Satelliter och atomur styr ditt dagliga grävande

Spaning: När grävsystemets skärm ritar upp en exakt terrängmodell är det bara att sätta skopan i backen och följa instruktionerna. Men hur kan systemet veta exakt var maskinen står?

Att satelliter är inblandade, det har vi ju koll på. Med hjälp av signaler från rymden kan våra maskiner få information om exakt var på jordytan de befinner sig. Men hur går det till?

Frågan går till Peter Wiklund som är sektionschef för sektionen SWEPOS vid Geodetisk infrastruktur, en del av statliga Lantmäteriet.

– Positionsbestämning på jordytan med hjälp av satelliter, GNSS-tekniken, bygger på att man har satt upp en matematisk modell över jorden som satelliterna är positionsbestämda i. Detta fungerar ihop med signalerna från satelliterna för att ge positioner på jordytan, förklarar han.

Vårt jordklot har alltså mätts upp och försetts med noggrant placerade fasta punkter, ett referenssystem. Utifrån detta rutnät av punkter kan vi ta reda på var på kartan vi befinner oss. Innan satelliterna kom var denna procedur besvärligare. Då fick vi fastställa vår position genom att mäta avstånd till referenspunkterna på ett mer jordnära sätt, till exempel genom att se dem med blotta ögat eller pejla dem med hjälp av radiosignaler eller andra metoder.

Numera placerar vi oss rätt i rutnätet med hjälp av signaler från rymden. Runt jordklotet kretsar ett åttiotal satelliter som skickar signaler till jorden. Med sig ombord har de också mycket exakta klockor, atomur.

När satelliternas signaler kommer till marken läser en GNSS-mottagare av signalen. Tiden som det tagit signalen att färdas genom rymden mäts och genom att satellitens position är känd går det att räkna ut GNSS-mottagarens läge på markytan.

Signaler från tre satelliter behövs för att få en tredimensionell position, signal från en fjärde satellit krävs för att synkronisera GNSS-mottagarens klocka med satellitsystemets tid.

En GNSS-mottagare för vardagsbruk ger en osäkerhet på några få meter. Det räcker dock inte för de krav som ställs vid väg- och husbyggen. Olika system för att minska osäkerheten har använts och i dag är det referensstationer som ger nätverks-RTK som har störst användning.

– Redan på 1990-talet hade vi ett tjugotal referensstationer, SWEPOS, i Sverige som gav centimeternoggrannhet genom beräkningar i efterhand, berättar Peter Wiklund och konstaterar att det var en framsynt satsning.

– Sverige beslutade sig tidigt för att anlägga ett nationellt system med referensstationer och vi har idag cirka 380 stycken.

Peter Wiklund ser det som en vinst för samhället att vi i Sverige har ett statligt stödsystem för satellitpositionering.

Referensstationerna ingår i Lantmäteriets stödsystem för satellitpositionering, SWEPOS, som finansieras med statliga anslagsmedel och avgifter från användare. I andra länder har privata företag tagit initiativet och byggt egna nät. Det innebär dock att de byggts parallellt och överlappar varandra.

Det svenska, statliga systemet, tycker Peter Wiklund har flera fördelar. Det hade varit svårt för en enskild aktör att bygga ett nät som täckt hela Sverige med den noggrannhet som vi har idag. Dessutom värdesätter han samarbetet med kommuner, Trafikverket, entreprenadbranschen och återförsäljarna av GNSS-utrustning.

Nätverks-RTK lanserades som tjänst 2004 och har idag 4 000 registrerade användare. De jämnt fördelade referensstationerna mäter kontinuerligt mot samma satelliter som användaren. Det gör att inverkan av tillfälliga osäkerhetskällor kan uppskattas och osäkerheten minskas. Beräkningarna görs vid SWEPOS driftcentral i Gävle och skickas sedan vidare via mobiltelefonnätet eller internet till användaren. Resultatet blir en position med en osäkerhet på ett par centimeter.

För att använda sig av nätverks-RTK krävs att användaren har en GNSS-mottagare av RTK-klass, fri sikt mot minst fem satelliter, abonnemang på SWEPOS Nätverks-RTK-tjänst samt ett mobiltelefonabonnemang.

– I ordinarie nät har vi idag en noggrannhet i höjdled på 30 millimeter för 68 procent av alla mätvärden och horisontellt ligger vi på 15–20 millimeter.

Systemet av referensstationer har sedan 2010 ett avstånd mellan varje station på 70 kilometer. För att ytterligare förbättra noggrannheten pågår arbete med att förkorta avstånden mellan stationerna ner till 35 kilometer. I storstäder som Stockholm och Göteborg finns områden med tätare placering.

– I höjdled kan noggrannheten därmed förbättras till 10–15 millimeter, konstaterar Peter Wiklund.

Det är dock inte enbart tätheten mellan referensstationerna som avgör hur noga vi kommer att kunna bestämma en position i framtiden.

Även den geodetiska infrastrukturen, modellen som beskriver hur jorden faktiskt ser ut, förbättras kontinuerligt. Den till synes släta medelhavsytan och dess tänkta förlängning under kontinenterna avviker från den matematiska modellen på grund av skillnader i jordens uppbyggnad som ger skillnader i tyngdkraften. Dessa avvikelser bestäms genom pågående tyngdkraftsmätningar och den matematiska modellen blir allt mer rättvisande.

Antalet satelliter har också betydelse, och Peter Wiklund poängterar att Sverige deltar i det europeiska satellitnavigeringssystemet Galileo, som kommer att ge ökad noggrannhet.

– Vårt mål är att klara en noggrannhet på 10 millimeter i höjdled i hela den del av nätet som har 35 kilometers avstånd mellan referensstationerna. Vi får väl se om och när vi uppnår det, avslutar han.

Text: Sofia Barreng Illustration: SWEPOS

Content retrieved from: https://maskinentreprenoren.se/satelliter-och-atomur-styr-ditt-dagliga-gravande/.