Höjdmätning med RUFRIS

Satellitmätning, som effektiviserat all detaljmätning, har en i många fall acceptabel mätosäkerhet i plan men i höjd är saken en annan. I tidigare FoU-projekt Stomnät i luften har Trafikverket, som demonstration, visat på möjligheten att använda en kombination av satellit- och totalstationsmätning i en metod kallad RUFRIS (Realtidsuppdaterad fri-station). Demonstrationsprojektet visade att RUFRIS har en låg mätosäkerhet i både plan och höjd. Följande projekt avser att utvärdera om RUFRIS kan användas som alternativ till mätmetoder att etablera utgångspunkter i höjd. Syftet är att studera om metoden är tillräckligt stabil för att uppfylla den kravbild som avvägning har idag. Tidigare studier av RUFRIS har utförts i en begränsad omfattning på enstaka punkter men här används ett större material för att få en bättre bild av den standardosäkerhet som kan förväntas. Med en alternativ metod till avvägning öppnas möjligheten till kostnadsbesparingar i såväl produktions- som underhållsfasen av en infrastrukturanläggning. I projekt Ostlänken har en mängd RUFRIS-stationer etablerats för att kontrollera det projekteringsunderlag som upprättats genom luftburen laserskanning. Ett material som kan komma väl till pass vid en utvärdering av metodens tillämpbarhet vid bestämning av höjd. Följande studie visar att mätosäkerhet för etablering av ellipsoidhöjd har en standardosäkerhet på 4 - 6 mm i SWEPOS-nät med förtätningsgrad på 35 km. Rapporten visar också geoidmodellens kvalitet har en stor betydelse vid bestämning av höjd i RH2000.Verifiering av RUFRIS som en alternativ metod för bestämning av höjdmätnin

A Complete Model for Displacement Monitoring Based on Undifferenced GPS Observations

During recent years there has been a great focus on the climate changes within the media. More or less every day more newspaper articles are presented about the global warming issue and the effect on us human race. Climate models predict higher temperatures and more rain in the northern part of Europe. It is also predicted that the weather will become more extreme e.g. it will rain a lot during longer periods than has been the norm. If these predictions are correct, the amount of water that is going to be transported away in streams and rivers will increase and so also will the subsoil water level. The latter increases the risk for landslides in areas with fine grained soils. An early warning system that is able to alert people before a landslide take place would be of great interest. The purpose of this work is to develop a complete real-time displacement monitoring system based on observations from several GPS-receivers that could be used as an early warning system. Due to the complex correlation structure of the traditionally used double differences, an alternative method based on undifferenced observations is used. Theoretically this approach shows some advantages and simplifies the correlative structure of observables compared to the double differenced method. A complete model for the undifferenced approach is presented in this thesis including its software implementation. A displacement detection system includes not only the positioning algorithms, but also methods to detect if any displacement occurs. There are many methods available to discriminate displacements, which are used in the traditional control of manufacturing processes. Several of these methods are compared in this thesis, such as the Shewhart chart, different Weighted Moving Average (WMA) charts and the CUmulative SUMmation (CUSUM). Practical tests show that it is possible to detect an abrupt shift on sub centimetre level at the same epoch as the shift occurs. Smaller shifts are also detectable with the applied approach but with a slightly longer detection time.QC 2010062

Undifferenced GPS for Deformation Monitoring

This thesis contains the development of a deformation monitoring software based on undifferenced GPS observations. Software like this can be used in alarm systems placed in areas where the earth is unstable. Systems like this can be used in areas where people are in risk of getting hurt, like in earthquake zones or in land slide areas, but they can also be useful when monitoring the movements in buildings, bridges and other artefacts. The main hypotheses that are tested are whether it is possible to detect deformations with undifferenced observations and if it is possible to reach the same accuracy in this mode as when working in a traditional mode where the observations are differenced. The development of a deformation monitoring software based on undifferenced GPS observations is presented. A complete mathematical model is given as well as implementation details. The software is developed in Matlab together with a GPS observation simulator. The simulator is mainly used for debugging purposes. The developed software is tested with both simulated and real observations. Results from tests with simulated observations show that it is possible to detect deformations in the order of a few millimetres with the software. Calculations with real observations give the same results. Further, the result from calculations in static mode indicates that the commercial software and the undifferenced software diverge a few millimetres, which probably depends on different implementations of the tropospheric corrections. In kinematic mode the standard deviation is about 1 millimetre larger in the undifferenced mode than in the double differenced mode. An initial test with different observation weighting procedures indicates that there is a lot of potential to improve the result by applying correct weights to the observations. This is one of the aims in the future work within this project. This thesis are sponsored by the Swedish Research Council for Enviroment, Agricultural Sciences and Spatial Planning, FORMAS within the framework “Monitoring of construction and detection of movements by GPS ref no. 2002-1257"QC 2010110

Kompletterande studier kring detaljmätning vid datafångst i tidiga projektskeden

Inom Trafikverkets sker löpande datafångst för att täcka investeringsverksamhetens behov av underlag för planering, projektering och byggnation. Datafångst sker nationellt och traditionellt genomförs upphandling projektvis där behoven uppstår i projekten. Följande rapport är en del av den löpande utvecklingen inom Trafikverket. Syftet med rapporten är att lyfta de problemsituationer man ställs inför vid användandet av de nationella referenssystemen för datafångst samt att studera en alternativ metod för stationsetablering som kan användas vid detalj- och kontrollmätning i projekten

Metodbeskrivning RUFRIS

I många praktiska mätningssituationer begränsas möjligheten att mäta med RTK. Det kan röra sig om situationer då satellittäckningen är för dålig och/eller då toleranskraven är för höga att RTK-mätning inte lämpar sig. Realtidsuppdaterad FRI Station (RUFRIS) är en metod som möjliggör en övergång från GNSS-teknik till traditionell mätningsteknik. Metoden är framförallt användbar i situationer där inga stomnätspunkter finns tillgängliga på marken och där hög relativ noggrannhet eftersträvas.Följande metodbeskrivning beskriver hur man etablerar och kontrollerar en stationsetablering med RUFRIS. Metodbeskrivningen är upprättad baserad på ett underlag som omfattar såväl teoretiska studier som praktiska utvärderingar

Pilotprojekt för användning av satellitbaserade positioneringssystem vid anläggningsbyggnad

Denna rapport utgör slutredovisningen av ett pilotprojekt för användet satellitbaserade positioneringssystem enligt konceptet projektanpassat nätverks-RTK (PA-NRTK) vid anläggningsbyggnad. Syftet med rapporten är att redovisa det arbete som gjorts inom pilotprojektet samt att sammanfatta de erfarenheter som olika användargrupper har från etablering och användning av PA-NRTK. Pilotprojektet har bedrivits i Trafikverkets regi med syfte att utvärdera teknikens möjligheter vid användning inom Trafikverkets verksamhet. Rapporten baseras på publicerat material i form av olika rapporter, arbetsmaterial från löpande uppföljning samt på en serie telefonintervjuer med projektets aktörer. Rapporten inleds efter sammanfattningen med en bakgrund till PA-NRTK och pilotprojektet i vilken tekniken utvärderats. Därefter redogörs resultatet från erfarenhetsåterföringen och slutligen en ekonomisk utvärdering av PA-NRTK för pilotprojektet

Höjdmätning med RUFRIS

Satellitmätning, som effektiviserat all detaljmätning, har en i många fall acceptabel mätosäkerhet i plan men i höjd är saken en annan. I tidigare FoU-projekt Stomnät i luften har Trafikverket, som demonstration, visat på möjligheten att använda en kombination av satellit- och totalstationsmätning i en metod kallad RUFRIS (Realtidsuppdaterad fri-station). Demonstrationsprojektet visade att RUFRIS har en låg mätosäkerhet i både plan och höjd. Följande projekt avser att utvärdera om RUFRIS kan användas som alternativ till mätmetoder att etablera utgångspunkter i höjd. Syftet är att studera om metoden är tillräckligt stabil för att uppfylla den kravbild som avvägning har idag. Tidigare studier av RUFRIS har utförts i en begränsad omfattning på enstaka punkter men här används ett större material för att få en bättre bild av den standardosäkerhet som kan förväntas.Med en alternativ metod till avvägning öppnas möjligheten till kostnadsbesparingar i såväl produktions- som underhållsfasen av en infrastrukturanläggning. I projekt Ostlänken har en mängd RUFRIS-stationer etablerats för att kontrollera det projekteringsunderlag som upprättats genom luftburen laserskanning. Ett material som kan komma väl till pass vid en utvärdering av metodens tillämpbarhet vid bestämning av höjd.Följande studie visar att mätosäkerhet för etablering av ellipsoidhöjd har en standardosäkerhet på 4 - 6 mm i SWEPOS-nät med förtätningsgrad på 35 km. Rapporten visar också geoidmodellens kvalitet har en stor betydelse vid bestämning av höjd i RH2000

Undifferenced GPS for Deformation Monitoring

This thesis contains the development of a deformation monitoring software based on undifferenced GPS observations. Software like this can be used in alarm systems placed in areas where the earth is unstable. Systems like this can be used in areas where people are in risk of getting hurt, like in earthquake zones or in land slide areas, but they can also be useful when monitoring the movements in buildings, bridges and other artefacts. The main hypotheses that are tested are whether it is possible to detect deformations with undifferenced observations and if it is possible to reach the same accuracy in this mode as when working in a traditional mode where the observations are differenced. The development of a deformation monitoring software based on undifferenced GPS observations is presented. A complete mathematical model is given as well as implementation details. The software is developed in Matlab together with a GPS observation simulator. The simulator is mainly used for debugging purposes. The developed software is tested with both simulated and real observations. Results from tests with simulated observations show that it is possible to detect deformations in the order of a few millimetres with the software. Calculations with real observations give the same results. Further, the result from calculations in static mode indicates that the commercial software and the undifferenced software diverge a few millimetres, which probably depends on different implementations of the tropospheric corrections. In kinematic mode the standard deviation is about 1 millimetre larger in the undifferenced mode than in the double differenced mode. An initial test with different observation weighting procedures indicates that there is a lot of potential to improve the result by applying correct weights to the observations. This is one of the aims in the future work within this project. This thesis are sponsored by the Swedish Research Council for Enviroment, Agricultural Sciences and Spatial Planning, FORMAS within the framework “Monitoring of construction and detection of movements by GPS ref no. 2002-1257"QC 2010110