Referencenet for Danmark Status, strategi og udvikling NETSTRATEGI 2012

Transkript

1 Referencenet for Danmark Status, strategi og udvikling NETSTRATEGI 2012

2 KMS, Referencenet J.nr. KMS Den 6. januar 2012 Version 1.1 2

3 Indhold 1 Indledning Formål og baggrund Referencenettet er den grundlæggende infrastruktur Strategi og udvikling Perspektiver for anvendelse af den geodætiske reference Nettet af permanente GNSS-referencestationer Formål og beskrivelse Status Vedligehold og udvikling REFDK-nettet Formål og beskrivelse Status Vedligehold og udvikling km-nettet Formål og beskrivelse Status Vedligehold og udvikling D-nettet Formål og beskrivelse Status Vedligehold og udvikling Højdenettet Formål og beskrivelse Status Vedligehold og udvikling af præcisionsnettet og hovednettet Vedligehold og udvikling af detailhøjdenettet Tyngdenettet Formål og beskrivelse Status Vedligehold og udvikling af præcisionstyngdenettet Opdatering og vedligeholdelse af geoidemodel RTK-tjenester Formål og beskrivelse Status Perspektiver for anvendelse af data Opsummering...27 Bilag 1 Oversigt over danske referencenet

4 1 Indledning 1.1 Formål og baggrund Kort & Matrikelstyrelsen (KMS) har myndighedsansvar for grundlæggende referencenet i Danmark, Færøerne og Grønland. KMS skal definere og vedligeholde den geodætiske reference for geografisk information og har derfor som opgave at opbygge tidssvarende og fremtidssikrede rammer for infrastruktur for geografisk information. Denne strategi beskriver status for de danske referencenet og fastlægger retningslinjer for udvikling og vedligeholdelse af referencenettene i Danmark. Udvikling og vedligehold af referencenettene skal udføres bedst og billigst muligt under hensyntagen til KMS myndighedsansvar og samfundets nuværende og fremtidige behov for et kvalitetssikret grundlag for den geografiske infrastruktur i Danmark. Referencenettene har en lang historie. Referencenettene har altid været designet, så de modsvarede opmålingsteknikken. Det gælder også i dag. Udviklingen af GNSS-teknologien har revolutioneret opmålingsmetoderne og ændret udformning af referencenet. Der er et øget behov for at overvåge landbevægelser og havniveauændringer og relatere disse bevægelser til den geodætiske reference. Denne udvikling påvirker KMS myndighedsvaretagelse og nødvendiggør strategifastlæggelse. 1.2 Referencenettet er den grundlæggende infrastruktur Referencenettet og referencesystemet danner tilsammen grundlaget for opmåling samt opbygning af infrastrukturen. I landskabet er referencenettet markeret ved fysiske punkter (fikspunkter). Til alle fikspunkter findes et sæt koordinater og/eller en højde (kote) opgivet i forhold til referencesystemet. Referencenettet og det tilhørende referencesystem anvendes blandt andet i forbindelse med offentlig og privat kortproduktion, opmåling (af anlæg, ledninger, huse, veje, broer) samt til stedbestemmelse og navigation af biler, skibe og fly. De permanente GNSS-referencestationer er det grundlæggende element i den geodætiske infrastruktur, da de indsamler information om Danmarks aktuelle globale placering. Stationerne gør det muligt at overvåge den voksende forskel mellem den aktuelle globale reference og det fælles europæiske referencesystem ETRS89, som er det geodætiske grundlag for opmåling og kortlægning. Den voksende forskel mellem systemerne forårsages af kontinentaldrift og lokale deformationer. Der skal imidlertid flere metoder og observationer til for at kunne bestemme vertikale landbevægelser i forhold til havniveauet. Hertil har præcisionsnivellementsnettet været det primære net. Denne opgave vil 5D-nettet gradvis overtage. Nettet opmåles med GNSS, og det tilknyttes en række vandstandsmålere, så det bliver muligt at overvåge vertikale landbevægelser og vandstandsstigninger. De permanente GNSS-stationer er med til at sikre en reference til geodætisk og teknisk opmåling. For at udbrede referencen til praktisk brug er det nødvendigt med underordnede net, som REFDK-nettet, 10 km-nettet og detailhøjdenettet. De fysiske net bliver dog mindre nødvendige i fremtiden som følge af forbedringer i RTK-tjenesternes funktionalitet. Derfor indgår der i strategien et afsnit om RTKtjenester. 4

5 Strategien forholder sig således til de eksisterende danske referencenet: Permanente GNSS-referencestationer GNSS-egnede referencenet (REFDK, 10 km og 5D) Højdenettet Tyngdenettet De ældre net som GI-fikspunktnettet og MV-nettet vedligeholdes ikke fysisk i marken, men der skal opretholdes en database med oplysninger om fikspunkternes status og historik, som stilles til rådighed for referencenttenes brugere. 1.3 Strategi og udvikling Strategien gennemgår i afsnit 2 til 8 referencenettene og deres vedligehold og udvikling. De væsentligste nye retninger vedrører: Udbygning af nettet af permanente GNSS-stationer Udfasning af dele af 10 km-nettet Opbygning af 5D-nettet Integration af vandstandsmålere i infrastrukturen Sikring af referencen i de private RTK-tjenester De permanente GNSS-stationer skal i fremtiden danne grundlaget for referencesystemer i Danmark og nettet er nu udbygget til i alt 10 stationer. Da KMS vurderer, at behovet for fysiske fikspunkter har ændret sig, især som følge af udviklingen af RTK-teknik og -tjenester, er det unødvendigt at anvende ressourcer på vedligeholdelse af samtlige 10 km-punkter i fremtiden, og KMS vil derfor udpege en delmængde af punkter til fremtidig vedligeholdelse. Antallet af punkter i REFDK- og 10 km-nettet tilsammen forventes at blive reduceret løbende fra 715 til 170 under hensyn til brugerbehov. Der har i Danmark været udført tre landsdækkende præcisionsnivellementer. Ressourceforbruget til det 3. præcisionsnivellement var ca. 100 mandeår. Især med henblik på effektivisering og ressourcebesparelse har KMS siden 2002 forberedt sig på at overgå til nye metoder (GNSS) for fremtidig definition af højdereferencer ved at opbygge og genmåle 5D-nettet, der blandt andet sikrer det fysiske grundlag for fastlæggelse af fremtidige middelvandstande og højdereferencesystemer i Danmark. Højdereferencer har altid været fastlagt ud fra middelvandstanden i Danmark. Middelvandstanden beregnes fra årelange tidsserier fra vandstandsmålere, der drives af andre myndigheder og primært til stormflodsvarsling. Der er imidlertid behov for at standardisere dataindsamlingen fra vandstandsmålere og deres tilknytning til referencesystemet, således at sammenhængen mellem højdereferencen, vertikale landbevægelser og ændringer af middelvandstanden defineres entydigt. Dette er vigtigt, fordi definitionen af nulpunktet i højdereferencen afhænger af middelvandstanden, og fordi landbevægelser ofte ses i forhold til middelvandstanden. Med GNSS-målinger fra de permanente GNSS-stationer og i 5D-punkterne bliver det derudover muligt at adskille landbevægelserne og ændringer i middelvandstanden. Vandstandsmålere regnes derfor som et element i den geodætiske infrastruktur. Princippet i det fremtidige referencenet og antallet af punkter illustreres i figur 1, hvor det viste antal punkter muligvis kan blive justeret lidt ved en fremtidig vurdering. 5

6 Figur 1. Fremtidens referencenet opmåles med GNSS, hvortil der knyttes nivellement, vandstandsmålinger og absolutte tyngdemålinger Det GNSS-egnede net bliver det centrale net. Nettet er opdelt i et grønt og et blåt område, hvor det grønne angiver fremtidens referencenet, som på et tidspunkt vil danne grundlaget for fremtidens referencesystemer. Det blå område angiver et supplerende net af punkter til praktisk brug. Til det fremtidige (grønne) net knyttes vandstandsobservationer, absolutte tyngdemålinger og nivellement. Antallet af 10 km-punkter (blåt område) vil fra nu af løbende blive reduceret til ca De udvalgte 10 km-punkter hvoraf en del er REFDK-punkter vil fungere som et supplement til punkterne i det grønne område. Det er KMS myndighedsansvar at sikre det fremtidige grønne net, mens interessen i det supplerende net primært vil være brugernes. Derfor vil den fremtidige geometri i det blå net og antallet af punkter være afhængig af brugernes behov og medfinansiering af punkternes vedligeholdelse. I Danmark findes to landsdækkende private RTK-tjenester, der leverer korrektionsdata, så GNSSbrugeren kan udføre en måling med få centimeters nøjagtighed. RTK-tjenesternes tilknytning til det danske referencesystem er afgørende for korrekt stedbestemmelse af geografisk information. Strategien beskriver derfor, hvorledes dette sikres. KMS vurderer, at med disse nye retninger i referencenettene tilpasses varetagelsen af myndighedsopgaven til den teknologiske udvikling, samtidig med at KMS fortsat vil leve op til sit myndighedsansvar. Det forudses imidlertid, at et fuldt udviklet Galileo i 2015 vil ændre behovet for referenenet og dermed give anledning til fastlæggelse af nye strategier, når der er større klarhed over mulighederne i Galileo. Hvis der på europæisk plan tages skridt til implementering af nye referencesystemer, vil det ligeledes give anledning til at ændre udviklingsretningen for referencenet. Der er ingen indikationer på det endnu. 1.4 Perspektiver for anvendelse af den geodætiske reference Det er KMS myndighedsopgave at arbejde for en fælles geodætisk reference for alle geografiske informationer (kort og geodata) og at sikre, at en sådan geodætisk reference har høj troværdighed og kvalitet. 6

7 Den offentlige sektor kan stedbestemme sine geografiske informationer præcist og kan nemt udveksle disse, fordi der anvendes det samme tidssvarende geodætiske referencesystem baseret på GNSS. Definitionen af den geodætiske reference sker i samarbejde med DTU Space, som understøtter KMS på dette område via årlige ydelsesaftaler indgået mellem DTU Space og KMS. Den videre anvendelse af referencen, der relaterer sig til det geodætiske fagområde, vil ligeledes være understøttet af DTU Space via aftalerne. Nedenfor opridses kort perspektiverne for anvendelsen af den fælles reference. Anvendelse inden for det geodætiske fagområde Anvendelsesmulighederne inden for GNSS øges i takt med opbygningen af det europæiske satellitnavigationssystem Galileo. Antallet af satellitter forøges og forbedrer tilgængeligheden og kontinuiteten. GNSS i kombination med andre teknologier vil åbne for anvendelser inden for nye områder, f.eks. trafik, sundhed og turisme. KMS vil arbejde for, at disse nye anvendelser kan blive mulige. KMS skal støtte den professionelle anvendelse af GNSS. Derfor vil KMS følge med i udviklingen, opfange nye idéer, opsøge og formidle viden og eksempelvis rådgive om nye anvendelsesmuligheder med EGNOS og Galileo. Geografiske informationer koblet med den fælles geodætiske reference skal sammen med den øgede satellitdækning forbedre mulighederne for udvikling af LBS (Location Based Services), systemer til beregning af kørselsafgifter og systemer til navigation i arktiske områder. KMS vil støtte op omkring, at de bedst mulige systemer opbygges. Det er nødvendigt at forfine og standardisere metoder på vandstandsområdet og at koordinere arbejdet med metoderne på tværs af myndigheder. Viden om landbevægelser og stigninger i middelhavniveau, så vandstanden relateres til en entydig reference, bliver stadig mere nødvendig. F.eks. er det vigtigt med et veldefineret entydigt højdeniveau i forbindelse med stormflodsvarsling og udbetaling af forsikringer i forbindelse med stormflodsskader. KMS vil arbejde for koordination og indgå i samarbejder mellem myndighederne på området. 7

8 2 Nettet af permanente GNSS-referencestationer 2.1 Formål og beskrivelse KMS har i dag ansvaret for 10 permanente GNSS-referencestationer, der udgør den grundlæggende geodætiske infrastruktur (figur 2). Formålet med de permanente GNSS-referencestationer er at: Sikre det fysiske grundlag for ETRS89 i Danmark Sikre det fysiske grundlag for et fremtidigt referencesystem bestemt ud fra den nyeste internationale referenceramme Understøtte 5D-nettet Bestemme vertikale og horisontale landbevægelser Adskille vertikale landbevægelser fra middelvandstandsændringer ved at koble de permanente stationer til vandstandsmålere Bidrage til definitionen af det europæiske referencesystem Understøtte geodætisk og teknisk måling Understøtte positionerings- og navigationsapplikationer Bestemme og kontrollere koordinatgrundlaget for private RTK-tjenester Bidrage til forskningen Figur 2. Permanente GNSS-referencestationer 2.2 Status Stationerne Buddinge, Smidstrup og Suldrup blev etableret i slutningen af 1990 erne og indgår i det europæiske netværk af permanente GNSS-stationer (European Permanent Network - EPN) som hører under EUREF (Reference Frame Sub Commission for Europe). Stationerne Hirtshals, Esbjerg og Gedser er etableret i , og Ferring, Sj. Odde, Tejn og Fynshav er etableret i Stationerne er placeret tæt ved vandstandsmålere, og de 3 førstnævnte stationer inkl. vandstandsmålere indgår i et europæisk net af stationer (European Sea Level Service - ESEAS) som bl.a. har til formål at kombinere vandstandsmålinger med GNSSmålinger. 8

9 Det europæiske referencesystem ETRS89 Det europæiske tredimensionale referencesystem ETRS89 anvendes i hele Europa. Med støtte fra EuroGeographics og EU udgør dette referencesystem rygraden i alle geografiske og geodætiske projekter på europæisk territorium på såvel nationalt som internationalt niveau. ETRS89 forvaltes af EUREF kommissionen og det gøres gennem EUREF s permanente netværk (EPN), et forskningsstyret netværk af kontinuerligt registrerende GNSS-stationer med kendte koordinater i ETRS89. Alle bidrag til EPN er frivillige, men mere en 100 europæiske kortmyndigheder og universiteter er involverede. Pålideligheden af nettet er bygget på redundans og omfattende retningslinjer, der sikrer kvalitet af både data og koordinater. GNSS-data fra flere end 200 stationer er tilgængelige via lokale og regionale datacentre. Stationerne bruges som reference for nationale og europæiske opmålingskampagner. Foruden hovedformålet med at sikre ETRS89, anvendes data også til en lang række videnskabelige formål såsom overvågning af landbevægelser, havniveau-ændringer og ionosfæreaktivitet og til numeriske vejrprognoser. Data opsamles og konverteres til RINEX-format med hhv. 1 sekund og 30 sekunders datainterval. Herefter kvalitetskontrolleres og arkiveres RINEX-data. Data fra alle stationer gemmes fra en stations etableringstidspunkt og frem. 2.3 Vedligehold og udvikling KMS har et nært samarbejde med DTU Space omkring drift og udvikling af permanente GNSSreferencestationer i Danmark og Grønland. De danske referencestationer vedligeholdes af KMS, der foretager kontrolmålinger, og de tilses og vedligeholdes således, at de kan fungere mange år frem. De grønlandske stationer vedligeholdes af DTU Space. Udbygningsplan og antenneskift KMS har netop bygget den sidste af de 10 permanente GNSS-referencestationer. Alle stationer er klasse A stationer (jf. nordisk klassifikation), hvilket er den højeste klasse mht. instrumenttype og stabiliteten af stationens etableringsform. Med udbygningen af nettet af stationer forbedres den geografiske dækning af Danmark, samtidig med at de nye stationer er placeret tæt ved vandstandsmålere, således at de kan indgå i ESEAS projektet og andre integrerede observationssystemer. Alle stationerne vil indgå som grundlag for 5D-nettet. Når der etableres en ny station, monteres det sidste nye GNSS udstyr på stationen. Alle 10 stationer vil derfor ikke have det samme udstyr. På flere af stationerne har antennerne siddet i en længere årrække, og det har den fordel, at der dermed findes flere års ubrudte tidsserier for disse stationer, hvilket er afgørende for bestemmelse af pålidelige hastigheder for stationerne (plane og vertikale hastigheder). Der er imidlertid behov for at udskifte nogle af de gamle antenner med nye som følge af overgang til ny standard for antennekalibreringer, og fordi brugere i dag ønsker at modtage både GPS og GLONASS data - og i fremtiden Galileo data - fra de permanente stationer. Fire af stationerne er allerede nu gjort klar til også at kunne modtage Galileo data. Et antenneskift vil erfaringsmæssigt resultere i et spring i tidsserien for stationens koordinater, hvilket er kritisk for bestemmelsen af stationens bevægelser. EUREF har derfor udsendt en anbefaling om, at 9

10 udstyret på EPN-stationer først udskiftes, når det går i stykker, for på denne måde at sikre så lange ubrudte tidsserier som muligt. Behovet for antenneskift er i modstrid med behovet for ubrudte tidsserier. For at tilgodese begge behov har KMS bygget en tvillingestation med det nyeste GNSS udstyr ved hver af de to EPNstationer Smidstrup og Suldrup, som har det ældste udstyr. Disse nye stationer er også klar til at modtage Galileo data. Tvillingestationen er etableret med en stålmast og er dermed udformet mere simpelt end den eksisterende station. Beregninger De danske permanente referencestationer beregnes løbende af europæiske beregningscentre og af DTU Space. DTU Space beregner tidsserier der skal anvendes sammen med resultater fra præcisionsnivellementer og vandstandsmålinger i forbindelse med bestemmelse af havniveauændringer. Stationerne indgår desuden i KMS beregninger af GNSS-kampagner, f.eks. kontrolberegninger af RTK-tjenesterne, hvor de fungerer som transformationsgrundlag. Samarbejde med de private RTK-tjenester og Nordisk Kommission for Geodæsi (NKG) Data fra nogle af stationerne anvendes direkte (real tid) i én dansk og to udenlandske RTKtjenester, og det er teknisk muligt, at data fra alle stationer kan anvendes i RTK-tjenester. For Buddinge, Smidstrup, Suldrup, Gedser, Hirtshals og Esbjerg er 30 sekunders data tilgængelige via ftpsites i forskningsregi. Øvrige dataleverancer kan rekvireres hos KMS til kommercielle formål til markedspris. Kontrolmåling af stationer De ældre permanente referencestationer Buddinge, Smidstrup, Suldrup, Hirtshals, Esbjerg og Gedser kontrolmåles hvert 3. år. De nyere stationer Ferring, Sj. Odde, Tejn og Fynshav kontrolmåles årligt de første 3 år, hvorefter de også overgår til kontrolmåling hvert 3. år. Formålet med kontrolmålingen er at bestemme, om der løbende sker ændringer af stationens placering i forhold til de lokale sikringspunkter. Denne kontrol foretages ved at bestemme koordinater til antennen vha. terrestrisk opmåling med totalstation og nivellement, ligesom der i 3-årig turnus gennemføres GNSS-måling i de lokale sikringspunkter med henblik på at bestemme GNSS-baserede koordinater, som kan sammenlignes med de terrestrisk bestemte koordinater. Kontrolmålingerne indbefatter også GNSS-målinger og nivellement til det nærmeste 5D-punkt. Tyngdemålinger Ved alle 10 permanente referencestationer er der foretaget absolutte tyngdemålinger (se afsnit 7 om tyngdemålinger). Der vil fremover blive foretaget absolutte tyngdemålinger hvert 3. år ved alle stationer. Tilknytning til vandstand De stationer som ligger tæt ved en vandstandsmåler, dvs. Hirtshals, Esbjerg, Gedser, Ferring, Tejn, Odden og den kommende Fynshav, er knyttet til vandstandsmåleren med nivellement. Derudover knyttes Smidstrup til vandstandsmåleren i Vejle. Grundlaget for et nyt fremtidigt referencessystem Som beskrevet under REFDK-nettet skal de permanente stationer i fremtiden danne grundlaget for referencesystemet i Danmark. Indtil dette sker, vil de sammen med EUREFDK- og REFDK-punkterne fungere som ETRS89 grundlag. 10

11 3 REFDK-nettet 3.1 Formål og beskrivelse REFDK-nettet er den grundlæggende realisering af ETRS89 i Danmark og udgør sammen med de permanente GNSS-stationer det fundamentale 3D-referencenet i Danmark. Overordnede tilknytninger til referencenettet foretages med udgangspunkt i de permanente GNSS-stationer og REFDK-nettet. REFDK-nettet blev opmålt med GPS og beregnet i starten af 1990 erne. Nettet består af 98 punkter jævnt fordelt over hele landet, således at afstanden mellem nabopunkter er ca. 40 km. Alle punkter indgik også i det tidligere GI-fikspunktnet, og de er etableret som granit- eller murstenspostamenter. Der er 6 definerende punkter i REFDK-nettet (figur 3), og de betegnes EUREFDK-punkter. Disse 6 grundlæggende punkter blev opmålt og beregnet under en GPS-opmålingskampagne i Punkterne og deres koordinater er godkendt af EUREF som en del af et fælles europæisk net. REFDK-nettet er en fortætning af det europæiske net i Danmark. Figur 3. Punkter i REFDK-nettet. De 6 EUREFDK-punkter er markeret med en trekant og et navn. Der er nivelleret og beregnet en DVR90 kote til 91 REFDK-punkter. Den danske geoidemodel er herefter blevet tilpasset DVR90 ud fra de GPS-bestemte koordinater og de nivellerede DVR90-koter. 3.2 Status Punkterne i REFDK-nettet blev tilset men ikke genmålt i forbindelse med opbygningen af 10 kmnettet i Et testområde i Sønderjylland blev GPS-målt i Ud fra resultaterne i testområdet blev det besluttet at genmåle hele landet. Genmålingen af hele landet blev udført i med en observationstid på 1 døgn. 11

12 Beregningen af de nye observationer har afsløret, at der efter ca. 15 år er ændringer i ETRS89- koordinaterne for REFDK-punkterne i en størrelsesorden på nogle cm (de største ændringer ses i højden). Derfor vil alle REFDK-punkternes koordinater blive opdateret. På grund af ændringen af koordinater overvejer KMS, om det vil være nødvendigt at bestemme nye koter ved nivellement til punkterne. Koordinaterne for de 6 EUREFDK-punkter ændres ikke; de indgår sammen med koordinaterne for de permanente GNSS-stationer i transformationsgrundlaget for bestemmelsen af nye ETRS89- koordinater for REFDK-punkterne. 3.3 Vedligehold og udvikling De definerende EUREFDK-punkter og REFDK-punkter skal vedligeholdes så længe den nuværende realisering af ETRS89 i Danmark er gældende. Da der ikke i EUREF-kommissionen endnu er overvejelser om at udskifte ETRS89 med en nyere realisering, forventer KMS, at den nuværende realisering vil gælde langt ud i fremtiden. Stabiliteten af EUREFDK- og REFDK-punkterne skal overvåges, hvilket betyder at REFDK-nettet skal gennemgås fysisk i marken og genmåles med GNSS minimum hvert 10. år. De 6 EUREFDKpunkter skal dog kontrolmåles hvert 5. år, da de udgør hjørnestenene i REFDK-nettet. Denne kontrol udføres, når punkterne alligevel skal opmåles i forbindelse med de nordiske GNSS-kampagner, som udføres hvert 5. år. Næste nordiske kampagne forventes at blive udført i Ud over de 6 EUREFDK-stationer, som allerede er godkendt i EUREF som en del af det officielle europæiske net, vil KMS arbejde for også at få de 10 permanente GNSS-stationer godkendt. Dette kan gøres allerede i 2012, når alle 10 permanente stationer står klar. Efter godkendelse vil de 6 EUREFDK-stationer og de 10 permanente GNSS-stationer kunne udgøre et samlet officielt grundlag for ETRS89 i Danmark. På noget længere sigt (når der fra europæisk side er taget en beslutning om, at de nationale referencesystemer bør fornys) skal de permanente GNSS-stationer udgøre hjørnestenene i et fremtidigt referencenet, der skal danne grundlag for et nyt referencesystem. Ved denne lejlighed skal KMS overveje, hvor mange REFDK- og 10 km-punkter det vil være nødvendigt at bevare fremover. Dele af 5D-nettet vil nemlig ud over den rolle det udfylder nu kunne overtage rollen som det klassiske referencenet, der udbreder et nyt referencesystem til hele landet. KMS venter dog ikke med at reducere antallet af det nuværende antal referencepunkter til et fremtidigt systemskift; antallet af 10 km-punkter vil gradvist blive reduceret fremover (se også afsnit 4). REFDK-punkterne vil blive opretholdt. Den samlede mængde af GNSS-punkter i Danmark forventes dermed at kunne reduceres fra de nuværende ca. 800 til under 300 (se figur 1). Dette fremtidige referencenet skal vedligeholdes vha. GNSS-måling, nivellement og tyngdemåling (se også afsnittet om 5D-nettet). 12

13 4 10 km-nettet 4.1 Formål og beskrivelse Med opbygningen af 10 km-nettet blev ETRS89 udbredt i Danmark, og brugen af GNSS blev understøttet af et GNSS-egnet 3D-referencenet til erstatning for ældre plane 2D-net. 10 km-nettet er etableret, så det er praktisk og økonomisk fordelagtigt at anvende. Brugere af GNSS, der har brug for et ETRS89-referencepunkt, har således nem og hurtigt adgang til et egnet punkt. 10 km-nettet består af 715 punkter geografisk jævnt fordelt over landet (figur 3). 10 km-nettet er en fortætning af REFDK, så 85 punkter er sammenfaldende med REFDK. Nettet blev etableret og GPSmålt i årene og er efterfølgende blevet nivelleret, så alle punkter har en geometrisk bestemt kote i DVR90. GPS-observationstiden for hvert punkt var 4-6 timer. De 85 fællespunkter (REFDK-punkter) er postamenter, og resten af punkterne i 10 km-nettet består af nyetablerede skruepløkke, der anses for at være en stabil 3D-afmærkning. Figur 4. Punkter i 10 km-nettet. 4.2 Status KMS har i årenes løb konstateret at den praktiske anvendelse af 10 km-nettet er reduceret. GNSSbrugere kan anvende 10 km-punkter som reference, men mange vil i stedet anvende en RTK-tjeneste. Punkter i 10 km-nettet og de tilhørende koordinater og koter fungerer dog stadig som den officielle reference og anvendes af landinspektører, KMS og andre til kontrol af RTK-tjenester og RTK-udstyr. Nettet opfattes således som en facitliste i marken, jf. Bekendtgørelse om matrikulære arbejder 2010 og Norm for RTK-tjenester km-nettet anvendes desuden til enkeltstations-rtk og lokale overvågningsopgaver: Kystdirektoratets overvågning af kyst-bevægelser tager udgangspunkt i 10 km-nettet, dels til kontrol af deres permanente GNSS-referencestationer langs vestkysten og dels til egen RTK-detailmåling. 13

14 BaneDanmark og Vejdirektoratet anvender 10 km-nettet ved opbygning af lokale referencenet ved større anlægsarbejder, fx planlægning, anlæg og projektering af nye motorveje. 4.3 Vedligehold og udvikling De eksisterende GPS-vektorer i 10 km-nettet genberegnes i 2011 med udgangspunkt i de nye koordinater fra genberegningen af REFDK. Afhængigt af hvor store forskellene er mellem de oprindelige og nye REFDK koordinater, kan det blive nødvendigt at genmåle udvalgte vektorer i 10 km-nettet. Hvis genberegningen viser, at der er store forskelle mellem de oprindelige og nye koordinater for 10 km-punkterne, skal det overvejes, om der skal bestemmes nye koter for 10 km-punkterne. En eventuel opdatering af koter vil kun ske i udvalgte områder og efter behov. KMS vurderer, at der ikke længere er et behov for et tæt net af referencepunkter. Derfor vil antallet af punkter i 10 km-nettet fra nu af og frem blive reduceret til under 170 punkter (hvoraf en del er REFDK-punkter). De punkter der fortsat vil være brug for (typisk i sætningsområder) skal fortsat vedligeholdes ved en fysisk gennemgang i marken. De udvælges som udgangspunkt af KMS under hensyntagen til brugerbehov og brugernes medfinansiering. Resten af punkterne vil ikke blive vedligeholdt, men de vil i en lang periode fremover stadig have værdi, indtil den fysiske nedslidning af punkterne bliver for stor. Som beskrevet i REFDK-afsnittet skal 10 km-punkterne med i overvejelserne om, hvilke punkter der skal indgå i den samlede pulje af punkter i det fremtidige referencenet sammen med REFDK- og 5Dpunkter (se figur 1). 14

15 5 5D-nettet 5.1 Formål og beskrivelse 5D-nettet skal fungere som en fortætning af nettet af de permanente GNSS-stationer, og de to net skal tilsammen understøtte en række formål, som vedrører landbevægelser og middelvandstandsændringer. På længere sigt skal de permanente GNSS-stationer og 5D-nettet sikre, at der er et højpræcisionsreferencenet i Danmark. 5D-nettet og de permanente stationer udgør grundlaget for fremtidens referencesystemer - både et 3D-referencesystem og et højde-referencesystem - sådan at KMS ikke behøver at udføre et fremtidigt landsdækkende præcisionsnivellement, som traditionelt ligger til grund for et højde-referencesystem. Formålene med 5D-nettet er i store træk sammenfaldende med formålene for de permanente GNSSstationer: Sikre det fysiske grundlag for fastlæggelse af fremtidige middelvandstande og højdereferencesystemer i Danmark Sikre det fysiske grundlag for et fremtidig 3D-referencesystem bestemt ud fra den nyeste internationale referenceramme Bestemme vertikale og horisontale landbevægelser Sikre kontinuiteten i tidsserien for nationale og regionale landbevægelser Adskille vertikale landbevægelser fra middelvandstandsændringer ved at koble 5D GNSS -målinger til vandstandsmålinger Betegnelsen 5D er valgt for at beskrive, at nettet for at opfylde formålene skal bestemmes i 5 dimensioner: Breddegrad, længdegrad, ellipsoidehøjde, kote og tid (lat, lon, h, H og t). Derudover knyttes der også en absolut tyngdeværdi til hvert 5D-punkt. 5D-nettet består af ca. 120 punkter (figur 5). De nyetablerede punkter er etableret nær knudepunkter og på linjer i præcisionshøjdenettet, der har ca. 100 års historik. 5D-punkterne er etableret som underjordiske skruepløkke. Figur 5. Punkter i 5D-nettet. De forbindes til 16 vandstandsmålere; 10 DVR90-definerende (V) og 6 supplerende (V). 15

16 5.2 Status 5D-nettet blev etableret og målt med GNSS første gang i perioden Samtidig med GNSS målingerne i 5D-punkterne blev der målt i de 6 ETRS89-definerende EUREFDK-punkter, og der blev samlet data fra 6 permanente GNSS-stationer. Hvert 5D-punkt blev målt i minimum 3 døgn. Anden opmåling af nettet er påbegyndt og forløber fra Beregningerne er påbegyndt i Opmålingskampagner vil blive beregnet i den aktuelle internationale referenceramme, og det er disse koordinater, der lagres i tidsserierne. Gentagne målinger og beregninger af 5D-punkterne giver viden, der opfylder formålene med 5D-nettet. Ud over beregningerne i den nyeste referenceramme, vil nettet også blive beregnet som et klassisk referencenet, dvs. der beregnes koordinater i ETRS89 og koter i DVR90, som lagres på almindelig vis. Alle 5D-punkter er tilknyttet den tilhørende underjordiske punktgruppe med præcisionsnivellement. Herved overføres historikken og viden om landets bevægelser fra de eksisterende præcisionsnivellementer til den nye metode baseret på GNSS. Der er knyttet en absolut tyngdeværdi til alle 5D-punkter bestemt ud fra relativ tyngdemåling. Målingerne er udført i et samarbejde mellem KMS og DTU Space. 5.3 Vedligehold og udvikling Genmåling og tidsserier GNSS-måling i 5D-punkterne og den efterfølgende beregning skal foretages i fast turnus for at gøre det muligt at bestemme landbevægelser. Ud fra de gentagne målinger kan der således bestemmes tidsserier for 5D-punkternes højder (og plane koordinater). For at danne et tilstrækkeligt godt grundlag for sådanne tidsserier, er det nødvendigt at genmåle med korte intervaller i starten, hvorefter intervallerne kan blive længere, hvis de opnåede resultater taler herfor. Genmålingerne vil i en årrække derfor foregå hvert 3. år. Foruden 5D-punkterne skal de 6 EUREFDK-punkter og de 10 permanente GNSS-stationer indgå i genmålingerne. De permanente stationer er vigtige, da de danner det sammenhængende grundlag for 5D-nettet. Der kan bestemmes detaljerede tidsserier for disse stationer, som giver et ret præcist billede af stationernes bevægelse. Disse tidsserier kan understøtte bestemmelsen af tidsserier for 5Dpunkterne. For yderligere at understøtte 5D-nettet er det oplagt at inkludere udvalgte stabile stationer fra de private RTK-tjenester (se også afsnit 8) da de opsamler data kontinuert og dermed kan der uddrages viden om landbevægelser. Genmåling af 5D inkluderer foruden GNSS også nivellementet mellem 5D-punktet og den tilhørende punktgruppe for at overføre historikken fra præcisionsnivellementerne til GNSS-metoden. Resultaterne fra genmålingerne gemmes i tidsserier, som på sigt giver en viden om 5D-punktets og punktgruppens indbyrdes stabilitet og bevægelse i referencesystemet, hvilket giver mulighed for at vurdere kvaliteten af overgangen fra præcisionsnivellementerne til GNSS-metoden. Vandstand kobles til 5D Ud fra de gentagne beregninger af 5D-nettet og de permanente GNSS-stationer kan der for hvert 5Dpunkt bestemmes en absolut hastighed for den vertikale landbevægelse. Der kan således dannes en forholdsvis detaljeret model for den absolutte landbevægelse (vertikal bevægelse i forhold til ellipsoiden), som ved sammenkobling til vandstanden kan omsættes til absolutte vandstandsstigninger i en given periode. Med koblingen af resultater fra 5D-målinger og vandstandsmålinger bliver det i fremtiden muligt detaljeret at følge middelvandstandsændringer set ift. landbevægelser, hvilket vil kunne understøtte klimatilpasningsaktiviteterne. 16

17 5D-punkterne kobles til vandstandsmålere vha. nivellement, og alle typer 5D-målinger bliver udført tilnærmelsesvis samtidigt. Nivellementerne til vandstandsmålerne bliver udført hvert 3. år, så derfor vil 5D-punkterne også blive genmålt hvert 3. år. Mellem første og anden måling gik der ikke 3 men 6 år, men fremover tilstræbes en genmålingsfrekvens på 3 år for hurtigere at kunne se en tendens for især vertikale landbevægelser, men også horisontale landbevægelser overvåges. Genmålingsfrekvensen opretholdes indtil resultaterne eventuelt kan begrunde længere tidsintervaller mellem GNSSkampagnerne. Genmålingerne af hele landet forventes at forløbe over 3 år. Landet er delt op i 3 vandstandsområder vist i figur 6, og genmålingen af hvert område foretages i perioden fra forår til efterår. Genmåling foretages således i årene , , osv. Målingerne i hvert område består foruden måling i 5D-punkter også af nivellement til udvalgte vandstandsmålere. Figur 6: Vandstandsmålere og opdeling i 3 vandstandsområder. I hvert område foretages genmålinger af 5Dpunkter og vandstandsmålere samtidigt. 16 vandstandsmålere definerer middelvandstanden 5D-nettet forbindes vha. nivellement til de 10 DMI vandstandsmålere (se figur 5), som blev anvendt til definition af middelvandstanden ved fastlæggelsen af DVR90 og det tidligere DNN (GI44 og GM91). I forbindelse med klimaændringer forventes der fremover en efterspørgsel på opdaterede værdier for relative og absolutte vandstandsstigninger. Vandstandsdata fra et større antal stationer kan bidrage til, at KMS kan fastlægge fremtidige højdesystemer på en forbedret middelvandstandsbestemmelse. KMS har efter rådgivning fra DTU Space og i samarbejde med DMI besluttet at tilknytte yderligere 6 eksisterende vandstandsmålere. Det samlede antal af vandstandsmålere tilknyttet 5D-nettet vil fremover bestå af 16 målere (se figur 5), hvoraf 8 vil være placeret tæt ved permanente referencestationer, og 8 vil ligge tæt ved 5D-punkter. I henhold til Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC) guidelines for vandstandsmåling skal der etableres et GNSS-punkt i umiddelbar nærhed af en vandstandsmåler. Ved de 16 udvalgte vandstandsmålere er der således enten en permanent GNSS-station eller et 5D-punkt, der forbindes direkte til vandstandsmåleren med nivellement. 17

18 For at understøtte målingerne i den 3-årige turnus i vandstandsområderne skal der i en testperiode på ca. 3 år udføres årlige GNSS-kampagner, hvor der foretages samtidige GNSS-målinger ved de 16 definerende vandstandsmålere. Ved 8 af disse målere samles data fra den nærliggende permanente GNSS-station, og ved 8 målere opstilles GNSS udstyr i det nærmeste 5D-punkt. Desuden vil der blive udført årlige nivellementer mellem GNSS-punktet/stationen og vandstandsmåleren. Afhængigt af hvad testen viser, fortsætter genmålinger enten hvert år eller hvert 3. år i samme turnus som nivellements-kontrolmålinger ved de øvrige vandstandsmålere. Nivellementerne ved de tre permanente stationer Hirtshals, Esbjerg og Gedser (ESEAS stationer) vil dog, uanset hvad testen viser, fortsat blive udført hvert år. Fordelen ved årlige genmålinger er, at der hurtigere kan stilles kvalitetssikrede vandstandsdata til rådighed. Kvalitetssikrede vandstandsdata fra de 16 stationer er efter aftale tilgængelige for KMS. Problematikken om datas standardisering, kvalitetssikring og tilgængelighed søges løst i forbindelse med det igangværende samarbejde mellem DMI, KDI, FRV, DTU Space og KMS. Tyngdemålinger Der er knyttet en absolut tyngdeværdi til alle eksisterende 5D-punkter vha. relative tyngdemålinger, og hvis der fremover etableres nye 5D-punkter vil disse punkter også få tilknyttet en absolut tyngdeværdi vha. relative målinger. Der er umiddelbart ikke planer om at gentage disse relative målinger i 5Dpunkterne. Der vil blive udført absolutte tyngdemålinger ved alle de 16 vandstandsmålere, som vil komme til at udgøre en del af præcisionstyngdenettet (se afsnit 7). Tyngdepunkterne ved de 16 vandstandsmålere vil fremover blive genmålt hvert 3. år. Planlagte ændringer af nettet Under genmålingen i udvides 5D-nettet med 5-10 punkter i forhold til første måling i Punkterne etableres, så der opnås en bedre geografisk dækning af landet. Til sikring af 5Dnettet og kontrol af stabiliteten etableres en underjordisk punktgruppe ved de nye 5D-punkter. Punktgruppen tilknyttes det eksisterende præcisionsnivellementsnet. Vandstandsobservationer I Danmark foretager både Danmarks Meteorologiske Institut (DMI), Farvandsvæsenet (FRV)*) og Kystdirektoratet (KDI) vandstandsobservationer, men det er en omstændelig proces at sammenstille resultater beregnet af de forskellige institutioner, da data ikke nødvendigvis er behandlet ens. Da vandstandsobservationer er en uundværlig del af KMS opgaver vedrørende definition af nationale højdesystemer og bestemmelse af vandstandsstigninger, er det vigtigt, at KMS har adgang til ensartede og kvalitetssikrede data og resultater. Derfor har KMS igangsat et arbejde omkring bestemmelse af fælles retningslinier for indsamling og bearbejdning af vandstandsobservationer i Danmark. Det foregår i samarbejde med DTU Space, DMI, FRV og KDI. Retningslinjerne skal gøre det nemmere og mere pålideligt at anvende vandstandsdata, da de sikrer ens standarder for både data og resultater, uanset hvilken institution data kommer fra. De danske retningslinjer vil tage afsæt i de internationale retningslinjer, der i forvejen findes på området. Vandstandsdata fra udvalgte stationer anvendes til at definere et fælles nulpunkt for et nationalt højdesystem. DVR90 er således bestemt ud fra 10 DMI-stationer med meget lange tidsserier (nogle længere end 100 år). De lange tidsserier giver det bedste grundlag for bestemmelse af et pålideligt nulpunkt, dvs en middelvandstand (MSL). Kombinationen af vandstandsdata, GNSS-data og nivellements-data gør det muligt at adskille vertikale landbevægelser og ændringer i middelvandstanden. Igen er det bedst med lange tidsserier for vandstandsobservationerne, da det giver det bedste billede af ændringerne af MSL over tid. Fra permanente GNSS-stationer eller gentagne GNSS-opmålinger fås en ændring af GNSS-punktets ellipsoidehøjde over tid og kombineres dette med nivellement mellem vandstandsmåleren og GNSSpunktet kan landbevægelserne og ændringer i MSL adskilles. *) Ansvaret for Farvandsvæsenets vandstandsmålere er ved resortomlægning i 2011 overgået til DMI. 18

19 6 Højdenettet 6.1 Formål og beskrivelse Præcisionsnivellementsnettet definerer højdesystemet og er grundlaget for al højdebestemmelse i Danmark i både teknisk og videnskabelig sammenhæng indtil de GNSS-egnede net kan tage over. Præcisionsnivellementsnettet består af godt punkter. Præcisionsnivellementerne har en stor betydning i den geodætiske forskning i forbindelse med bestemmelse af de vertikale landbevægelser efter den sidste istid i såvel nordisk som europæisk sammenhæng. Der er en væsentlig samfundsmæssig interesse i at have ajourførte højdesystemer til anvendelse på klima- og miljøområdet både nationalt og internationalt eksempelvis i sammenhæng med kystsikring, stormflodsvarsling, vandløbsregulativer og bestemmelse af absolutte og relative vandstandsstigninger. Præcisionsnivellementsnettet er fortættet med detailhøjdenettet til et samlet højdenet på i alt godt fikspunkter. 6.2 Status Præcisionsnivellementsnettet er blevet genmålt 3 gange i perioden for at bestemme landets vertikale bevægelse og for mere aktuelt at relatere højdesystemer til middelvandstanden i de danske farvande. De to første præcisionsnivellementer forløb i perioderne og KMS gennemførte i perioden det 3. og sidste præcisionsnivellement, som førte til definition af det nyeste landsdækkende højdesystem i Danmark; DVR90 (se figur 7). Det er KMS opgave at sikre, at DVR90 er tilgængeligt i hver kommune. Dette er sikret ved en måling af et grovmasket hovednet, der tilknyttes det overordnede præcisionsnet. En yderligere fortætning finansieres af kommunerne. Linjerne i hovednettet følger normalt de større veje og har en punkttæthed på ca m i landområderne og m i byområderne. Figur 7: Punkter i 3. præcisionsnivellement. V er vandstandsmålere, der definerer nulpunktet i DVR90. 19

20 6.3 Vedligehold og udvikling af præcisionsnettet og hovednettet KMS har varetaget vedligeholdelsen af præcisionsnivellementsnettet og hovednettet, som tilsammen udgør ca. 30% af det nuværende højdenet. Fortætning af det grovmaskede hovednet og det øvrige højdefikspunktsnet genmåles kun, når der er truffet aftale med en kommune (eller en anden bruger) om en hel eller delvis renovering af højdenettet i det pågældende område. Det er aftalt ved DUTforhandlinger, at omkostningerne fordeles 30/70 mellem KMS og kommunen. Præcisionsnivellementsnettet udgør grundlaget for de eksisterende højdesystemer i Danmark og historikken fra dette net videreføres i 5D-nettet. Til hvert 5D-punkt er der ved præcisionsnivellement bestemt en højdeforskel fra nærliggende præcisionspunkter hovedsagelig en underjordisk punktgruppe. Hovednettet og de punkter i præcisionsnivellementsnettet som ikke er relateret til et 5Dpunkt har mindre interesse i fremtiden, mens de præcisionsnivellementspunkter, der skal udgøre sammenknytningen mellem de moderne metoder og de historiske metoder stadig har en altafgørende værdi for fremtidens højdereference. For at sikre at det GNSS-målte 5D-punkt faktisk repræsenterer området og for at videreføre historikken fra punktgruppen, skal de udvalgte underjordiske punkter indgå i en systematisk vedligeholdelse. Der er udpeget ca. 120 punktgrupper svarende til antallet af punkter i 5D-nettet. Udbredelse af fremtiden højdesystem sker vha. 5D-nettet Med overgang til 5D-nettet vil KMS ikke længere foretage nivellement til alle punkterne i det eksisterende præcisionsnivellementsnet, som hidtil har været udgangspunkt for udbredelsen af højdesystemet til hele landet. Derfor vil bestemmelsen af et fremtidigt nationalt højdesystem ske på baggrund af GNSS-måling og eksisterende præcisionsnivellementer. Denne metode kræver dog en veldefineret højdeændringsmodel, som er under udvikling.. Ved et fremtidigt skift fra DVR90 til et nyt højdesystem, skal det nye højdesystem være tilgængeligt overalt i Danmark. Tilgængeligheden sikres ved, at 5D-punkterne koteres i det nye højdesystem, og at der defineres en transformationsovergang mellem det nye kotesystem og DVR90. En eventuel yderligere fortætning af højdenettet og overvågning at kritiske sætningsområder, kan ske efter brugerbehov og medfinansiering. 6.4 Vedligehold og udvikling af detailhøjdenettet Vedligeholdelsen af det øvrige højdefikspunktsnet detailhøjdenettet er baseret på brugerbehov, som er defineret i indgåede kontrakter og vedligeholdelsesaftaler (betaling for ydelsen foregår i forhold til den fastsatte prispolitik). Denne vedligeholdelse skal stadig foregå. Detailhøjdenettet er stadig nødvendigt, da det efter en renovering og tilknytning til præcisions- eller hovednettet har en intern og systemrelateret nøjagtighed, der matcher det behov, som efterspørges eksempelvis i en kommune eller af et kommunalt forsyningsselskab, hvor nøjagtighedskravet typisk er 1-2 cm. RTK-teknikken er udviklet markant de senere år og kan bestemme en kote nemt og hurtigt, men højdenøjagtigheden kan ikke honorere et kvalitetskrav på 1-2 cm, som højdefikspunktnettet understøtter. Udviklingen må formodes at gå i retning af bedre bestemmelse af koten med GNSS, hvilket på sigt vil mindske behovet for opretholdelse af et fintmasket højdenet i landområderne. Derfor er der ved aftaler om højdenetrenovering og vedligeholdelse fra år 2010 lagt vægt på fremtidsbehovet tilpasset GNSS-teknikkens muligheder og begrænsninger. Det antages, at antallet af højdefikspunkter i landområderne vil blive reduceret, mens der stadig er behov for et tæt net i byområderne. Derudover vil behovet for overvågning af kritiske sætningsområder blive større i forbindelse med den stigende vandstand, og denne opgave kan kun løses ved anvendelse af veldefinerede højdefikspunkter kombineret med gentagne nivellementer. Det antages, at behovet for højdefikspunkter i nærheden af kyster, søer og vandløb til måling af eksempelvis vandstande vil øges. 20

21 5D-nettets betydning for detailhøjdenettet i fremtiden 5D-nettet er et grovmasket nationalt/regionalt net, der ikke fjerner behovet for lokale nivellementer, da nettet i sin grovmaskede struktur ikke kan korrigere for lokale sætninger og punktflytninger. I forbindelse med implementeringen af nye højdesystemer og udbredelsen af disse vil nivellementet stadig være af allerstørste betydning ikke mindst hvor der tidligere er konstateret vertikal ustabilitet. I kritiske sætningsområder såsom havne, gamle ådale, opfyldsområder og visse kystnære områder vil en bestemmelse af sætningshastighed og aktuelle højder altid kræve en nivellementsløsning koblet op på stabile 5D punkter. 21

22 7 Tyngdenettet KMS har det overordnede ansvar for tyngdenettet. Opmåling, vedligehold og udvikling af nettet udføres af DTU Space i henhold til ydelsesaftale. Geoideberegning udføres også af DTU Space. 7.1 Formål og beskrivelse Tyngdeinformation er grundlæggende i den fysiske geodæsi. Specielt er tyngdeinformation nødvendig for fastlæggelse af geoideforløb, som skal være kendt for at kunne bestemme koter ud fra GNSSmålinger. Desuden kræver definitionen af højdesystemet brugen af tyngdeinformation ved behandling af nivellementsdata. Tyngdeinformation bruges også til geofysiske formål, f.eks. kortlægning af geologiske strukturer i undergrunden. Absolutte tyngdemålinger gentaget i tid bliver desuden brugt til uafhængig bestemmelse af vertikale landbevægelser og som en verifikation af tyngdeændringer bestemt vha. satellitter. Der findes to hovedteknikker til måling af tyngder; absolutte målinger (frit fald princippet) og relative målinger (fjederkraft). Ved relative målinger måles en tyngdedifferens mellem to punkter. En absolut tyngdeværdi i et vilkårlig punkt kan bestemmes vha. relative målinger ved at knytte dem til et referencepunkt med en kendt absolut tyngdeværdi. Et præcisionstyngdenet baseret på absolutte målinger af høj kvalitet kan tjene som en national reference for de relative målinger. Tyngdeinformation til geoideberegning, hvor formålet er at sikre en god geografisk dækning, baseres på relative tyngdemålinger. Måling med relative tyngdeinstrumenter stiller ikke så store krav til underlaget og stabiliteten af underlaget som måling med absolutte tyngdeinstrumenter. Desuden er det hurtigere at foretage relative målinger. Derfor er det oplagt at anvende relative målinger for nemt og hurtigt at samle nok tyngdeinformation til geoideberegning. Udfordringen i at forbedre tyngdeinformationen i Danmark til geoidemodelleringsformål er at opnå en bedre dækning i de kystnære områder til søs. 7.2 Status Indtil ca bestod præcisionstyngdenettet af 50 veldefinerede punkter som var opmålt vha. gentagende relative målinger med udgangspunkt i kun en enkelt absolut tyngdemåling i Danmark. Siden 2003 har udenlandske forskergrupper udført absolutte tyngdemålinger af højeste kvalitet i få udvalgte punkter i Danmark. DTU Space har for nylig anskaffet et absolut tyngdeinstrument og er startet på opbygningen af et præcisionstyngdenet i Danmark baseret på absolutte målinger, hvilket muliggør nye strategier for tyngdenettet i Danmark. Hele tyngdenettet til geoidemodelleringsformål består af ca punkter målt med relativ tyngde (målt på land og fra skibe og fly). Disse punkter er ikke som punkter i præcisionstyngdenettet fysisk markeret, fordi det ikke er nødvendigt. Den danske nationale tyngdedatabase til geoidemodelleringsformål er integreret i den nordiske database (NKG regi). Endvidere indgår målingerne i en global tyngdedatabase, der administreres af Bureau Gravimétrique International (BGI) i Frankrig. DTU Space udfører både relative tyngdemålinger og absolutte tyngde-målinger og administrerer den nordiske database. 22

23 7.3 Vedligehold og udvikling af præcisionstyngdenettet DTU Space er ved at opgradere dele af det nuværende præcisionstyngdenet, så referencetyngdeværdierne baseres på absolutte tyngdemålinger i stedet for relative tyngdemålinger. Desuden vil nettet udvides yderligere med nye punkter på udvalgte lokationer, for bl.a. at sikre en god geografisk dækning og for at sikre en god dækning ift. kendte landbevægelser. Dele af det nye præcisionstyngdenet vil blive styrket yderligere ved gentagne absolutte tyngdemålinger i tid, så der oprettes en tidsserie. På nuværende tidspunkt er det planlagt, at følgende punkter fremover skal genmåles hvert 3. år (se figur 8): Punkter ved de 10 permanente GNSS-stationer Punkter ved de 10 DMI vandstandsmålere, der definerer DVR90 (sammenfaldende med 3 af de permanente GNSS-stationer) Punkter ved de 6 ekstra vandstandsmålere, der er udvalgt i forbindelse med 5D Disse punkter vil have en veldefineret tilknytning til kontinuerte GNSS-tidsserier eller til regelmæssige GNSS-målekampagner og til kontinuerte vandstandstidsserier. DTU Space vil følge KMS 3-årige målecyklus ved at måle tyngdepunkterne på ca. det samme tidspunkt, som KMS foretager 5D-målinger (se figur 6 og 8). Figur 8: Lokationer for eksisterende og planlagte punkter i præcisionstyngdenet hvor der skal etableres en tidsserie; tyngdepunkter der er knyttet til de permanente GNSS-stationer (grønne prikker) og tyngdepunkter der er knyttet til vandstandsmålere (blå prikker). Det nye præcisionstyngdenet for Danmark baseret på absolutte målinger ser foreløbig ud som vist i figur 9. Ud over punkterne nævnt ovenover kommer nettet til at bestå af: Udvalgte præcisionstyngdepunkter fra det eksisterende relative net, der både sikrer en bedre geografisk dækning af hele landet og/eller sikrer kontinuitet i eksisterende måletidsserier Nye tyngdepunkter der sikrer en god dækning i forhold til kendt regional geofysik (vertikale landbevægelser), og som sikrer tilknytning til andre typer af målinger (præcisionsnivellement). Eksisterende absolutte tyngdepunkter der blev besøgt af udenlandske forskerteams og/eller som bliver besøgt i fremtiden. 23

24 I princippet kan alle punkter med mindst én moderne absolut tyngdemåling indgå i præcisionstyngdenettet. Figur 9: Lokationer af stationer i det nye præcisionstyngdenet i Danmark (grønne prikker) samt andre stationer i Danmark med mindst én moderne absolut tyngdemåling (sorte prikker). 7.4 Opdatering og vedligeholdelse af geoidemodel Brugen af GNSS vil generelt øges fremover, og dermed stiger kravet til nøjagtig kotebestemmelse vha. GNSS. For at kunne bestemme en kote med GNSS skal der anvendes en geoidemodel, så den GNSSbestemte ellipsoidehøjde kan omregnes til en kote. Derfor forudses en væsentlig større afhængighed af en nøjagtig geoidemodel, som derfor stadig skal forbedres. Når REFDK-nettet og 10 km-nettet er blevet opdateret med nye koordinater og evt. nye nivellerede koter, skal der bestemmes en ny geoidemodel for Danmark. Relevante nye tyngdemålinger, f.eks. nye marine- og flymålinger i kystnære områder, inkluderes i bestemmelsen af modellen. DTU Space vil desuden sikre kvaliteten af alle nye data, der lægges i den nationale tyngdedatabase. 24

25 8 RTK-tjenester 8.1 Formål og beskrivelse I Danmark findes to landsdækkende private RTK-tjenester, der leverer korrektionsdata, således at GNSS-brugeren kan udføre en måling med få centimeters nøjagtighed. Tjenesterne har hver især opbygget et grundlæggende net af permanente referencestationer, hvorfra korrektionsdata genereres. Tjenesterne drives på rene kommercielle vilkår og finansieres gennem abonnementsordninger. I samarbejde med de private tjenester har KMS fastlagt en Norm for RTK-tjenester, der sikrer kvaliteten og tilgængeligheden af pålidelige referencedata til brug ved såvel privat opmåling som til offentlig kortlægning og registrering, herunder også ejendomsregistrering. Normen beskriver krav, som RTK-tjenester skal opfylde for at kunne anvendes i forbindelse med offentlig kortlægning og registrering. I takt med udviklingen vil Normen blive opdateret i samarbejdet med RTK-tjenesterne. 8.2 Status På KMS hjemmeside vises en oversigt over RTK-tjenester, der er blevet registreret i henhold til Norm for RTK-tjenester. En forudsætning for registrering er, at tjenesterne opfylder en række krav, herunder at tjenesten løbende gennemfører egenkontrol og rapportering til KMS. KMS gennemfører desuden en årlig kontrol af, at de registrerede tjenester faktisk overholder kravene, herunder en årlig beregningskontrol af koordinater til tjenesternes permanente referencestationer. Siden 2008 har to tjenester været registreret i henhold til Normen: GPSnet.dk og Leica SmartNet Danmark. Se For opbygning og kvalitetsbeskrivelser henvises til de to tjenester ( og Det samlede antal af RTK-stationer i de eksisterende tjenester er for tiden 72 GNSS stationer. Foruden de to nævnte landsdækkende tjenester synes flere tjenester at være på vej enten med regionale eller egentlige landsdækkende netværk. 8.3 Perspektiver for anvendelse af data Da der konstant indsamles data fra et stort antal permanente RTK-stationer fordelt over hele Danmark, er det oplagt at nyttiggøre data fra disse stationer til anvendelse i andre sammenhænge. KMS overvejer muligheden for at inkludere et udvalg af kommercielle RTK-stationer i nogle testberegninger. Ved at beregne tidsserier for stationerne vil KMS kunne vurdere, om de eventuelt kan anvendes til at understøtte resultaterne fra 5D-beregningerne i forbindelse med bestemmelse af landbevægelser. Anvendelse af data fra permanente GNSS-stationer til bestemmelse af tidsserier stiller krav til stationens stabilitet og udstyr, og det stiller krav til dokumentationen af de ændringer der løbende foretages på en station f.eks. antenneskift. Der er en klar forskel mellem KMS stationer og tjenesternes stationer mht. etableringsstandard og retningslinjer for bl.a. antenneskift, som bunder i at stationerne har forskellige formål. Denne forskel kan have afgørende betydning for anvendelsen af data og resultater fra stationerne til referencenetformål. 25

26 KMS og de private RTK-tjenester har været i dialog om mulighederne for anvendelse af data, og samordningsinitiativet er blevet modtaget positivt af tjenesterne. 26

27 9 Opsummering I det følgende opsummeres de vigtigste strategiske beslutninger for hvert enkelt net. Nettet af permanente GNSS-referencestationer: Nettet af permanente GNSS-referencestationer er udbygget til i alt 10. De nyeste stationer er placeret tæt ved vandstandsmålere, således at de kan indgå i ESEAS projektet og andre integrerede observationssystemer. Idet der er behov for at udskifte en række af de ældre antenner, og at der samtidigt er et ønske om ubrudte tidsserier, bygges der tvillingestationer ved Smidstrup og Suldrup. GNSS stationerne beregnes af europæiske beregningscentre og af DTU Space. DTU Space beregner tidsserier, der skal anvendes sammen med resultater fra præcisionsnivellementer i forbindelse med bestemmelse af havniveau-ændringer. Der skal foretages stabilitetsmålinger ved alle permanente GNSS-referencestationer hvert 3. år. Der udføres nivellement til nærmeste 5D-punkter, målinger af absolut tyngde og tilknytning til vandstandsmålere hvert 3. år. Ved de 3 ESEAS stationer dog hvert år. De permanente GNSS-referencestationer skal i fremtiden danne grundlaget for referencesystemet i Danmark. REFDK-nettet: REFDK-nettet blev genmålt med GPS i Beregningerne af observationerne afslørede koordinatændringer på cm-niveau. REFDK-punkterne får derfor nye 3D koordinater og KMS overvejer, om det også vil være nødvendigt at bestemme nye koter til nogle af punkterne. De definerende EUREFDK-punkter og REFDK punkter skal vedligeholdes så længe den nuværende realisering af ETRS89 i Danmark er gældende. REFDK nettet skal gennemgås fysisk i marken og genmåles med GNSS minimum hvert 10. år. De 6 EUREFDK-punkter skal kontrolmåles hvert 5. år i forbindelse med de nordiske kampagner. 10 KM-nettet: Med udgangspunkt i de nye koordinater fra genberegningen af REFDK-nettet genberegnes eksisterende GPS-vektorer i 10 km-nettet. Antallet af punkter i REFDK og 10 km-nettet forventes at blive reduceret løbende fra 715 til under 170 i takt med nedslidning af nettet, men under hensyn til brugerbehovet. 5D-nettet: 5D-nettet er etableret og skal genmåles. 5D-nettet kombinerer mange formål i ét referencenet: Sikre det fysiske grundlag for fastlæggelse af fremtidige middelvandstande og højdereferencesystemer i Danmark Sikre det fysiske grundlag for et fremtidig 3D-referencesystem bestemt ud fra den nyeste internationale referenceramme Bestemme vertikale og horisontale landbevægelser 27

28 Sikre kontinuiteten i tidsserien for nationale og regionale landbevægelser (bevare historikken fra præcisionsnivellementerne) Adskille vertikale landbevægelser fra middelvandstandsændringer ved at koble 5D til vandstandsmålere Betegnelsen 5D dækker over, at nettet bestemmes i 5 dimensioner: Breddegrad, længdegrad, ellipsoidehøjde, kote og tid. Desuden knyttes en absolut tyngdeværdi til hvert 5D-punkt. Nettet består af ca. 120 punkter, etableret som underjordiske skruepløkke. 5D-nettet skal sikre, at KMS ikke behøver at udføre et fremtidigt landsdækkende præcisionsnivellement. Alle 5D punkter tilknyttes den tilhørende underjordiske punktgruppe i præcisionsnettet via nivellement. Udvalgte 5D-punkter kobles til vandstandsmålerne via nivellement. GNSS-målingerne af 5D-nettet skal ske med fast frekvens og sammen med de 6 EUREFDKpunkter og de 10 permanente GNSS-stationer. Genmålingerne herunder GNSS-målingerne, nivellement til den underjordiske punktgruppe samt nivellemt til vandstandsmålerne udføres hvert 3. år. Højdenettet: Hvert punkt i 5D-nettet er koblet til præcisionsnivellementsnettet for at videreføre grundlaget for eksisterende højdesystemer. Det drejer sig om ca. 120 punkter fra præcisionsnivellementsnettet, og disse skal indgå i en systematisk vedligeholdelse. Som beskrevet under 5D-nettet vil denne vedligeholdelse foretages hvert 3. år. Vedligeholdelsen af højdefikspunktsnettet baseres på brugerbehov, som er defineret i indgåede kontrakter med eksempelvis en kommune eller et forsyningsselskab. Desuden vil behovet for vedligeholdelsen af et finmasket højdenet afhænge af GNSS-teknikken, hvis udvikling formodes at gå i retning af bedre bestemmelse af koten. Det antages, at antallet af højdefikspunkter generelt vil blive reduceret i landområderne, mens der stadig er behov for et tæt net i byerne, i kritiske sætningsområder og nær kyster, søer og vandløb. Tyngdenettet: Der oprettes et præcisionstyngdenet, som bliver baseret på absolutte tyngdemålinger. Nettet består af veldefinerede punkter, med mindst én absolut måling, som skal fungere som reference for relative tyngdemålinger. Punkter ved de 10 permanente GNSS-stationer og de 16 vandstandsmålere vil blive genmålt hvert 3. år med henblik på bestemmelse af tidsserier, som bl.a. anvendes til uafhængig bestemmelse af vertikale landbevægelser. Når REFDK-nettet og 10 km-nettet er blevet opdateret med nye koordinater og evt. nye nivellerede koter, skal der bestemmes en ny geoidemodel for Danmark. Eventuelle nye tyngdemålinger i kystområder inkluderes i bestemmelsen af modellen. RTK-tjenester: KMS overvejer muligheden for at anvende data fra tjenesterne Leica SmartNet Danmark og GPSnet.dk til testberegninger i forbindelse med 5D-nettet. 28

29 Bilag 1 Oversigt over danske referencenet I tabellen vises de beskrevne referencenet som de ser ud nu og på sigt. KMS forventer, at antallet af punkter i 10 km-nettet og højdenettet vil blive nedjusteret løbende fremover. 3D GNSS-egnede referencenet Fundamentale punkter - definerer referencesystemet Antal Tæthed Årstal for opmåling REFDK-nettet km km-nettet km D-nettet Ca km Tilhørende system ETRS89, DVR90 tilknyttet IGSYY, ETRS89, DVR90 tilknyttet Fremtidigt antal < 170 Ca. 120 Permanente GNSS-stationer Stationer (EPN) Stationer ved vandstandsmålere (ESEAS) km Stationer ved vandstandsmålere 3 (+1) Detailstationer (Blåvandshuk og KMS tag) 2 Det fremtidige GNSSreferencenet ETRS89, DVR90 tilknyttet 10 2 < 300 Højdenet Fundamentale punkter - definerer højdesystemet Vandstandsmålere - definerer 0-niveau i højdesystemet Ca Ca. 120 punktgrup *) 10 DMI DVR90 16 DMI Detailnet Ca ,5-1,0 km Mindre end ** Tyngdenet Fundamentale punkter (rel. tyngde) - definerer geoiden 50?? Dvr90g2002 Detailnet (rel. Tyngde) - definerer geoiden Ca Ca Præcisionsnet (abs. tyngde) Ca Ca. 50 *) Efter systemskift **) Antallet vil blive reduceret, men beslutninger om behovet ligger især hos kommunerne, hvorfor KMS endnu ikke kan udtale sig konkret om det fremtidige behov. 29

30 30

31

32 Kort & Matrikelstyrelsen Rentemestervej København NV