Fotogrammetriska grundkartor nödvändiga och bra.

 

För att balansera ”debatten” om kvalitén på våra orienteringskartor en aning vill jag berätta om våra villkor som stereooperatörer då det gäller att göra bra grundmaterial samt att spåra de felkällor som trots allt finns i vår verksamhet.

 

Flyghöjden vid fotograferingen avgör i mångt och mycket detaljinnehållet och exaktheten i våra grundkartor. Sedan lång tid tillbaka rekommenderar vi flyghöjder vid fotograferingen på 2000-2500 meter. Det ger oss en mycket god inblick i terrängen, framförallt då i öppen och relativt öppen terräng.

Den låga flyghöjden gör att vi kan se stenar, diken, stigar, liggande träd, enstaka tydliga träd, m.a.o. små detaljer, mycket bra, och säkerheten vid karteringen är mycket hög.

I kulturmark är våra möjligheter nästan alltid mycket goda om man undantar åkerkonturer som döljs av slagskuggor från träden, i första hand barrträden. Där kan det vara svårt att se alla krökar på begränsningslinjen.

 

Generellt sett så ser ”kvalitétskalan” ut så här:

* helt öppen terräng i skog: mycket bra

* helt skogklädd mark i norrsluttning: mycket dåligt

Däremellan har vi en skala som innehåller alla möjliga gradskillnader beroende på en massa olika komponenters inverkan.

 

Grundkartor som har framställts med hjälp av flygbilder från s.k. normalhöjd, 4 600 m, blir sämre beroende på att allting är mycket mindre på bilderna och många detaljer ser vi inte ens. Dessutom är dessa bilder fotograferade då träden har löv, vilket gör det svårare att hitta små detaljer. Numera karteras endast ett mindre antal kartor från sådant bildmaterial.

De kartor som baserar sig på sådana grundkartor innehåller alltså många fler detaljer som är inmätta i fält av rekognosörer.

 

Bildkvalitén är en viktig faktor och ju lägre flyghöjden desto fler detaljer kan vi kartera. Men låg flyghöjd garanterar inte bra kvalité på bilderna. Om luften varit varm och därmed disig då fotograferingen gjordes, så blir bilderna sämre än vid kall och klar luft.

Liksom att fotolabbet kan ha en dålig dag och lämnar ifrån sig dåliga diapositiv vilka dock kan förbättras om dom får chansen att göra om jobbet. Exemplen på detta är många.

 

Trots de höga krav som vi ställer på den som flygfotograferar, kan bilderna innehålla långa skuggor, kanske lite löv. Faktorer som markant försämrar bildkvalitén.

 

Stödpunktskvalitén

Normalt använder vi ekonomiska kartan i skala 1:10 000 för att skaffa oss stödpunkter för skalbestämning och inpassning i koordinatsystemet ”Rikets nät”. Mindre vanligt är att de lokala koordinatsystemen som så gott som alla kommuner håller sig med, används vid våra karteringar, även om det förekommer då och då.

 

Beroende på var i landet som kartprojektet ligger så är tillgången på ekonomiska kartan varierande. I vissa delar av landet är kartorna relativt nya  och man har använt sig av moderna produktionsmetoder och kvalitén i form av plannoggrannhet är därmed hög.

 

I andra fall är kartorna mycket gamla, från 50- och 60-talet kanske. Då framställdes ek.-kartorna hantverksmässigt och man arbetade med både vatten och hårtork för att töja fotobilderna för att få dom att passa in på det nät av passpunkter som man hade inom ytan för resp. karta. Helt klart är att det uppstod felaktigheter i en sådan kartbild, speciellt om terrängen är kuperad.

 

Om vi idag tvingas använda dessa gamla kartor då vi söker passpunkter för skalbestämning och inpassning i koordinatsystem, så kan det naturligtvis inträffa att det uppträder felaktigheter. Dock är t.ex. vägkorsningar bra punkter för oss att använda då dessa ofta utgjorde passpunkter vid gamla tiders ”pusslande” med fotobilderna.

Detta fotomontage utgjorde sedan grundmaterialet vid fältarbetet för den ekonomiska kartan. 

Om vi lyckas passa in våra ”stereomodeller” på dessa ”rätta” punkter med acceptabla medelfel så kan vi kartera mellanliggande områden med samma medelfel som vi har vid passpunkterna..

 

De modernaste ek.-kartorna får vi utritade av Metria utifrån färska digitala databaser.  Detaljinnehållet i dessa kartor, s.k. basbevis, kan vi själva välja. Generellt innehåller dom färre antal detaljer eftersom flygbilden saknas i bakgrunden. Däremot finns hus, vägar, åkerkonturer, diken etc. Allt med hög geometrisk noggrannhet.

 

Den högsta noggrannheten får vi då vi använder flygbilder som har fotograferats för kartering av primärkartor eller andra storskaliga kartor inom en kommun. Då har vi tillgång till stödpunkter som är inmätta på marken med hög noggrannhet.

Vi kan finna dessa punkter i flygbilderna eftersom man innan fotograferingen har lagt ut vitmålade skivor centrerade över punkten ifråga. Dom är c:a 30 x 30 cm stora, kallas på fackspråk för ”signaler” och syns tydligt i bilderna.

Dessa punkter har givna koordinater i x, y och z och ett plastunderlag innehållande dessa punkter kan karteras upp och kartan ritas direkt på detta underlag.

 

Vid digital framställning av grundkartan matas dessa givna koordinater in i ett GIS-program och kartan ritas likaså med dessa givna koordinater som stöd och vi uppnår en noggrannhet som är mer än tillräcklig för vårt behov..

 

Hur stora är då felen?

Vid användning av de äldsta ek.-kartorna kan man i olyckliga fall konstatera ett medelfel av så pass mycket som +/-5 meter, och då man har tillgång till de modernare ligger medelfelet i stället på +/- 1-2 meter. Siffrorna framtagna genom beräkning vid digital ritning.

Då vi får förmånen att använda kommunernas material enligt ovan, talar vi om medelfel i stödpunkterna som ligger på halvmetern när, ibland mindre, beroende på vilken flyghöjd man har använt sig av.

 

Stor nytta av GPS kan man ha, om man mäter koordinaterna för tydliga detaljer i flygbilderna, punkter som vi stereooperatörer kan använda då vi skall skalbestämma våra kartor och passa in dom i koordinatsystemet. Då skulle vi få ett tillförlitligt stöd som gör att vi inte saknar passpunkter i framförallt skogrika och därmed på ek.-kartan detaljfattiga områden. Dock skall då kravet på tillförlitliga mätningar tillgodoses och det innebär kanske att man måste använda dyrbar utrustning eftersom vi då inte förväntar oss felaktiga koordinater.

 

Rekognosering

För att använda GPS på ett förståndigt och riktigt sätt då man skall revidera en gammal karta är enligt min mening att göra noggranna mätningar i ett antal punkter t.ex. vägkorsningar på olika delar av kartan. Man har på dessa punkter god kontakt med de satelliter som man behöver. På det sättet kan man skapa  en stomme av punkter som har rätt geografiskt läge och man kan därefter skapa t.ex. en digital kartbas till vilken man importerar och passar in den karta som man har digitaliserat. Då har man minimerat de fel som lokalt kan finnas i kartan, fel som pekar i olika riktningar och som kan härledas till ev. felaktigheter i stödpunkter som fanns i den ursprungliga ekonomiska kartan.

Vill man sedan göra kompletterande mätningar av nya hyggen, vägar etc. med GPS så bör man trots detta vara observant på tidigare kartering och lägga in nya detaljer i rätt förhållande till de befintliga.

 

Nyritning genom stereobearbetning.

Alternativet till att revidera en gammal karta, speciellt om man vet att den är dålig, är att rita en ny. Ingenting går i snabbhet upp mot att rita en ny med hjälp av en ny fotografering och ett nytt fotogrammetriskt grundmaterial. Därmed blir det ur ekonomisk synpunkt billigast, även om det aldrig blir billigt att rita en ny karta.

Då vi talar om kostnader så måste vi jämföra priser som gäller för uppdragstagare som har kartritning som yrke och levebröd.

 

Vid nykartering av idag får man generellt sett en mycket bra grundkarta i de öppna och halvöppna områdena. De detaljer som stereooperatören ritar in har han/hon sett tydligt och har alltså rätta lägen: vägar, stigar, stenar, diken, sjökonturer, åkerkonturer, punkthöjder och inte minst höjdkurvorna ligger där dom skall ligga. Med andra ord detaljer som skall med på den färdiga kartan eller detaljer som har hög geometrisk noggrannhet och som kan användas som utgångspunkter för inmätning av detaljer, som vi inte kan se från ovan p.g.a. skog.

 

Naturligtvis misstolkas bilderna ibland av oss, men den erfarne rekognosören vet omedelbart vad vi avser och kan rätta till felet.

 

De direkta lägesfelen i karterade detaljer är inte större än de medelfel som har konstaterats ligga i stödpunkterna. Man får alltså inte gissa var t.ex. stigar eller diken går fram i terrängen och ritar alltså inte in detaljer som man inte ser  med säkerhet.  Om man chansar så lurar man rekognosören, och fel kan uppstå.

Samma mängd av högkvalitativ information kan aldrig inom samma tidsrymd inhämtas på  annat sätt med någon teknik som vi har tillgång till idag.

 

Skog, skog, skog………..

Problemen för rekognosören uppstår i de områden som har tät skog och där vi inte kan se så mycket, ibland ingenting alls. Kanske har vi sett några stora lövträd i barrskogen eller vice versa. Gläntor i större eller mindre omfattning kan vi kartera, och kan vi kombinera glänta med enstaka tydligt träd är chansen stor att rekognosören hittar platsen och kan mäta in ytterligare detaljer därifrån. Saknas säkra utgångspunkter för t.ex. stegning till objekt som läggs in på kartan riskerar man att dessa detaljer får ett felaktigt läge.

Det är här som GPS borde kunna användas, men här är det känt att det är svårt att få en bra mottagning av signalerna från satelliterna.

 

Vi skall anamma ny teknik vid vår kartritning om den är bättre än den tidigare använda, men vi skall akta oss för att göra oss av med den gamla, vilken i det här fallet ännu så länge är oslagbar. Eller som det heter på nysvenska. ”outstanding”

Vilken rekognosör vill springa runt och rita in höjdkurvorna med hjälp av en GPS? Det blir många extra mil och det är väl tillräckligt jobbigt som det är nu, inte sant?

 

Sven Bohlin

Stereooperatör

 

 ………………………………………………………………………………………………….

 

”Teknisk ruta” om satellitpositionering  och dess framtid.

 

Där stereooperatörer har problem på grund av tät vegetation där har man även stora problem med att kunna ta emot signaler från GPS-satelliterna. Anledningen till detta är att GPS-signalerna är svaga, så pass svaga att de inte tränger genom lite tätare löv- eller grenverk. Det är en realitet som vi GPS-användare lever med dagligen, men det finns ett visst hopp om förbättring framöver.

 

I mars 1998 beslutades att GPS skall förses med två nya (civila) signaler som skall implementeras på nästa generations satelliter (Block IIF) och som kommer att ske stegvis. Det är dock först från och med åren 2008-2012 som vi kommer att kunna märka en förbättring i våra mätningar, eftersom det dröjer till dess innan det finns tillräckligt många av de nya satelliterna uppe i omloppsbana och i bruk.

 

Enligt de planer som offentliggjorts planerar man att öka effekten med 6dB i den nya s.k. L5-signalen (jämfört med C/A-koden) i nästa generation av GPS-satelliter (-154 dBW jämfört med –160dBW). Detta kommer dock endast att ha en marginell inverkan på möjligheten att ta emot signalerna i tät skog. En annan, och i dessa sammanhang mer betydelsefull, förbättring som kommer att ske är att koderna på den nya L5-signalen kommer att ha en högre bithastighet än på nuvarande C/A-kod, vilket bland annat ger en högre upplösning vid (kod)mätning, lägre brus och mindre känslighet för flervägsfel (multipath). Sammantaget kommer detta innebära att vi kommer att kunna mäta med en högre noggrannhet än idag.

 

Europeiska Unionen (EU) planerar att bygga ett eget satellitpositioneringssystem kallat GALILEO. I december i år skall EU ta ett beslut huruvida satellitsystemet skall byggas eller inte. Om GALILEO blir en realitet kommer det att vara färdigt att användas först år 2008. Det finns flera olika förslag på hur signalstruktur och signalstyrka skall designas, men det kommer inte att erbjuda någon markant förbättring jämfört med GPS. Med andra ord, signalerna kommer inte att kunna penetrera lövverk och dylikt i speciellt högre grad än vad GPS-systemet lyckas med.

 

Den största fördelen om GALILEO byggs ligger i att det kommer att finnas ca 30 stycken fler satelliter runt jorden. Detta innebär att det är större chans att fler satelliter befinner sig i någon ”lucka” i vegetationen än vad som är fallet idag.

 

Avslutningsvis, precis som Björn Ljunggren säger när det gäller GPS-mätning i skog (Skogssport 8/2000): Man bör göra ett stort antal mätningar för varje punkt och sedan beräkna standardavvikelse för att kunna sortera bort mätningar med stora felvärden!

 

 

 

 

Författare: Patric Jansson (Järfälla OK), som har doktorerat inom ämnesområdet navigering och positionsbestämning med satellitsystemet GPS. Jobbar sedan flera år med praktiska GPS-tillämpningar.

 

e-post: patric.jansson@aerotechtelub.se