FinnRef-satelliittipaikannusasemien merkitys Suomelle

Teksti: Hannu Koivula

Inspire-direktiivin mukainen EUREF-FIN ei ole tehnyt FinnRef-verkkoa tarpeettomaksi.

FinnRef-asema Olostunturilla
FinnRef-asema Olostunturilla. Kuva: Simo Marila.

 

Satelliittipaikannus elää tällä hetkellä suurta murrosvaihetta, jossa odotusarvot luotettavammalle paikannukselle ovat suuret. Amerikkalaisten GPS:n, venäläisten Glonass:n, kiinalaisten Beidoun ja eurooppalaisten Galileon yhteiskäyttö tarjoaa enemmän paikannussatelliitteja ja -signaaleja kuin koskaan aikaisemmin. Näille järjestelmille on yhteinen lyhenne GNSS (Global Navigation Satellite Systems, maailmanlaajuiset satelliittipaikannusjärjestelmät). Maanmittauslaitoksen FinnRef-verkon 47 tukiasemaa vastaanottavat kaikkien näiden järjestelmien dataa. FinnRef-verkko on osa Euroopanlaajuista GNSS-verkkoa, jolla ylläpidetään EU:n Inspire-direktiivin velvoittamaa eurooppalaista koordinaattijärjestelmää.

FinnRef ja EUREF-FIN

Moni muistaa vielä kolmiomittauksiin perustuneen kartastokoordinaattijärjestelmän. 1990-luvulla GPS alkoi yleistyä maanmittareiden työkaluna tuoden kiintopisteiden mittaamiseen uudenlaista tehokkuutta. GPS:n koordinaatisto poikkesi kuitenkin merkittävästi kkj:stä ja aiheutti hankaluuksia erityisesti valtakunnallisessa mittaustoiminnassa. Oli selvää, että Suomeen tarvittiin uusi satelliittipaikannusyhteensopiva koordinaatisto.

Geodeettinen laitos rakensi 1990- luvun alussa 12 GPS-aseman FinnRefverkon. Asemista neljä kuului myös kansainvälisiin verkkoihin, ja tätä kautta FinnRef-verkolle saatiin eurooppalaiset koordinaatit. Vuonna 1996– 1997 Geodeettinen laitos mittasi sadalla vanhalla kolmiopisteellä koordinaatit ja liitti tulokset FinnRef-verkon avulla eurooppalaiseen koordinaatistoon. Inspire-direktiivin mukainen EUREFFIN oli nähnyt päivänvalon. Uudessa järjestelmässä koordinaattien osalta tilanne jäädytettiin vuoden 1989 tilanteeseen ja korkeuden osalta mittausten keskiepookkiin 1997.0.

FinnRef-asemat Suomen kartalla
Harmaat FinnRef-asemat kuuluvat eurooppalaiseen GNSS-verkkoon ja tähdellä merkityt maailmanlaajuiseen verkkoon. Kuva: Hannu Koivula.

Maa liikkuu, koordinaatit eivät muutu

FinnRef-verkosta ei suinkaan tullut tarpeeton, kun EUREF-FIN oli määritelty. Vaikka viralliset EUREF-FIN -koordinaatit eivät muutu, niin todellisuus on toisenlainen. Satelliittipaikannus toimii maailmanlaajuisessa koordinaatistossa, jossa Suomi liikkuu koilliseen 25 cm kymmenessä vuodessa. Jääkaudenjälkeinen maankohoaminen muuttaa korkeuksia jopa 10 cm vuosikymmenessä.

FinnRef-asemien koordinaatteja lasketaan päivittäin, ja pitkistä koordinaattien aikasarjoista näemme EUREFFIN: n sisäisen tarkkuuden ja sen kuinka paljon se poikkeaa maailmanlaajuisesta järjestelmästä. Geodeettinen laitos uudisti FinnRef-verkon 20 aseman GNSS-verkoksi vuosina 2012–2013. Samassa yhteydessä avattiin maksuton DGNN-korjauspalvelu, jolla päästään 0,5 m tarkkuuteen.

Parempaa tarkkuutta korjauspalveluilla

Mikäli mittauksia tehtäisiin perinteiseen tyyliin sitomalla ne aina lähimpiin kiintopisteisiin, EUREF-FIN toimisi hyvin lähes kaikkeen mittaustoimintaan. Tänä päivänä yhä useammin tulokset halutaan nopeasti tosiajassa käyttäen korjauspalveluita. Korjauspalveluiden yhteisenä ominaisuutena on paikannukseen liittyvien virheiden mallintaminen ja korjausten lähettäminen asiakkaille.

Kotimaiset korjauspalvelut kuten TrimNet VRS ja HxGN SmartNet tuottavat tukiasemaverkkojensa avulla korjausta, jonka avulla asiakas saa koordinaattinsa EUREF-FIN -järjestelmässä. Maanmittauskaitos on laskenut FinnRef-verkon avulla molempien palveluiden tukiasemien EUREF-FIN -koordinaatit ja seuraa jatkuvasti, että ne pysyvät sallituissa rajoissa. Näin voidaan taata, että palveluiden käyttäjät saavat varmasti oikeita kansallisia koordinaatteja.

Kansallisten toimijoiden lisäksi on lukuisia maailmanlaajuisia korjauspalveluita, joilla vastaanottimen koordinaatit voidaan määrittää alle 10 cm tarkkuudella. Näiden palveluiden avulla saadaan kuitenkin yleensä globaaleja koordinaatteja, jotka eivät ole yhteensopivia EUREF-FIN:n kanssa. Myös eurooppalaiseen Galileo-järjestelmään on lähivuosina tulossa Euroopan komission päätöksellä maksuton korjaus (HAS; High Accuracy Service), jolla päästään desimetrin tarkkuuteen.

FinnRef linkittää eri järjestelmät yhteen

Geodeettinen laitos yhdistettiin Maanmittauslaitokseen Paikkatietokeskukseksi vuonna 2015. Maanmittauslaitos on edelleen tihentänyt FinnRef-verkkoa 47 aseman runkoverkoksi, joka tulee mahdollistamaan tarkan tosiaikaisen paikannuksen Maanmittauslaitoksen omassa toiminnassa. Näistä asemista 20 kuuluu eurooppalaiseen ja 2 maailmanlaajuiseen verkkoon, jota kautta tiedämme tarkasti GNSS:n ja EUREF-FIN:n koordinaatistojen erot.

Maanmittauslaitoksen yhtenä tehtävänä on ylläpitää Suomen koordinaatti-, korkeus ja painovoimajärjestelmiä. Tulevaisuudessa FinnRef tulee linkittämään nämä järjestelmät yhteen. Kaikki FinnRefasemat tullaan tarkkavaaitsemaan ja liki puolella tehdään toistettuja painovoimamittauksia. Näin taataan, että myös tulevaisuudessa Suomen järjestelmät ovat ajanmukaiset ja täyttävät vaativimmatkin tarkkuusvaatimukset.

Paikkatietokeskus on aina käyttänyt ja tulee käyttämään FinnRef-verkon dataa tutkimustoiminnassa tuottaen uutta tietoa satelliittipaikannuksen alalla. Verkon datan avulla on tutkittu mm. tarkkaa navigointia maalla, merellä ja ilmassa, GNSS-signaalin laatua, antennien ja niiden kalibrointien laatua, puhelimilla tehtävää paikannusta. Datan avulla on myös tutkittu maannousua ja kehitetty pohjoismainen maannousumalli sekä menetelmät globaalien koordinaattien muuntamiseksi kansalliseen järjestelmään.

Kirjoittaja:

Hannu Koivula toimii tutkimuspäällikkönä Maanmittauslaitoksen paikkatietokeskuksessa. Hannun tutkimusryhmä vastaa Suomen koordinaatti- ja korkeusjärjestelmien määrittelystä, kansainvälisistä yhteyksistä ja ylläpidosta. Hannu väitteli elokuussa Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa FinnRef-verkkoon liittyvästä tutkimuksesta ja kehitystyöstä. Hannu aloittaa 1.1.2020 Maanmittauslaitoksessa geodesian ja geodynamiikan osastonjohtajana.

Sähköposti: etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi