennen kaikkea mittausten jatkaminen ovat arvokkaita painovoiman muutosten seuraamiseksi, koska vastaavia toistomittauksia ei Etelämantereella ole. Yhteyshenkilöt: Jaakko Mäkinen, Hannu Koivula ja Joel Ahola. Pitkä interferometrisesti rekisteröivä vesivaaka Pitkän vesivaa an kehitystyötä on harjoitettu Geodeettisessa laitoksessa vuodesta 1965 lähtien. Seuraavina vuosina suunniteltiin ja rakennettiin interferometrisesti rekisteröivän pitkän vesivaa an (Michelson & Gale) prototyyppi maankuoren, sisärakenteen ja maannousuilmiön aiheuttamien hitaiden kallioperän liikkeiden tutkimukseen. Lohjan Tytyrin kaivokseen valmistetuilla ever, gravity is sensitive to local effects. So, the height of the ice and snow are also measured regularly. Real-time kinematic GPS is used in this work. Contact persons: Jaakko Mäkinen, Hannu Koivula and Joel Ahola A prototype long water tube tilt meter with Fizeau thin fi lm interferometer in level sensing A Michelson & Gale type long water tube tilt meter has been under development at the Finnish Geodetic Institute (FGI) since Kukkamäki and Kääriäinen designed and built one version of the tilt meter at the FGI for detecting of very small and slow movements (e.g. postglacial rebound) of the rigid earth. A pair of water tube tilt meters (NS&EW) were in operation during the years 1977 and 1998 at the Lohja clinometric station in the Tytyri mine, Lohja, Finland. Interferometric sensing of the fluid level was based on a sodium spectral lamp in combination with film camera techniques. Due to the long base and high tilt resolution it was possible to record and reveal the resonance wave of the nearly diurnal free wobble of the earth s core in the tidal spectrum, for instance. The design of a new Fizeau type thin film interferometer and a new water tube tilt meter construction was started in 2000 and the prototype instrument was built at the FGI in order for the earlier studies to be continued. The mechanical parts of water tube tilt meter were built at the Helsinki University of Technology. The interferometer is powered by a JDF Uniphase HeNe Pitkän interferometrisesti rekisteröivän vesivaa an prototyyppi Geodeettisen laitoksen laboratoriossa. (Kuva Hannu Ruotsalainen) The long interferometrically recording water tube tilt meter prototype at the laboratory of the Finnish Geodetic Institute. (Photo Hannu Ruotsalainen) 18

19 177 m (EW) ja 62 m (NS) pitkillä vesivaaoilla suoritettiin vuosina kiinteän maan vuoksitutkimusta. Laitteilla havaittiin v mm. maan ytimen vaipasta ja kuoresta poikkeavan liiketilan aiheuttama resonanssiaalto analysoitaessa kiinteän maan vuoksea. Uusi Fizeau-tyypin ohutkalvointerferometri ja uusi pitkän vesivaa an prototyyppi on suunniteltu ja rakennettu pääosin Geodeettisessa laitoksessa. Pääteastia ja putkiosat on valmistettu Teknillisen korkeakoulun maanmittausosaston hienomekaniikan pajassa. Interferometrin teholähteenä käytetään JDF Uniphase HeNe -laseria, josta säde jaetaan Tampereen teknillisessä yliopistossa valmistetulla yksimuotokuitujakajalla vesivaa an molempiin päihin. Säteet kollimoidaan teleskooppityyppisillä kollimaattoreilla ja ohjataan edelleen pääteastioihin. Interferenssi muodostetaan veden pinnan alle upotetulla tasokuperalla linssillä. Interferenssikuvio heijastetaan pääteastian ikkunan avulla Basler 601f CMOS-kameraan ja tulkitaan laitoksella kehitetyn tietokoneohjelman avulla vaihearvoiksi reaaliaikaisesti pienimmän neliösumman keinolla 2Dsovituksena. Rekisteröinti- ja tulkintaohjelmia voidaan hallita ja dataa siirtää intranet/internet-verkon kautta. Oheinen kuva esittää Geodeettisen laitoksen laboratoriossa prototyyppivesivaa an pääteastiassa nestepinnan liikettä noin klo 4.00 UTC. Liikkeen aiheutti aiemmin tapahtunut Pakistanin maanjäristys. Vesivaa an Fizeau-tyypin interferometriä voidaan kehittää edelleen käytettäväksi myös muissa geodynamiikan ja kallioperän pienten liikkeiden tutkimuksissa. laser with a single mode fibre coupler (ORC, Tampere, single mode fibres and telescope type collimators. Interferometric fluid level sensing is carried out by a plain-convex lens immersed slightly below the surface of water in each end vessel and the interference fringes formed are reflected towards a Basler 601f-cmos camera. The recorded fringes (typically15 fringes/sec) are interpreted on-the-fly by computers near each tube end to phase values using 2D least squares adjustment routines in a Linux operating system. The recording systems can also be controlled via the intranet/internet. Following photo shows one example of the water level tilt meter recordings taken on at the FGI laboratory during the Pakistan earthquake (7.6 magn.). The Fizeau interferometer setup can be developed further for other geodynamic measurements. Contact person: Hannu Ruotsalainen Yhteyshenkilö: Hannu Ruotsalainen 40 Earthquake (Pakistan 2005/10/08) 30 Water level (micrometers) /10 03:00 08/10 04:00 08/10 05:00 08/10 06:00 08/10 07:00 08/10 08:00 08/10 09:00 08/10 10:00 08/10 11:00 08/10 12:00 08/10 13:00 Pakistanissa tapahtuneen maanjäristyksen (magn. 7,6) aiheuttama vedenpinnan liike prototyyppivesivaa an läntisessä pääteastiassa. The water level recording from the western end pot of the water tube tilt meter prototype in after the Pakistan earthquake (magn. 7.6). 19

20 Metrologia ja laatu Geodeettinen laitos toimii pituuden ja putoamiskiihtyvyyden kansallisena mittanormaalilaboratoriona. Laitoksessa tehdään näihin liittyviä tutkimuksia ja mittauksia. Putoamis kiihtyvyyteen liittyen ylläpidetään ja kehitetään kansallista painovoima verkkoa ja tehdään paino voiman absoluutti- ja relatiivi mittauksia sekä mittauksia supra johtavalla gravimetrillä. Pituuteen liittyvä toiminta on yhteydessä valtakunnallisten geodeettisten runko verkkojen ylläpitoon ja kehittämiseen: tutkimus- ja kalibrointi kohteita ovat mm. korkeudenmittaus laitteet ja -järjestelmät sekä perus viivat ja etäisyys mittarit. Lisäksi tehdään GPS-mittauksiin liittyviä laatu- ja tarkkuustutkimuksia. Geodeettinen laitos liittyi vuonna 2002 metrikonvention kansallisten mitta normaalien ja kansallisten metrologian laitosten antamien kalibrointi- ja mittaustodistusten vasta vuoroiseen tunnustamis sopimukseen (MRA). Laitoksen kansallisten mittanormaali laboratorioiden laatu järjestelmää ylläpidetään standardien ISO/IEC ja ISO 9001 mukaisina, ja toiminnassa noudatetaan standardeihin pohjautuvaa laatukäsikirjaa. Painovoiman absoluuttimittaukset Painovoiman absoluutti arvon mittaamista varten Geodeettisessa laitoksessa on FG-5 (no. 221) absoluutti gravimetri. Absoluutti gravimetri on putoamis kiihtyvyyden kansallinen mitta normaali. Absoluuttigravimetreilla mitataan tyhjiössä vapaasti putoavan prisman kiihtyvyyttä. Pudotusmatka mitataan laserinterferometrilla ja putoamisaika rekisteröidään rubidiumtaajuus standardilla. Näiden kautta putoamiskiihtyvyys on sidottu pituuden ja ajan standardeihin. Mittanormaalitoiminnassa tärkeänä osana ovat absoluuttigravimetrien keskinäiset vertaukset. Geodeetisen laitoksen FG-5-gravimetri osallistui 2005 kansainväliseen verta- 20 Kolme FG5-gravimetria 7. kansainvälisessä vertausmittauksessa ICAG-2005 Sèvresissä Ranskassa. (Kuva Mirjam Bilker-Koivula) Three FG5 instruments at the 7 th International Comparison of Absolute Gravimeters, ICAG-2005, in Sèvres, France. (Photo Mirjam Bilker-Koivula) Metrology and quality The Finnish Geodetic Institute is the National Standards Laboratory for the acceleration of free fall and length. Metrological research and measurements include maintenance and development of the national gravity network, absolute and relative gravity measurements, and continuous recording of temporal gravity variations with a super-conducting gravimeter. We also maintain and develop horizontal, vertical and 3D reference frames. Calibration and research subjects include instruments and systems used in height determination, geodetic baselines and electronic distance measurement instruments. Research into the quality and accuracy of GPS measurements is also carried out. In 2002 the Finnish Geodetic Institute joined the Mutual Recognition Arrangement (MRA) for national measurement standards and for calibration and measurement certificates issued by national metrology institutes. The requirements of the ISO/IEC and ISO 9001 standards are maintained through the quality management system of the National Standards Laboratories, which are described in the quality manual. Absolute gravity measurements The Finnish Geodetic Institute has a FG5 (Nr. 221) absolute gravimeter as its national standard of the acceleration of free fall. Gravity is measured observing the acceleration of a prism falling in a vacuum. Length is measured with a laser interferometer, and time is based on a rubidium frequency standard. The FG5 gravimeter was part of an international intercomparison of absolute gravimeters in Sevres, France in The intercomparison of the Institut für Erdmessung (IfE, Hannover) and the FGI absolute gravimeters was carried out at Metsähovi and FGI and TsNIIGAiK instruments were compared in Zvenigorod,Moscow. Time series which study the change in gravity caused by postglacial land uplift is continuing at Metsähovi. A total of 30 points were measured during the year. Contact persons: Jaakko Mäkinen and Mirjam Bilker-Koivula