Langsigtet strategi for referencenet og -system på

Transkript

1 Færøerne I. Behov og anvendelser... 3 II. Eksisterende referencenet og -systemer... 4 A. Historiske referencesystemer... 4 B. Gældende eksisterende referencesystemer Eksisterende EUREF89-koordinatsystem FK89 (et moderniseret FK54) Transformationer mellem eksisterende koordinatsystemer Det eksisterende højdesystem Eksisterende geoide... 6 C. Fikspunkter Beskrivelser og skitser og fotos... 7 III. Et moderne referencenet og system på Færøerne... 7 A. GNSS-baseret referencesystem baseret på ETRS Nordisk referenceramme i uge REFFO-nettet det grundlæggende GPS-referencenet på Færøerne... 9 B. Permanent referencestation og RTK-tjeneste Permanent referencestation RTK-tjeneste C. Kortprojektioner UTM29/ETRS Andre muligheder D. Transformationer Nye systemer skal understøttes i KMStrans Færøerne 21apr.doc 1

2 2. Transformationer ind i GIS-systemer E. Højdesystem baseret på geoide Vandstandsmålere og sammenhængen til GPS Indsamling af eksisterende vandstandsdata og højdemodel...fejl! Bogmærke er ikke defineret. 3. Nivellement Tyngdemåling F. Fikspunkter G. Søopmåling H. Ny digital højdemodel Højdemodel en del af referencenettet...fejl! Bogmærke er ikke defineret. 2. Referencenettet skal være på plads inden højdemodel...fejl! Bogmærke er ikke defineret. IV. Fremtidig koordinering og samarbejde A. Inden for hvilke områder bør vi sikre koordinering fremadrettet? Fikspunktdatabase hos US og KMS Valdemar i fremtiden B. Ansvar C. Samarbejder D. Fremtiden Færøerne overtager vel på sigt Herefter også behov for samarbejde I hvilken kvalitet skal der være ved overtagelse Færøerne 21apr.doc 2

3 I. Behov og anvendelser Referencenettet på Færøerne er defineret og realiseret ved mange forskellige kampagner gennem tiden. De nyeste tiltag skete i 1989 med en GPS-opmåling og bestemmelse af endnu et referencesystem. Kvaliteten af GPS-måling på daværende tidspunkt var væsentlig ringere end den kvalitet, der kan opnås i dag og tillige blev dette system kaldet EUREF89 ikke godkendt som en realisering af det europæiske referencesystem ETRS89. Til især matrikulære formål er etableret et lokalt færøsk system FK89, som heller ikke kan defineres eller indgå i internationale standarder. Øget anvendelse af GPS, CAD- og GIS-værktøjer har skabt behov for at arbejde i internationale systemer som UTM/ETRS89. Indbygning af FK89 i GIS/CAD systemer er kun delvis lykkedes. Højdesystemet består af forskellige nul-niveauer fastlagt ud fra lokale vandstandsmålere og er ikke, som det er kendt i Danmark, ensartet over hele landet med god kvalitet. Udbygningen af infrastrukturen og den øgede anvendelse af GPS medfører, at et landsdækkende højdesystem på Færøerne er nødvendigt, for at kunne gennemføre større anlægsarbejder og kunne konvertere ellipsoidehøjderne fra GPS til det samme højdesystem. Der har gennem de sidste par år været flere henvendelser omkring referencenet og systemer på Færøerne, dels fra de færøske myndigheder men også fra Farvandsvæsnet. Henvendelserne har primært omhandlet højdesystemet på Færøerne, der består af mange lokale højdesystemer med ukendte niveauforskelle. Færøerne har behov for referencesystemer, der er internationalt anerkendt og med sammenhæng til satellitsystemet. Der er behov for at kende Færøernes placering i forhold til satellitsystemet. Selv om Færøerne ikke har nogen naboer, hvortil det er optimalt at have samme referencesystem, skal f.eks. offshore- og miljøfolk kunne samarbejde over landegrænser i internationalt anerkendte referencesystemer. Udviklingen og de kendte initiativer som INSPIRE og Galileo vil givet øge behovet for at Færøerne har et internationalt anerkendt referencesystem. GPS-navigatoren, som snart er hver mands eje og værktøj til bil-navigation er ikke fuldt anvendelig på Færøerne, fordi kortværkets koordinatsystem ikke er standard. Det har været for besværligt for udbyderen at konvertere kortet og resultatet er, at turisten ikke har kort-baggrunden med i GPS-navigatoren og derfor ikke kan anvende GPS-navigatoren til navigation på Færøerne. Det ikke-tidssvarende referencesystem skaber desuden usikkerhed i transport generelt, fx for redningstjenester, søsikkerhed, fly og helikoptertrafik. Det er mest hensigtsmæssigt og fornuftigt at modernisere den grundlæggende infrastruktur det geodætisk grundlag inden den geografiske infrastruktur på Færøerne forbedres eller udbygges, For eksempel vil laserscannede data til en digital højdemodel være dårligt defineret ud fra de gamle referencesystemer (især i højden), hvorimod en laserscanning beroende på et renoveret referencesystem har meget større nøjagtighed og troværdighed. Disse faglige erkendelser om at "Infrastrukturens infrastruktur bør være i orden var medvirkende til en beslutning om, at US og Kort & Matrikelstyrelsen ville udarbejde en langsigtet strategi for referencenettet på Færøerne. Strategien er udarbejdet ud fra en faglig vinkel mere end afvejning af de økonomiske aspekter. Tilblivelsen af en langsigtet strategi for referencenettet på Færøerne Umhvørvistovan og Kort & Matrikelstyrelsen har taget initiativ til afholdelse af en workshop om en langsigtet strategi for referencenet på Færøerne. Workshoppen blev afholdt primo februar i Torshavn. I workshoppen deltog repræsentanter fra Umhvørvistovan (US), Landsverk (LV), Danmarks Rumcenter (DRC) og Kort- og Matrikelstyrelsen (KMS). Resultatet fra workshoppen var en strategi ver. 0, som i perioden februar til marts 2008 blev formuleret, kommenteret og justeret med deltagelse fra alle parter, hvorved version 1 lå klar. Færøerne 21apr.doc 3

4 Tekststykker i kursiv indikerer indeholder beskrivelser af erkendte problemer og anviser løsninger fremadrettet. II. Eksisterende referencenet og -systemer A. Historiske referencesystemer Gennem tiden har det været nødvendigt at etablere referencesystemer på Færøerne. Flere af disse systemer er mangelfuldt dokumenteret, hvilket også gælder eksisterende systemer for så vidt. Den manglende dokumentation er et stort problem i dag. Dette skema samler det meste af den viden, der eksisterer omkring de historiske referencesystemer. I skemaet er også medtaget referencesystemer, der stadig regnes for gældende, nemlig dem, der har transformationsovergang til ETRS89 (højre kolonne). Datum navn År (epoke) Opmålingsperiode og metode Havn datum Trigangulation. 1 basisstation Torshavn astro-st tilføjet Faroe Triangulation. 22 stationer i 1. ord.net, 2 basis, 8 fællespunkter ED50, Faroe Islands transit doppler obs Triangulation 500 st. ETRS GPS 84 stationer Faroe Cadastre, FK GPS 84 stationer (samme opmåling som til definition af ETRS89) Lokale 22 kort tidsserie højdesystemer vandstandsobservationer Beskrivelse af datum Hayford ellipsoide -geografisk -konform, konisk projektion -utm29 projektion Hayford ellipsoide -geografisk -utm29 projektion GRS80 ellipsoide -geografisk -kartesisk -utm29 projektion -konform, konisk projektion -mercator Hayford ellipsoide -konform, konisk projektion Mean Sea Level Transform. til ETRS89 Nej Nej Ja Ja Ja Ja Havn og Torshavn datum er rene historiske systemer, der slet ikke anvendes længere. B. Gældende eksisterende referencesystemer ED50 og ETRS89 er som i Danmark (da)-tidens referencesystemer. Dog er ETRS89 ikke en del af den europæiske realisering og fortætningen blev ikke foretaget i dette system. Til matrikulære formål anvendes FK, der er baseret på Hayford-ellipsoiden. Yderligere er FK89 ikke et eksakt system, der da gennem tiden er sket omregninger, hvilket fremgår nedenfor. Færøerne 21apr.doc 4

5 Der findes i dag 4 forskellige sæt koordinater (beregnet af Geodætisk Institut) til de færøske fikspunkter koordinater/ FK koordinater/ FK koordinater 1989-koordinater/ FK89 En ret stor del af skelpunkterne er i dette system. Nye opmålinger fra Geodætisk Institut, hermed nye koordinatsæt koordinater blev ikke omregnet blev udjævnet i samlet blok. Anvendes udelukkende til målebordsblade. Tidlige GPS-målinger i en ikke fuldt udbygget satellitkonstallation. GI-punkter fik nye koordinater. Da 1989-koordinater forelå fra KMS, gik Matrikulstovan i gang med at digitalisere håndskrevne observationer dvs. lokale triangulationer og polygonmålinger, hvor der var målt elektroniske afstande. Målingerne foreligger i dag som 161 observationsfiler og er udjævnet enkeltvis med SDL (Scankort Datacentralens Landmålingsprogram). Netskitser til de 161 udjævninger foreligger i MicroStation hos US. På grund af den manglende dokumentation mangler viden om systemernes grundlæggende definitioner. Det er meget tydeligt også på navngivningen, at der ikke har været ret stor koordination mellem KMS og US undervejs. Grundlæggende er de eksisterende referencenet 2-dimentionale plane koordinatsystemer, mens satellitsystemet og dermed resultatet fra en GNSS-bestemmelse er givet i et 3-dimentionalt (3D) geocentreret koordinatsystem. 1. Eksisterende EUREF89-koordinatsystem Det eksisterende EUREF89-koordinatsystem er baseret på GPS-målinger fra før Disse målinger er ikke mulige at omregne, da der ingen opdaterede baneparametre findes og kvaliteten sandsynligvis ikke er god nok, fordi satellitsystemet ikke var fuld udbygget på tidspunktet for opmålingen. EUREF89- koordinatsystemet er ikke godkendt af Technical Working Group (TWG) i EUREF-kommissionen. EUREF89 benævnes internationalt: ETRF89 eller ETRS89. US og LV mener ikke at systemet har været taget i daglig anvendelse på Færøerne, men for KMS og DRC er dette system det mest gældende overordnede system. Den øgede anvendelse af GPS og GIS-værktøjer skaber behov for tilgængeligheden af internationalt anerkendte referencesystemer. Hertil skal knyttes en kortprojektion Der bør iværksættes en målekampagne med det formål at opbygge et moderne referencenet og system med tilfredsstillende nøjagtighed og optimal anvendelse. (Mere herom i afsnittet Et moderne referencenet og -system). 2. FK89 (et moderniseret FK54) Alle tekniske opmålinger, som foretages i dag på Færøerne, foregår i 1989-koordinater. Begrundelsen er, at det er i dette system, at matrikelkort og tekniske kort foreligger. Alle de matrikulære målinger og data er baseret på FK89 og er lagret i filer. En Helmert-Kontrol af transformationen FK89 til UTM/ETRS89 viser flytninger (vridninger) på 5 meter. De eksisterende systemer er påviseligt ikke homogene. Med opbygning af et nyt og moderne referencesystem skal fremtidige registreringer foretages i det nye system. Derfor skal data transformeres fra FK89 til det nye system og arbejdsgange skal omlægges. Det skal analyseres, hvorvidt og evt. hvor mange registreringer, der findes i de ældre systemer. Analysen skal indeholde, hvilke kort og andre datasamlinger. Herefter skal det besluttes, om der skal etableres transformationsovergange fra Euref89 til det nye referencesystem. Eksisterende data i FK89 bør mærkes, således at det bliver vanskeligere at tage fejl af data og således at omlægningen af data lettes. Færøerne 21apr.doc 5

6 3. Transformationer mellem eksisterende koordinatsystemer De eksisterende koordinatsystemer FK54, FK89 og UTM29/EUREF89 (realiseret 1990) er knyttet sammen med polynomium-transformationer, der har en nøjagtighed fra 1,2-3,4 cm. Transformationssystemet er opbygget i en træstruktur for at sikre entydige transformationsveje. Det er desuden muligt fra de 3 basissystemer at transformere til geografiske koordinater og andre projektioner uden tab af nøjagtighed. 4. Det eksisterende højdesystem Højdesystemet på Færøerne er ikke sammenhængende, da infrastrukturen mellem de enkelte byer ikke har været udbygget. Derfor eksisterer der flere forskellige lokale højdesystemer på Færøerne. På Færøerne findes der i dag koter til KMS GI-fikspunkter i (mindst) 3 systemer: 1954, 1968 og Grundet den manglende dokumentation af højdesystemerne er det ikke let at definere, hvilket system, der bør anvendes til opmåling. Matrikulstovan (MS) har hovedsageligt valgt at tilknytte nye fikspunkter til højdesystemet fra 1954, for at undgå at arbejde i forskellige højdesystemer. Dette er dog ikke tilfældet alle steder, hvilket gør det vanskeligt at definere højdesystemet, som fikspunkterne er tilknyttet. Fejl på koterne, på cm, mellem nabopunkter er ikke ualmindeligt og dette er ikke acceptabelt. Det sker tit, at ingeniørfirmaer, som anvender moderne opmålingsinstrumenter, rapporterer om sådanne fejl. Tillige er ingeniørfirmaerne interesseret i at vide, hvilken kote der er den rigtige. Et spørgsmål som er vanskeligt at besvare. En forklaring på, at det er kommet så vidt, kan skyldes, at Matrikulstovan, som varetager de lokale fikspunkter, ikke har haft den store interesse i koterne. Det har hovedsageligt været plane koordinater, der har været behov for til matrikulære målinger. Lignende problemer med indpasning af højden erfares fra RTK-måling i søopmålingen. Med udbygningen af infrastrukturen ved større anlægsprojekter og ved den øget brug af måling med GPS, samt behovet for at relatere middelvandstanden til et landsdækkende højdesystem er der et stigende behov for at etablere et færøsk højdesystem. 5. Eksisterende geoide Den nuværende geoidemodel for Færøerne stammer fra midten af 1990 erne. Den vurderes at være forældet, bl.a. på grund af nye data og beregningsmetoder, samt større krav fra GPS om nøjagtighed (ideelt 1 cm). På grund af terrænet på Færøerne er beregning af en præcis geoide en udfordring. Den nuværende geoidemodel i KMSTrans stammer fra tidligt i 1990 erne og har ikke udnyttet detaljerede digitale højdemodeller, ligesom det absolutte niveau på geoiden er usikkert. Dette skyldes bl.a. at kendskabet til den langbølgende del af geoidens variationer først kendes med tilstrækkelig nøjagtighed i de senere år på grund af nye satellitdata. Brug af en geoide til GPS højdebestemmelse kræver at der laves en geoide som er tilknyttet til det Færøske nulniveau. Dette nulniveau er bestemt ved vandstandsmålinger rundt om på øerne, i Torshavn sidst i tallet. Fordi højdesystemet historisk er tilpasset til et stort antal punkter henover øerne, passer højder på Færøerne ikke med en teoretisk geoidemodel højderne afspejler også ændringer i det lokale havniveau ( havoverfladens topografi ) og eventuelle effekter fra længden af de forskellige vandstandsmålinger, som indgår i bestemmelsen af kote 0 lokalt. Da middelvandstanden afhænger af tiden, og har årlige ændringer op til 10 cm, skal der laves et fundamentalt valg om man vil basere et nyt højdesystem på Færøerne på det Færøerne 21apr.doc 6

7 eksisterende kotesystem, eller lave et nyt, som alene er baseret på GPS, det foreslåede præcisionsnivellement og en nytilpasset geoide. Effekterne af den mangelfulde definition skønnes at være på 5-10 cm niveau, med større afvigelser på de mindre øer. Det foreslås, at et nyt NUL-niveau fastlægges ud fra de nye vandstandsobservationer. Præcisionsnivellementet vil sikre udbredelsen af dette niveau med høj præcision til det meste af Færøerne. Se mere herom under afsnittet Et morderne referencenet og system på Færøerne. C. Fikspunkter Det eksisterende fikspunktsnet på Færøerne er en blanding af tidligere GI-fikspunkter og nyere fikspunkter etableret af US. Fikspunkterne anvendes til flere forskellige opgaver, som nævnt i tidligere afsnit. På Færøerne har US registreret over fikspunkter. Alle fikspunktbeskrivelser opbevares i Færøernes eget system. Færøerne anvender ikke KMS web-applikation Valdemar. I KMS fikspunktdatabase er der registreret over 800 fikspunkter i regionen for Færøerne. Informationerne til de enkelte fikspunkter er dog meget begrænset. Fikspunkterne registreret i KMS er brugt som grundlag til kortlægningen af Færøerne og er ikke anvendt til matrikulære sager. Forskellig nummerering KMS og US bruger forskellig nummerering af de samme fikspunkter og dette gør kommunikation vanskeligere. Det ville være en fordel, hvis man kunne blive enige om at anvende en fælles nummerering. 1. Beskrivelser og skitser og fotos I KMS eksisterer der to ringbind med beskrivelser og skitser til GI-planfikspunkter på Færøerne. Ingen af disse beskrivelser/skitser er indsat i KMS fikspunktdatabase. De eneste oplysninger der er registreret i databasen er en koordinat og en kote, men altså ingen digital beskrivelse/skitse. Fikspunktbeskrivelserne på Færøerne består af et punktnummer, en punkttype, en kort beskrivelse og et sæt koordinater eventuelt med en tilhørende kote og en henvisning til kildemateriale. Dertil kommer fotografier af punktet. Materialet foreligger digitalt. US forsøger at fotografere alle fikspunkter. III. Et moderne referencenet og system på Færøerne Et nationalt referencenet er et landsdækkende net af fikspunkter, der er etableret i marken, og som gør det muligt at definere et nationalt referencesystem. Med sådan et system skabes den grundlæggende infrastruktur, der er nødvendig for opmåling, opbygning af kort og geodata. A. GNSS-baseret referencesystem baseret på ETRS89 Global navigation satelite system (GNSS) inkluderer GPS, Glonass, Galileo og det kinesiske system. På nuværende tidspunkt er kun GPS og Glonass operationabel. Et koordinatsystem realiseres ved at foretage en række målinger i nogle udvalgte punkter med høj stabilitet. Fra disse målinger beregnes koordinater i det ønskede referencesystem på grundlag af internationalt anerkendte permanente referencestationer med kendte koordinater. For at få et resultat i det ønskede referencesystem skal man normalt også følge nogle vejledninger, der beskriver måleprocedurer, Færøerne 21apr.doc 7

8 beregningsmetoder og foreskriver nogle transformationer. Dette er tilfældet for ETRF89 koordinatsystemet kontrolleret af EUREF-kommensionen. Når nogle basale (definerede) referencestationer er koordineret, kan koordinatsystemet udbredes til hele landet ved yderligere opmåling, hvor der også knyttes til udvalgte gamle stationer jævnt fordelt over landet, så historikken bevares, og de gamle målinger stadig kan benyttes til yderligere fortætning af nettet. Der bør opbygges et nyt referencesystem på Færøerne. Formålet er at fremtidssikre infrastrukturen og at genanvende allerede foretagne traditionelle opmålinger, så omkostningerne minimeres, samt at opbygge et internationalt anerkendt koordinatsystem med standard parametre, som anvendes i EU sammenhæng som f.eks. INSPIRE. Der forventes, at koordinaterne vil ændres med mere end 10 cm ved den nye GPS kampagne i 2008 i forhold til ETRS89 koordinaterne fra Når Galileo bliver operationel, forventes det, at korrektioner udsendes i en standard, tæt knyttet International Terrestrial Reference Frame (ITRF) koordinatsystemerne, som er det koordinatsystem, satelliterne er bestemt i. Det vil derfor være nødvendigt, at Færøernes koordinatsystem har den veldefinerede relation til satellitternes naturlige koordinatsystemer ITRF, som opnås ved den nye opmåling i Nordisk referenceramme i uge 40 ETRS89 er implementeret i de nordiske lande. Nye teknologier og nye anvendelser af GPS stiller større krav til referencesystemet. Blandt andet kan nævnes: opmåling med lave omkostninger, miljøovervågning, overvågning af havniveauændringer og vertikal sætning af offshore-platforme. De nordiske referencesystemer er defineret til forskellige epoker. Nordisk Kommission for Geodæsi (NKG) har derfor ønsket at etablere en fælles referenceramme (i ITRF2000) og herfra lave transformationer til nationale referencerammer. Den seneste kampagne omfattede 133 stationer og ledte frem til referencerammen fra Kampagnen betød at Letland og Litauen, grundet deres deltagelse, opnåede tilknytning til den fælles referenceramme og dens fordele, samt godkendelse af TWG i EUREF-komminsionen. Den nye kampagne i uge vil omfatte en nymåling af samtlige 133 punkter samt en beregning af koordinater i ITRF2005, en genberegning af 2003-kampagnen til kontrol af transformationer fra 2003 og en opdatering af hastighedsfelterne. Dette gennemføres fordi den nye referenceramme ITRF2005 er publiceret. Planlægningen af kampagnen er gået i gang. Det foreslås at der udvælges/etableres 4 punkter på Færøerne til kampagnen i uge 40, som derved kommer med i et sammenhængende europæisk system. Ved udvælgelse tages hensyn til historikken (gamle EUREFkoordinater), stabilitet af omkringliggende terræn, gps-egnethed (fri horisont) og beliggenhed (kunne stå i fred). Beregningen af uge 40 kampagnen foretages af NKG-arbejdsgruppen. Der udarbejdes en rapport på baggrund af kampagnen, som KMS bringer til godkendelse i TWG i EUREFkommensionen. Ressourcer Til gennemførelsen af kampagnen skal der anvendes udstyr fra US (6), LV (2), fra privat firma på Færøerne (2-3) og eventuelt instrumenter fra KMS. De ekstra instrumenter vil skabe mulighed for at indmåle andre punkter i uge 40. Disse andre punkter skal eventuelt kun måles i 1-3 døgn afhængig af afstanden til de definerende punkter. KMS vil overveje at stille en konsulent til rådighed under udførelsen af kampagnen og fortætningen af denne. [Per og Stein fortsætter kontakten og koordineringen] Færøerne 21apr.doc 8

9 2. REFFO-nettet det grundlæggende GPS-referencenet på Færøerne GPS-referencenettet på Færøerne i det følgende kaldet REFFO, vil kunne etableres i forlængelse af den fælles nordiske kampagne i uge REFFO-nettet vil blive baseret på de 4 definerende færøske punkter, der bliver opmålt og beregnet under en fælles nordisk GPS-opmålingskampagne i Disse 4 definerende punkter og deres koordinater vil blive godkendt af den europæriske kommission for referencenet, EUREF (European Reference Frame), som en del af et europæisk fælles net. REFFO-nettet vil således være en fortætning af det europæiske net på Færøerne og definerer det europæiske referencesystem ETRS89 på Færøerne. Det foreslås at der desuden udvælges cirka 35 punkter til REFFO-nettet jævnt fordelt over hele landet, således at afstanden mellem nabopunkter er ca. 10 km. I udvælgelsen af punkterne skal der sikres et tilstrækkeligt fælles grundlag med eksisterende net og tilknytning til vandstandsmålere (eventuelt ved at øge antallet af punkter) under hensyntagen til gps-egnethed og stabilitet. Beregningen af REFFO-nettet vil blive udført i beregningsprogrammet Bernese af KMS/DRC. Figur XX. Princip-forslag til placering af punkter til GPS-referencenet. Tilknytning af de eksisterende observationer i KMS database I forbindelse med definitionen af et nyt referencesystem vil det være hensigtsmæssigt at udføre en ny beregning af de eksisterende terrestriske observationer i KMS database. Beregningen udføres af KMS. Færøerne 21apr.doc 9

10 De ekstra fikspunkter vil således være med til at skabe et større grundlag for udvikling af transformation mellem de gamle referencesystemer og det nye referencesystem. Yderligere fortætning Yderligere fortætning af fikspunktsnettet foretages af US og der tilstræbes at måle et antal punkter således at der er mindst 2 fikspunkter i hver by/bygd. Målinger foretages som statisk måling og beregnes af KMS (eller US). Forbindelse til vandstandsmålinger Ved de enkelte vandstandsmålere bør der etableres forbindelse til et nærliggende fikspunkt der er GPS målt i det overordnede referencenet. Der foretages desuden et dobbeltnivellement mellem det nærliggende fikspunkt og vandstandsmålerens referencemærke. B. Permanent referencestation og RTK-tjeneste 1. Permanent referencestation På Færøerne eksisterer der en tysk permanent referencestation. Stationen er placeret ved Meteorologisk Instituts bygning i Torshavn (vejrstationen). Der er ingen kontrol over stationen. Stationen har været uvirksom i ca. 1 år, fordi vejrstationen ikke mente, at de skulle betale en ellers ikke særlig stor telefonregning. Efter flere forgæves henvendelser til Tyskland, blev telefonforbindelsen lukket. Udstyret står i dag akkurat som det hele tiden har stået (Pc er, GPS+akkumulator og GPS antennen). Antennen er placeret på en betongavl på en solid bygning og ser ud til at være stabil. Mon vi kan bruge denne antenne som en permanent GPS station? Reference: Deutsches Geodatisches Forschungsinstitut Dipl.-Ing. Klaus Stuber Tel.: (089) stuber@dgfi.badw.de Oprette en ny permanent I forbindelse med den fælles nordiske kampagne kan der oprettes en ny permanent station, som US har kontrol med. Formålet med en permanent GPS referencestation er at overvåge regionale og lokale landbevægelser, understøtte geodætisk og teknisk måling, samt understøtte positionerings- og navigationsapplikationer. 2. RTK-tjeneste Opbygningen af en RTK-tjeneste på Færøerne kan sikre en bedre tilknytning til det fremtidige referencenet ved udførelse af matrikulære sager, større anlægsarbejder mv. En RTK-tjeneste kan etableres som et rent US anliggende, som et samarbejde mellem US og et privat firma eller som en ren privat tjeneste. Det vurderes at 5 stationer (en i hvert verdenshjørne og to i midten) muligvis er nok til en RTK-tjeneste. Regelsæt skal overvejes. [RTK-tjeneste ville være ønskelig, men jeg har svært ved at komme med yderligere kommentarer nu, da dette punkt er ret teknisk og ukendt for os. Håber at KMS kan udbygge afsnittet. Stein] Færøerne 21apr.doc 10

11 C. Kortprojektioner Det eksisterende koordinatsystem FK89 er en lambert konform konisk projektion med en røringsparallel på 62 med skala 1,0. Skalaen vokser mod N 1, og S 1, Det vil sige af afstanden er op til 5 cm længere pr. km i FK89 end på ellipsoiden. 1. UTM29/ETRS89 Ved introduktionen af ETRS89 på Færøerne vil det samtidig være naturligt at skifte til UTM zone 29, fordi det benyttede udvekslingsformat for geo-relaterede informationer indenfor EU-samarbejdet INSPIRE netop er UTM-projektionen. UTM zone 29 har en skala ændende fra 0, i V til 0, i Ø. Det vil sige at afstanden i UTM-projektionen i V er 34,3 cm kortere pr. km end på ellipsoiden og i Ø er 15,2 cm kortere pr. km. 2. Andre muligheder Da det forventes, at alle koordinater i fremtiden gemmes i en database, hvorfra data kan udtrækkes i den ønskede projektion, er det muligt at benytte en anden projektion, fordi omregningen mellem de forskellige projektioner nemt foretages i udtrækningsprogrammet i praksis uden tab af nøjagtighed. Man skal dog være opmærksom på, at arealrelaterede data tilknyttet et såkaldt kvadratnet bør registreres i det kvadratnet, som data skal udveksles i, da der ellers kan forekomme uønskede midlinger af data ved skift til et andet projektions kvadratnet. Dette taler for, at man benytter UTM-projektionen i administrationen af hensyn til INSPIRE. Til teknisk opmåling og projektering af anlægsarbejder, kan man eventuelt benytte en lokal Transversal Mercator (TM) eller en lokal Lambert konform konisk projektion (LMB). - TM med centralmeridian på 7 med skala 1,0 vil have skala 1, i Ø og V (1,9 cm pr. km) - TM med centralmeridian på 7 med skala 0, vil have skala 1, i Ø og V (1,0 cm pr. km) - TM med centralmeridian på 7 med skala 0, vil have skala 1, i Ø og V (1,4 cm pr. km), cirka 56 km fra centralmeridianen vil skala være 1, (1,0 cm pr. km) - LMB med røringsparallel med skala 1,0 vil haveskala 1, i N og S (3,9 cm pr. km) - LMB med 2 røringsparalleler med skala 1,0 vil have skala 0,99980 på og 1, i N og S (altså maksimalt 2,0 cm pr. km) Man skal imidlertid være opmærksom på, at det fremtidige beregningsarbejde foretages af computere, hvor en større målestoksafvigelse (fra 1,0) og en kompliceret projektionsalgoritme ikke belaster brugeren. GIS præsentationer vil ydermere være skærmorienteret, hvorfor en skala ikke fornemmes. Ved anlægsarbejder bør afsætningsinstrumentet være i stand til at korrigere de givne koordinater for projektion og skala. US må forholde sig til, hvilken kortprojektion ud over UTM29/ETRS89, der evt. skal tilvejebringes og i den forbindelse nøje overveje fordele og ulemper. D. Transformationer En transformation af koordinater i et datum til en anden projektion i samme datum kan foretages uden tab af nøjagtighed. Transformation af koordinater i et datum til et andet datum forudsiger, hvad koordinaten ville være, hvis man foretog opmåling og beregning i dette andet datum. Et sådant datumskift kan altså kun foretages med begrænset nøjagtighed. Det har ikke været muligt, at få GIS-leverandører til at behandle FK89-projektionen, så standardtransformationerne bestemt af KMS bliver benyttet. Dette forhold taler for, at man overgår til et andet datum og kortprojektion, der er internationalt anerkendt som f.eks. UTM zone 29 ETRS89. Ved opmåling med GPS støder man ligeledes på problemer, fordi FK89 ikke er orienteret mod et GPS relateret koordinatsystem som f.eks. UTM zone 19 ETRS89. Nu skal beregningen af koordinater foretages i UTM zone 29 ETRS89, hvorefter de resulterende koordinater skal transformeres til FK89 med et tab af nøjagtighed til følge. Den fulde gevinst ved at anvende GPS teknikken opnås derfor ikke. Færøerne 21apr.doc 11

12 Transformationen fra FK89 til UTM zone 29 ETRS89 foretages med en middelfejl på 1,7 cm, hvorfor transformationsfejl på op til 5 cm kan forekomme. Disse forhold taget i betragtning kan det anbefales at skifte koordinatsystem til en projektion i ETRS89 datum. 1. Nye systemer skal understøttes i KMStrans Det nye koordinatsystem, der bestemmes ved opmålingen i uge skal implementeres i KMStrans, således at alle data fra de gamle systemer kan transformeres til det nye koordinatsystem. Bestemmelsen af transformationsparametre og metode leveres af DTU Space ved Karsten Engsager. 2. Transformationer ind i GIS-systemer I Danmark har det været muligt at få GIS-leverandørerne til at implementere transformationer benyttet i Danmark. Det forventes, at det vil være muligt, at få GIS-leverandørerne til at implementere transformationer for Færøerne på samme måde ved introduktionen af et koordinatsystem i ETRS89 datum. På nuværende tidspunkt kan KMStrans behandle simple tekstfiler, DSFL-data og en version af KMSTrans kan desuden transformere Shape-filer. Landsingeniørens veje med klotoider kan transforemeres i DSFL-formatet. E. Et nyt Højdesystem Det foreslås, at et nyt højdesystem (0-niveau) fastlægges ud fra de nye vandstandsobservationer. Et præcisionsnivellementet vil sikre udbredelsen af dette niveau med høj præcision til det meste af Færøerne. For de resterende områder må man overføre nul-niveauet ved hjælp af vandstandsmålinger (parvis) over sunde og stræder; - og i sjældne tilfælde må man alene overføre nul-niveauet ved antagelse af geoidens korrekte struktur og placering. Den bedst mulige globale geoide bestemt ved tyngdedata, digital højdemodel (DEM) og satellitmålinger tilpasses herefter til de udvalgte vandstandsobservationer og præcisionsnivellementet i relation til GPS bestemte ellipsoidehøjder. Endelig bestemmes en standard transformation fra de gamle højdesystemer til det NYE højdesystem. Der gennemføres således en ny geoideberegning. Den nye geoide vil sammen med GPS fremover definere det nye højdesystem. Et antal punkter i større byer og langs større veje vil blive fastholdt i et nivellement/vandstandsbaseret system. Ved at binde højdesystemet sammen med geometrisk og trigonometrisk nivellement opnås større nøjagtighed og interoperablitet. Fx vil nye større tunnelprojekter være mere robuste mod eventuelle restfejl i geoiden. Til beregning af den grundlæggende geoidemodel, er der over store dele af Færøerne et tilstrækkeligt grundlag af tyngdemålinger. Dette skyldes bl.a. et større amerikansk finansieret marint tyngdemålingsprojekt af Statens Kartverk, Norge, i 1980 erne, samt opmålingsaktiviteter fra Geodætisk Institut i 1960 erne. De ældre data bør dog tjekkes og tilknyttes det moderne tyngdereferencenet, etableret i 1980 erne, bl.a. med absolutte tyngdemålinger i Kollafjørdur, sammen med tyske kollegaer. Der er dog et vist behov for fortætning af detailtyngdemålingerne, dels langs nye veje, dels med et antal tyngdeobservationer i større højder i fjeldene (disse målinger er nødvendige for bedst muligt at kunne udnytte den detaljerede DEM fra den digitale kortlægning i 1990 erne). Til støtte for geoideberegningen vil der være behov for en højdemodel med 50 m opløsning. De supplerende tyngdemålinger skønnes at kunne udføres på 1-2 uger, med et GPS-gravimeter hold som kører langs vejene. Fjeldstationer etableres dels til fods, dels med helikopter. For et rutineret hold foretages en tyngdemåling på 5-10 minutter. DRC foretager disse målinger. Færøerne 21apr.doc 12

13 Til brug for en ny geoideberegning skal eksisterende vandstandsdata og højdemodel også anvendes. Ældre tidsserier med vandstandsregistreringer kan måske anvendes, såfremt tilknytningen til et stadigt eksisterende referencehøjdepunkt er kendt. KMS og US finder højdedata. Tilpasningsmålinger det vil sige GPS målinger på fikspunkter med både en ny og gammel kote (relativt til lokal vandstand), bør have en nøjagtighed på 1 cm, og derfor være en del af hovednettet. Marine tyngdemålinger i farvandet omkring Færøerne er for nylig udvekslet med Jardfeingi. Dækningen af marine tyngdedata omkring Færøerne er god, og med nye data fra olieefterforskning og flybårne målinger i 2003 (i forbindelse med EU-projekt GOCINA) skønnes der ikke at være yderligere behov for tyngdemålingsaktiviteter i det marine område. Til søs vil geoiden fremover være af stigende betydning i forbindelse med søopmåling med GPS og olieefterforskning (overvågning af sætning af offshore installationer, bølgehøjder etc.). Den tilpasningsflade som bestemmes fra nettet på land må derfor omhyggeligt blendes sådan at der i sokkelområdet omkring Færøerne sikres en glat overgang til et veldefineret marint højdesystem. Dette skønnes ikke at være et større problem, og der vil kunne sikres en marin geoide som holder 10 cm i det Færøske sokkelområde. Tæt på land vil geoidenøjagtigheden være større (5 cm). Nøjagtigheden af geoiden på land skønnes tilsvarende at kunne blive 3-5 cm i det åbne land, men 1-2 cm tættere på definitions punkterne. 1. Vandstandsmålere og sammenhængen til GPS Ældre målinger Der findes ældre måleserier fra flere lokaliteter, men de fleste er korte tidsserier. DMI har samlet data i Tórshavn fra 1957 til Data fra vandstandsmålere betragtes som en del af referencesystemet, da de danner basis for definition af højdesystemet. I årene dannede målinger fra 21 målestationer grundlag for det nuværende 0-niveau (Landinspektøren dec. 1981). LV har foretaget regelmæssige vandstandsmålinger i Sørvági, Vági, Klaksvik, Strendur, Eiði og Kirkjubøur. Fiskeriinstituttet har haft målestation ved Oyrargjógv. Fra årene findes måleserier med målinger for hvert 10. minut og en rapport fra LV foreligger med beregnede middelvandsværdier samt andre konstanter. Disse målere er nivellerede i forhold til MS-fikspunkter, men dokumentation om tilknytningen er sparsom. Nyt vandstandsprojekt hos Landsverk LV har i 2008 startet et projekt, som omfatter permanente vandstandsmålinger på udvalgte lokaliteter, til brug ved strømmodellering og simuleringer samt beregninger af Mean Low Water Level (MLWL) og Lowest Astronomical Tide (LAT) for vigtige havne. Der er bevilget 10 vandstandsmålere dels fra SAIV i Norge og dels fra Veisala. LV påregner disse målestationer at være kørende i juni Muligvis ventes flere kommuner at deltage i programmet. 3 lokaliteter for opstilling af vandstandsmålere er foreløbig fastlagt i forbindelse med landshavne/færgesteder som LV driver, Gomlurætt, Krambatanga (Tvøroyri) og Syðradalur på Kalsoy. Første station i Gomlurætt er opsat, indmålt i forhold til nuværende første ordensnet og ellers indkørt i LV program med direkte web visning. Ønsker fra workshoppen om modernisering af referencenettet på Færøerne er, at få opstillet vandstandsmålere i Eiði, Klaksvik og Sørvágur (disse skal indgå i nivellementslinierne) samt at få The Global Sea Level Observing System (GLOSS) stationen i Tórshavn med i programmet. (+ Evt. en station på Sandoy og en på Suðuroy) Vandstandsmålerne skal kunne indgå i det nye referencenet. Tilknytningspunkter i fast fjeld skal etableres og indmåles i forbindelse med opsætning og beskrivelse om tilknytningen foreligge. Ved punktfortættelsen af hovednettet skal disse punkter inddrages. Færøerne 21apr.doc 13

14 Tyngdemålinger skal foretages ved vandstandsmålerne ( juni 2009 ) Vandstandstilknytninger bør foretages som beskrevet i GLOSS retningslinier til vandstandstilknytninger. 2. Nivellement Færøerne er ikke dækket af et sammenhængende højdesystem, som beskrevet i tidligere afsnit. Med henblik på at etablere et sammenhængende og ensartet landsdækkende højdesystem, der lever op til nutidens anvendelseskrav, bør der gennemføres et motoriseret trigonometrisk nivellement. Nivellementet vil samtidig være med til at kvalitetsforbedre definitionen af en ny geoide for Færøerne. Gennem udførelsen af nivellement vil der kunne afsløres inhomogenitet i geoiden og der vil blive etableret forbindelse mellem fire vandstandsmålere. Det primære formål med det foreslåede nivellement Sørvagar-Torshavn-Klaksvik er, at sikre højdesystemet mod residuale fejl i geoiden og fejl i GPS-vandstandstilknytningspunkter. Herved sikres et mere robust grundlæggende højdesystem. Samtidig sikres det, at fremtidige anvendelser af nivellement vil kunne udføres nøjagtighedsmæssigt på linie med GPS kotebestemmelse. Dette kræver at nivellementet holder en nøjagtighed på 1 cm. Kvalitetskravet til nivellementet skal beskrives nærmere [forkastelseskriteriet, nøjagtighed mm /KMS] Nivellementet Det anbefales at udføre et nivellement mellem byerne Torshavn, Klaksvik, Sørvágur og Eiði. Nivellement vil forbinde fire nye/eksisterende vandstandsmålere i de enkelte byer. Tillige bør følgende fikspunkter (færøsk nummerering) indgå 14817(30XXX - tabt), 14308(29014), 19763(51XXX - tabt), 14316(55XXX - tabt), 14315(55XXX - tabt), 19736(49801), 19773(60XXX -?), 19719(63814), 19825( ?) og 1490(?), da det vil skabe sammenhæng med gamle observationer. [Mange af de nævnte punkter er gået tabt) Det samlede nivellement vil omfatte ca. 230 km dobbeltnivellement. Figur XX. Nivellementslinier på de nordlige øer. Fra Sørvágur til rundkørsel umiddelbart vest for Signabøur og retur 56 km. Fra Torshavn til rundkørsel umiddelbart vest for Signabøur og retur 36 km. Fra rundkørsel umiddelbart vest for Signabøur til rundkørsel nord for Norðskáli og retur 44 km. Fra Eiði til rundkørsel nord for Norðskáli og retur 11 km. Fra rundkørsel nord for Norðskáli til Klaksvik og retur 68 km. Nivellementet vil, afhængig af vind- og vejrforhold, kunne gennemføres på 2-3 uger. Der vil afhængig af tidsforbruget på ovennævnte nivellement, kunne suppleres med et nivellement på Suðuroy mellem byerne Hvalba, Tvøroyri og Hov, alternativt overføres koten med GPS. I nivellementet vil skulle indgå 3 fikspunkter (14840, og 19873), som skaber tilknytning til tidligere opmålinger. På Sandoy vil højden kunne overføres med brug af GPS. Det supplerende nivellement vil omfatte ca. 52 km dobbeltnivellement. Figur XX. Nivellementslinier på Suduroy. Fra Hvalba (14840) til Tvøroyri (14846) og retur 26 km. Fra Tvøroyri (14846) til Hov (19873) og retur 26 km. Færøerne 21apr.doc 14

15 Før nivellementet Nivellementslinierne gennemgås for egnede nivellementspunkter og der etableres supplerende punkter hvor dette skønnes nødvendigt. Alle fikspunkter der skal indgå i nivellementet, skal have en frihøjde over punktet på 2,5-3,5 m. Afstanden mellem de enkelte fikspunkter skal være meter. I bymæssig bebyggelse kan der eventuelt fortættes, så der er meter mellem punkterne. Til alle berørte punkter skal der foreligge en fikspunktbeskrivelse. Endvidere leveres analogt kortmateriale i måleforhold 1: langs nivellementslinierne. Selve nivellementet Kort inden udførelsen af nivellementet bør der informeres i de færøske medier, så det færøske folk er orienteret om hvad det er der foregår på vejene og i tunnelerne. Dette kan være med til at bilisterne køre mere hensynsfuldt i nærheden af opmålingsarbejdet. Sikkerheden omkring nivellement bør vurderes. Er det nødvendigt med afspærring mens der måles eller skal der være særlig skiltning ved tunnelindgange (hastighedsnedsættelse). Ligeledes bør det afklares om der skal anvendes nogen form for åndedrætsværn ved arbejde i tunnelerne. Anvendelse af ekstra lys ved nivellement i tunneler - kan eventuelt klares med en kraftig/stor lommelygte. Nivellementsberegning KMS beregner de indsamlede nivellementsdata. Alle fikspunkter der er med i nivellementet skal have en lokationskoordinat i et kendt referencesystem. Ressourcer KMS vil overveje at stille mandskab, instrument- og bilpark til rådighed for udførelsen af nivellementet. Gennemførelsen vil kunne finansieres ved at KMS dækker lønudgifterne og US/LV dækker udgifterne til færgebilletter og timedagpenge. Udgiften til færgebilletter og timedagpenge vil beløbe sig til cirka XX danske kroner. Ved en udstationering på Færøerne i 3 uger (19 arbejdsdage og 3 fridage) med længere arbejdsdage end normalt og 3 weekender uden hjemrejse til familie vil der blive tale om en godtgørelse. Godtgørelsen vil bestå af 5 fridage svarende til 5 arbejdsdage efter hjemkomst og en form for overtidsbetaling i forbindelse med arbejde i weekender og de længere arbejdsdage. 3. Tyngdemåling Kampagne DRC udfører i samarbejde med US/LV en række tyngdemålinger på Færøerne gennem 1-2 uger. Dette udføres som en hovedkampagne i 2009, eventuelt med supplerende målinger i forbindelse med andre aktiviteter (f.eks. Jardfeingi s marine aktiviteter). Tidsmæssigt skal det ikke koordineres, men første del af kampagnen bør ligge i 2009 og bør foregå langs vejene. Da det ligeledes vil være nødvendigt at foretage tyngdemåling på toppen af fjeldene, skal det overvejes at anvende helikopter. Det kan i den forbindelse være en ide at afvente eventuel mulighed for at chartre en mindre helikopter, eventuelt bede forsvaret om assistance. Ressourcer DRC bidrager med instrument til tyngdemåling og 1-2 medarbejdere. US bidrager med medarbejder til udførelsen af GPS og tyngdemåling, specielt i en indledende fase. Færøerne 21apr.doc 15

16 Figur XX. Eksempel på eksisterende land-tyngdemålinger fra 1960 erne. F. Fikspunkter I forbindelse med anvendelse af fikspunkter i nivellement, tyngdemåling og GPS kampagnerne, bør der skabes et fælles overblik over fikspunkterne på Færøerne. Dette skal ske for at sikre en mere entydig kommunikation mellem eksisterende færøske og danske fikspunktdata. Alle fikspunkter, der indgår i de nævnte kampagner skal registreres i KMS database. Databasen opdateres med hensyn til informationer om færøske punkter, koordinater, beskrivelser (oversigtskort og foto) mm. Der skal sikres en ensartethed af punktnummereringen af fikspunkterne. I Danmark anvendes herreds- og sognenumre som overordnet inddeling efterfulgt af et løbenummer, f.eks På Færøerne anvendes et femcifret punktnummer f.eks , hvor de to første tal er by/bygdnummer og de tre sidste tal er løbenummer. Et løbenummer fra 001 til 099 og fra 800 til 899 indikerer at det er et gammelt GI-punkt. En løsning kunne være at integrere både US og KMS nummereringen i fikspunktdatabasen. En afklaring af punktnummerering skal være på plads inden de pågældende kampagner finder sted. Der bør etableres adgang til KMS web-applikation Valdemar for de færøske myndigheder. En demonstration bør ligeledes arrangeres. G. Søopmåling [Dette afsnit bør forholde sig til snitfladerne til søopmålingen. LV kommer med forslag til indhold] Søopmålingen foretages i dag med multibeam ekkolod og positionering med RTK GPS system. LV benytter så vidt muligt første ordens GI-punkter til opstilling af referencestationen, men har også en del strategisk godt placerede punkter som ofte anvendes. Derfor er det ønskeligt at få disse punkter med i tilknytningen til et nyt hovednet. For at kunne udnytte RTK funktionen fuldt ud til vandstandskorrektioner, er det nødvendigt med bedre styr på højderne til fikspunkter og ny geoide. Sammen med de nye vandstandsmålinger, som giver os sammenhængen mellem kortnul, middelvandstand, Mean Low Water Spring (MLWS) og LAT vil vi have et godt og trygt grundlag for dybdemålingerne. Færøerne 21apr.doc 16

17 H. Ny digital højdemodel US er ved at undersøge, om der bør laves en digital højdemodel på Færøerne, da der er mange anvendelsesmuligheder ved en ny og forbedret højdemodel. En moderne højdemodel med god nøagtighed og et finmasket grid betragtes efterhånden som en del af et moderne referencenet. Det skyldes ikke mindst at de geodætiske grundelementer som geoide, GPS, ellipsoide, højdesystem er essentielt for udarbejdelsen af en god højdemodel. Yderligere er det forudsætningen af de geodætiske færdigheder som GPS positionering, inerti og kvalitetssikringskontrollen på basis af opmåling er grundlæggende elementer. Danmark har en del erfaring med udbud, indkøb, dataleverance og kvalitetssikring mv og indgår i et nordisk samarbejde om højdemodeller i regi af Nordisk Geodætisk Kommission. Færøerne er velkommen til at koble sig på dette samarbejde for at udnytte den eksisterende viden fra NKG. Inden en digital højdemodel bestilles og produceres, bør referencenettet på Færøerne være i orden, ellers bliver det dyrt at rette op efterfølgende. IV. Fremtidig koordinering og samarbejde [afsnittet foreslås tilvejebragt som ping-pong proces mellem US og KMS] Vedligeholdelse Fremtidige snitflader At gøre tilgængelig for brugerne Beregningssamarbejde af nye punkter? A. Inden for hvilke områder bør vi sikre koordinering fremadrettet? 1. Fikspunktdatabase hos US og KMS En fremtidig koordinering bør sikre at fikspunktbeskrivelser opbevares ét sted, hos US på Færøerne. KMS skal dokumentere referencenettet på Færøerne og skal som minimum have en kopi af den færøske database vedrørende de overordnede punkter blandt andet for at sikre ensartethed i fremtiden. Skal der opbygges/kopieres databasestruktur til Færøerne, pt. er deres observationer filbaseret? 2. Valdemar i fremtiden Valdemar er på nuværende tidspunkt forberedt til en begrænset mængde information om de færøske fikspunkter, men kan på sigt tilpasses/udbygges til nye behov. I fremtiden vil KMS og US kunne arbejde hen imod en udvidelse af datamængden i Valdemar. Her tænkes specielt på alle de punkter, som ikke vil blive berørt i forbindelse med gennemførelsen af den nye netstrategi på Færøerne. B. Ansvar C. Samarbejder Deltagelse i NKG, fremtidige uge 40-kampagner. Færøerne 21apr.doc 17

18 D. Fremtiden 1. Færøerne overtager vel på sigt 2. Herefter også behov for samarbejde 3. I hvilken kvalitet skal der være ved overtagelse Færøernes regering har betinget sig at vil finansiere 50 % i kontinentalprojektet Færøerne 21apr.doc 18