Tietoa tiensuunnitteluun nro 84A Julkaisija: Tiehallinto, tietekniikka Luonnos 12.01.2007 PAIKAN MÄÄRITTÄMINEN GPS:N AVULLA Laatuvaatimus Tätä ohjejulkaisua käytetään laatuvaatimuksena, kun rakennus- tai ylläpitourakan toteutunutta laatua tai määrää mitattaessa kerätään tietoja GPS:n avulla määritettäessä valokuvan, näytteenottopaikan tai vastaavan sijainti tai tien laiteen tai rakenteen sijainti tai alku- ja loppupisteen sijainti. Tätä julkaisua voidaan käyttää laatuvaatimuksena urakassa. Tiehallinto voi antaa tapauskohtaisesti tiukempia tai väljempiä laatuvaatimuksia. Tätä julkaisua voidaan käyttää myös kerättäessä sijaintitietoja laite- tai erikoisrakennerekisteriä varten. Yleistä Mikä GPS on GPS (Global Positioning System) on nykyään eniten käytetty systeemi paikantamisessa. GPS on kaikkialla maapallolla 24 tuntia vuorokaudessa toimiva, satelliitteihin perustuva järjestelmä, jonka avulla voi määrittää oman paikkansa ja nopeutensa, sekä saada tarkan ajan. Satelliitteja kiertää maapalloa runsaan 20 000 km korkeudessa, kolmen ryhmissä yhteensä 24 (+3 varalle) kappaletta. Niistä on joka hetki horisontin yläpuolella kuudesta kahteentoista. Havaintojen tekemiseen tarvitaan yhteys vähintään neljään satelliittiin, jotta voidaan tehdä jatkuvaa kolmiulotteista paikantamista. Osa vastaanottimista pystyy seuraamaan kaikkia näkyvissä olevia satelliitteja. GPS-vastaanotin havaitsee satelliittien lähettämät signaalit ja laskee niiden avulla oman paikkansa. GPS on Yhdysvaltain kehittämä ja ylläpitämä navigointijärjestelmä. Neuvostoliitto on kehittänyt oman GLONASS-navigointijärjestelmänsä. Pääsääntöisesti havainnoissa käytetään yhdysvaltain satelliittiverkostoa. Osa vastaanottimista käyttää molempia järjestelmiä. Euroopassa on rakenteilla oma satelliittiverkosto joka valmistunee muutaman vuoden sisällä. Tarkkuus GPS-satelliitit lähettävät kahta signaalia, epätarkempaa C/A-koodia ja tarkempaa P-koodia. C/A-koodi on julkinen ja myös siviilien käytössä. P-koodi on yksinomaan sotilaskäytössä. Yhdysvallat on aikaisemmin häirinnyt C/Akoodia. Siitä johtuen mittausten tarkkuus on ollut huono. Nykyään häirintää ei ole. Yleisesti myytävänä olevilla laitteilla päästää, ilman itä, alle 5 metrin tarkkuuteen. Noin 2 metrin tarkkuuteen päästään käyttämällä differentiaalikorjausta, jota lähettävät maksulliset alan yritykset, esimerkiksi koko maassa Yleisradio ja merialueella Merenkulkuhallitus. Vielä parempaan tarkkuuteen, muutaman sentin, päästään käyttämällä havaintoalueella olevia itä, jotka radiolinkin välityksellä lähettävät korjauskerrointa satelliittihavaintoihin. Millin luokkaa olevaan lopputulokseen päästään alueellisten iden, GPS-takymetrien ja laskentaohjelmien avulla. Tehokkaimmilla
2 nyky GPS-takymetreillä tarvitaan noin 50 kilometrin etäisyydellä. Silloin päästään vaakatasossa 10 mm + 1 ppm (X,Y) tarkkuuteen ja 20 mm + 1 ppm (Z) korkeustarkkuuteen. Tarkemmat mittaukset vaativat aina enemmän havaintoja ja laskentaohjelmia. Mittauksen tarkkuuteen vaikuttaa satelliittien paikka ja näkyvyys havaintohetkellä. Tämä satelliittigeometria ilmaistaan DOP-luvulla. Mikäli DOP-luku on alle 2, on geometria erinomainen. Jos DOP lähestyy kymmentä, on geometria huono ja havaintoja ei kannattaisi tehdä. Vastaanotin yleensä kertoo DOP-luvun. Koordinaatit Satelliitit lähettävät kantoaaltoja, joiden avulla vastaanotin määrittää oman paikkansa maapallolla satelliitteihin nähden. Vastaanottimet on varustettu muunnosohjelmalla, joka muuntaa satelliittien koordinaatiston kunkin maan käyttämän koordinaatiston mukaiseksi. Suomessa yleisin koordinaatisto on Kartastokoordinaattijärjestelmä KKJ. Se on suorakulmainen, kolmen asteen kaistoissa oleva tasokoordinaatisto. Kaistojen keskimeridiaanit ovat 18, 21, 24, 27 ja 30 astetta. Peruskartasto on tehty kaistoittain, mutta käytetään myös yhtenäiskoordinaatistoa, jossa Suomi on yhdessä kaistassa. Suorakulmaiseen tasokoordinaatistoon oikaistussa kartassa on virhettä joka on pienin keskimeridiaanin lähellä ja suurenee siitä etäännyttäessä. Muutamassa kunnassa tai kaupungissa voi olla oma koordinaatistonsa tai Vanha valtion järjestelmä VVJ, jotka poikkeavat KKJ:stä. Siksi on aina selvitettävä käytettävien iden ja paikallisten karttojen koordinaatistot ja niiden luotettavuus. Tiehallinnon karttaohjelmissa (esim. ArcView) on käytössä yhtenäiskoordinaatisto, jonka keskimeridiaani on 27 astetta, mutta myös kaistajakoa voidaan käyttää. Kaistasta toiseen siirryttäessä voidaan koordinaatit muuntaa kyseisen kaistan mukaiseksi. Tämä tulee kyseeseen, kun mittaus- tai rakennustoiminta tapahtuu kahden tai useamman kaistan alueella. Euroopassa käytetään ED50-koordinaatistoa (European Datum 1950). KKJ:n pohjana oli ED50, mutta järjestelmä ei ole sama. Kumpikin on jonkin verran alueellisesti deformoitunut ja ne ovat luonteeltaan paikallisia. Määrätyllä tarkkuudella voidaan koordinaatteja muuntaa järjestelmästä toiseen. Eurooppa koordinaatistosta on uudempi yleiseurooppalainen versio ED87, johon Suomen KKJ:lle on laskettu koordinaatisto. Korkeusjärjestelmä Suomessa käytettävä korkeusjärjestelmä perustuu vaaituksin määritettyihin korkeuksiin. GPS-mittauksessa korkeuden lähtötasoksi on valittu sellainen tasa-arvopinta eli geoidi, joka likimain yhtyy vapaaseen valtameren pintaan. Suomen oloihin sovitetusta FIN2000:sta saadaan korkeus suoraan virallisesta N 60-korkeusjärjestelmästä. Riittävään tarkkuuteen pääsemiseksi pitää alueella olla korkeudeltaan tunnettuja itä ja tarkkuus on riittävä vain verkon sisäpuolella. Suomessa on virallisia korkeusjärjestelmiä, kuten NN, normaali nolla, lähtötaso 1900 vuoden korkeustaso N 43, lähtötaso vuoden 1943 korkeustaso N 60, lähtötaso vuoden 1960 korkeustaso, vapaa valtameren pinnan korkeus. Tästä johtuen on aina selvitettävä käytettävien iden järjestelmä ja korkeustaso.
GPS Tiehallinnon rakennusurakoiden laadunmittauksessa Taulukko 1. Maannousu on Fennoskandian alueelle tyypillinen ilmiö. Pohjanlahden perukassa maa kohoaa, merenpintaan verrattuna eniten, lähes senttimetrin vuodessa. Tarkoissa korkeuden määrittämisissä pitää ottaa huomioon maanousun vaikutukset Tiehallinnon tilaamissa rakennusurakoissa velvoitetaan urakoitsija raportoimaan toteutunut rakenne mittauksin ja valokuvin. Dokumentoinnin paikkatiedon tarkkuus määrittyy rakennettavan kohteen työn tarkkuusvaatimuksista. Tätä ohjejulkaisua käytetään laatuvaatimuksena, kun rakennus- tai ylläpitourakan toteutunutta laatua tai määrää mitattaessa tai laite- tai erikoisrakennerekisteriä varten tietoja kerättäessä GPS:n avulla määritetään valokuvan, näytteenottopaikan tai vastaavan sijainti tai tien laiteen tai rakenteen sijainti tai alku- ja loppupisteen sijainti Tarkkuus m Kohde XY Z Maahan peitetyn rakenteen dokumentointi < 5 Valokuvataan, toteutunut rakennekerros, suoto-oja tai vastaava, vähintään 10 m matkalla. Kuvanottopaikan koordinaatit. < 5 Valokuvataan bentoniittimattojen alustan tasaisuus ja maton limitys. Kuvanottopaikan koordinaatit. < 1 Valokuvataan yksittäinen perustus. Kuvanottopaikan koordinaatit. < 1 Johdon sijainti ulkoluiskassa. Johdon koordinaatit taitepisteissä n. 50 metrin välein. <0,2 <0.2 Johdon sijainti sisäluiskassa. Johdon koordinaatit taitepisteissä n. 50 metrin välein. Maatutkimuspisteen dokumentointi < 5 Otetaan kiviainesnäyte varastokasasta. Koekuopan koordinaatit. < 1 Otetaan kiviainesnäyte ottopaikasta tai rakenteesta. Koekuopan koordinaatit. <0.5 <0,1 Kairauspisteet tiensuunnittelussa. Kairauspisteiden koordinaatit. Tien laitteen sijainnin dokumentointi < 5 Kaiteen sijainti laiterekisteriin. Koordinaatit alku- ja taitepisteistä noin 50 metrin välein Menetelmä kamera kamera kamera+ takymetri + DOP luku < 5 < 5 GPS < 5 takymetri + GPS < 5 < 1 Kaiteen sijainti määrämittauksessa. Koordinaatit alku- ja taitepisteistä noin 50 metrin välein < 5 Valaisinpylvään sijainti laiterekisteriin. Pylvään koordinaatit. GPS < 5 Tiemerkintöjen dokumentointi < 1 Tiemerkintöjen paluuheijastuvuusmittaukset (jatkuva ja GPS < 2 poikkileikkauskohtainen). Paikkatieto tierekisteriotteena. < 1 Tiemerkintöjen kuntoarvio (silmämääräinen ja automaattinen). Paikkatieto tierekisteriotteena. GPS < 2 Valokuvatun kohteen koordinaattitietojen yhteydessä on ilmoitettava, onko GPS ollut kamera luona vai kuvatussa kohteessa, ellei se näy kuvassa. Raportoinnin tarkkuus on määritetty seuraavissa tiehallinnon ohjeissa: 3
4 Tienrakennustöiden yleiset laatuvaatimukset ja työselitykset TIEL 2212454-93 Laadun raportointi TIEH 3200954-v Tiensuunnittelun toimintaohjeet, Maastotietojen hankinta
Tietoa tiensuunnitteluun numerot: 2. Lumitilan tarve meluesteiden, välikaistojen ym. kohdalla 29.1.1991 8. Tieympäristön pehmentämisen turvallisuusvaikutukset 27.9.1993 11. Ekologinen ympäristöluokitus 7.2.1994 15. Töhrimisen minimointi (Teiden suunnittelu V 3. Meluesteet korvaa osittain) 17.2.1995 17. Jyrkkäluiskaiset meluvallit 6.4.1995 20. Tarkistettu versio HCM:stä 14.6.1995 22. Työnaikaiset kaiteet 29.12.1995 23. Kiertoliittymien mitoitus 21.3.1996 27. Kasvillisuuden ja linnuston seuranta tiehankkeissa 17.3.1997 29. Tienpito arvoympäristöissä 30. Läpinäkyvien meluesteiden käyttö 9.7.1997 31. Liikennejärjestelmäsuunnittelu: kokemuksia, yhteydet maankäytön suunn. 17.10.1997 32. Kevyttä liikennettä koskevat säädösmuutokset 1.6.1997 22.11.1997 33. Ohituskaistojen turvallisuus 30.12.1997 35. KLOTS paikallisen liikenneturvallisuustyön tietotuki 26.10.1998 36. Taajamateiden suunnittelun kehittäminen 10.11.1998 39. Ekologinen ympäristöluokitus: Menetelmän käytön arviointi 25.1.1999 40. Tien häikäisysuojat 4.2.1999 41. Tiehankkeen vuoropuhelun suunnittelu ja arviointi 1.3.1999 43. Loivaluiskaisten teiden kuivatus 17.5.1999 44. Esimerkki ketomaisen kasvuston perustamisesta tienvarsialueelle 25.4.1999 45. Asiakastyytyväisyysselvitys suunnitteluprosessista: Vt 4 Kemi 31.5.1999 46. Ohitusnäkemät tiensuunnittelussa 31.5.1999 47. Perusverkon eritasoliittymien turvallisuus 9.3.2000 51. Raskaat ajoneuvot kiertoliittymissä 5.9.2000 52. Joukkoliikenteen toimintaedellytysten parantaminen 27.12.2000 53. Pääteiden turvallisuus 6.2.2001 54. Taajamien seurantaselvitys 12.3.2001 55. Silmukkakäännös ohituskaistan kohdalla 20.12.2001 56. Taajamakeskustatien poikkileikkaus ja raskas liikenne 20.12.2001 57. Kaksiajorataisten teiden keskikaistojen kulkuaukot 2.1.2002 58. Ohituskaistojen uudet suunnitteluperiaatteet 2.1.2002 59A. Pakkasenkestävyysluokan 1 hyväksytyt päällysteen saumausaineet 7.6.2002 60 Meluesteen runkomateriaalin vaikutus kustannuksiin 10.6.2002 61B. Tiekaiteiden laatuvaatimukset ja kaidetyypin valinta 17.1.2006 62B. Hyväksyttyjä kaidetuotteita vuonna 2006 19.1.2006 63. Kaiteiden ja valaisinpylväiden parantamisen turvallisuusvaikutuksia 14.6.2002 64A. Markkinoilla olevia meluestetuotteita kesällä 2002 14.6.2002 66. Hevoset ja yleiset tiet 9.12.2002 68 Heijastimet ja merkinantolaitteet linja-autopysäkeillä 24.1.2003 69B Törmäysturvalliset opastustaulut vuonna 2002 27.1.2005 70D Uusien päällysteiden laatumittauksiin hyväksytyt mittaajat 2004 4.7.2006 71D Tien päällysrakenteen mitoituksessa käytettävät moduulit ja väsym. 27.1.2005 72 Ohituskaistat leveiden erikoiskuljetusten reiteillä 7.1.2004 73 Ennakkotietoa tierakenteen uudesta mitoitusohjeesta 9.1.2004 74 Tilusjärjestelyt tiensuunnittelussa 5.1.2004 75 Hiljaisen päällysteen vaikutus tieympäristön melutasoon 15.9.2004 76 Tiealueen rajauksen ilmoittaminen tiesuunnitelmassa MMH360-formaatissa 1.3.2004 77 Eritasoliittymien linja-autopysäkkien saattoliikennejärjestelyt 18.10.2004 78 Kevyen liikenteen väylät liikunnassa 12.10.2004 79A Suurten rumpuputkien rakennemitoitusta koskevat laatuvaatimukset 3.11.2004 80 Tiealuepaalu. Metallikärkinen muoviputkimerkki 9.12.2004 81 Vapaa oikea vastaantulijan kääntyessä samalle ajokaistalle 31.12.2004 82 Moottorikelkkailureitin tai -uran ja maantien risteäminen 16.2.2006 83 1+1 keskikaideteiden suunnitteluperiaatteet 18.12.2006 Numerot 1, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 12, 13, 14, 16, 18, 19, 21, 24, 25, 26, 28, 34, 38, 42, 48, 49, 50, 65 ja 67 on poistettu vanhentuneina. Lihavoidut numerot on päivitetty julkaisuvuoden jälkeen Tietoa tiensuunnitteluun nro 84A Paikan määrittäminen GPS:n avulla Kohderyhmä: Rakentamisen toteutuman mittaajat, laiterekisterin inventoijat Jakelu: Tiepiirit, ATP, ATS, PK, kirjasto, tiekonsultit, oppilaitokset, SML Lisäjakelu Kopioimalla, www.tiehallinto.fi/thohje (pdf) Lisätietoja: Kari Lehtonen, puh. 0204 222317, E-mail: kari.lehtonen@tiehallinto.fi 5