VUOSIKERTOMUS 2002 ANNUAL REPORT 2002

Transkriptio

1 TINEN LAITOS VUOSIKERTOMUS 2002 ANNUAL REPORT 2002 KA INSTITUTET

2

3 Sisällysluettelo 4 Ylijohtajan katsaus 6 Överdirektörens översikt 7 Koordinaatistot 11 Painovoima 13 Maankuoren liikkeet 17 Metrologia ja laatu 22 Kartoitusmenetelmät 26 Navigointi ja paikkatiedon liikkuva käyttö 31 Sähkömagneettinen säteily 34 Kirjasto- ja informaatiopalvelut 35 Hallintopalvelut 39 Yhteyshenkilöt 41 Julkaisut 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 ja kaukokartoituksen sekä niihin liittyvien tieteiden aloilla. Laitoksen tehtävänä on myös edistää geodeettisten, geoinformatiikan ja kaukokartoituksen menetelmien ja laitteiden käyttöönottoa erityisesti paikkatietojen hankinnassa ja käsittelyssä. Contents 4 Director General s review 7 Reference frames 11 Gravity 13 Geodynamics 17 Metrology and standardization 22 Mapping methods 26 Mobile use of geospatial data 31 Electromagnetic radiation 34 Library and information services 35 Administration 39 Contact persons 41 Publications 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 shall deal with the basic scientific measurements for Finnish mapping and with metrology of geospatial information and engage in research work in the fields of geodesy, geoinformatics and remote sensing and related sciences. The task of the institute shall also be to foster the introduction of geodetic, geoinformatics and remote sensing methods and equipment in the acquisition and processing of geospatial information in particular. Taitto J. Kähkönen Kirjakas

4 Ylijohtajan katsaus Vuosi 2002 oli Euroopassa kartoitus- ja paikannusalalla voimakkaan kehityksen vuosi. Euroopan unionissa jatkettiin yhtenäisen karttapolitiikan valmistelua INSPIRE-hankkeena (Infrastructure for Spatial Information in Europe) ja Euroopan unioni ja Euroopan avaruusjärjestö rahoittivat Galileo-navigointisatelliittijärjestelmän kehittämistä. Geodeettinen laitos osallistui kummankin hankkeen toteuttamiseen, samalla kun se osallistui näihin hankkeisiin liittyviin kansallisiin valmistelu- ja kehitystöihin. Uudesta kansallisesta koordinaattijärjestelmästä, ERTS89-järjestelmään perustuvasta EUREF-FIN järjestelmästä annettiin Julkisen hallinnon suositus, jotta uusi järjestelmä tulisi mahdollisimman laajalti käyttöön maassamme. Tämä edistää omalta osaltaan paikkatietojen yhteiskäyttöä sekä Suomessa että Euroopassa. Vuonna 2003 laitos alkaa valmistella Julkisen hallinnon suositusta uudesta korkeusjärjestelmästä muiden alan laitosten kanssa. Näin Suomessa saadaan lähivuosina käyttöön koordinaattijärjestelmät, jotka mahdollistavat toimimisen myös yhdentyvässä Euroopassa. Geodeettisen laitoksen panostus tutkimuslaitteisiin ja mittausjärjestelmiin oli edelleen vuonna 2002 suuri. Näillä investoinneilla varmistetaan se, että Suomessa on riittävä valmius osallistua alan kansainväliseen tutkimukseen sekä infrastruktuurin kehittämiseen. Galileo - navigointisatelliittijärjestelmän kehittämistä ja käyttöä palvelevan maa-aseman rakentamisesta tehtiin sopimus Euroopan avaruusjärjestön kanssa. Tämä Virolahdella sijaitseva RIMS-asema (Ranging and Integrity Monitoring Station) valmistuu vuoden 2003 aikana ja se aloittaa toimintansa vuoden 2004 huhtikuussa. Asema tulee olemaan tärkeä Suomelle siksi, että sen avulla saadaan paras mahdollinen paikantamistarkkuus satelliittijärjestelmiä käyttäville Suomessa ja lähialueilla, mikä erityisesti liikenteen osalta on tärkeää. Geodeettiseen pitkäkantainterferometriaan (VLBI) perustuvan vastaanottimen rakentaminen edistyi vuonna 2002 siten, että laite saadaan koekäyttöön vuoden 2003 loppupuolella Metsähovin tutkimusasemalla. Hanke on yhteinen TKK:n Radiotutkimusaseman kanssa. Vastaanottimen avulla Geodeettinen laitos voi liittyä maailmanlaajuiseen mittausjärjestelmään, jonka avulla erityisesti mannerlaattojen vuotuisia liik- Director General s review Year 2002 was in Europe a year of a strong development in mapping and navigation. A common mapping policy was under development in the EU in the INSPIRE initiative (Infrastructure for Spatial Information in Europe) and the EU as well as the European Space Agency financed the development work of the Galileo satellite navigation system. The Finnish Geodetic Institute participated in both of these European level - activities and carried out at the same time national preparations and development work for these initiatives. A new national reference frame EUREF-FIN, based on the ERTS89-system, was established by the Recommendation of the Public Administration. This recommendation will hopefully further a wide acceptance of the new reference framework in Finland and thereby promote a wide use of spatial data in Finland. In 2003 the Finnish Geodetic Institute will start the preparations together with some national organisations for a Recommendation of the Public Administration dealing with a new height. This way in the years to come Finland will have new reference frames which will allow a flexible cooperation at European level in spatial data processing. The Finnish Geodetic Institute continued in 2002 to invest in research equipment and measuring systems. These investments will guarantee that Finland will be in a position to participate in the international research activity and infrastructure development. The European Space Agency and Finnish Geodetic Institute agreed to establish a Ranging and Integrity Monitoring Station (RIMS) for developing the ground segment of the Galileo satellite navigation system. This station is located in eastern Finland in Virolahti and will be ready in Operative measurements will be started in April This station will be important for Finland because it will ensure the best possible navigation accuracy in Finland and neighbourhood areas, which is important especially for traffic control. The geodetic Very Long Baseline Interferometer (VLBI) was under construction in 2002 and will be in operative use in the second part of 2003 in the Metsähovi research station. This VLBI will be operated together with the Radio Observatory of the Helsinki University of Technology. This equipment enables the Finnish Geodetic Institute to participate in the worldwide geodetic measurement campaigns for determining continental drifts very precisely. It also helps in maintaining geodetic frames in Europe and Finland. In 2002 a new permanent GPS-station was established in Degerby in Åland. This station completes 4

5 keitä voidaan määrittää hyvin tarkasti. Tällä puolestaan on suuri merkitys geodynamiikan tutkimuksessa ja koordinaattijärjestelmien ylläpidossa sekä Suomessa että Euroopassa. Vuoden 2002 aikana perustettiin Ahvenanmaan Degerbyhyn laitoksen uusin pysyvä GPS-asema. Tämä asema täydentää laitoksen pysyvien asemien verkkoa ja siitä on erityisesti hyötyä sekä tosiaikaisessa maankuoren liikkeiden tutkimuksessa Itämeren alueella että Itämeren vedenkorkeuden seurannassa. Yhteistyö naapurivaltioiden kanssa kehittyi suotuisasti vuonna Laitoksella on säännöllinen geodeettinen yhteistyö Ruotsin, Norjan, Venäjän ja Viron kanssa, sekä myös muiden Itämeren alueen valtioiden Tanskan, Saksan, Puolan, Liettuan ja Latvian kanssa. Näin laitos voi osallistua alueen geodynamiikan tutkimukseen ja uusien koordinaattijärjestelmien luomiseen, sekä muihin laitoksen toimialojen mukaisiin tutkimushankkeisiin. Geodeettisen laitoksen henkilökunnan määrä ja tulot lisääntyivät vuonna Tämä johtuu tutkimuskysynnän lisääntymisestä. Kuitenkin on todettava, että pätevän henkilökunnan saaminen tuottaa eräillä laitoksen tutkimusaloilla ongelmia. Toivottavasti aikanaan käyttöön otettava uusi palkkausjärjestelmä sekä nykyistä laajemmat mahdollisuudet palkata henkilökuntaa tuovat tähän lähi vuosina suotuisan ratkaisun. Vuosi 2002 oli laitoksen toiminnan kahdeksaskymmenesneljäs. Toimintansa aikana laitos on toteuttanut maamme kartoituksen vaatimat tieteelliset perusmittaukset ja tehnyt laajalti toimialaansa liittyvää tutkimusta. Nyt, kun Euroopan mittakaavassa tarvitaan uusia geodeettisia mittauksia, uutta navigointiin ja paikkatietojen liikkuvaan käyttöön sekä karttojen ajantasaistukseen kohdistuvaa työtä ja tutkimusta, laitos voi omalta osaltaan tehtäviensä mukaisesti hoitaa Suomen osalta nämä tehtävät ja edelleen kehittyä monipuolisena hallinnon ja elinkeinoelämän tutkimustarpeet huomioonottavana tutkimuslaitoksena. the present permanent GPS- network of the Finnish Geodetic Institute and will be very useful in real time monitoring in land uplift and sea level. It also will help in establishing a new vertical reference frame in Finland. Co-operation with neighbour countries proceeded well in The Finnish Geodetic Institute has regular contacts and work with Sweden, Norway, Russia and Estonia, as well as with other countries around the Baltic Sea; Denmark, Germany, Poland, Lithuania and Latvia. The Institute can hereby participate in the geodynamical research in the Baltic Sea area, in establishing new geodetic reference frames and conduct research in the fields of its interests. The number of personnel and incomes of the Institute increased in This was due to the increased research demand. However, it is difficult to get qualified persons to work in the Institute in certain areas of the research. I hope that in future the new salary system and better opportunities for hiring personnel will solve this problem was the eighty-fourth year of the Institute s operation. In the course of its activity, the Institute has implemented the basic scientific geodetic measurements and engaged broadly in research relating to its field. Now, when in Europe new geodetic measurements are needed, new research and work in navigation and mobile mapping as well as in map updating are needed, the Institute can manage according to its mandate this work in Finland and be developed as a research institute which will take into account the needs of administration and the commercial sector. Ylijohtaja Director General 5

6 Överdirektörens översikt År 2002 var ett år av kraftig utveckling inom den europeiska kartläggnings- och lokaliseringsbranschen. I europeiska unionen fortgick förberedandet av en gemensam kartläggningspraktik inom INSPIRE initiativet (Infrastructure for Spatial Information in Europe), och EU samt Europeiska rymdorganisationen (ESA) finansierade utvecklingsarbetet av satellitnavigationssystemet Galileo. Geodetiska institutet deltog i verkställandet av dessa initiativ på europeisk nivå, och utförde samtidigt på nationell nivå preparations- och utvecklingsarbete förknippat med dessa initiativ. Den offentliga förvaltningen utgav en rekommendation (JHS) för det nya EUREF-FIN baserade koordinatsystemet ERTS89, så att ERTS89-systemet i största möjliga utsträckning tas i bruk i vårt land. Detta främjar sambruket av geografisk information både i Finland och i europa. År 2003 börjar institutet i samarbete med andra institut inom branschen förbereda den offentliga förvaltningens rekommendation om ett nytt höjdsystem. På detta sätt kommer Finland, inom de närmaste åren, att ha koordinatsystem som möjliggör flexibelt europeiskt samarbete. Geodetiska institutets investeringar i forskningsutrustning och mätapparatur var under år 2002 omfattande. Med dessa investeringar vill man garantera Finlands förutsättningar för att framgångrikt delta i internationell forskning och utveckling av infrastruktur. Ett avtal för konstruktion av jordstationen som skall stöda utvecklande och bruk av navigationssatelliten Galileo uppgjordes med Europeiska rymdorganisationen. Denna i Virolahti belägna RIMS-station (Ranging and Integrity Monitoring Station) kommer att vara färdig år 2003, och påbörjar sin verksamhet i april Stationen kommer att bli betydelsefull för Finland därför, att det tack vare den är möjligt att få en permanent stödstation för Galileo systemet i vårt land, vilket i sin tur garanterar bästa möjliga lokaliseringsnoggrannhet för användare av satellitsystem i Finland och närområden, vilket är viktigt i synnerhet för trafiken. Konstruktionsarbetet av den geodetiska långbasinterferometri (VLBI) mottagaren fortskred under år 2002 så att apparaten kan tas i provbruk i slutet av år 2003 på Skogstorps forskningsstation. Det är fråga om ett gemensamt initiativ med Tekniska Högskolans (Skogstorps) radio-forskningsstation. Tack vare mottagaren, kan geodetiska institutet ansluta sig till världsomspännande mätsystem som kan mäta kontinentalplattornas rörelser med stor noggrannhet. Detta är av stor betydelse i geodynamisk forskning och upprätthållande av koordinatsystem både i Finland och i Europa. År 2002 grundades institutets nyaste permanenta GPS-station i Degerby på Åland. Denna station kompletterar institutets nätverk av permanenta GPSstationer, och är speciellt betydelsefull för forskning av jordskorpans rörelser i realtid i Östersjöområdet, och uppföljning av vattenståndet i Östersjön. Samarbete med grannländerna fortskred väl år Institutet bedriver regelbundet geodetiskt samarbete med Sverige, Norge, Ryssland och Estland, och inom det baltiska området med Danmark, Tyskland, Polen, Lettland och Litauen. På detta sätt kan institutet delta i områdets forskning i geodynamik, konstruktion av nya koordinatsystem, och andra forskningsinitiativ inom institutets verksamhetsfält. Geodetiska institutets personal och inkomster ökade år Detta beror på ökande forskningsbehov. Samtidigt råder inom vissa av institutets forskningsområden brist på kvalificerad personal. Jag hoppas att det nya avlöningssystemet som tas i bruk i framtiden, och bättre möjligheter att avlöna ny personal kommer att lösa problemet inom de närmaste åren. År 2002 var institutets åttiofjärde verksamhetsår. Under sin verksamhetstid har institutet verkställt de vetenskapliga grundmätningar som karteringen av vårt land kräver och utfört omfattande forskning inom sitt gebit. Nu, när nya geodetiska mätningar, ny forskning inom navigation och mobilt bruk av geoinformation samt uppdatering av kartor behövs på europeisk nivå, kan institutet ansvara för dessa uppgifter för Finlands del och fortsätta att utvecklas som en mångsidig forskningsanstalt i enlighet med förvaltningens och näringslivets behov. 6

7 Koordinaatistot FinnRef Suomen pysyvä GPS-verkko FinnRef on Suomen EUREF-FIN koordinaattijärjestelmän runko, jonka avulla koordinaatisto on realisoitu. Neljä FinnRef asemaa on Euroopanlaajuisessa EPN-verkossa (EPN, EUREF permanent GPS-network) ja yksi maailmanlaajuisessa IGS-verkossa (International GPS Service). Näiden asemien avulla FinnRef luo saumattoman yhteyden maailmanlaajuisiin koordinaattijärjestelmiin. FinnRef mahdollistaa myös maankuoren liikkeiden tutkimuksen. Tämän lisäksi FinnRefiä voidaan käyttää ilmakehän tutkimuksessa, mm. troposfäärin vesihöyrysisällön mittaamiseksi kvasi-reaaliaikaisesti. Vuoden aikana perustettiin Degerbyn mareografin yhteyteen uusi pysyvä GPS-asema. Degerbyn GPS-asema on osa IGS:n organisoimaa TIGA (GPS Tide Gauge Benchmark Monitoring Pilot Project) projektia. Projektin tarkoituksena on GPS:n avulla seurata mareografien korkeuden vaihteluita. Datansiirto neljältä EPN kuuluvalta asemalta (Metsähovi, Vaasa, Joensuu, Sodankylä) Saksaan tapahtui automaattisesti, samoin kuin kaikkien asemien datan siirto Onsalan avaruustutkimusasemalle Ruotsiin BIFROST-laskentaa varten. GPS-asemien antennimastojen stabiliutta seurataan toistuvin keskistysmittauksin. Vuoden 2002 aikana suoritettiin Sodankylän GPS-aseman keskistysmittaukset sekä aseman tarkkavaaitus. Yhteyshenkilöt: Hannu Koivula, Matti Ollikainen Koordinaattijärjestelmät Suomen EUREF-koordinaatiston käyttöönottoon liittyviä töitä jatkettiin yhteistyössä Maanmittauslaitoksen kanssa. Maanmittauslaitoksen ja Geodeettisen laitoksen yhteinen koordinaatistotyöryhmä perustettiin v Tässä työryhmässä valmistellaan uuteen valtakunnalliseen koordinaattijärjestelmään siirtymistä. Vuoden 2002 kuluessa työryhmä sai valmiiksi Julkisen hallinnon suosituksen (JHS 153), jossa esitetään EUREF-FIN koordinaatiston perusteet, sekä Kartastokoordinaattijärjestelmän ja EUREF-FIN koordinaatiston väliset muunnoskaavat. Reference frames The Finnish permanent GPS network FinnRef The Finnish permanent GPS network FinnRef consists of 12 permanent GPS stations. The network is the backbone of the Finnish realisation of the EUREF frame, referred as to EUREF-FIN. Four stations in the FinnRef network belong to the EUREF permanent GPS-network (EPN), and one station belong to the network of the International GPS Service (IGS). Through these stations FinnRef creates a seamless connection to the global reference frames. The observations obtained by FinnRef stations can be used for studying the movements of the Earth s crust. Besides, the observations can be used for atmospheric studies, e.g. for determination of the water vapour content of the atmosphere in real time. During the year a new permanent station was established close to the Degerby tide gauge, on the Aland Islands. The data recorded in the EPN stations (Metsähovi, Vaasa, Joensuu, Sodankylä) are transferred automatically to the EPN computing centre in Germany. The data are also transferred daily to the Onsala Space Research Station in Sweden for the BIFROST project. Contact persons: Hannu Koivula, Matti Ollikainen Introducing the EUREF reference frame The work on introducing the new reference frame continued during the year. The new frame, which is based on the European ETRS89-system, is referred as to EUREF-FIN. The FGI and National Land Survey (NLS) established a working group for the purpose in The working group prepared the first recommendation (JHS 153), in which the definition of the EUREF-FIN frame and the datum transformation parameters between EUREF-FIN and the National Grid Coordinates system (Kartastokoordinaattijärjestelmä, kkj) are published. The working group continued its work for the second recommendation, which contains the new map projection, coordinate transformation methods and formulae between plane coordinates. The second recommendation will be published in

8 Työryhmä jatkoi työskentelyään seuraavan Julkisen hallinnon suosituksen valmistelussa. Tässä suosituksessa tullaan esittelemään EUREF-FIN koordinaatiston yhteydessä käytettävät karttaprojektiot, tasokoordinaatistojen välisissä muunnoksissa käytettävät menetelmät ja muunnoskaavat, sekä kartaston uusi lehtijako. Suositus valmistunee vuoden 2003 alkupuolella. 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. Yhteyshenkilö: Matti Ollikainen The use of the new reference frame was promoted in lectures. Guidance and advice were given to muncipalities and various surveying companies especially in coordinate transformations. Contact person: Matti Ollikainen The third precise levelling of Finland and the land uplift To create and maintain the height system in Finland, two national precise levellings have been carried out. The National Board of Public Roads and Waterways executed the first precise levelling during This levelling extended to the line Joensuu-Kajaani- Oulu-Tornio. The FGI executed the second precise levelling during and it covered the whole country. As a result of the second precise levelling, Vasen kuva: EUREF-FIN koordinaatiston ja kkj:n välisen muunnoksen laskemisessa käytetty kolmioverkko. Maan rajojen ulkopuolella olevat pisteet ovat virtuaalisia pisteitä, joiden koordinaatit on laskettu Helmert-muunnoksen avulla käyttäen niitä lähinnä olevien todellisten kolmiopisteiden koordinaatteja. Oikea kuva: EUREF-FIN koordinaatiston ja kkj:n välisen muunnoksen jäännösvirheet osoittavat, että muunnos voidaan tehdä kaikkialla maamme aluella vähintään 20 cm:n tarkkuudella. Left fi gure: The triangulation network, which is used to compute the transformation between EUREF-FIN and the National Grid Coordinate frames (kkj). The points located outside the country are virtual. The coordinates of the virtual points were computed by Helmert transformations using the coordinates of the closest actual points for the transformation. Right fi gure: The residuals of the transformation between EUREF-FIN and the National Grid Coordinate frame (kkj) show that the transformation accuracy is at least 20 cm all over the country. 8 8

9 Korkeusjärjestelmät Korkeusjärjestelmän luomiseksi ja ylläpitämiseksi Suomessa on tehty kaksi valtakunnallista tarkkavaaitusta. Ensimmäisen suoritti Tie- ja vesirakennusten ylihallitus vuosina ja se ulottui linjalle Joensuu- Kajaani-Oulu-Tornio. Toisen tarkkavaaituksen suoritti Geodeettinen laitos vuosina vaaitusten kattaessa koko maan. Toisen tarkkavaaituksen tuloksena syntyi tällä hetkellä käytössä oleva valtakunnallinen N60-korkeusjärjestelmä, jonka nollapiste on sidottu Helsingin v keskivedenkorkeuteen ja maannousu on laskettu vuoden 1960 mukaisesti. Kolmas tarkkavaaitus alkoi v ja on edennyt niin, että viimeiset liitokset naapurimaiden verkkoihin tehdään v ja kenttätyöt on kokonaisuudessaan suoritettu v Sulkuvirheistä laskettu kilometrikeskivirhe on tällä hetkellä ±0.9 mm/. Kolmannen tarkkavaaituksen tuloksena Suomeen luodaan uusi korkeusjärjestelmä. Vuonna 2002 tarkkavaaitusta jatkettiin kolmella retkikunnalla suunnitelman mukaisesti vaaitsemalla linjat Metsähovi-Ojakkala, Palojoensuu-Kivilompolo, Inari-Kaamanen, Kaamanen-Karigasniemi, Kaamanen-Utsjoki, Utsjoki-Pulmanki, Utsjoki-Roavvegiedde, Ivalo-Virtaniemi ja Kelloselkä-Siikaselkä. Uusintavaaitus suoritettiin linjoilla Ruosniemi-Mäntyluodon mareografi ja Mäntyluodon mareografi-ruosniemi. Lisäksi vaaittiin Venäjän karttalaitoksen kanssa tehdyn yhteistyösopimuksen mukaisesti liitokset Venäjän rajan yli samanaikaisesti venäläisosapuolen kanssa Virtaniemessä ja Kelloselässä. Vaaitusta kertyi kaikkiaan 482 km. Mareografeihin sidottujen tarkkavaaitusten perusteella voidaan Suomessa ja Fennoskandiassa tapahtuva jääkauden jälkeinen maannousu määrittää sisämaassa. Kolmannen tarkkavaaituksen avulla myös Lappiin voidaan määrittää aiempaa tarkemmat maannousuarvot. the national N60 height system was created. The zero point of N60 is adjusted to the mean sea level in Helsinki in 1960 and also the land uplift is computed according to the year The third precise levelling was started in 1978 and it has progressed now so that the final lines and connections to the neighbouring countries will be made in 2003 and all field measurements will be completed in At the moment the closing errors of the loops give the mean error ±0.9 mm/. As a result of the third precise levelling a new height system will be created. During 2002 precise levelling was continued according to the plans on the following lines: Metsähovi-Ojakkala, Palojoensuu-Kivilompolo, Inari-Kaamanen, Kaamanen-Karigasniemi, Kaamanen-Utsjoki, Utsjoki-Pulmanki, Utsjoki-Roavvegiedde, Ivalo-Virtaniemi and Kelloselkä-Siikaselkä. The following lines were relevelled: the Ruosniemi-Mäntyluoto tide gauge. In addition, according to the agreement between the FGI and the Russian Land Survey (Roskartography) the Finnish and Russian levelling networks were connected by precise levelling in Virtaniemi and Kelloselkä. During the field period a total amount of 482 km was levelled. According to the repeated precise levellings, which are connected to the tide gauges, the land uplift can be determined over the whole country. Once the third precise levelling is complete, new and more accurate land uplift values can be computed also in Lapland. Today the land uplift is also studied using the observations from the permanent GPS network (FinnRef ). The common adjustment of the levelling networks of the Nordic countries was prepared. A new data bank was established in Kort- og Matrikelstyrelsen, in Copenhagen. Ahvenanmeren GPS-vaaituksen yhteydessä Märketin majakassa olleen GPS-antennin korkeus määritettiin maassa olevaan korkeuskiintopisteeseen nähden vaaituskojeella, teräsmittanauhalla ja latoilla. (Kuva: P. Häkli) During the Åland GPS levelling, the height of the Märket light house GPS point above the bedrock reference marker was determined using levelling, steel tape and levelling rods. (Photo: P.Häkli) 9 9

10 Nykyisin maannousua voidaan tutkia myös Suomen pysyvän GPS-verkon (FinnRef ) avulla. Pohjoismaisen geodeettisen komission satelliittigeodesian työryhmän alaisena yhteistyönä Suomen ja Ruotsin tarkkavaaitusverkot liitettiin toisiinsa Ahvenanmeren yli GPS-vaaituksena. Tuloksia on tarkoitus käyttää pohjoismaisen vaaitusverkon yhteistasoituksessa. Pohjoismaisen vaaitusverkon yhteistasoitusta valmisteltiin osallistumalla pohjoismaisen tietopankin perustamiseen Kööpenhaminaan Kort- og Matrikelstyrelsenin ylläpitämään tietokantaan. Lisäksi osallistuttiin Pohjoismaisen geodeettisen komission korkeudenmääritystyöryhmän toimintaan. Yleiskokous valitsi ko. työryhmän puheenjohtaksi Mikko Takalon, ja työryhmä valitsi pohjoisen blokin tasoitusta tutkivan alityöryhmän puheenjohtajaksi Jaakko Mäkisen. The co-operation was carried out in the Working Group of the Height determinations, under the umbrella of the Nordic Geodetic Commission (NKG). The General Assembly of the NKG nominated senior researcher Mikko Takalo as chairman for the Working Group in The Finnish and Swedish levelling networks were connected over the Aland Sea in June using GPS techniques. The field work was coordinated by the NKG Working Group of the Satellite geodesy. The observations were made by the staff of the FGI and the Swedish Land Survey, in Gävle. Contact persons: Pekka Lehmuskoski, Jaakko Mäkinen and Mikko Takalo Yhteyshenkilöt: Pekka Lehmuskoski, Jaakko Mäkinen ja Mikko Takalo Suomen ja Venäjän vaaitusretkikunnat kohtaavat valtakunnan rajalla Virtaniemessä elokuussa (Kuva: M. Poutanen) The Finnish and Russian levelling teams meet at the border in Virtaniemi, August (Photo: M. Poutanen) 10

11 Painovoima Painovoimamittaukset Gravity Absoluutti- ja relatiivipainovoimamittaukset Painovoiman absoluuttimittauksia tehtiin kotimaassa Metsähovissa sekä ulkomailla kolmella pisteellä Liettuassa. Painovoiman relatiivimittauksia tehtiin mm. Fennoskandian maannousun tutkimiseksi ja kansallisen painovoimaverkon tihentämiseksi. Absoluutti- ja relatiivimittaukset ja alan kansainväliset yhteydet liittyvät läheisesti putoamiskiihtyvyyden kansallisen mittanormaalilaboratorion toimialaan. Asiasta kerrotaankin lähemmin kappaleessa Metrologia ja standardisointi. Yhteyshenkilöt: Jaakko Mäkinen ja Hannu Ruotsalainen Gravity surveying Absolute and relative gravity measurements Absolute gravity measurements were performed in Metsähovi, Finland, and at three stations in Lithuania. Relative gravity measurements were used to study the Fennoscandian postglacial land uplift and to densify the national gravity network. These measurements, closely related to the National Standards Laboratory of acceleration of free fall, and their international connections are discussed in more detail in Metrology and standardization. Contact persons: Jaakko Mäkinen ja Hannu Ruotsalainen Satelliittigravimetria Maan painovoimakenttää mittaavien CHAMP-, GOCE- ja GRACE-satelliittien käyttömahdollisuutta ja aineiston soveltuvuutta Suomen ja lähialueiden geodeettisissa mittauksissa selvitelleen projektin loppuraportti valmistui. Yhteistyö alalla jatkui mm. Stuttgartin yliopiston Geodesian laitoksen kanssa, osittain Suomen Akatemian rahoittamana. Suomen ja Ruotsin alueelle laskettuja eri geoidimalleja vertailtiin, ja tutustuttiin geoidilaskennan menetelmiin. Mukaan otettiin myös CHAMP-satelliitin datan avulla lasketut geopotentiaalimallit EIGEN-1S ja TEG-4. Yhteyshenkilöt: Mirjam Bilker ja Markku Poutanen Painovoiman ajalliset muutokset Metsähovin painovoimalaboratorion suprajohtavalla gravimetrilla GWR T020 mitataan painovoiman ajallisia muutoksia. Jatkuvasti rekisteröivällä laitteella havaitaan vaihteluita jotka ovat pienempiä kuin koko painovoimasta. Kun havainnoista poistetaan tunnetut painovoimaan vaikuttavat ilmiöt, kuten maankuoren vuoksi ja maapallon navan liike, on mahdollista tutkia muita painovoiman muutoksiin vaikuttavia tekijöitä. Hannu Ruotsalainen tekemässä painovoiman tihennysmittausta Parolanharjulla. Pisteen paikannus tehdään RTK- GPS -mittauksella. (Kuva P. Häkli) Gravity network densification. Hannu Ruotsalainen at Parolanharju used RTK GPS for positioning the gravity points. (Photo P. Häkli) 11

12 Yhtenä tutkimustyön painopisteenä ovat olleet ilmakehän ja Itämeren aiheuttaman kuormituksen tutkimus. Itämeren vedenkorkeuden vaihtelu aiheuttaa maankuoren kuormitukseen muutoksen, joka näkyy painovoimassa. Kuormitusta laskettiin käyttämällä realistisia vesimalleja. Mallit perustuivat mareografien aineistoon koko Itämeren alueella. Ilmakehän aiheuttamaa kuormitusta ja vaikutusta painovoimaan on tutkittu käyttämällä Ilmatieteen laitoksen toimittamaa HIRLAM-ilmanpainehila-aineistoa. Tuloksista yhdessä paikallisen barometrin kanssa on saatu ilmanpaineesta johtuva korjaus suprajohtavan gravimetrin painovoimaan. Ilmanpainehilan ja Itämeren vedenkorkeuden yhdistäminen on ollut erittäin tuloksellista. Kuormituslaskuilla ja käyttäen HIRLAM-hilaa voidaan koko Suomen alueelle laskea ilmanpaineen muutoksista johtuvia vertikaaliliikkeitä ja tutkia elastista deformaatiota. Hydrologisten ilmiöiden aiheuttamia painovoiman muutoksia on seurattu mittaamalla pohjaveden korkeutta ja sadantaa Metsähovissa. Suomen Akatemian rahoittamaa projektia veden määrittämiseksi irtomaassa ja kallioperässä on jatkettu yhdessä TKK:n kalliotekniikan laboratorion, Geologian tutkimuskeskuksen ja Suomen Ympäristökeskuksen kanssa. Suprajohtava gravimetri toimii hyvin myös pitkäperiodisena seismometrinä. Vuoden mittaan tehtiin rutiinianalyysi kaikille magnitudiltaan yli 7 maanjäristyksille mahdollisten erikoisuuksien löytämiseksi maapallon ominaisvärähtelyistä. Tällaisia tapahtumia on vuosittain Lisäksi mikroseismin tasoa on seurattu päivittäin. Voimakkaiden säärintamien, sateiden ja myrskyjen ylikulkujen vaikutuksia painovoimaan on analysoitu entistä tarkemmin. Kansainväliseen yhteistyöhön liittyen suprajohtavan gravimetrin havaintoaineisto on lähetetty GGP- (Global Geodynamics Project) projektiin. Myös muiden projektiin kuuluvien suprajohtavien gravimetrien (18) aineisto on käytettävissä mm. yhteisen tietopankin kautta ( Satelliite gravimetry Itämeren pinnan ja painovoiman välinen yhteys esitettynä värikoodattuna tiheysjakautumana (punainen on suurin). Vaaka-akselina on havainnot merenpinnan korkeudesta Helsingin mareografilla. Pystyakselina on vastaava painovoimahavainto. Connection between the level of the Baltic Sea and gravity in a colourcoded density plot (red is largest). Abscissa is the sea level height at the Helsinki tide gauge and ordinate is the corresponding gravity observation. The CHAMP, GOCE and GRACE satellites probe the gravity field of the Earth. The final report on usability of the data from them, especially for geodetic operations in Finland and neighbouring areas was completed. The work was continued in co-operation with the Institute of Geodesy of the Stuttgart University, partly funded by the Academy of Finland. Methods for geoid determination were studied. Geoid models computed for Finland and Sweden were compared, augmented with geopotential models EIGEN-1S ja TEG-4 derived from CHAMP data. Contact persons: Mirjam Bilker ja Markku Poutanen Super-conducting gravimeter The super-conducting gravimeter GWR T020 in Metsähovi observes temporal variations in gravity, smaller than g. After removing the influence of e.g. known tidal variations and polar motion from the continuously recorded data other geodynamical phenomena can be studied. Loading caused by the Baltic Sea was computed using realistic water-level models. They are based on tide gauge data around the Baltic Sea. The influence of atmospheric loading on gravity was studied using a HIRLAM air-pressure grid composed by the Finnish Meteorological Institute. Using this grid and local air-pressure measurements correction to the gravity observed with the super-conducting gravimeter is computed. Combining the air-pressure grid and sea level data was especially successful. Loading computations result in information on vertical movements and elastic deformation. Gravity variations associated with hydrology have been studied by measuring the ground-water level and precipitation. Water content in soil and bedrock has been studied in co-operation with the Laboratory of Rock Engineering of the Helsinki University of Technology, the Geological Survey of Finland and the Finnish Environment Institute, financed by the Academy of Finland. The super-conducting gravimeter has also been used as a long-period seismometer. All earthquakes with a magnitude larger than 7 have been analyzed for irregularities in free oscillations, 5 to 10 events globally every year. Microseism has been monitored, and influences of large weather fronts, downpours and storms studied. The observation data from the super-conducting gravimeter has been transmitted to the Global Geodynamics Project (GGP). Data from all eighteen super-conducting gravimeters are available from the common data bank ( Yhteyshenkilö: Heikki Virtanen Contact person: Heikki Virtanen 12

13 Maankuoren liikkeet Maankuoren deformaation tutkiminen FinnRef -verkon GPS-havaintoihin perustuen jatkettiin Metsähovin ja muiden verkon asemien välisten maannousuerojen tutkimusta ja tutkittiin ilmanpaineen aiheuttamaa maankuoren kallistusta käyttäen myös suprajohtavan gravimetrin havaintoja. Aikasarjoissa havaittuja periodisuuksia tutkittiin ja pyrittiin löytämään niille syy mm. maankuoren kuormituksesta. Töistä laadittiin raportit EGS:n kokoukseen Nizzaan ja Pohjoismaisen geodeettisen komission kokoukseen. BIFROST (Baseline Inferences for Fennoscandian Rebound Observations, Sea Level and Tectonics)-projekti jatkui. Tutkimus on koko Fennoskandian alueella pitkälti samaa kuin FinnRef -verkon datan tulkinta pelkästään Suomen alueella. Eräänä tarkoituksena on määrittää maannousu pysyvien GPS-asemien avulla. 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, Iso-Britanniasta, Ruotsista ja Geodeettiselta laitoksesta. Aiheesta laadittiin useita julkaisuja. Pasmajärven ja Nuottavaaran murroslinjojen alueella viiden viime vuoden aikana tehtyjen mittausten julkaisun käsikirjoitus valmistui. Tulokset julkaistaan v aikana GL:n julkaisusarjassa. Vuoden 2002 aikana suoritettiin vielä kulmanmittaukset ja käsiteltiin aiempien mittausten aineisto. Alustavissa tuloksissa ei löydetty siirtymiä. Aiheesta laadittiin myös Litosfäärisymposiumiin esitelmä. Posiva Oy:n kanssa solmitun yhteistyösopimuksen mukaisesti tehtiin geodeettiset GPS-mittaukset huhtikuussa ja lokakuussa Olkiluodossa sekä syyskuussa 2002 Kivetyssä ja Romuvaaralla. Olkiluotoon raivattiin elektronista etäisyysmittausta varten näköyhteys kahden GPS-pilarin välille ja tämä perusviiva mitattiin GPSmittausten yhteydessä TKK:n maanmittausosastolta lainatulla Mekometri 5000:lla. Mittauksesta kirjoitettiin mittanormaalitoiminnan mukainen kalibrointitodistus Posivalle. Pääosa mittaustuloksista käsiteltiin v aikana. Raportti julkaistiin Posiva Oy:n julkaisusarjassa. Geodynamics Studies of the deformation of the Earth s crust The study of the land uplift was continued by recomputing the uplift values between Metsähovi and other FinnRef stations using data from the permanent GPS network FinnRef. The GPS determinations were used together with the observations obtained by the superconducting gravimeter to model the atmospheric loading effect. The periodical change in the GPS time series was studied and an explanation was sought e.g. from loading. The work was reported in the meeting of the European Geophysical Society in Nice and in the meeting of the Nordic Geodetic commission in Helsinki. BIFROST (Baseline Inferences for Fennoscandian Rebound Observations, Sea Level and Tectonics) project continued. The research area covers the whole of Fennoscandia. The aim of the project is to develop models for the mechanism of the post glacial rebound. The basic observation data are collected from the permanent GPS station in the area. Therefore the data from the FinnRef stations are transferred daily to the Onsala Space Research Station in Sweden. Researchers in United States, Canada, Great Britain, Sweden and the FGI take part in the BIFROST project. Possible movements of the fault lines located in Pasmajärvi and Nuottavaara areas in Kolari have been monitored for more than a decade. According to the results obtained by several different observation methods, no displacements were discovered. The unpublished observations and the results obtained until now were collated and will be published in 2003 in the publication series of the FGI. According to the agreement with Posiva Ltd, GPS observations were made in April and October at Olkiluoto research area and in September at Kivetty and Romuvaara research areas. In Olkiluoto a baseline for electronic distance measurements was established. The baseline was first measured in October with Mekometer 5000 in connection with the GPS observations. The results of the previous year were published in the report series of Posiva. The FGI co-operated in a new Geo Satakunta project, to investigate the stress field in the bedrock at Satakunta area. The other institutions collaborating in the project were Geologial Survey of Finland (GSF), 13

14 Laitos osallistui Satakunnan alueen kallioperän jännityskenttää koskeviin tutkimuksiin. Tässä Geo- Satakunta-projektissa on mukana mm. Geologian tutkimuskeskus, POSIVA, Porin kaupunki ja Kalliosuunnittelu ROCKPLAN Oy. Vuoden 2002 lopulla Porin kaupunki rakensi alueelle GPS-mittauspilarit laitoksen tekemien suunnitelmien mukan. Yhteyshenkilöt: Joel Ahola, Hannu Koivula, Matti Ollikainen, Markku Poutanen Pitkä vesivaaka Geodeettisessa laitoksessa 1970-luvulla rakennettujen interferometrisesti rekisteröivien pitkien vesivaakojen kehitystyötä jatkettiin. Erityisesti tutkittiin mittalaitteen pääteastian lämpölaajenemisominaisuuksia, ilmanpainestabiilisuutta sekä uuden pääteastia/putkiliitoskappaleen mekaanista stabiilisuutta. Mitattavien ilmiöiden aiheuttamat vedenkorkeusvaihtelut laitteen pääteastiassa ovat vain muutamasta nanometristä muutamaan kymmeneen mikrometriin. Aiempien mittalaitteiden sijoituspaikassa, Tytyrin kaivoksessa Lohjalla, aloitettiin lämpötilastabiilisuuden tutkiminen marraskuussa Tutkimuksella selvitetään ovatko olosuhteet riittävän vakaat mittausten tekemiselle. Vanhoista aineistoista on analysoitu EW- ja NS-vesivaakojen havaintoja vuodelta Yhteyshenkilö: Hannu Ruotsalainen Metsähovin tutkimusasema Metsähovin tutkimusasema perustettiin v Siitä on vuosien kuluessa muodostunut merkittävä osa Geodeettisen laitoksen toimintaa. Asemalla tehtävät mittaukset palvelevat sekä laitoksen omaa tutkimusta että kansainvälistä tiedeyhteisöä. Tällä hetkellä Metsähoviin on sijoitettu seuraavat tutkimuslaitteet: satelliittilaser, GPS- ja GLONASSvastaanottimet, DORIS-maa-asema ja suprajohtava gravimetri. Helsingin Yliopiston Seismologian laitos asensi asemalle v seismometrin, joka toimii samassa huoneessa suprajohtavan gravimetrin kanssa. Vuoden aikana valmisteltiin Geodeettisen VLBItoiminnan aloittamista TKK:n Metsähovin radiotutkimusaseman kanssa. Tutkimusaseman lähellä, Kylmälässä, on fotogrammetrinen testikenttä, jota on käytetty vuodesta 1995 lähtien fotogrammetristen testausmenetelmien kehittämiseen ja kuvausjärjestelmien laadunvalvontaan. Nykyinen satelliitttilaser hankittiin v Laserpulssit tuotetaan muotolukitulla Nd:YAG laserilla, POSIVA Ltd., the City of Pori and ROCKPLAN Ltd. The City of Pori built the concrete pillars for GPS observations according to the plans made in the FGI and GSF. Contact persons: Joel Ahola, Hannu Koivula, Matti Ollikainen, Markku Poutanen Long interferometrically recording water tube tilt meter The development work of the old interferometrically recording water tube tilt meter system built at the Finnish Geodetic Institute in was continued. The behaviour of the instrument because of thermal expansion, air pressure sealing and mechanical and material stability of a new rebuilt end pot/tube joint were studied. The phenomena to be measured cause fluid level variations from a few nanometers to few tens of micrometers at one end pot. Thermal stability recording in the clinometric station Lohja (Tytyri mine), where the old water tube tilt meter pair (NS & EW) was located, was started again, we used an automatic high resolution (~0.05 ºC) temperature logger to find out whether circumstances are suitable for the highest accuracy earth tides and crustal tilt recording. Old data were analyzed from the EW- and NS-water tube tilt meter recordings in Contact person: Hannu Ruotsalainen The Metsähovi research station The Metsähovi research station was founded in 1978 and it has, through the years, become an essential part of the activities of the FGI. The measurements made at the station serve both the Institute s own research and the international scientific community. Currently, there are the following instruments in the Metsähovi station: satellite laser ranging, GPS and GLONASS receivers, a DORIS beacon and a superconducting gravimeter. Absolute gravity is regularly measured in the gravimetric laboratory building. During 2001 the Helsinki University installed a seismometer in the station. The instrument is working in the same building as the superconducting gravimeter. During the year the preparations for the VLBI (Very Long Baseline Interferometry) observations were made in co-operation with the Metsähovi Radio Research Station of the Helsinki University of Technology. In the vicinity, at the Kylmälä village, there is a photogrammetric test field that has been used since 1995 for developing photogrammetric testing methods and quality control of imaging systems. The satellite laser used today was acquired in It consists of one meter telescope, made by the Latvian University in Riga, and a mode locked Nd:YAG laser with 50 ps pulse length. The pulses reflect from prisms on board various geodetic and remote sensing satellites. The ranging data show a precision of about ± 20 mm. The ranging data are submitted to the International 14

15 jonka pulssin pituus on 50 ps. Pulssit heijastuvat takaisin satelliittiin asennetusta prismaheijastimesta. Satelliitista palaava pulssi havaitaan 1 m:n teleskoopilla, joka on valmistettu Latvian yliopistossa Riiassa. Satelliittilaserilla havaittiin vuoden aikana 735 satelliittirataa, joissa oli yhteensä hyväksyttyä havaintoa 18 eri satelliitista. Laitteiston havaintotarkkuus, joka on n. 20 mm, täyttää ILRS -verkon (International Laser Ranging Service) tarkkuusvaatimukset. Päiväaikaan tehtäviin havaintoihin valmistautumista jatkettiin päivittämällä laitteistoa kapeakaistaisella interferenssisuotimella. Tämän lisäksi teleskoopin konfigurointia ja optista järjestelmää on parannettu. Päivähavaintoihin pyritään pääsemään v aikana, mikä nostaa laserin käyttöastetta nykyisestä. Tutkimusaseman pysyvällä GPS-vastaanottimella on tehty mittauksia vuodesta Aseman GPShavainnot 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 on lähetetttiin IGS-verkkon tietopankkiin. GPS/GLONASS vastaanotin hankittiin v. 1998, mistä alkaen sillä kerätyt havainnot on lähetetty kansainväliseen GLONASS-satelliittien tietopankkiin (IGEX, International GLONASS Experiment). 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-asema toimii yhteistyössä Ranskan avaruushallituksen (CNES) kanssa. Vuoden aikana valmisteltiin Geodeettisen VLBI-toiminnan aloitusta TKK:n Metsähovin radiotutkimusaseman kanssa. Espanjasta TTINorte-yhtiöstä tilattu S/X-vastaanotin valmistui vuoden lopulla. Apupeilin rakentaminen saatiin lähes valmiiksi. Tarvittava valumuotin vaneripakka saatiin Schauman Woodilta Savonlinnasta ja hyperbolisen peilimuodon jyrsintä tehtiin Mikkelin ammattikorkeakoulun puulaboratoriossa. Hiilikuitulaminointi suoritetiin ET-Tuotteessa Juvalla. Ensimmäisiin havaintotesteihin päästään v aikana. Metsähovin mittauslaitteilla mitattujen tietojen avulla osallistutaan seuraavien tieteellisten havaintoverkkojen tai tieto- Metsähovin aseman satellittilaserilla v tehdyt mittaukset. SLR observations in Metsähovi in Laser Ranging Service (ILRS). During 2002, 18 different satellites were observed, there were 735 observed orbits and the total number of the accepted observations was Preparations for daytime observations were continued. The equipment was updated and a narrow-band interference filter was tested. Daytime observations are planned to start in 2003, which means an essential increase in the degree of use. Since 1992 the permanent GPS receiver has been operational. The data have been submitted to the Inter- Geodeettista VLBI-tutkimusta varten hankittu nesteheliumjäähdytteinen vastaanotin testipöydällä Metsähovin laboratoriossa joulukuussa (Kuva A. Pavenis) The liquid-helium cooled geodetic VLBI receiver on the test bench in the Metsähovi laboratory December (Photo A. Pavenis) 15

16 pankkien toimintaan: * IGS: International GPS Service, IAG:n alainen maailmanlaajuinen 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 * IGEX: International GLONASS experiment, globaali GLONASS-havaintoverkko * 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 * 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 national GPS Service (IGS) and to the computation centre of the EUREF Permanent GPS Network (EPN). Metsähovi is 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 International GLONASS Experiment (IGEX). The DORIS beacon has operated since 1991 in the vicinity, at Sjökulla, in Kylmälä village. The station has been used for the determination of the orbits of the SPOT and the TOPEX/POSEIDON satellites in cooperation with the French Space Agency (CNES). Currently, the data collected by various observation instruments in 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 * IGEX: International GLONASS experiment * DORIS: Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite * ILRS: International Laser Ranging Service * GGP: Global Geodynamics Project * ICET: International Center for Earth Tides Contact person: Matti Paunonen Yhteyshenkilö: Matti Paunonen 16

17 Metrologia ja laatu Metrologia Geodeettinen laitos toimii pituuden ja putoamiskiihtyvyyden kansallisena mittanormaali laboratoriona. 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 gravi metrillä. Toiminta pituus puolella liittyy geodeettisten horisontaali- ja vertikaali runko verkkojen ylläpitoon ja kehittämiseen: tutkimus- ja kalibrointi kohteita ovat mm. korkeudenmittaus laitteet ja -järjestelmät sekä perus viivat ja etäisyys mittarit. GL liittyi vuonna 2002 metri konvention kansallisten mitta normaalien ja kansallisten metrologian laitosten antamien kalibrointi- ja mittaus todistusten vasta vuoroiseen tunnustamis sopimukseen (MRA). GL:n kansallisten mittanormaali laboratorioiden laatu järjestelmää kehitettiin vastaamaan standardeja ISO/IEC ja ISO 9001, ja otettiin käyttöön uusi laatu käsikirja. EUROMET QS-Forumiin osallistuttiin Mitta tekniikan keskuksen välityksellä. Painovoiman absoluuttimittaukset Geodeettisella laitoksella on kaksi absoluuttigravimetriä, JILAg-1 ja JILAg-5. Uuden sukupolven laite FG5 tilattiin loppuvuonna. Absoluuttigravimetri mittaa tyhjössä vapaasti putoavan kuutionkulmaprisman kiihtyvyyttä. Matka mitataan laserinterferometrillä ja ajan mittaus perustuu rubidiumtaajuusstandardiin. Absoluuttigravimetrit ovat putomiskiihtyvyyden kansallisia mittanormaaleja. Absoluuttisten painovoimanmittausten sarjaa on ylläpidetty Metsähovin laboratoriossa mm. jääkauden jälkeisen maannousun aiheuttaman painovoiman muutoksen tutkimiseksi. JILAg-5:llä saatuja tuloksia on verrattu ulkomaisten absoluuttigravimetrien tuloksiin. Kertomusvuonna julkaistiin BIPM:ssä 2001 järjestetyn Kuudennen kansainvälisen absoluuttigravimetrien vertailun tulokset. Euroopan komission rahoittaman UNIGRACE-hankkeen (Unification of Gravity Systems in Central and East European Countries) loppuraportti valmistui. Metrology and standardization Metrology The Finnish Geodetic Institute is the National Standards Laboratory of 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. In 2002 the Finnish Geodetic Institute entered the Mutual Recognition Arrangement (MRA) of national measurement standards and of calibration and measurement certificates issued by national metrology institutes. Requirements of the ISO/IEC ja ISO 9001 standards were implemented in the new quality management system of the National Standards Laboratories, described in the quality manual. Participation in the EUROMET Quality System Forum was arranged by the Centre for Metrology and Accreditation (MIKES). Absolute gravity measurements The Finnish Geodetic Institute has two absolute gravimeters, JILAg-1 and JILAg-5. A third instrument, FG5, was to be purchased in In an absolute gravimeter, the acceleration of a prism falling in a vacuum is observed. Length is measured with a laser interferometer, and time is based on a rubidium frequency standard. Absolute gravimeters are national measurement standards of acceleration of free fall. In Metsähovi, the time series to study the change in gravity caused by the postglacial land uplift has been continued. The results of JILAg-5 have been compared with results from absolute gravimeters abroad. Results of the Sixth International Comparison at BIPM in 2001 (ICAG-2001) were published, as well as the final report of UNIGRACE project (Unification of Gravity Systems of Central and East European Countries). The Finnish Geodetic Institute performed absolute gravity measurements at three points in Lithuania (Vilna, Klaipeda, Panevežys) in cooperation with the National 17

18 Geodeettinen laitos teki absoluuttimittauksia kolmella pisteellä Liettuassa (Vilna, Klaipéda, Panevéžys). Yhteistyökumppaneina olivat Liettuan maanmittauslaitos ja Vilnan Gediminaan teknillisen korkeakoulun geodesian laitos. Uudet tulokset sopivat hyvin yhteen v mittauksien kanssa. Ghanan Geologian tutkimuskeskuksen kanssa rekognosoitiin kaksi absoluuttipistettä. Lisäksi valmisteltiin monivuotista absoluuttimittausten kampanjaa pohjoismaissa maannousun tutkimiseksi. Yhteistyökumppaneina ovat pohjoismaitten ohella Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (Saksa) ja Hannoverin yliopisto. Yhteyshenkilö: Jaakko Mäkinen Painovoiman relatiivimittaukset Relatiivigravimetrien kalibrointilinjaa Masala-Vihti ovat käyttäneet useat kotimaiset laitokset ja Viron maanmittauslaitos Maa-amet. Fennoskandian maannousupainovoimalinjan 63ºN Suomen osuus mitattiin yhteistyössä Maa-ametin kanssa. Painovoima Suomessa. Yksikkö on ms -2. Gravity in Finland. Unit is ms -2. Service of Geodesy and Cartography of Lithuania and with the Institute of Geodesy of the Vilnius Gediminas Technical University. The new results match the results in A multi-year Nordic measurement campaign was prepared together with a number of Nordic institutions, with the Federal Agency for Cartography and Geodesy (Germany), and with the University of Hannover. Contact person: Jaakko Mäkinen Joensuussa on maannousu noin 5 mm/v pienempi, ja siksi siellä painovoima näennäisesti kasvaa Vaasaan nähden. Mustilla kolmioilla merkityt tulokset on mitattu vähintään viidellä gravimetrillä. Change in the observed gravity difference between sites in Joensuu and Vaasa Gravity is decreasing at both sites, but more so in Vaasa where land uplift is about 5 mm/yr greater than in Joensuu. Solid triangles denote results measured by at least fi ve gravimeters. Kansallista painovoimaverkkoa tihennettiin 137 uudella pisteellä Hattulan-Kalvolan ja Tampereen- Hervannan alueilla. Työn yhteydessä ja osana uutta GPS-laatututkimusta selvitettiin RTK-(real time kinematic) ja VRS-(virtual reference station) menetelmien soveltuvuutta painovoimapisteiden paikannukseen; näitä paikanmäärityksiä tehtiin 413 kappaletta. Yhteyshenkilö: Hannu Ruotsalainen Relative gravity measurements For calibrating relative gravimeters used in prospecting, and for monitoring relative gravimeters used in geodesy, the Finnish Geodetic Institute maintains the Masala-Vihti calibration line. This line was used in 2002 by several teams, among others by the Estonian Land Board (Maa-amet). The Finnish section of the Fennoscandian land uplift gravity 63ºN line was re-measured. The work was performed in co-operation with the Estonian Land Board (Maa-amet). The national gravity network was densified by 137 new points in Hattula-Kalvola and Tampere-Hervanta regions. In connection with this and as a part of new GPS-quality research, RTK (real time kinematic) and VRS (virtual reference station) methods were tested in positioning, 413 points altogether. Contact person: Hannu Ruotsalainen 18

19 Korkeudenmittaukset Korkeudenmittauslaitteita ja -järjestelmiä kalibroidaan ja tutkitaan vaaka-asentoisella ja automatisoidulla pystyasentoisella laserlattakomparaattorilla sekä digitaalisen tarkkavaaituskojeen ja viivakoodilattojen järjestelmäkalibrointina. Järjestelmäkalibrointivalmiuksia parannettiin rakentamalla komparaattorilaboratorioon uusi havaintopilari ja -teline. Kertomusvuonna kalibroitiin 26 invarlattaa, yksi metrinormaali ja yksi mittatanko. Lattaparien nollapiste-eron määrityksiä ja vaaituksen järjestelmäkalibrointeja tehtiin kumpiakin seitsemän. Laitoksen omien tarpeiden ja kotimaisten asiakkaiden lisäksi kalibrointityötä on kertomusvuonna tehty Latvian, Liettuan ja Ruotsin maanmittauslaitoksille. Tutkimusyhteistyötä on ollut mm. Ruotsin maanmittauslaitoksen (Lantmäteriet) ja Itävallan Grazin Teknillisen korkeakoulun kanssa. Height determination Instruments and systems used in height determination are calibrated and researched with a horizontal and an automated vertical laser rod comparator, and as system calibration of digital levelling. For system calibration, new observation pillars were built in the comparator laboratory. In 2002, 26 invar rods, 1 metre standard and 1 standard bar were calibrated; seven zero-point Yhteyshenkilö: Mikko Takalo Perusviivanmittaukset Mittakaavan siirtomittauksia Nummelan normaaliperusviivalta tehtiin kertomusvuonna viisi, kolmelle eri perusviivalle. Norjan Eggemoenin (960 m) ja Kosovon Novobërdën (1830 m) perusviivoille siirtonormaalina oli Norjan karttalaitoksen tarkkuusetäisyysmittari Zeiss DiNi12 digitaalisen tarkkavaaitusjärjestelmän kalibrointia. Kuva (Kuva: M. Takalo) Calibration of digital precise levelling system Zeiss DiNi12. (Photo M. Takalo) determinations of rods were performed, as well as seven system calibrations. Traceability was transferred in Finland, Latvia, Lithuania and Sweden. Co-operation with the Swedish Land Survey (Lantmäteriet) and Graz University of Technology (TUG) was continued. Contact person: Mikko Takalo Geodetic baselines EDM-perusviivan mittausta GPS-deformaatioseurantaverkon mittakaavan tutkimiseksi. (Kuva: S. Ahola) Controlling the scale of a local GPS network for deformation studies with high precision EDM. (Photo S. Ahola) Five scale transfer measurements were performed from the Nummela Standard Baseline, to three baselines. For Eggemoen, Norway (960 m) and Novobërdë, Kosovo (1830 m) the transfer standard was the precise distance meter Kern Mekometer ME5000 of the Norwegian Mapping Authority (Statens kartverk). A similar instrument at the Laboratory of Geodesy of the Helsinki University of Technology was used for the Olkiluoto baseline (511 m) of Posiva Ltd. This baseline is part of a ten station GPS network and serves in controlling the scale of the network for deformation studies. Co-opera- 19

20 Kern Mekometer ME5000. Samanlainen Teknillisen korkeakoulun Geodesian laboratorion koje oli siirtonormaalina Posiva Oy:n Olkiluodon perusviivalle (511 m), joka on osa kymmenen pisteen GPS-verkkoa. Tätä verkkoa käytetään GPS-mittausten mittakaavavaihteluiden tutkimiseen ja maankuoren deformaatioiden seurantaan. Tutkimusyhteistyötä on ollut lisäksi mm. Vilnan Gediminaan Teknillisen korkeakoulun Geodesian laitoksen kanssa. Nummelan normaaliperusviivalla kalibroitiin elektronisia etäisyysmittareita mittakaavan siirtomittauksia ja laitoksen omia tarpeita varten; Nummelan kalibrointiperusviiva on itsepalveluperusviiva, jonka käyttöä ei ole tilastoitu. Perusviivojen käyttövalmiutta ylläpidettiin projektio- ja seurantamittauksin, ja perusviiva-alueen uusien työtilojen suunnittelu alkoi. Laboratorion laitekantaa uusittiin hankkimalla Leica TC2003-tarkkuusetäisyysmittari täsmäprismoineen. Mahdollisuuksia kansainvälisten vertailumittausten tekemiseen on selvitetty sekä korkeudenmittauksiin että perusviivanmittauksiin ja kalibrointeihin liittyen. Yhteyshenkilö: Jorma Jokela Korkeusmallin laatu paikkatietoanalyyseissä Numeerisia korkeusmalleja käytetään lukuisissa maanpinnan muotoihin liittyvissä paikkatietoanalyyseissä, kuten automaattisessa valuma-alueiden rajauksessa sekä rinteen gradientin laskennassa. Tuloksia tulkittaessa jätetään usein huomioonottamatta korkeusmallin laatu, joka kuitenkin on keskeinen analyysitulosten luotettavuuteen vaikuttava tekijä. Syynä menettelyyn ovat olleet tiedon puute sekä korkeusmallien laadusta että laatutiedon soveltamisesta paikkatietoanalyyseissä. Tutkimuksessa on kehitetty menetelmiä, joilla korkeusmallien korkeusarvojen epävarmuutta ja virheenkasautumista voidaan analysoida ja visualisoida. Vuonna 2002 selvitettiin Monte Carlo -simulointiin perustuvan automaattisen valuma-aluerajauksen virheenkasautumisen merkitystä käytännön rajaustyössä. Projektin osana myös aloitettiin Maanmittauslaitoksen perusparannetun korkeusmallin laatututkimus. Tutkimus jatkuu tuottamalla laserkeilaimen avulla laaja-alainen riippumaton vertailuaineisto perusparannetun korkeusmallin laadun tilastollista analysointia varten. tion with the Vilnius Gediminas Technical University (VGTU) was continued. Calibrations for scale transfer measurements were performed at the Nummela Standard Baseline; the Nummela Calibration Baseline is a freely available self-service baseline. The baselines are maintained with regular control and projection measurements. Planning of new working premises in Nummela began, and a new Leica TC2003 tacheometer with high precision reflectors improved measurement capabilities. Preparations for international comparisons in geodetic metrology were proceeding. Contact person: Jorma Jokela Digital elevation model quality in GIS analyses DEMs are widely used in topography-related GIS analyses, such as automatic watershed delineation and gradient calculation. The DEM quality, which is a major factor in the reliability of the analysis results, is anyhow often ignored while interpreting the results. Causes for such action has been the lack of DEM quality information and the lack of knowledge of how to use the quality information in GIS analysis. In the research project we have developed methods in which the DEM height uncertainty and error propagation could be to analysed and visualised. In 2002 the relevancy of Monte Carlo simulation-based error propagation analysis in automatic drainage basin delineation was evaluated in a practical delineation process. Also the quality analysis of the fundamentally improved DEM by the National Land Survey of Finland was started. The research will continue by producing independent large-area reference data set with laser scanning for statistical analysis of the fundamentally improved DEM. Contact persons: Juha Oksanen and Tapani Sarjakoski Yhteyshenkilöt: Juha Oksanen ja Tapani Sarjakoski 20