Radiotekniikan sovelluksia



Samankaltaiset tiedostot
JUHTA - Julkisen hallinnon tietohallinnon neuvottelukunta

Uusi koordinaatti- ja korkeusjärjestelmä

EUREF ja GPS. Matti Ollikainen Geodeettinen laitos. EUREF-päivä Teknillinen korkeakoulu Espoo

EUREF-FIN/N2000-MUUNNOKSET HELSINGIN KAUPUNGISSA

Luento 3: 3D katselu. Sisältö

RAPORTTI lUMVl2001. Urpo Vihreäpuu. Jakelu. OKMElOutokumpu 2 kpl PAMPALON RTK-KIINTOPISTEET. Sijainti 1: Avainsanat: RTK-mittaus

Koordinaatit, korkeus, kartat ja GPS

Maanmittauspäivät 2014 Seinäjoki

Pieksämäen kaupunki, Euref-koordinaatistoon ja N2000 korkeusjärjestelmään siirtyminen

Koordinaatistoista. Markku Poutanen Geodeettinen laitos. Koordinaattijärjestelmä Koordinaatisto Karttaprojektio

EUREF-FIN JA KORKEUDET. Pasi Häkli Geodeettinen laitos


Koordinaattijärjestelmä Koordinaatisto Karttaprojektio

KIINTOPISTEMITTAUKSET MML:ssa

AVOMERINAVIGOINTI eli paikanmääritys taivaankappaleiden avulla

GPS-koulutus Eräkarkku Petri Kuusela. p

GPS:n käyttö suunnistuskartoituksessa

JHS 154 ETRS89-järjestelmään liittyvät karttaprojektiot, tasokoordinaatistot ja karttalehtijako

TIEDÄ SIJAINTISI. Koordinaattihaku. satakunta.punainenristi.fi

Ympäristödatan keruu ENG-C2001

1) Maan muodon selvittäminen. 2) Leveys- ja pituuspiirit. 3) Mittaaminen

ETRS89- kiintopisteistön nykyisyys ja tulevaisuus. Jyrki Puupponen Kartastoinsinööri Etelä-Suomen maanmittaustoimisto

Etäisyyden yksiköt tähtitieteessä:

EUREF-FIN/N2000 käyttöönotto Helsingissä

Paikkatietokantojen EUREFmuunnoksen

JHS XXX EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmät, niihin liittyvät muunnokset ja karttalehtijako

TTY Mittausten koekenttä. Käyttö. Sijainti

KOORDINAATTI- JA KORKEUSJÄRJESTELMIEN VAIHTO TURUSSA

Symmetrioiden tutkiminen GeoGebran avulla

JHS-suositus(luonnos): Kiintopistemittaus EUREF-FIN koordinaattijärjestelmässä

Koordinaattimuunnospalvelut Reino Ruotsalainen

Geodeettisen laitoksen koordinaattimuunnospalvelu

Paikkatietoon liittyvistä JHShankkeista. Pekka Sarkola Paikkatiedon JHS ohjausryhmä

Navigointi/suunnistus

Rauman kaupungin siirtyminen EUREF-FIN-tasokoordinaatistoon ja N2000-korkeusjärjestelmään. Ari-Pekka Asikainen kiinteistö- ja mittaustoimi 13.9.

Mittaushavaintojen täsmällinen käsittelymenenetelmä

Suhteellisuusteorian perusteet 2017

Visibiliteetti ja kohteen kirkkausjakauma

KIINTOPISTEREKISTERI N2000-LASKENTATILANNE Matti Musto / Etelä-Suomen maanmittaustoimisto

Palautekooste: JHS XXX EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmät, niihin liittyvät muunnokset ja karttalehtijako (korvaa JHS 154-suosituksen)

Teoreettisia perusteita II

Savonlinnan runkoverkon homogeenisuus

N2000 korkeusjärjestelmään siirtyminen Kotkan kaupungin valtuustosali

2.7.4 Numeerinen esimerkki

Korkeusjärjestelmän muutos ja niiden sijoittuminen tulevaisuuteen

Mittajärjestelmät ja mittasuositukset.

Muunnoskaavat horisonttijärjestelmä < > ekvaattorisysteemi

JHS 163 Suomen korkeusjärjestelmä N2000 Liite 3. Geoidimallit

SUHTEELLISUUSTEORIAN TEOREETTISIA KUMMAJAISIA

Jos ohjeessa on jotain epäselvää, on otettava yhteys Mänttä-Vilppulan kaupungin kiinteistö- ja mittauspalveluihin.

TURKU.

Luento 7: Fotogrammetrinen mittausprosessi

Varjoliidon ja Riippuliidon Suomen ennätysten suorittaminen

JHS XXX EUREF-FIN -järjestelmän mukaiset koordinaatit Suomessa

Tekijä Pitkä matematiikka Pisteen (x, y) etäisyys pisteestä (0, 2) on ( x 0) Pisteen (x, y) etäisyys x-akselista, eli suorasta y = 0 on y.

GeoGebran 3D paketti

Luento 4: Kiertomatriisi

Geotrim TAMPEREEN SEUTUKUNNAN MITTAUSPÄIVÄT

Osoita, että kaikki paraabelit ovat yhdenmuotoisia etsimällä skaalauskuvaus, joka vie paraabelin y = ax 2 paraabelille y = bx 2. VASTAUS: , b = 2 2

Tampereen yliopisto Tietokonegrafiikka 2013 Tietojenkäsittelytiede Harjoitus

Muutoksen arviointi differentiaalin avulla

VRT Finland Oy SAKKA-ALTAAN POHJATOPOGRAFIAN MÄÄRITTÄMINEN KAIKULUOTAAMALLA

Tietoa tiensuunnitteluun nro 84A

Luento 4 Georeferointi

KONTTIJARVEN ALUEEN KIINTOPISTEET JA KAIRAREIKIEN KOORDINAATIT KKJ-KOORDINAATISTOSSA

VLBI. JUKKA TOLONEN Teknillinen korkeakoulu Maanmittaustieteiden laitos

EUREF-Teemapäivä II , Tieteiden talo

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 1 Kevät y' P. α φ

JHS 196 EUREF-FIN -järjestelmän mukaiset koordinaatit Suomessa

Luento 7: 3D katselu. Sisältö

Peilaus pisteen ja suoran suhteen Pythonin Turtle moduulilla

PIKAOPAS 1. Kellotaulun kulma säädetään sijainnin leveys- asteen mukaiseksi.

Tähtitieteelliset koordinaattijärjestelemät

Havaintometsän koordinaattien määrittäminen

5. Grafiikkaliukuhihna: (1) geometriset operaatiot

4. Anna arviosi seuraavista suositusluonnokseen liittyvistä väitteistä asteikolla 1-5 (5 = samaa mieltä, 1 = eri mieltä)

Ellipsit, hyperbelit ja paraabelit vinossa

Keravan kaupungin runkopisteverkon saneeraus

Luonto-Liiton metsäryhmän GIS-kurssi

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

JHS 197 EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmät, niihin liittyvät muunnokset ja karttalehtijako

M 19/3232/-70/2 Koskee : Virtasalmi T. Siikarla ALUEELLA SISÄLLYS. Yleistä

Tampereen yliopisto Tietokonegrafiikka 2013 Tietojenkäsittelytiede Harjoitus

Konformigeometriaa. 5. maaliskuuta 2006

a) on lokaali käänteisfunktio, b) ei ole. Piirrä näiden pisteiden ympäristöön asetetun neliöruudukon kuva. VASTAUS:

Käytännön geodesia Maa

Shrödingerin yhtälön johto

Sipoon kunnan EUREF-hanke. Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulun maankäyttötieteiden laitoksella tehty diplomityö. Espoo, syyskuu 2012

ETRS89:n ja N2000:n käyttöönotosta

KORJAUSVELAN LASKENTAMALLI KÄYTTÖÖN

VIRTAIN KAUPUNGIN MUUNNOSVAIHTOEHDOT EUREF-FIN- JA N2000-JÄRJESTELMIIN SIIRTYMISEKSI

Luento 11: Stereomallin ulkoinen orientointi

Luento 4 Georeferointi Maa Fotogrammetrian perusteet 1

JHS 154 ETRS89-järjestelmään liittyvät karttaprojektiot, tasokoordinaatistot ja karttalehtijako, Liite 1: Projektiokaavat

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit laskuharjoitukseen 3 /

1.4. VIRIAALITEOREEMA

14 Monikulmiot 1. Nimeä monikulmio. a) b) c) Laske monikulmion piiri. a) 30,8 cm 18,2 cm. Laske sivun x pituus, kun monikulmion piiri on 25,0 cm.

Luonnontieteellisten aineistojen georeferointi. 1. Georefrointi paikannimien mukaan 2. Koordinaattimuunnokset

Transkriptio:

Poutanen: GPS-paikanmääritys sivut 72 90 Kai Hahtokari 11.2.2002

Konventionaalinen inertiaalijärjestelmä (CIS) Järjestelmä, jossa z - akseli osoittaa maapallon impulssimomenttivektorin suuntaan standardiepookkina J2000.0 ja x - akseli saman epookin kevättasauspisteeseen ja origo on sijoitettu aurinkokunnan barysentriin. Kvasaareihin sidottuna CIS muodostaa eräänlaisen "absoluuttisen" ajasta ja paikasta riippumattoman koordinaatiston. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 2

Siirtyminen maahan sidottuun koordinaatistoon Siirryttäessä taivaallisista koordinaateista maahan sidottuihin koordinaatteihin tehdään muunnos CIS:stä CTS:ään neljällä kierrolla, ts. x y z CT S x = R M R S R N R P y z CIS, (1) missä R M = napavariaatio, R S = tähtiaika, R N = nutaatio ja R P = prekessio. Ensin tehdään prekessiosta ja nutaatiosta johtuva korjaus havaintoepookkiin. Tämän jälkeen tehdään kierto z - akselin ympäri Greenwichin keskimääräisen tähtiajan verran, jolloin saadaan x - akseli osoittamaan kevättasauspisteen sijasta havaintohetken keskimääräiseen Greenwichin meridiaaniin. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 3

Siirtyminen maahan sidottuun koordinaatistoon Viimeinen muunnos R M kääntää CIS-koordinaatiston z - akselin CTS:ään ottamalla huomioon napavariaation, ts. 1 0 x p R M = 0 1 y p, (2) x p y p 1 missä x p ja y p ovat hetkellisen navan koordinaatit CIO:n suhteen. GPS-järjestelmän koordinaatit ovat jo alunperin havaintohetkessä, koska sateliittien rataelementit annetaan havaintoepookille. Muunnoksissa joudutaan tekemään siis vain tähtiaika- ja napavariaatiokorjaukset. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 4

Koordinaattimuunnokset Koordinaattimuunnoksia tehdään, jotta päästään GPS:n avulla saadusta järjestelmästä johokin paikalliseen koordinaatiastoon tai jotta saamme lähtöpisteen koordinaatit paikallisesta globaaliin koordinaatistoon. Toisena koordinaatistona on usein KKJ tai ED50 ja toisena on WGS84, ITRF-nn tai EUREF89. Koordinaattimuunnokset ja niihin liittyvät muunnosparametrit sekä eri koordinaatistojen olemassaolo ovat yleisimmät GPS:n käyttöön liittyvistä ongelmista. Tarkkuusvaatimuksesta ja mitattavan verkon koosta riippuu muunnoksen vaikeus. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 5

Helmert-muunnos Siirtyminen kahden eri koordinaatiston välillä suoritetaan usein yleisen yhdenmuotoisuusmuunnoksen eli Helmert-muunnoksen avulla, ts. käytetään kiertoja, origon siirtoa ja mahdollista mittakaavan muutosta: x 2 y 2 = µr x 1 y 1 z 2 z 1 x + y, (3) z missä µ = 1 + m on koordinaatistojen välinen mittakaavakerroin, x, y, z ovat origojen väliset koordinaattierot ja R on kiertomatriisi; 1 e z e y R = e z 1 e x, e y e x 1 missä e x,e y,e z ovat kiertokulmia (laskuissa kulmat radiaaneina, taulukoissa kaarisekuntteina). GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 6

Bursa Wolf -muunnos Bursa Wolf -muunnoksessa muunnos suoritetaan koordinaatiston origon suhteen: x 2 y 2 z 2 = x 1 y 1 z 1 m e z e y + e z m e x e y e x m missä m, x, y, z,e x,e y,e z kuten Helmert-muunnoksessa. x 1 y 1 z 1 x + y, (4) z GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 7

Molodensky Badekas -muunnos Molodensky Badekas -muunnoksessa muunnos tehdään mitatun verkon painopisteen suhteen: x 2 y 2 z 2 x 1 x m x = µr y 1 y m + y + z 1 z m z x m y m z m, (5) missä µ,r, x, y, z kuten Helmert-muunnoksessa ja (x m,y m,z m ) T ovat järjestelmän painopisteen koordinaatit: x m y m z m = 1 n x 1i n y 1i n. z 1i n GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 8

Kartastokoordinaattijärjestelmä Kartastokoordinaattijärjestelmä (KKJ) on Suomen kartoissa käytetty järjestelmä. Ennen KKJ:ää Suomen kartoissa oli Helsingin Yliopiston tähtitornia lähtöpisteenä käyttäen luotu koordinaatisto (Helsingin järjestelmä, Vanha valtion järjestelmä). Vuonna 1970 Maanmittaushallitus siirtyi käyttämään KKJ:ää. Kyseessä on tasoprojektio, jossa maantieteelliset koordinaatit on projisoitu tasolle Gauss Krüger -projektiota käyttäen. Projektion jälkeen koordinaatistoa on siirretty ja kierretty tasossa (kaksiulotteinen Helmert-muunnos). Jos jälkimmäinen vaihe jää pois (kuten usein ulkolaisissa muunnosohjelmissa), niin seurauksena on sadan metrin suuruusluokkaa oleva virhe. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 9

Kartastokoordinaattijärjestelmä Tasolle projisoidusta ED50-koordinaateista päästään KKJ:ään tekemällä Helmert-muunnos tasossa: x KKJ = y KKJ a b b x ED50 x a y y ED50, (6) missä a, b, x, y ovat muunnosparametreja. Muunnosketju WGS84/EUREF89 ED50 KKJ on formaalisti oikea ja takaa yhtenäisen tuloksen koko maan alueella. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 10

Kartastokoordinaattijärjestelmä Siirtyminen suoraan WGS84/EUREF89:stä KKJ:ään voidaan kohtuullisella tarkkuudella tehdä seuraavalla polynomikaavalla: ϕ KKJ λ KKJ = ϕ WGS + ϕ = λ WGS + λ (7) missä ϕ λ = a 0 + a 10 ϕ WGS + a 01 λ WGS + a 20 ϕ 2 WGS + a 11ϕ WGS λ WGS + a 02 λ 2 WGS = a 0 + b 10 ϕ WGS + b 01 λ WGS + b 20 ϕ 2 WGS + b 11ϕ WGS λ WGS + b 02 λ 2 WGS kertoimet a i j,b i j löytyvät taulukoista ja korjaukset ϕ, λ saadaan kaarisekunteina, kun kulmat ϕ, λ annetaan asteina. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 11

Lähtöpisteen koordinaatit Suhteellisessa GPS-mittauksessa vähintään yksi piste jonka koordinaatit tunnetaan. Täydellisen kontrollin saaminen vaatii vähintään kolme tunnettua pistettä. Jos lähtöpisteiden koordinaatit eivät ole samassa koordinaatistossa kuin missä satelliittien rataelementit on annettu, niin on tehtävä koordinaattimuunnos. Väärin valittu koordinaatisto voi olla suurin yksittäinen virhelähde. Jos lähtöpisteitä on vain yksi, niin virhe ei välttämättä tule esiin edes tasoituslaskennan yhteydessä. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 12

Lähtöpisteen koordinaatit Käytännössä lähtöpisteistön valinnassa ja laskennassa on otettava huomioon seuraavat seikat: 1. Paikallinen mittaus, jossa tunnetut pisteet ovat KKJ:ssä. Riittää katsoa KKJ-koordinaatteihin tehtävä korjaus kuvasta, jossa on WGS-84:n ja KKJ:n väliset leveys- ja pituusaste-erot, tai laskea korjaus kavalla (7). Lähtökoordinaatin arvoiksi otetaan pisteen KKJ-koordinaatit ja korkeudeksi N60-korkeus. 2. Alueellinen mittaus, jossa on EUREF-FIN -koordinaatistossa tunnettuja pisteitä. Tarkkuusvaatimuksesta ja alueen koosta riippuu mitä muunnoksia tarvitsee tehdä. 3. Valtakunnan laajuinen tai laajempi mitaus, jossa on mukana IGSverkon pisteitä, joiden koordinaatit ovat ITRF-nn:ssä. Tarvitaan kaikkia edellä esitettyjä koordinaattimuunnoksia. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 13

Lähtöpisteen väärin valitusta koordinaatistosta johtuva virhe Etäisyydestä ja atsimuutista johtuvat virheet vältetään, kun suoritetaan laskut globaalissa koordinaatistossa ja vasta lopuksi muunnetaan uusi piste haluttuun koordinaatistoon ja karttaprojektiolle. Käytettäessä todellisen ellipsoidikorkeuden sijasta pisteen N60-korkeutta saadaan virheellinen skaalaus. Kun saatu avaruusvektori projisoidaan takaisin ellipsoidille virhe kasvaa huomattavasti. Jotta skaalan oikeellisuus maanlaajuisissa mittauksissa taattaaisiin millimetritasolla, on lähtökoordinaatin ellipsoidikorkeus tunnettava senttimetritarkkuudella. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 14

Suomen GPS-verkko Perusverkko on ollut varsin harva. Peruspisteenä on Metsähovin tutkimusaseman IGS-verkkoon kuuluva pysyvä GPS-piste. EUREF-FIN -koordinaatiston peruspisteistön muodostaa Suomen pysyvä GPS-verkko ja vuosina 1996-97 mitatut 101 1. luokan kolmiopistettä. GPS:n käytön ja sovellusten lisääntyessä pitäisi pyrkiä luopumaan KKJ:stä ja siirtymään esim. EUREF-FIN -pohjaisiin koordinaatteihin. GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 15

Mahdollisia tenttikysymyksiä Esitä ja selosta muunnos CIS:stä CTS:ään. Esitä Helmert-muunnos. Miten KKJ on määritelty? Mitä on otettava huomioon lähtöpisteistön valinnassa ja laskennassa? GPS paikanmääritys Kai Hahtokari 16