VUOSIKERTOMUS 2008 GEODEETTINEN LAITOS GEODETISKA INSTITUTET ANNUAL REPORT 2008
Sisällysluettelo Geodeettinen laitos on geodesian ja paikkatietoalan asiantuntija- ja tutkimuslaitos. Se tekee paikkatietoalan mittaus- ja tutkimustyötä yhteistyössä yliopistojen ja tutkimuslaitosten, julkisyhteisöjen ja yritysten kanssa Suomessa sekä Euroopassa. Laitos tutkii ja kehittää geodesian, geodynamiikan, geoinformatiikan, kartografian, kaukokartoituksen, fotogrammetrian, navigoinnin ja paikannuksen menetelmiä ja laitteita. Laitoksen tehtävänä on myös edistää näillä aloilla uusien menetelmien ja teknologioiden käyttöönottoa tietoyhteiskunnan tarpeisiin. Geodeettinen laitos toimii maa- ja metsätalousministeriön asiantuntija- ja tutkimuslaitoksena. 4 Ylijohtajan katsaus 6 Överdirektörens översikt 10 Koordinaattijärjestelmät 13 Painovoima 14 Geodynamiikka 16 Metrologia ja laatu 25 Kartoitusmenetelmät 28 Paikkatietojen prosessointi ja yhteiskäyttö 30 Paikkatiedon vuorovaikutusjärjestelmät 32 Satelliittipaikannus 34 Paikannus sisätiloissa ja kaupungeissa 36 Hallinto- ja tukipalvelut 37 Henkilöstö ja talous 39 Yhteyshenkilöt 41 Julkaisut Contents The Finnish Geodetic Institute (FGI) is a research institute specializing in geodesy and geospatial information science and technology. It carries out research and conducts scientific observations in collaboration with academia, public-sector bodies and the geospatial business sector in Finland and in Europe. The FGI studies and develops methods and instruments in the field of geodesy, geodynamics, geoinformatics, cartography, remote sensing, photogrammetry, navigation and positioning. It also promotes the implementation of new methods and technologies to serve the needs of the information society. The Finnish Geodetic Institute acts as an expert and research institute for the Ministry of Agriculture and Forestry. 5 Director General s review 10 Geodetic reference systems 13 Gravity 14 Geodynamics 16 Metrology and quality 25 Geo-referencing and mapping 29 Geospatial processing and interoperability 30 Geospatial interaction systems 32 GNSS-positioning 34 Indoor- and urban navigation 36 Administrative and support services 37 Personnel and finance 39 Contact persons 41 Publications Taitto Lagarto Vammalan Kirjapaino Oy 2009
Ylijohtajan katsaus Vuonna 2008 tuli kuluneeksi 90 vuotta Geodeettisen laitoksen perustamisesta. Asetus Geodeettisesta laitoksesta annettiin 5.7.1918. Laitoksen tehtäväksi asetettiin tuolloin maamme koordinaattijärjestelmän luominen kartoitustöiden perustaksi käyttäen geodeettisia töitä, lähinnä kolmio-, astronomisia ja painovoimamittauksia. Yhdeksän vuosikymmenen aikana on alkuaan geodeettista tutkimusta tekevästä laitoksesta kehittynyt yli 70 työntekijän monipuolinen paikkatietoalan tutkimuslaitos, jonka toiminta käsittää geodesian, geoinformatiikan, kaukokartoituksen ja navigoinnin tutkimuksen, asiantuntijatehtävät ja menetelmäkehitystyön. Laitoksen toimintaa on kehitetty jatkuvasti siten, että tehtävä tutkimustyö palvelisi sekä sisällöllisesti että laadultaan yhteiskuntaa ja elinkeinoelämää mahdollisimman hyvin. Kuluneiden kolmen viime vuoden aikana on valtiovalta selvittänyt ja suunnitellut maamme yliopistojen ja tutkimuslaitosten tilaa ja tulevaisuutta. Samalla on valtionvarainministeriön johdolla toteutettu tuottavuusohjelmaa, mikä tutkimuslaitosten osalta merkitsee tulevina viitenä vuotena 500 henkilötyövuoden vähennystä. Yliopistoja koskeva uusi lainsäädäntö on eduskunnan käsiteltävänä ja tutkimuslaitosten rakenteita ja voimavaroja koskevat päätökset ovat kutakuinkin tällä erää tehdyt. Geodeettisen laitoksen osalta valtiovallan päätökset merkitsevät sitä, että laitos jatkaa itsenäisenä tutkimuslaitoksena ja osallistuu aktiivisesti vuoden 2008 lopulla perustetun ympäristö- ja luonnonvaratutkimuksen yhteenliittymän toimintaan. Samalla edellä mainitut päätökset merkitsevät sitä, että eri lähteistä haettavissa olevan tutkimusrahan merkitys laitoksen toiminnassa tulee lisääntymään. Tässä uudessa tilanteessa laitos tulee selvittämään toimintansa perusteet ja suuntautumisen. Tämä koskee tutkimuksen sisältöä sekä tutkimusyhteistyötä ja kumppanuutta niin kotimaassa kuin ulkomaillakin. Keskeinen kysymys tulee edelleenkin olemaan se, kuinka voidaan saavuttaa ja säilyttää mahdollisimman korkea osaamisen taso tutkimuksessa ja riittävät investoinnit tutkimuslaitteiden ja -tilojen ylläpitämiseksi ja kehittämiseksi. Selvää on, että laitos tulee olemaan valtion asiantuntijalaitos paikkatietojen hankintaan, käsittelyyn ja hyödyntämiseen liittyvissä asioissa. Viime vuosina on puhuttu paljon tutkimustoiminnan vaikuttavuudesta ja sen lisäämisestä. Tässä vuosikertomuksessa esitellään sellaisia vuonna 2008 meneillään olleita tai päättyneitä hankkeita, joilla katsotaan olevan vaikuttavuutta hallintoon, elinkeinoelämään ja kansalaisten toimintaan. Ylijohtaja Director General 4
Director General s review The year 2008 marked 90 years since the founding of the Finnish Geodetic Institute. The decree for the institute was enacted on 5.7.1918. At that time, the institute was given a mandate to create, as a basis for mapping work, our country s coordinate system using triangulation, astronomical and gravity measurements. During nine decades, the original institute for carrying out geodetic investigations has developed into a multifaceted research institute in the geographical information sector, which employs 70 people and has activities comprising research in geodesy, geoinformation, remote sensing and navigation plus expert tasks and method development work. The activities of the institute have developed in such a way that the research work undertaken, in terms of both content and quality, serve both society and economic life as well as possible. During the last three years, the government has investigated the state of our country s universities and research institutes and has formed plans for the future. At the same time, a productivity programme led by the Ministry of Finance has been carried out. For the research institutes this means a reduction, over the next five years, equivalent to the work done by 500 persons. New legislation concerning the universities is being processed by parliament and tolerable decisions about the research institutes structures and resources have been made for the time being. For the Geodetic Institute, the government s decisions mean that the institute will continue as an independent research institute, and will actively participate in the consortium of environmental and natural resource research initiated at the end of last year. The previously mentioned decisions also mean that the significance of research money that is applied for from different sources will increase. In this new situation, the institute will have to clarify its activities, its requirements and its direction. This concerns the content of research, research cooperation, and partnership at home and abroad. As previously, the central question is how to achieve and maintain a skills level that is as high as possible in research and obtain sufficient funding for the upkeep and development of research equipment and facilities. It is clear that the institute will be a state centre of excellence in matters relating to the gathering, processing and application of geographical information. In recent years, there has been much discussion about the impressiveness of research work and how to increase that impressiveness. This annual report presents projects from 2008 that are current or have ended, and which are considered to have impressiveness on the government, the economy, or citizens activities. 5
Överdirektörens översikt År 2008 hade det gått 90 år sedan Geodetiska institutet grundades. En förordning om Geodetiska institutet utfärdades 5.7.1918. Då bestämdes det att institutet med hjälp av geodetiska arbeten, främst triangulering, astronomiska mätningar och tyngdkraftsmätningar skulle skapa ett koordinatsystem till grund för kartläggningsarbetet. Under nio decennier har institutet, som till en början sysslade med geodetisk forskning, utvecklats till ett mångsidigt forskningsinstitut för geodata med över 70 anställda. Dess verksamhet omfattar i dag forskning, expertuppgifter och metodutveckling inom geodesi, geoinformatik, fjärranalys och navigering. Institutets verksamhet har kontinuerligt utvecklats så att både innehållet i och kvaliteten på den forskning som bedrivs är till största möjliga nytta för samhället och näringslivet. Under de senaste tre åren har statsmakten utrett och planerat universitetens och forskningsinstitutens läge och framtid i vårt land. Samtidigt har man under finansministeriets ledning genomfört ett produktivitetsprogram vilket för forskningsinstitutens del innebär en minskning med 500 årsverken under de fem följande åren. Den nya lagstiftningen om universiteten behandlas som bäst i riksdagen och besluten om forskningsinstitutens strukturer och resurser har närapå fattats för den här gången. För Geodetiska institutets del innebär statsmaktens beslut att institutet fortsätter som ett självständigt forskningsinstitut och att det aktivt kommer att delta i den verksamhet som bedrivs av den i slutet av förra året grundade sammanslutningen för miljö- och naturresursforskning. Samtidigt innebär ovannämnda beslut att forskningsmedel från andra källor kommer att få en större betydelse i institutets verksamhet. I denna nya situation kommer institutet att lösa sina anledningar och inriktningen för sin verksamhet. Detta gäller såväl forskningsinnehållet som forskningssamarbete och partnerskap hemma och utomlands. Hur vi ska kunna uppnå och bibehålla en så hög kompetensnivå som möjligt inom forskningen och tillräckliga investeringar för att underhålla och utveckla forskningsapparaturen och -lokalerna är fortsättningsvis en viktig fråga. Det står i alla fall klart att institutet kommer att vara ett statligt expertinstitut inom anskaffning, bearbetning och utnyttjande av geodata. Under de senaste åren har det talats mycket om forskningsverksamhetens inflytande och en ökning av denna. I denna årsberättelse presenteras sådana projekt som pågick eller avslutades under 2008 och som anses ha inflytande på förvaltningen, näringslivet och medborgarnas aktiviteter. Överdirektör 6
7
8
Tauno Honkasalo havaitsee Hildebrand-teodoliitilla Oulun vesitornissa vuonna 1938. Tauno Honkasalo makes observations with a Hildebrand theodolite at the Oulu water tower, 1938. 9
Koordinaattijärjestelmät Geodeettisen laitoksen koordinaattimuunnospalvelu Geodeettisella laitoksella kehitetty koordinaattimuunnospalvelu mahdollistaa kansallisten koordinaatistojen välisten muunnosten suorittamisen Web-sivuston kautta. Palvelu tarjoaa myös koordinaatistoihin liittyviä aineistoja rekisteröityneille käyttäjille. Koordinaattimuunnospalvelu tukee kaikkia Julkisen Hallinnon Suosituksiin (JHS) 153, 154 ja 163 liittyviä koordinaatistoja. Korkeuksien osalta ovat tuettuja EUREF-FIN-koordinaatiston ellipsoidinen korkeus sekä valtakunnalliset N60- ja N2000- korkeusjärjestelmät. Kansallisten kkj- ja EUREF- FIN-datumeihin liittyvien koordinaatistojen lisäksi tuetaan Euroopan Komission tutkimuskeskuksen Geodetic reference systems Coordinate Transformation Service of the Finnish Geodetic Institute The Coordinate Transformation Service developed by the Finnish Geodetic Institute (FGI) allows coordinate transformations to be made between the Finnish national coordinate reference systems via a web site. The service also offers registered users material related to coordinate reference systems. The Coordinate Transformation Service includes all official reference frames defined in the Public Administration Recommendations JHS153, JHS154 and JHS163. From height systems the service supports the ellipsoidal EUREF-FIN heights as well as the national N60 and N2000 height systems. In addition to the national reference frames based on the kkj and EUREF-FIN datums, Esimerkki kkj-koordinaattien muuntamisesta ETRS-TM35FIN-koordinaateiksi ja korkeusjärjestelmän vaihtamisesta N60:stä N2000:een. An example of transformation from kkj to ETRS-TM35FIN and from N60 to N2000. Web-lomake, jonka kautta voi ladata kolmioittaisen affiinisen muunnoksen hilamuodossa. A web form for downloading the triangle-wise affine transformation as a grid. 10
(JRC) suosituksen mukaisesti yhteiseurooppalaisia ETRS-LAEA- ja ETRS-LCC-koordinaatistoja. Koordinaattimuunnospalvelun kautta voi nopeasti muuntaa yksittäisiä koordinaatteja. Vaihtoehtoisesti koordinaatit voi antaa muunnettavaksi ASCIItiedostona. Tiedostojen muuntamiseen on lisätty valinnaisuutta, mm. kulmille on useita yksikkövaihtoehtoja, pisteillä voi olla tunnisteet tai koordinaatit voivat järjestykseltään poiketa määrittelyistä. Apua ja lisätietoja käyttäjä saa koordinaatistojen kuvauksista ja valintavaihtoehtojen vieressä olevista kysymysmerkeistä. Palvelusta ladattavissa olevat aineistot sisältävät Geodeettisen laitoksen laskemat kansalliset FIN2000- ja FIN2005N00-geoidimallit, kkj:n ja EUREF-FIN:n välisen kolmioittaisen affiinisen muunnoksen sekä Maanmittauslaitoksen (MML) laskeman N60- ja N2000-korkeusjärjestelmien välisen kolmioittaisen muunnoksen. Geoidimallit ja kolmioittainen affiininen muunnos ovat ladattavissa hiloina. MML:n korkeusmuunnos on saatavissa kahtena tiedostona, jotka sisältävät muunnoksen kolmioinnin ja kolmioiden kärkipisteet korkeuksineen. Aineistojen lataamisen ja käyttöönoton jälkeen on ehdottomasti tarkistettava useammalla testipisteellä, että toteutetut muunnokset toimivat oikein. Vertailuarvot voi laskea koordinaattimuunnospalvelun avulla, joka löytyy osoitteesta http://coordtrans.fgi. fi/index.jsp Yhteyshenkilöt: Pasi Häkli ja Janne Kovanen Staattisen GPS-mittauksen 3D-tarkkuus Uusista tosiaikaisista GPS-mittausmenetelmistä huolimatta perinteinen staattinen GPS-mittaus on edelleen tarkin ja luotettavin menetelmä. Esimerkiksi kaavoitusmittausohjeen mukaisesti peruskiintopisteiden mittaamisessa on käytettävä joko staattista GPS-mittausta tai jonomittausta. Vaikka staattista GPS-mittausta on tehty Suomessa jo yli 20 vuotta, on siihen liittyvä ohjeistus ollut osin puutteellista. Yhdenmukaista tietoa tarkkuuden, vektorin pituuden ja havaintoajan välisestä yhteydestä on ollut vaikea saada ja eri lähteistä kootut tiedot ovat saattaneet olla hyvinkin erilaisia. Tämä tutkimus vastaa kysymykseen, miten edellä mainitut tekijät riippuvat toisistaan. Kaupallisella ohjelmistolla laskettiin GPS-dataa, joka kattaa vektorinpituudet 0,6 km:n ja 1 069 km:n välillä havaintoaikojen vaihdellessa 10 minuutista täyteen vuorokauteen. Tutkimuksessa laskettiin yli 10 000 GPS-vektoria käyttäen sekä satelliittien lähettämiä että tarkkoja ratatietoja. Havaintoaineisto valittiin the service supports ETRS-LAEA and ETRS-LCC reference frames in accordance with the recommendation of the Joint Research Center (JRC) of the European Commission. Individual coordinates can be transformed using the Coordinate Transformation Service. Alternatively, coordinate lists may be submitted for transformation stored in ASCII files. File transformations include additional features like alternative units for angles, point identifiers and selection of coordinate order. The user can get help and further information through the definitions of the reference frames and from the question marks beside the listed options. The downloadable material includes the national FIN2000 and FIN2005N00 geoid models, the triangle-wise affine transformation between the kkj and EUREF-FIN and the triangle-wise height transformation between the N60 and N2000 height systems. The geoid models and the triangle-wise affine transformation are available for download as grids and the height transformation as two files; one containing the triangulation network and the other the coordinates of the vertices. After deploying the grids, geoid models or triangle-wise height transformation, it is absolutely necessary to check that the transformed results are correct. The comparison values can be calculated using the Coordinate Transformation Service, which can be found at http://coordtrans.fgi.fi/index.jsp Contact persons: Pasi Häkli and Janne Kovanen 3-D accuracy of static GPS surveying In the past decade, new real-time GPS measurement methods have become more and more common. However, traditional static GPS surveying is still the most accurate and reliable GPS method and should be utilized, for example, in measuring of benchmarks. Although static GPS measurements have been used in precise surveying for over two decades, consistent information about the relation between accuracy, baseline length and observing time has been difficult to acquire and this information has varied depending on the source. The end result of this study gives the relationship between these factors. The study was conducted using commercial GPS software with default parameters, covering observing sessions between 10 minutes and 24 hours and baselines between 0.6 km and 1,069 km. Over 10,000 baselines were processed using broadcast and precise ephemerides. The set of data used in the study is a random sample chosen from several GPS campaigns. This method gives a realistic picture of accuracy by averaging, for example, the influence of atmosphere and satellite geometry. The accuracy is presented for individual baselines (i.e. adjustments were not applied). A series of fitting schemes were tested against the data and the one with the best fit was chosen. The final result is given as an easily readable graph that presents the relationship between accuracy, base- 11
satunnaisesti eri vuorokauden ja vuodenajoilta, jotta mahdolliset muut, kuten satelliittigeometrian ja ilmakehän, vaikutukset keskiarvoistuvat. Projektissa tutkittiin yksittäisten vektoreiden tarkkuutta, eli verkkotasoitusta ei suoritettu. Aineistoon sovitettiin erilaisia pintoja ja paras yhteensopivuus valittiin. Tutkimuksen lopputulos on esitetty oheisessa kuvassa, jossa näkyy 3D-tarkkuuden, vektorin pituuden ja havaintoajan välinen yhteys. Tulosten avulla staattisen GPS-mittauksen tuottavuutta voidaan lisätä optimoimalla havaintojaksojen pituuksia halutun tarkkuuden mukaan. line length and observing time. Using the graph one may optimize the observation times and thus increase productivity of static GPS surveying. Contact persons: Pasi Häkli and Hannu Koivula Yhteyshenkilöt: Pasi Häkli ja Hannu Koivula Staattisen geodeettisen GPS:n 3D-tarkkuuden, vektorin pituuden ja havaintoajan välinen yhteys esitettynä logaritmisella asteikolla. Kuvaan on piirretty rms-tarkkuuksia 1 5 cm vastaavat viivat. Kuvasta voidaan arvioida yksi edellä mainituista tekijöistä, kun kaksi muuta tunnetaan. Esimerkiksi tarvittavaksi havaintoajaksi saadaan kuvasta arvioimalla 30 km:n vektorille ja 2 cm:n tarkkuudelle noin 1½ tuntia satelliittien lähettämiä ratoja käytettäessä ja noin 1 tunti tarkoilla radoilla. Interdependency of 3D accuracy (rms), baseline length and observation time in static GPS surveying given at logarithmic scale. Lines describing rms accuracies of 1 5 cm are shown. The figure can be used for estimating one of the above mentioned factors if the other two are known. For example, if the baseline length is 30 km and the desired accuracy 2 cm, the required observation time is 1½ hours when broadcast ephemerides are used and approximately 1 hour if precise ephemerides are used. 12
Painovoima Itämeren alueen painovoimamuutokset Viime vuosina painovoimasatelliitit ovat mahdollistaneet Maan painovoimakentän mittaamisen entistä suuremmalla tarkkuudella ajallisesti ja paikallisesti. Vuodesta 2002 lähtien GRACE-satelliitin painovoimahavainnot ovat antaneet kuukausittain tietoa maapallon massamuutoksista muutamien kymmenien tuhansien neliökilometrien tarkkuudella. Eräs seuratuimmista ilmiöistä on ollut suurten jäätiköiden massa ja siinä viime aikoina tapahtuneet muutokset. Nämä muutokset ovat omalta osaltaan todistamassa ilmaston muuttumista. Geodeettisella laitoksella GRACE-havaintoja on käytetty Fennoskandian alueella tapahtuvien massamuutosten seuraamiseen. Suomen Akatemian rahoittamassa projektissa tutkitaan erityisesti sitä, miten Itämeren aluetta voidaan käyttää painovoimamallien kehittämisessä ja GRACE-satelliitin mittaustulosten testikenttänä. Projektin yhteistyötahoja ovat Merentutkimuslaitos ja Ohion valtionyliopisto USA:ssa. Painovoima muuttuu Itämeren alueella ennen kaikkea merenpinnan korkeuden muutosten vuoksi, mutta myös maannousun vaikutuksesta. Painovoimasatelliittien tuottaman tiedon tulkinnassa on tärkeää, että dataa voidaan verrata maanpinnalla tehtyihin havaintoihin. GRACEsatelliitin havaintotarkkuuden arvioimiseksi on löydettävä sellaisia vertailualueita, joiden massavaihtelut tunnetaan. Itämeri on osoittautunut sopivaksi testialueeksi, koska pienellä rajatulla alueella on kuukausitasolla merkittäviä massavaihteluita. Itämeren vedenkorkeuden vaihtelut tunnetaan hyvin muun muassa kattavan mareografiverkoston avulla. Projektissa vertailtiin eri laskentakeskusten GRACE-datasta laskemien painovoimamallien painovoima-arvoja Itämeren alueella. Kaikki ratkaisut ilmaisivat hyvin merenpinnan korkeushavaintoihin sopivia massavaihteluita. Kokonsa puolesta Itämeri (400 km 1000 km) on kuitenkin useimpien nykyisten GRACEmallien erotuskyvyn alarajoilla. Jatkossa projektissa tutkitaan uusimpia GRACE-ratkaisuja, joilla kuvataan massavaihteluita 10 päivän ja suuremmalla kuin 200 km 200 km:n tarkkuudella. Yhteyshenkilö: Jenni Virtanen Gravity Gravity change in the Baltic Sea area In recent years, gravity satellites have made it possible to measure the Earth s gravity field with greater accuracy by time and by location. Since 2002, GRACE satellite has produced monthly information on changes in gravity and, in turn, mass distributions on regional to global scales. One of the most intriguing observations by GRACE is the unexpectedly rapid change in the Earth s great ice sheets, which is related to global climate change. In the Finnish Geodetic Institute, GRACE gravity data have been used to study mass variations over Fennoscandia. In particular, an ongoing project funded by the Academy of Finland explores the contribution of the Baltic Sea in the regional GRACE analysis and the possibility of using it as a test field for GRACE. The project is carried out in collaboration with the Finnish Institute of Marine Research and the Ohio State University. Gravity changes in the Baltic Sea area are, above all, due to changes in sea level height, but the longterm trend is also affected by land uplift. When interpreting data from satellite missions, ground-based in situ measurements have a crucial role. For evaluation of resolving power of the GRACE satellite, it is necessary to find comparison areas with known mass variations. The Baltic Sea has proved to be a suitable test area because, in a small limited area, there are significant mass variations at the monthly level. Baltic sea level variations are well known with the help of a dense network of tide gauges, among others. In the project, gravity models calculated by different computing centres were compared over the Baltic Sea. The GRACE solutions clearly reveal the monthly mass variation as observed by the tide gauges. However, because of its size, the Baltic Sea (400 km x 1000 km) is close to the resolution limit of most present GRACE gravity models. In future, the project will study newer GRACE solutions that resolve mass variations at an accuracy of 10 days and under 200 km. Itämeren kuukausittainen massavaihtelu vuosina 2003 2007 arvioituna eri GRACE-painovoimamalleista. Tulokset sopivat hyvin yhteen mareografihavaintojen kanssa (PSMSL). Monthly mass variations in the Baltic Sea during 2003 2007 as estimated by the different GRACE gravity solutions. All GRACE solutions recover the variation observed by tide gauge measurements. Contact person: Jenni Virtanen 13
Geodynamiikka Geodynamiikkaa ja kallioperän pieniä liikkeitä pitkällä interferometrisellä vesivaa alla Geodeettisessa laitoksessa on suunniteltu ja rakennettu geodynamiikan tutkimuksia varten interferometrisiä Michelson-Gale-tyypin vesivaakoja vuodesta 1965 lähtien. Aiemmat pitkät vesivaa at ovat olleet Tytyrin kaivoksessa Lohjalla, jonne myös vuonna 2007 valmistuneen laitteen prototyyppi on asennettu. Parantuneen erotuskyvyn ansiosta uusimmalla, täysin automatisoidulla vesivaa alla voidaan rekisteröidä tarkemmin eräitä geodynaamisia ilmiöitä, kuten Itämeren aiheuttamaa kuormitusta. Havaintoaineiston määrän lisääntyminen ja laadun paraneminen sekä automatisointi ovat vaikuttaneet analysointinopeuteen sekä tulosten luotettavuuteen ja tarkkuuteen. Lohjan Tytyrin kaivoksessa 160 metrin syvyydessä oleva pohjois-etelä-suuntainen 50,4 metriä pitkä vesivaaka on ruostumatonta teräsputkea (halkaisija 50,3 mm), joka on asetettu vaakasuoraan kaivostunnelin lattialle kiilatiilien varaan. Putki on puolillaan vettä, ja sen pääteastioissa veden pinnan korkeusmuutoksia tarkkaillaan 1/15 sekunnin välein Fizeau-tyypin laserinterferometreillä, joilla voidaan mitata jopa muutaman nanometrin suuruisia korkeusvaihteluita. Laitteen kallistuserotuskyvyn lasketaan olevan noin 0,1 nanoradiaania, joka vastaa 1 mm:n kallistusta 10000 km:n matkalla. Kallioperän paikallinen kallistuminen eri geodynamiikan ilmiöistä johtuen on tyypillisesti luokkaa 0 250 nanoradiaania, mikä tarkoittaa maksimissaan 12,5 mikrometrin vedenpinnan korkeuseroa 50 metrin pituisen putken päiden välillä. Kuun, auringon ja planeettojen vetovoiman aiheuttaman koko maapallon deformaatiovaihtelun (vuoksen) lisäksi voidaan havaita mm. ilmanpaineen ja valtamerien kuormituksen synnyttämä epäsäännöllisempi deformoituminen maan rakenteessa. Maanjäristysalueilla laitteella voidaan mitata myös tektonisia liikkeitä, johon vastaavantyyppisiä vesivaakoja käytetään Kiinassa, Japanissa ja Yhdysvalloissa. 14 Geodynamics Geodynamics advances and small bedrock movements with an interferometric water tube tilt meter Since 1965, the Geodetic Institute has designed and built a Michelson-Gale type interferometric water tube tilt meter for geodynamical research. Long water tube tilt meters have been used previously in the Tytyri Mine at Lohja and, here, the 2007 prototype of the device was also installed. Because of improved resolution a fully automatic water tube tilt meter is able to more accurately register certain geodynamic phenomena such as the loading caused by the Baltic Sea. An increased amount of observation material, quality improvement and automisation have affected the speed of analysis and the reliability and accuracy of results. In the 160 m deep Tytyri Mine at Lohja, the northsouth directed 50.4 m long water tube tilt meter is a stainless steel tube (diam. 50.3 mm) which has been installed upon key bricks on the floor of a horizontal mining tunnel. The tube is half filled with water and checks are made for changes in the height of the water surface in its end pots every 1/15 second using a Fizeau type laser interferometer, which allows changes of even a few nanometres in size to be measured. The ability of the equipment to resolve tilting is calculated to be about 0.1 nanoradians, which corresponds to a tilt of 1 mm over a distance of 10,000 km. The local tilting of the bedrock because of various geodynamic phenomena is typically of the 0 250 nanoradians class, which means a maximum of 12.5 micrometres difference in water level height between the pots at the end of the 50 m long tube. In addition to tidal deformations caused by the gravitational pull of the moon, the sun and the planets, irregular deformation of the structure of the earth caused by air pressure and ocean loading, among others, can also be observed. The equipment can also measure tectonic movements in earthquake areas so that similar water tube tilt meters are used in China, Japan and the USA. Interferometrisen vesivaa an pohjoispään laitteisto Lohjan Tytyrin kaivoksessa. Kuva: Hannu Ruotsalainen. Northern end of the interferometrical water level tilt meter in Tytyri mine Lohja. Photo: Hannu Ruotsalainen. In analysis of the first measurement results, obtained in 2008, demonstrated a
Vuonna 2008 saatujen ensimmäisten mittaustulosten analysoinnissa todettiin selvä yhteys Itämeren vedenkorkeuden ja kallioperän deformaation välillä Lohjalla, joka on 30 km:n päässä Suomenlahden rannikosta. Itämeren vedenkorkeushavaintojen perusteella laskettu kallioperän kuormitusmalli Lohjan Tytyrin tutkimusasemalle osaltaan vahvistaa edellä mainittua tulosta. Aiemmin saman ilmiön aiheuttamaa pientä vertikaalista painovoimamuutosta on havaittu ja mallinnettu laitoksen Metsähovin tutkimusasemalla suprajohtavan gravimetrin avulla. clear connection between the water level height of the Baltic Sea and bedrock deformation at Lohja which is 30 km from the coast of the Gulf of Finland. Based on water height observations for the Baltic Sea, the loading model calculated for the bedrock at the Tytyri Research Station, Lohja, confirm the previously mentioned results. A small vertical change in gravity caused by a previously observed phenomenon has been modelled at the Institute s Metsähovi Research Station with the help of a superconducting gravimeter. Contact person: Hannu Ruotsalainen Yhteyshenkilö: Hannu Ruotsalainen Interferometrisen vesivaa an rekisteröintiä Lohjan Tytyrissä. Punainen käyrä kallistusrekisteröintiä ja vihreä teoreettinen vuoksimalli. Yksikkö nanoradiaani. Tilt recording of the interferometrical water tube tilt meter in Tytyri mine Lohja. Red curve is tilt observation and green curve is tidal tilt model. Unit: nanoradian. 15
Metrologia ja laatu Absoluuttigravimetria Geodeettinen laitos on lainsäädännön perusteella putoamiskiihtyvyyden kansallinen mittanormaalilaboratorio. Kansallisen painovoimajärjestelmän ylläpitämiseksi laitoksen absoluuttigravimetrillä FG5-221 tehdään säännöllisesti mittauksia referenssiasemalla Metsähovissa ja pisteillä muualla Suomessa. Mittauksista saadaan myös tärkeää tietoa maankuoren liikkeistä ja niihin liittyvistä painovoimamuutoksista. Putoamiskiihtyvyyden kansalliseen mittanormaalilaboratorioon kuuluu Masala Vihti-kalibrointilinja, jota käytetään relatiivigravimetrien kalibrointiin. Vuonna 2008 linjan päätepisteet mitattiin ensimmäistä kertaa FG5-221-gravimetrillä. Edellinen absoluuttimittaus tehtiin vuonna 1997 JILAg-5-gravimetrillä. Masalassa perustettiin ja mitattiin uusiksi päätepisteiksi kaksi uutta absoluuttipistettä mittanormaalilaboratorion uudessa laboratoriotilassa. Heinä-elokuussa 2008 Geodeettinen laitos mittasi yhdessä Viron maanmittauslaitoksen kanssa seitsemän absoluuttipistettä. Mittausten tarkoituksena oli Viron painovoimajärjestelmän perustamiseen liittyvät työt ja maankuoren liikkeiden tutkiminen. Pisteistä neljä: Toila, Haanja, Audru ja Lauka, olivat uusia. Suurupissa, Tõraveressa ja Kuressaaressa suoritettiin toistomittaukset. Ensimmäisen kerran nämä pisteet oli mitattu JILAg-5-gravimetrillä vuonna 1995. Pohjoismainen absoluuttigravimetriohjelma jatkui vuonna 2008, jolloin mitattiin Metsähovin (useita mittauksia), Vaasan (kaksi pistettä), Joensuun, Kuusamon, Sodankylän ja Kevon pisteillä. Eurajoelle perustettiin uusi absoluuttipiste. Metsähovin painovoimalaboratoriossa tehtiin kaksi bilateraalista absoluuttigravimetrien vertailua: toukokuussa Hannoverin Leibniz-yliopiston ja syyskuussa Ruotsin Lantmäterietin absoluuttigravimetriä verrattiin Geodeettisen laitoksen absoluuttigravimetriin. Yhteyshenkilöt: Jaakko Mäkinen ja Mirjam Bilker-Koivula Metrology and quality Absolute gravimetry The Finnish Geodetic Institute acts as a National Standards Laboratory for the Acceleration of Free Fall. The national measurement standard is the absolute gravimeter FG5-221 of the FGI. To maintain the national gravity standards, the FGI regularly performs absolute gravity measurements at the national reference station Metsähovi and several other stations in Finland. The measurements also give important information about the movements of the Earth s crust and about associated changes in gravity. In its function as a National Standards Laboratory, the FGI maintains the Masala Vihti calibration line for relative gravimeters. The line was established in 1997 when its starting and end points were measured with the JILAg-5 absolute gravimeter. In 2008, both points were re-measured with the FG5-221. Thereafter, the starting point of the line was transferred from the old meteorology laboratory of the FGI to a new facility in the same building. Absolute gravity was then measured at two pillars in the new laboratory. In cooperation with the Estonian Land Board, the FGI measured seven absolute gravity stations in Estonia in July and August. The purpose of the measurements was to support the establishment of a national gravity reference network in Estonia and to perform research on Fennoscandian postglacial rebound. Four stations, Toila, Haanja, Audru and Lauka, were new, while three stations, Suurupi, Tõravere and Kuressaare were already established, having been first measured in 1995 by the FGI with a JILAg-5 gravimeter. The Nordic Absolute Gravity Measurement Programme was continued with the purpose of investigating Fennoscandian postglacial rebound. The FGI made measurements at Metsähovi (several times), Vaasa (two points), Joensuu, Kuusamo, Sodankylä, and Kevo while a new absolute gravity station was established in Eurajoki. In this project, bilateral comparisons of absolute gravimeters were organized at the Metsähovi gravity laboratory. In May, comparisons were made with the absolute gravimeter FG5-220 of the Leibniz Universität Hannover and in September with the absolute gravimeter FG5-233 of Lantmäteriet, Sweden. Contact persons: Jaakko Mäkinen and Mirjam Bilker- Koivula 16
Nummelan normaaliperusviiva ja Euroopan metrologiatutkimusohjelma Euroopan metrologiatutkimusohjelma (EMRP) edistää eri maiden kansallisten metrologia-alan laitosten tutkimus- ja kehitysohjelmien integraatiota. Se saa toimintaansa ERA-NET Plus -tukea Euroopan komissiolta. Tarkoituksena on kehittää yhteistoimintaa lähtökohtana eri maiden vahvimmat osaamisalueet. Suomessa harjoitettu geodeettisten mittausten metrologia on yksi tällainen alue. Geodeettinen laitos osallistuu EMRP:n projektiin Absoluuttinen pitkien etäisyyksien mittaus ilmassa yhdessä kahdeksan muun eurooppalaisen tutkimuslaitoksen kanssa. Tarkoituksena on kehittää uuteen tekniikkaan perustuvia absoluuttisia mittausmenetelmiä ja -laitteita etäisyydenmittauksiin (ADM). Näiden validoinnissa Geodeettisen laitoksen Nummelan normaaliperusviivalla on suuri merkitys alansa parhaana nykyisenä mittanormaalina maailmassa. Projektissa kehitetään myös ilman taitekertoimen määritysmenetelmiä. Tulosten odotetaan hyödyttävän sekä maanmittausalaa että geofysikaalista tutkimusta entistä tarkempien ja helppokäyttöisempien mittauslaitteiden ja -menetelmien kautta. Osana projektia ja testausmahdollisuuksien parantamiseksi Euroopassa Geodeettinen laitos ja Itävallan metrologia-alan laitos BEV mittasivat syyskuussa 2008 BEV:n 1 080-metrisen seitsemän pilarin perusviivan Innsbruckissa. Mittauksen mittakaava on jäljitettävissä metrin määritelmään Nummelan normaaliperusviivan kautta. Siirtonormaali, Teknillisen korkeakoulun Geoinformaatio- ja paikannustekniikan laboratorion Kern ME5000 elektroninen etäisyysmittari (EDM), kalibroitiin Nummelassa ennen mittakaavan siirtoa ja sen jälkeen. Ympäristö BEV:n perusviivalla poikkeaa suuresti Nummelasta tarjoten monien käytännön mittaussovellusten kaltaiset haastavat mittausolosuhteet. Kalibroinneissa Nummelan normaaliperusviivalla vaihtelu maanalaisten merkkipulttien ja maanpäällisten havaintopilarien välisissä toistetuissa projektiomittauksissa on vain sadasosamillimetrejä. Mittakaavaero kalibroitavan siirtonormaalin ja vuoden 2007 interferenssimittausten tosiarvojen välillä on vain kymmenesosamillimetrejä kilometrillä jopa ennen kalibrointikorjausten käyttöä. Nummela Standard Baseline and the European Metrology Research Programme The European Metrology Research Programme (EMRP) advances the integration of research and development programmes between national institutes in the field of metrology. The programme receives ERA-NET Plus support for its activities from the European Commission. The aim is to develop cooperation initially in the areas of ability in which countries are strongest. In Finland, the metrology used in geodetic measurements is one such area. The Geodetic Institute participates in the EMRP project Absolute long distance measurement in air together with eight other European research institutes. The aim is to develop new measuring techniques and instruments, based on new technology, for absolute long Innsbruckin perusviivan sijainti vuolaan joen penkassa vuorenseinämän ja vilkkaan moottoritien välissä on haasteellinen ympäristö ilmakehän vaikutuksen määrittämiselle EDM- ja ADM-mittauksissa. Kuva: Jorma Jokela. Location of the Innsbruck baseline on a river bank between a mountain wall and a busy motorway creates a challenging environment for determination of atmospheric influence on EDM and ADM observations. Photo: Jorma Jokela. Jorma Jokela mittaa Väänan kalibrointiperusviivalla Virossa. Kuva: Pasi Häkli. Jorma Jokela is measuring at the Vääna Calibration Baseline in Estonia. Photo: Pasi Häkli. 17
Näiden tulosten avulla saadaan luotettava jäljitettävyysketju, jossa mittausepävarmuus jää pienemmäksi kuin ehkä missään muualla maailmassa. Lokakuussa 2008 tehtiin samanlainen mittakaavan siirtomittaus Viron maanmittauslaitoksen, Maaametin, Väänan kalibrointiperusviivalle. Äskettäin uudelleen rakennetulla 1 344 metrin perusviivalla on nyt 13 havaintopilaria ja muutama merkkipultti maanpinnassa. Nummelan kokemustemme perusteella Vääna vaikuttaa erittäin lupaavalta paikalta uudeksi vakaaksi kansainväliseksi geodeettiseksi mittanormaaliksi. Mittauksia Kyviškėsin kalibrointiperusviivalla ja testikentällä Liettuassa jatkettiin lokakuussa 2008, nyt Suomen Akatemian rahoittamana. Geodeettinen laitos on kalibroinut Vilnan Gediminaan Teknillisen korkeakoulun Geodesian laitoksen 1 320 metrin Pasi Häkli laatii horisonttipiirrosta GPS-mittauksissa Kyvišk sin perusviivan pohjoispäässä. Ar nas B ga jututtaa paikan vartijaa. Kuva: Jorma Jokela. Pasi Häkli maps the horizon for GPS measurements at the northern end point of Kyvišk s baseline. Ar nas B ga chats to the local guard. Photo: Jorma Jokela. perusviivan aiemmin kolmesti, vuosina 1997, 2001 ja 2007, siirtäen mittakaavan Nummelasta. Paikka on erinomainen myös satelliittipaikannukseen, ja nyt sitä käytettiin ensi kertaa GPS-mittausten ja jäljitettävien EDM-mittausten mittakaavojen vertailuissa. Kahden EDM-mittauksen välissä tehtiin kolme vuorokautta GPS-mittauksia kaikilla seitsemällä pilarilla.. Työhön kannusti yli 1 ppm:n systemaattinen mittakaavaero, joka on havaittu toistetuissa EDM- ja GPS-mittauksissa Olkiluodossa. Siellä mittausverkkoa käytetään mahdollisten maankuoren paikallisten liikkeiden seurantaan ydinvoimalan ja käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikan ympäristössä. Yhteyshenkilö: Jorma Jokela distance measurements (ADM). In validating these, the Nummela Standard Baseline, as the best global measurement standard, is of great significance. Methods for determination of air refractive index are also being developed in the project. The results are expected to benefit both the field of surveying and geophysical research through instruments that are more precise and easier to use. As a part of the project, to improve test measurement facilities in Europe, the Geodetic Institute and the Austrian metrology institute BEV measured, in September 2008, the 7-pillar 1080 m BEV baseline in Innsbruck. The scale of the measurement is traceable to the definition of the metre through the Nummela Standard Baseline. The transfer standard, a Kern ME5000 electronic distance measurement (EDM) instrument from the Laboratory of Geoinformation and Positioning Technology at Helsinki University of Technology, was calibrated at Nummela before and after scale transfer. The environment of the BEV baseline is very different from that at Nummela, offering a practical surveying application that resembles many challenging measurement conditions. (Fig.) In calibrations made for the Nummela Standard Baseline, the variation in repeated projection measurements made between underground benchmarks and observation pillars above ground is smaller than 0.1 mm. The scale difference between the transfer standard to be calibrated and the true values from interference measurements, taken in 2007, is only 0.1 mm per km, even before any calibration correction is made. With the help of these results, a reliable traceability chain is obtained in which the measurement uncertainty remains smaller, than, possibly, anywhere else in the world. In October 2008, a scale transfer measurement was made at the Estonian Land Board, Maa-amet, for the Vääna Calibration Baseline. The recently rebuilt 1,344 m baseline now consists of 13 observation pillars and a few benchmarks on the terrain surface (Fig.) Based on the experience gained at Nummela, Vääna seems to be an especially promising location for a new stable international geodetic measurement standard. Measurements at the Kyviškės Calibration Baseline and test field in Lithuania continued in October 2008, now with funding from the Academy of Finland. The Geodetic Institute has previously calibrated the 1,320 m baseline of the Institute of Geodesy at Vilnius Gediminas Technical University three times, in 1997, 2001 and 2007, using scale transfer from Nummela. The location is also excellent for satellite positioning and it was used for the first time in comparison of GPS scale and traceable EDM. GPS measurements were made, over three days and nights, between two EDM measurements at each of the seven pillars. (Fig.) An incentive for the work was a systematic scale difference greater than 1 ppm that has been observed repeatedly in EDM and GPS measurements at Olkiluoto, where a control network is used to monitor possible local crustal deformations around the nuclear power plant and the final disposal site for nuclear waste. Contact person: Jorma Jokela 18
Laserkeilauksen kalibrointimenetelmät ja ensimmäiset sovellukset Lentokoneesta tehtävä laserkeilaus on kaukokartoitustekniikka, jota käytetään kohteiden sijainnin määrittämiseen sekä niiden ominaisuuksien ja muodon mittaamiseen. Laserkeilausta verrataan usein lasertutkaan, lidariin, jossa lasersädettä käytetään maanpinnan valaisemiseen ja fotodiodia takaisin heijastuneen säteilyn rekisteröimiseen. Kohteesta heijastuvan laserpulssin intensiteetti havaittiin hyödylliseksi kohteen tunnistamisessa ensimmäisen kerran vuonna 1997. Myöhemmin intensiteettitietoa on ryhdytty käyttämään hyväksi laserkeilaimella mitattujen etäisyyksien korjaamiseksi ja kohteiden tulkinnassa. Geodeettisessa laitoksessa on vuodesta 2003 lähtien tehty sekä tieteellisen että käytännöllisen vaikuttavuuden alueella merkittävää työtä lasermittauksen suhteellisen ja absoluuttisen intensiteetin kalibrointimenetelmien kehittämisessä. Intensiteetin suhteellinen kalibrointi tarkoittaa sitä, että eri päivinä, eri korkeuksilta ja mittauskulmilla tehdyt mittaukset saadaan keskenään vertailukelpoisiksi. Absoluuttinen kalibrointi merkitsee sitä, että kalibroitua intensiteettiarvoa voidaan käyttää kohteen ominaisuuksien tulkinnassa. Kun kalibroinnit on tehty, voidaan eri laserkeilaimilla tehdyt mittaukset saada keskenään vertailukelpoisiksi. Geodeettinen Laser Scanning Calibration Methods First Applications Laser scanning from an aircraft (airborne laser scanning) is a remote sensing technique, which is used in determining the position of targets and in measuring their properties and form. Laser scanning is often compared with laser radar (lidar) in which laser beams are used to illuminate the surface of the earth and the light reflected back is registered by photodiodes. The intensity of the laser pulse reflected by a target was first observed to be useful in its identification in 1997. Later, a start was made to the use of intensity data in the adjustment of distances measured by laser scanning and in interpretation of the targets. Since 2003, the Geodetic Institute has carried out significant work in the calibration of relative and absolute intensity in laser scanning, which effects the field both scientifically and practically. Relative intensity calibration means that measurements made on different days and at different altitudes and measurement angles can be compared to one another. Absolute calibration means that calibrated intensity values can be used in interpreting the properties of a target. When calibrations have been carried out, measurements made with different laser scanners can be compared. At present, the Geodetic Institute is collaborating with Kasteltu tienpätkä (vasemmalla) erottuu laserpistepilvessä tummempana kohtana (oikealla). Kuva ja data ovat Ilomantsin Palokankaan laserkeilauksista heinäkuulta 2008. Valokuvat Anssi Krooks, datakuvat Ants Vain. Moisture has been introduced to a stretch of road (left), which is visible in the airborne laser scanner point cloud data as a dark spot (right). The images and the data are obtained during the Palokangas airborne laser scanner campaign, July 2008, Ilomantsi. Photographs by Anssi Krooks, data screenshot by Ants Vain. 19
laitos koordinoi parhaillaan yhdessä Wienin yliopiston kanssa EuroSDR:n (European Spatial Data Research) hanketta Radiometric Calibration of ALS Intensity. Tämän hankkeen tavoitteena on löytää laserkeilaukselle kustannustehokas ja luotettava kalibrointimenetelmä. Geodeettisen laitoksen laserlaboratoriossa on kehitetty uusi, testausvaiheessa oleva, ulkoisten referenssikohteiden käyttöön kirkkaustandardeina perustuva menetelmä laserkeilauksen intensiteetin kalibroimiseksi. Standardeina voidaan käyttää kaupallisia (soria ja hiekkoja, joita levitetään mittausalueelle) ja paikalla valmiiksi esiintyviä kohteita (jalkapallokentät, tiet ja rantahiekka). Ensimmäiset kirkkauskalibroinnin sovellukset liittyvät kohteen kosteuden havaitsemiseen; esimerkkinä oheisessa kuvassa näkyvä kasteltu tienpätkä, joka erottuu laserpistepilvessä tummempana kohtana. Tähän liittyen on kehitetty laboratorio- ja kenttäkäyttöön tarkoitettu kohteen pinnan kosteuden tarkempi mittausmenetelmä digitaalisen lähi-infrapunakameran ja laserin avulla. Täten kosteiden kohteiden radiometrisen kalibroinnin onnistumista on mahdollista arvioida, ja kehittää menetelmä laserpohjaisille kosteusmittauksille. Tämä on ainoastaan yksi mahdollisuus käyttää kalibroitua laserintensiteettitietoa. Kalibroitu kirkkausdata yhdistettynä laserkeilaimesta saatuun korkeustietoon helpottaa ja tehostaa laserkeilauksesta saatavan tiedon käyttöä. Laserkeilausaineistoja hankitaan niiden tarkan pistepilvitiedon vuoksi. Ilmakuvia käytetään yleensä kohteen tunnistamisessa. Laserkeilausta voidaan tehdä olosuhteissa, joissa ilmakuvien ottaminen ei ole mahdollista valaistuksen vähäisyyden vuoksi. Näin ollen on selvää, että laserkeilausta ja sen sisältämää intensiteettitietoa käytetään tulevaisuudessa nykyistä enemmän. Jonain päivänä intensiteettitieto saattaa olla monikanavaista. Silloin tulkintaprosessit voidaan tehdä ilman ilmakuvausta lähes automaattisesti tukeutuen ainoastaan pistepilven koordinaattitietoihin ja kalibroituun intensiteettiin. Intensiteettitietoa voidaan käyttää apuna muutostulkinnassa, ja se voi palvella globaalin muutoksen havaitsemisen merkittävänä indikaattorina. Esimerkkinä globaalin muutoksen tutkimussovelluksesta on hyönteistuhojen havainnointi metsästä intensiteetin ja muutostulkinnan avulla. Intensiteettitiedon radiometrinen kalibrointi tulee lähitulevaisuudessa sisältymään kaupallisiin laserkeilausaineiston käsittelyohjelmiin. Geodeettisessa laitoksessa tehty työ edistää tätä kehitystä. Näin käyttäjät kykenevät tulevaisuudessa helpommin hyödyntämään kalibroitua laserkeilausaineistoa. Laitos on kehittänyt kalibrointimenetelmiä sovellettaviksi myös maastokeilauksessa, auton päältä tapahtuvassa laserkeilauksessa sekä etäisyyskameroiden laserkeilauksessa. Yhteyshenkilöt: Sanna Kaasalainen, Ants Vain, Anssi Krooks, Juha Hyyppä, Harri Kaartinen, Eero Ahokas the University of Vienna in the EuroSDR (European Spatial Data Research) project Radiometric Calibration of ALS Intensity. The aim of this project is to find a cost-efficient and reliable calibration method for laser scanning. In its laser laboratory, the Geodetic Institute has developed a new method for calibrating laser scanning intensity. This technique is in the testing phase and is for use with external reference targets functioning as brightness standards. Commercially bought materials (gravel and sand which are spread over the measurement area) or ready target that occur at the location (football pitches, roads and beaches) can be used as standards. The first brightness calibration application relates to the observed moisture of the object; for example the enclosed figure shows a moistened section of road that is distinguished in a laser point cloud as a darker spot. In association with this a more precise technique for use with moist surfaces, in the laboratory or field, has been developed, with the help of a near infra-red camera and a laser. In this way, it is possible to appraise the success of radiometric calibration and develop a laser-based method for measuring moisture. This is only one possibility for the use of calibrated laser intensity data. The calibrated brightness data combined with altitude information obtained from laser scanning makes the use of data gathered by laser scanning easy and efficient. Laser scanning materials are acquired because of their accurate point cloud data. Aerial photographs are generally used in recognition of the target. Laser scanning can be done in conditions where it is not possible to take aerial photographs because of insufficient light. Accordingly, it is clear that in the future more use will be made of laser scanning and the intensity information it contains. One day intensity information might be multichanneled. Then, with the support of a point cloud coordinate database and calibrated intensity, it will be possible to do the interpretation process nearly automatically, and without aerial photography. Intensity information could be used in change detection and it could serve as a significant indicator in the observation of global change. An example of this kind of application is the observation of insect destruction using intensity and change interpretation. In the near future, radiometric calibration of intensity data will be included in a commercial programme for processing laser scanning material. The work done in the Geodetic Institute advances this development. Thus, in the future, users will be able to make use of laser scanning material more easily. The Institute has also developed a calibration method that is adapted to terrestrial scanning (i.e. in laser scanning from the top of a car and in laser scanning with a distance camera). Contact persons: Sanna Kaasalainen, Ants Vain, Anssi Krooks, Juha Hyyppä, Harri Kaartinen, Eero Ahokas 20