Emelie Wilhelmsson

3D-positionering till havs efter bearbetning med PPK- och PPP-lösning och kontroll av fartygets dynamiska rörelser

Datum, tid och plats: Torsdag den 4/5, kl 10.30, i Högbomsalen
Handledare: Göran Alm
Externa handledare: Ulf Olsson och Anders Åkerberg, Sjöfartsverket respektive Lantmäteriet
Examinator: Ian Brown
Masterprogram i geomatik med fjärranalys och GIS
Examensarbete i naturgeografi och kvartärgeologi, 30 hp

Sammanfattning:
I detta arbete undersöks det huruvida 3D-positionering till havs kan förbättras vid efterbearbetning av realtidpositioneringsdata.  SWEPOS-baserad RTK (noggrann GNSS) användes för att logga positioneringsdata på ett sjömätningsfartyg utmed Sveriges östra och norra kust under 7 dagar. Men då avstånden till stationsnätet är stora så har inte positionslösningarna alltid hållit högsta noggrannhet, vilket medför ett stort intresse av att undersöka om efterbearbetning av realtidsdata kan medföra bättre positioneringsnoggrannhet. Efterprocessering av positioneringsdata sker enligt Applanix In-fusion PPK (Post-Processed Kinematic) och PPP (Precise Point Positioning) lös integrering-koncept. Metodernas positionsnoggrannhet jämförs gentemot varandra samt mot insamlad data i realtid (RTK). Den vertikala komponenten granskas särskilt kritiskt för att utvärdera noggrannhet hos de olika metoderna och de data som presenteras utgår därför med hänsyn till vertikal positionering och höjd. Dock räcker det inte bara med att efterprocessera fartygets position enligt PPP eller PPK koncept för att få fram en bra positionering i vertikalled, utan fartygets höjdposition beror även på fartygets dynamiska rörelse. Att inkludera fartygets dynamiska rörelse leder inte bara till en noggrannare positionering, utan även till en ännu noggrannare beskrivning av vattenytans form. Vattenytans form är i sin tur en viktig komponent i framställning av modeller av geoiden, då vattenmassans fördelning påverkar tyngdkraftsmätningarna genom att vattenmassan varierar. Framtidsvisionen är att fartyg i framtiden skall kunna samla in data som kan användas för att kunna korrigera aktuell geiodmodell, genom att endast använda sig utav GNSS teknik och vattenståndskorrektioner från referensstationer. Säkra djupdata och noggrann GNSS-höjd kommer dessutom kunna skapa förutsättningar för att introducera 3D-navigeringssystem. Förutsättningarna finns då för systemet att beräkna om aktuellt djupgående är kompatibelt med de djupförhållanden som råder längre fram längs rutten. Systemet kan alltså stödja navigatören med förslag på fartjusteringar vid optimala lägen och tidpunkter. Vilket bör förbättra förutsättningarna att undvika grundstötningar.

Till att börja med granskas efterprocesseringsmetoderna förmåga att förbättra positionsnoggrannheten. De observationer som presenteras i detta arbete indikerar att positionsnoggrannheten varierar beroende på vilken metod som används. Resultaten visar att medelvärdet för positionsnoggrannheten (RMS) i vertikalled är som allra lägst med den efterprocesseringsmetod som baseras på PPK-koncept. RMS medelvärde för PPP efterprocesserings-koncept konstateras ha ett högre medelvärde än de värden som framgått från realtidslösningarna medelvärde. Genom att justera realtidslösningarna med hjälp av PPK kan i detta fall fartygets position i vertikalled justeras i medel med 5cm. I den sekundära processen användes GNSS höjden från PPK efterprocesseringsmetod tillsammans med statiska och dynamiska korrektioner för att få fram det aktuella vattenståndet.  Projektet visar på potentialen att använda denna av typ process för att få en noggrannare bild av vattenytan.

Välkomna!