Geopixel Oy SUUNNITELMA 1 (11)

Transkriptio

1 Geopixel Oy SUUNNITELMA 1 (11) DI Jukka Hakala Geopixel Oy 2012

2 Geopixel Oy 2 (11) 1. Yleistä Parkanon kaupunki toteuttaa v kaupungin painopistealueet kattavan GNSS kampanjan, jonka yleiset tavoitteet ovat seuraavat: sitoa kaupungin valikoidut pisteet GNSS -mittauksilla EUREF-FIN koordinaatistoon luoda painopistealueet kattava uusi ylemmän luokan EUREF -peruspisteistö (E3) projisioida mitatut GNSS -pisteet uusiin GK2X ja TM35FIN -projektiokaistoihin laskea EUREF KKJ -muunnosparametrit kaupungin uuden ja vanhan järjestelmän välille Suunnitelmassa esitetyt mitattavat paikalliset pisteet muodostavat uuden EUREF -koordinaattijärjestelmän mukaisen tarkan peruspisteistön (E3), jota voidaan tihentää myöhemmin tarpeen mukaan käyttöpisteistöksi (E4) paikallisilla GNSS ja takymetrimittauksilla. Mittaussuunnitelmassa on käytetty kaupungin mittaustoimen rakennuttamia paikallisia uusia tasorunkopisteitä, jotka tulevat muodostamaan osan paikallisesta ylemmän luokan E3 pisteistöstä. 2. Parkanon koordinaatisto ja karttaprojektio Parkanon kaupunki on käyttänyt tasokoordinaatistona vanhaa KKJ2 koordinaattijärjestelmää. ~ 24 km ~ 7.1 ppm ~ 21 km ~ 5.4 ppm GK22 22 GK23 23 GK24 24 Yllä olevasta kuvasta nähdään Parkanon ja lähialueen GK kaistat ja projektiokaista GK23 on itsestään selvä valinta kaupungin uudeksi projektiokaistaksi sen kulkiessa lähes täsmälleen keskeltä kaupungin aluetta. Uusien GK kaistojen tiheydestä ja kapeudesta (1 ) johtuen karttaprojektiokorjaukset ovat suotuisassa tilanteessa hyvinkin pieniä. Karttakuvassa on esitetty Parkanon alueen projektiokorjausten minimi- ja maksimiarvot uudessa GK23 kaistassa. Tilanne on suorastaan ihanteellinen projektiokorjausten jäädessä hyvin pieniksi. Ero merkittävä vanhaan KKJ2 järjestelmään verrattuna, jossa korjausten minimi- ja maksimiarvot vaihtelivat kaupungin alueella välillä ~14 ppm 75 ppm.

3 Geopixel Oy 3 (11) 3. Mitattavat pisteet Jäljempänä olevassa karttakuvassa on esitettynä alustavan mittaussuunnitelman ja keskusteluiden perusteella toteutettu lopullinen mitattava pisteistö. Mitattavat pisteet ovat kaikki uusia pisteitä, joille on mitattu RTK tekniikalla eli muuntamalla KKJ2 koordinaatit ja niistä muodostuu Parkanon kaupungin uusi EUREF E3 luokan tihennys. Uusia pisteitä ei voida käyttää KKJ2 GK23 - muunnosparametrien määrityksessä, sillä koordinaatit on saatu EUREF KKJ -muunnostekniikalla, ei perinteisesti mittaamalla. Mitattavat paikalliset pisteet sekä EUREF lähtö- ja kontrollipisteet pisteet käsittävät: 8 kpl valtakunnallisia lk EUREF lähtöpisteitä 4 kpl valtakunnallisia lk EUREF kontrolli/lähtöpisteitä 35 kpl Parkanon uusia mitattavia E3 luokan pisteitä Mitattavia pisteitä on verkossa yhteensä 47 kpl. Hyvän mittaus- ja muunnosperiaatteen mukaisesti lähtöpisteiden tulee sulkea mitattavan verkon alue kokonaan sisällensä, joka toteutuukin suunnitelmassa hyvin koillisessa olevaa yhtä pistettä lukuun ottamatta (kuva seuraavalla sivulla).

4 Geopixel Oy 4 (11) Poikkeama ei ole mitenkään merkittävä ja mittaushankkeissa joudutaan usein tekemään kokonaisuuden kannalta katsottuna kompromisseja laadusta kuitenkaan tinkimättä. Kuvatulla periaatteella virheiden kasautuminen voidaan pitää hallinnassa verkossa ja varmistaa uusien peruspisteiden tasalaatuisuus yli koko alueen. Parkanon EUREF liitos tapahtuu uusien pisteiden osalta kahdessa verkossa. Pohjoisosan verkossa on viisi uutta pistettä, jotka sidotaan GNSS tekniikalla kolmeen valtakunnalliseen EUREF pisteeseen. Eteläosan laajemmassa verkossa on viisi valtakunnallista EUREF lähtöpistettä ja 35 kpl uuta mitattavaa peruspistettä. Mitattavaan verkkoon on otettu myös neljä eteläisen verkon alueella sijaitsevaa EUREF pistettä, joita voidaan käyttää uuden tulevan JHS ohjeiston mukaisina kontrollipisteinä sekä myös lopullisessa laskennassa lähtöpisteinä. 4. GNSS verkon suunnitelma Parkanon GNSS -verkkojen lopulliset verkkopiirrokset on esitetty jäljempänä olevissa kuvissa. E3 luokan peruspisteverkkojen rakenne on uuden tulevan JHS ohjeiston mukaisesti geometrisesti tiukka kolmioverkko. Kyseinen mittausgeometria tuottaa hyvistä havainnoista tarkat ja luotettavat tulokset ja karkeiden virheiden leviäminen tasoitettuihin koordinaatteihin on minimoitu verkossa.

5 Geopixel Oy 5 (11) Parkanon pohjoisosaan suunniteltu GNSS verkko. Parkanon pohjoisosan verkon vektorit on esitetty karttakuvassa ohuilla sinisillä viivoilla ja liitosvektorit valtakunnallisiin EUREF pisteisiin vastaavasti punaisilla viivoilla. Parkanon pohjoisosan verkon mitattavien paikallisten uusien sekä EUREF lähtöpisteiden määrät ovat seuraavanlaiset: 3 kpl valtakunnallisia 2.lk EUREF lähtöpisteitä 5 kpl Parkanon uusia tasorunkopisteitä Pohjoisosan GNSS -verkossa on mitattavia pisteitä yhteensä 8 kpl.

6 Geopixel Oy 6 (11) Parkanon eteläosaan suunniteltu GNSS verkko. Parkanon eteläosan verkon vektorit on esitetty karttakuvassa ohuilla sinisillä viivoilla ja liitosvektorit valtakunnallisiin EUREF pisteisiin vastaavasti punaisilla viivoilla. Parkanon pohjoisosan verkon mitattavien paikallisten uusien sekä EUREF lähtöpisteiden määrät ovat seuraavanlaiset: 5 kpl valtakunnallisia 2.lk EUREF lähtöpisteitä 4 kpl valtakunnallisia lk EUREF kontrolli/lähtöpisteitä 30 kpl Parkanon uusia tasorunkopisteitä Eteläosan GNSS -verkossa on mitattavia pisteitä yhteensä 39 kpl. Kaikki mitattavat paikalliset tasorunkopisteet ovat uusia, mittausyksikön toimesta varta vasten tuleviksi E3 luokan peruspisteiksi valikoituja tasorunkopisteitä. Historiallisista syistä johtuen Parkanon vanhojen tasorunkopisteiden saatavuus on heikko, minkä vuoksi ole mukana GNSS kampanjassa. Parkanon alueelle voidaan määrittää luotettavat KKJ EUREF muunnoskertoimet kaupungin ja sen lähialueen valtakunnallisten pisteiden avulla. Kaikkien Parkanon lähtöpisteiden GNSS -mittauskelpoisuus on varmistettu MML:n rekisteristä. Se on kaikilla pisteillä vähintään Tyydyttävä, koska rekisteristä ei valitettavasti löytynyt kaikkia lähtöpisteitä Hyvä mittauskelpoisuudella. Mitattavien paikallisten tasorunkopisteiden GNSS mittauskelpoisuus on varmistettu kaupungin mittausyksikön toimesta ja sen pitäisi olla paikoin tarpeellisten raivausten jälkeen kaikilla pisteillä hyvän. Mahdollisilla hankalahkosti havaittaviksi arvioiduilla pisteillä voidaan käyttää pitempiä havaintoaikoja vektoriratkaisujen varmistamiseksi.

7 Geopixel Oy 7 (11) EUREF lähtöpisteiden viralliset maantieteelliset koordinaatit (lat, lon, h) sekä Parkanon pohjoisja eteläosan mitattavien pisteiden koordinaatit on esitetty taulukoituna liitteissä 1 sekä suunnitelman mukaan oheistettuna liitetiedostona (*.xlsx). Suunnitelman liitetiedostoina seuraa myös joukko A3 kokoisia karttaesityksiä GNSS -mittauksen toteuttamisen tueksi. 5. GNSS -mittausohjeita 5.1. Yleistä Uusien E3 -peruspisteiden mittauksissa noudatetaan Maanmittauslaitoksen julkaisussa n:o 94, Kaavoitusmittausohjeet 2003 sekä TKK:n julkaisussa Numeerisen kartoituksen maastomittausohjeet, 1991" annettuja yleisiä ohjeita alla mainittujen täydennysten ja kommenttien lisäksi. Geodeettisiin mittauksiin liittyy olennaisena osana jäljitettävyys, joka saavutetaan mittausten huolellisella dokumentoinnilla ja mittausaineiston tallennuksella. Kaikki laskennat voidaan tällöin tarvittaessa toistaa myöhemmin asiantuntijan toimesta ilman ongelmia Mittauksen suoritus Mittaukset tehdään huolletulla ja ensiluokkaisessa kunnossa olevalla kalustolla (jalustat, pakkokeskistysalustat, optiset luodit). Tarkistamaton optinen luoti voi aiheuttaa mittauksiin pahimmillaan senttimetrien keskistysvirheen, joka on suuruudeltaan vakio jokaisella havaintopisteellä mutta suunnaltaan aina satunnainen. Parkanon E3 luokan peruspisteiden mittausvaatimukset ovat seuraavanlaiset: geodeettiset 2 taajuuskojeet & geodeettiset antennit staattinen mittausmenetelmä havaintojakson pituus: min. 120 min havaintojakson pituus tarvittaessa vaativilla paikoilla 180 min tai enemmän (mm. näkyvyys, sähkölinjat) antennien vakio-orientointi pisteillä systemaattisten virheiden välttämiseksi havaintojakson mittausgeometria: GDOP < 8 Mahdollisesti hankalasti havaittavaksi arvioidulla pisteellä sekä siihen kytkeytyvillä saman havaintojakson pisteillä voidaan käyttää min min pituisia havaintojaksoja vektoreiden ratkaisun varmistamiseksi. Mittausten 120 min mittausjaksoja voidaan pidentää kentällä tehdyn harkinnan mukaan, muttei lyhentää Kojekorkeudet; pisteiden numerointi Koska vektorit lasketaan pultista - pulttiin avaruusjänteinä, on koje/ antennikorkeuksien mittauksissa noudatettava erityistä huolellisuutta. Koje/ antenni tasataan huolellisesti ja tasaus tarkistetaan myös havaintojakson lopussa. Koje/ antennikorkeus mitataan ennen havaintojaksoa ja myös sen jälkeen. Mikäli tasauksessa ja/tai koje/antennikorkeudessa havaitaan muutoksia, voidaan kaikki kyseiseen pisteeseen liittyvät vektorit joutua hylkäämään kyseisestä havaintojaksosta, ja ne täytyy mitata uudelleen. Mittauksissa voidaan käyttää erityyppisiä vastaanottimia ja antenneja. Havaintokojeen malli sekä erityisesti antennin typpi on merkittävä lomakkeeseen, samoin antennikorkeuden mittauskohta.

8 Geopixel Oy 8 (11) Valtakunnallisilla pisteillä on usein omat paikalliset numeronsa ja niitäkin vielä eri versioita. Ennen mittausten aloittamista mitattavan verkon pisteiden yksiselitteinen numerointi täytyy tehdä selväksi koko mittaushenkilökunnalle Vektorilaskenta & verkkotasoitus Vektorilaskennassa tulee olla kattava toiminnallisuus vektoreiden ratkaisemiseen ja niiden laadunvalvontaan (esim. RMS ja Ratio tunnusluvut). PNS tekniikkaan perustuvassa verkkotasoituksessa tulee olla karkeiden virheiden kontrolli sekä verkon tasoitusmahdollisuus vapaana ja kiinteänä verkkona, mielellään painotetuin & kiintein lähtöpistein. Laskennassa on kiinnitettävä erityistä huomiota antenniparametrien oikeaan määrittelyyn, sillä virheellisellä määrittelyllä voidaan tuottaa jopa desimetrin kertaluokkaa olevia virheitä. Vektorilaskenta ja vapaan verkon tasoitus tehdään uusintamittausten varalta tarkoituksen-mukaisin aikavälein, tarvittaessa päivittäin. Vain geodeettiset vektorit, joiden alkutuntemattomat ovat ratkenneet ( fixed ) luotettavasti, hyväksytään jatkokäsittelyyn. Mittauksen aikainen vektorilaskenta voidaan tehdä ennustetuilla rataparametreilla (ns. Broadcast Ephemeris), mutta verkon sisältäessä yli 10 km pituisia vektoreita on lopullisessa verkon laskennassa käytettävä tarkkoja laskettuja rataparametreja (ns. Precise Ephemeris); kuva alla. Hyväksyttyjen vektoreiden yhteensopivuus varmistetaan aina vektorilaskennan jälkeen vapaan verkon tasoituksella; karkeita virheitä sisältävät vektorit poistetaan laskennasta. Päivittäisten vapaiden verkkojen yhteensopivuus varmistetaan tasoittamalla ne lopuksi yhdessä vapaan verkon menetelmällä; karkeita virheitä sisältävät vektorit poistetaan laskennasta Tasoituslaskennan tunnusluvut Vapaan verkon laskennassa verkon laatukriteerinä on suhteellinen tarkkuus 5 ppm. Hyväksytty vapaa kokonaisverkko tasoitetaan lopuksi kiinteänä verkkona EUREF datumissa käyttämällä referenssinä valittujen lähtöpisteiden maantieteellisiä EUREF koordinaatteja. Mittausraportissa täytyy todeta selkeästi verkon saavutetut tarkkuus- ja tunnusluvut, kuten esim. keskimääräiset koordinaattikeskivirheet ja suhteellinen tarkkuus. Kiinteän verkon laskennassa tavoitetarkkuutena on suhteellinen tarkkuus 10 ppm.

9 Geopixel Oy 9 (11) 5.6. Luovutettava mittausaineisto ja laskentatulokset pistekohtaiset havaintolomakkeet alkuperäiset satelliittihavainnot sekä laitteen omassa että RINEX formaatissa vektoreiden laskentaraportit soveltuvin osin vapaiden verkkojen laskentaraportit ja verkkopiirrokset soveltuvin osin verkkotasoituksen laskentaraportti ja verkkopiirros soveltuvin osin uusien pisteiden tasoitetut maantieteelliset EUREF koordinaatit (lat, lon, h) Kerava, Geopixel Oy DI Jukka Hakala Liiteet: - Liite 1a. Parkanon GNSS 2012, eteläosa - Liite 1b. Parkanon GNSS 2012, pohjoisosa Liitetiedostot: - Parkano_GNSS_verkko_etelä.PDF - Parkano_GNSS_verkko_etelä_pisteet.PDF - Parkano_GNSS_verkko_pohjoinen.PDF - Parkano_GNSS_verkko_pohjoinen_pisteet.PDF - Parkano_kaikki GNSS_2012_pisteet.xlsx

10 Geopixel Oy 10 (11) Parkanon GNSS 2012 EUREF -lähtöpisteet, eteläosa Liite 1a. Parkanon GNSS 2012, eteläosa Pno N_KKJ2 E_KKJ2 EUREF_Lat EUREF_Lon EUREF_h GNSS-kelpoisuus 05M6011A ' '' 23 11' '' Hyvä 05M ' '' 23 05' '' Hyvä 91M0163B ' '' 22 43' '' Tyydyttävä 93M3317A ' '' 23 22' '' Tyydyttävä 94M ' '' 22 47' '' Tyydyttävä 94M9327B ' '' 22 30' '' Tyydyttävä 94M9336C ' '' 22 57' '' Tyydyttävä 96M ' '' 22 49' '' Tyydyttävä 96M9525A ' '' 23 00' '' Hyvä Parkano GNSS 2012, eteläosa / mitattavat paikalliset pisteet Pno N_KKJ2 E_KKJ2 GNSS-kelpoisuus

11 Geopixel Oy 11 (11) Liite 1b. Parkanon GNSS 2012, pohjoisosaosa Parkanon GNSS 2012 EUREF -lähtöpisteet, pohjoisosa Pno N_KKJ2 E_KKJ2 EUREF_Lat EUREF_Lon EUREF_h GNSS-kelpoisuus 05M ' '' 23 00' '' Hyvä 05M ' '' 22 58' '' Hyvä 94M9326B ' '' 22 48' '' Tyydyttävä Parkano GNSS 2012, pohjoisosa / mitattavat paikalliset pisteet Pno N_KKJ2 E_KKJJ2 GNSS-kelpoisuus