VUOSIKERTOMUS 2007

ANNUAL REPORT 2007

Geodeettinen laitos, Geodeetinrinne 2, PL 15, 02431 MASALAPuh. *(09) 295 550, faksi (09) 295 55 200, http://www.fgi.fi

Geodetiska institutet, Geodetbrinken 2, PB 15, 02431 MASABYTel. *(09) 295 550, Fax (09) 295 55 200, http://www.fgi.fi/index_swe.php

Finnish Geodetic Institute, Geodeetinrinne 2, P.O.Box 15, FI-02431 MASALA, FINLANDTel. +358 9 295 550, Fax +358 9 295 55 200, http://www.fgi.fi/index_eng.php

GE

ODEETTINEN LAITO

S G

EO

D

ETISKA INSTITU

TE

T

Sisällysluettelo 4 Ylijohtajan katsaus 6 Överdirektörens översikt 7 Hallinto10 Koordinaattijärjestelmät12 Painovoima16 Maankuoren liikkeet17 Metrologia ja laatu22 Georeferointi ja kartoitusmenetelmät26 Paikkatietojen analysointi ja yhteiskäyttö33 Satelliittipaikannus36 Yhteyshenkilöt38 Julkaisut

Contents 4 Director General’s review 7 Administration10 Geodetic reference systems12 Gravity16 Geodynamics17 Metrology and quality22 Geo-referencing and mapping26 Geospatial analysis and interoperability33 GNSS-positioning36 Contact persons38 Publications

Geodeettinen laitos on geodesian ja paikkatietoalan asiantuntija- ja tutkimuslaitos. Se tekee paikka-tietoalan mittaus- ja tutkimustyötä yhteistyössä yliopistojen ja tutkimuslaitosten, julkisyhteisöjen ja yritysten kanssa Suomessa sekä Euroopassa. Laitos tutkii ja kehittää geodesian, geodynamiikan, geoinformatiikan, kartografian, kaukokartoituksen, fotogrammetrian, navigoinnin ja paikannuksen menetelmiä ja laitteita. Laitoksen tehtävänä on myös edistää näillä aloilla uusien menetelmien ja teknologioiden käyttöönottoa tietoyhteiskunnan tarpeisiin. Geodeettinen laitos toimii maa- ja metsätalousministeriön asiantuntija- ja tutkimus-laitoksena.

The Finnish Geodetic Institute (FGI) is a research institute specializing in geodesy and geospatial information science and technology. It carries out research and conducts scientific observations in collaboration with academia, public-sector bodies and the geospatial business sector in Finland and in Europe. The FGI studies and develops methods and instruments in the field of geodesy, geodynam-ics, geoinformatics, cartography, remote sensing, photogrammetry, navigation and positioning. It also promotes the implementation of new methods and technologies to serve the needs of the informa-tion society. The Finnish Geodetic Institute acts as an expert and research institute for the Ministry of Agriculture and Forestry.

Taitto LAGArTo • Yliopistopaino 2008

4

Ylijohtajan katsaus

Director General’s review

The role of ICT in the acquisition, handling and utiliza-tion of geographical information is absolutely essential, and this technology will grow even more important in the future. Geographical information is produced with both permanent indicators embedded in the ground or in buildings and mobile indicators attached to cars, air-borne objects and satellites. The information gathered is transferred via several different methods to proces-sors, users and beneficiaries of the data. When you add to this equation the global satellite positioning system and the diverse business applications of geographi-cal information, the picture of a modern geographic information infrastructure is complete. Finland, with its industrial expertise and extensive research devoted to geographical information, is excellently equipped to participate in the development of this infrastructure.

In 2008, national legislation implementing the EU’s INSPIRE directive will be enacted in Finland. At the same time, a decision will be taken on how national geographical information will be produced and distrib-uted in the future. We do not yet know what kind of modern and user-friendly infrastructure will be devel-oped for Finland.

The FGI has developed its research activities over the last decade in such a way that they now include all the essential components of the modern geographical information infrastructure. These components include the creation and maintenance of coordinate systems, the acquisition of geographical information via several different methods, the rapid processing and delivery of geographical information to the user, and position-ing technology. Moreover, the FGI is in the process of developing two modern testing areas for geographical information technology, one in the city and one in the countryside. With these developments, the FGI is now in a prime position to participate in the planning, development and implementation of a national geo-graphical information strategy.

Major changes are forthcoming in the next few years both in Finland’s central government and in the busi-ness and industries in the FGI’s sphere of operations. These changes will inevitably affect the activities of the FGI. Structural reforms in central and local government will create new opportunities, but in this process we must also be mindful not to lose the competence capital that we have accrued. It would be impossible to build a better future without that capital. As we build for the future, we must monitor the international status and development of the geodetic and geographical informa-tion sector. Research areas represented by the FGI and the related business and industry are now firmly inter-national, and the FGI and its resources are significant players in the international research field, particularly in the context of the Nordic countries. In the future, the FGI must purposely step up its efforts to cooperate

Informaatio- ja tietoliikennetekniikan merkitys paik-katietojen hankinnassa, käsittelyssä ja hyödyntämisessä on erittäin oleellista. Tulevaisuudessa tämän tekniikan merkitys kasvaa edelleen. Paikkatietoja hankitaan maastoon ja rakennuksiin kiinteästi asennettujen ilmaisimien sekä autoissa, lennokeissa ja satelliiteissa olevien ilmaisimien avulla. Kerätyt tiedot välitetään monin eri menetelmin tietojen käsittelijöille, käyttäjille ja hyödyntäjille. Kun tähän lisätään globaalisti toimiva satelliittien avulla tehtävä paikannus ja paikkatietojen monipuolinen soveltaminen yritystoiminnassa, on kuva modernista paikkatietoinfrastruktuurista valmis. Suo-mella on erinomaiset mahdollisuudet osallistua tämän infrastruktuurin kehittämiseen teollisen osaamisensa ja paikkatietoihin kohdistuvan tutkimuksensa kautta.

Vuonna 2008 luodaan maassamme lainsäädän-nölliset perusteet INSPIRE-direktiivin kansalliseksi toimeenpanemiseksi. Samalla päätetään se, miten kansallinen paikkatietopalvelujen tuottaminen ja jakelu järjestetään. Tulevaisuudessa jää päätettäväksi se, minkälainen moderni ja käyttäjiä tehokkaasti palveleva infrastruktuuri maahan aikanaan rakennetaan.

Geodeettinen laitos on kehittänyt viime vuosikym-menten aikana toimintaansa niin, että sen tutkimus-toiminta käsittää nyt kaikki oleelliset osat modernista paikkatietoinfrastruktuurista: koordinaattijärjestelmien luomisen ja ylläpidon, paikkatiedon hankinnan eri menetelmiä käyttäen, paikkatietojen prosessoinnin ja toimittamisen nopeasti käyttäjille sekä paikannustek-niikan. Tämän lisäksi laitoksella on kehitteillä kaksi modernin paikkatietotekniikan koe- ja testausaluetta, toinen kaupungissa ja toinen maaseudulla. Näin ollen laitoksella on hyvät valmiudet osallistua kansallisen paikkatietostrategian suunnitteluun, kehittämiseen ja toteuttamiseen.

Lähivuosina tapahtuu valtionhallinnossa ja laitoksen toimialalla elinkeinoelämässä edelleen suuria muutok-sia, jotka vaikuttavat laitoksen toimintaan. Valtion- ja kuntahallinnon rakenteelliset uudistukset luovat uusia toiminnan mahdollisuuksia, mikäli samalla pidetään huoli siitä, että olemassa olevaa osaamispääomaa ei hukata uudistusten myötä. Tulevaisuutta ei rakenneta ilman tätä pääomaa. Tulevaisuutta rakennettaessa on huomioitava geodesian ja paikkatietoalan kansainväli-nen tila ja kehitys. Laitoksen edustamat tutkimusalat sekä niihin liittyvä elinkeinoelämä ovat nykyisin voi-makkaasti kansainvälisiä ja laitos on voimavaroineen merkittävä toimija kansainvälisessä tutkimuskentässä erityisesti Pohjoismaissa. Tulevaisuudessa laitosta onkin

5

in projects as a part of the European research network. This is necessary if the FGI is to develop its compe-tence and funding beyond our national resources. The FGI must also extend its participation in the field of global research.

The commercial markets for geographical informa-tion are growing and becoming more concentrated, and clear global leaders are appearing. At the same time, governments are increasingly looking to use geo-graphical information to improve productivity, and the European Union is working to create a common geo-graphical information policy. All of these factors will create new research and development needs that will have to be considered as the FGI develops.

This past year was the FGI’s 89th year of operations, and the main goals set were achieved. In 2008, the FGI will celebrate its 90th anniversary, having been founded by virtue of an Act enacted by the Finnish Parliament on 5 July 1918. The FGI has a long tradi-tion of research, and assessments have shown that its activities are of a high quality. Up to date despite its age, the FGI is ready to meet all future research obliga-tions.

Ylijohtaja

Director General

yhä määrätietoisemmin kehitettävä yhteistyön kautta osaksi eurooppalaista tutkimusverkkoa, jotta se tulevina vuosina voi saada sekä osaamista että rahoitusta koti-maasta saatavien voimavarojen lisäksi. Tämän lisäksi laitosta on kehitettävä myös globaalissa tutkimuksen kentässä.

Paikkatietoalan kaupalliset markkinat kasvavat, kes-kittyvät ja niille ilmestyy suuria globaaleja toimijoita. Samalla hallinto tulee käyttämään nykyistä enemmän paikkatietoja tuottavuutensa parantamiseksi ja Euroo-pan Unioni toteuttaa voimakkaasti yhtenäistävää paikkatietopolitiikkaa. Tämä luo uusia tutkimus- ja kehittämistarpeita, jotka on huomioitava laitosta kehitettäessä.

Kulunut vuosi oli laitoksen 89. toimintavuosi ja laitos saavutti sille asetetut tavoitteet. Vuosi 2008 on laitoksen 90. toimintavuosi, sillä laitos perustettiin Eduskunnan säätämällä lailla 5.7.1918. Laitos omaa pitkän tutkimustradition. Arviointien perusteella sen toiminta on laadukasta, joten iästään huolimatta se kykenee täyttämään tutkimusvelvoitteensa myös tule-vaisuudessa.

6

Överdirektörens översikt

Informations- och teleteknik har en stor betydelse för anskaffning, hantering och utnyttjande av geografiska data. I framtiden ökar betydelsen av denna teknik fortfarande. Geografiska data skaf-fas med hjälp av fasta detektorer i terrängen och i byggnader samt detektorer i bilar, satelliter och modellplaner. Samlade data förmedlas med olika metoder till de som hanterar, använder och utnytt-jar data. Tillsammans med det ovan nämnda skapar även global lokalisering med hjälp av satelliter och mångsidig tillämpning av geografiska data i före-tagsverksamheten en färdig bild av den moderna geografiska informationsinfrastrukturen. Finland har utmärkta möjligheter att delta i utvecklingen av denna infrastruktur genom sitt industriella kunnande och genom forskning som inriktar sig på geografiska data.

År 2008 skapas lagstiftningsgrunder i vårt land för att verkställa INSPIRE-direktivet nationellt. Samtidigt beslutas hur den nationella produktionen och utdelningen av geografiska informationstjäns-ter skall organiseras. I framtiden skall man besluta hurdan modern infrastruktur, som betjänar använ-darna effektivt, skall byggas i landet i sinom tid.

Geodetiska institutet har utvecklat sin verksam-het under de senaste årtionden så att dess forsk-ningsverksamhet nu omfattar alla centrala delar av den moderna geografiska informationsinfrastruk-turen: underhåll och skapande av koordinatsystem, anskaffning av geografisk information med olika metoder, processning och snabbt tillställande av geografiska data till användarna samt lokali-seringsteknik. Dessutom håller institutet på att utveckla två moderna prov- och testområden inom geografisk informationsteknik, det ena området är i staden och det andra på landsbygden. På detta sätt har institutet goda färdigheter att delta i planering, utveckling och genomförande av nationell geogra-fisk informationsstrategi.

Under de närmaste åren sker, inom statsförvalt-ningen och inom institutets verksamhetsfält inom näringslivet, fortfarande stora förändringar som påverkar institutets verksamhet. De strukturella reformerna inom stats- och kommunförvaltningen skapar nya möjligheter till verksamheten om man samtidigt ser till att man inte tappar det existerande kunskapskapitalet. Framtiden kan inte byggas utan detta kapital. För att kunna bygga en framtid skall man ta hänsyn till det internationella läget och den

internationella utvecklingen av geodesi och bran-schen för geografisk information. Forskningsom-råden som institutet representerar och näringslivet i samband med dem, är i dag starkt internationella och institutet är med sina resurser en betydande aktör inom det internationella forskningsfältet speciellt i de nordiska länderna. I framtiden skall institutet utvecklas allt mer målmedvetet genom samarbete till en del av ett europeiskt forsknings-nätverk, så att det kan under de kommande åren få såväl kunskaper som finansiering som tillägg till de resurser som det får från hemlandet. Dessutom skall institutet utvecklas inom det globala forsk-ningsfältet.

De kommersiella marknaderna inom branschen för geografisk information växer och koncentreras, och nya stora aktörer förekommer på marknaderna. Samtidigt kommer förvaltningen att använda geo-grafiska data i högre grad än i dag för att förbättra sin produktivitet. Även Europeiska unionen driver en stark och enhetlig geografisk informationspolitik. Detta skapar nya forsknings- och utvecklingsbehov som skall beaktas i utvecklingen av institutet.

Det gångna året är institutets 89:e verksam-hetsår och institutet nådde de ställda målen. År 2008 är institutets 90:e verksamhetsår, eftersom institutet grundades i enlighet med en lag som riksdagen stiftade den 5.7.1918. Institutet har en lång forskningstradition. På basis av bedömningar är dess verksamhet högklassigt. Trots sin ålder kan den ändå uppfylla sin forskningsplikt även i framtiden.

7

Henkilöstö

Vuonna 2007 Geodeettisella laitoksella työskenteli 62 henkilöä, joista 18 oli määräaikaisessa työsuhteessa. Henkilöstön keski-ikä oli 39 vuotta. Henkilöstöstä oli naisia 32 % ja miehiä 68 %. Henkilökunnan ikäjakauma ilmenee oheisesta kaaviosta.

Nuorten työntekijöiden osuus laitoksen työnte-kijöistä lisääntyi, mikä muutti myös koulutusraken-netta. Vakituisesta henkilöstöstä 80,6 % oli yliopiston loppututkinnon suorittaneita ja tutkijakoulutuksen saaneita oli 35,5 %. Tohtoreita oli kaikkiaan 14. Kou-lutusrakenne ja sen kehittyminen on kuvattu oheisessa kaaviossa.

Talous

Toimintamenoilla rahoitettiin 48 henkilötyövuotta ja ulkopuolisella rahoituksella 10 henkilötyövuotta. Henkilöstökulut olivat kolme miljoonaa euroa vuonna 2007, mikä on kaikkiaan 64,8 % laitoksen kokonais-kustannuksista. Henkilöstökulut kasvoivat 13,3 % vuodesta 2006.

Administration

Personnel

There were total of 62 people working at the Finnish Geodetic Institute in 2007, including 18 on temporary contracts. The average age of personnel was 39 years. 32% of staff was women and 68% men. The age distri-bution of the personnel is shown in the accompanying table.

The number of young employees at the Institute increased, which changed also the educational struc-ture. 80.6% of the permanent personnel had a uni-versity degree and 36% had scholar level training. There were total of 14 doctors. The accompanying chart shows the educational structure and its develop-ment.

Finance

48 manyears were funded through operating expenses and 10 manyears through external funding. Person-nel expenses totalled 3 million euros in 2007, which accounted for a total of 65% of the total costs of the Institute. Increase from year 2006 was 13%.

7 %6 %

36 %

29 %

22 %

30 %

10 %

5 %

3 %

21 %

31 %

0

2

4

6

8

10

12

142005

2006

2007

15–19 20–24 25–29 30–34 35–39 40–44 45–49 50–54 55–59 60–64 65–

35 %

39 %

7 %

19 %

Tutkijakoulutusaste

Ylempi korkeakouluaste

Alempi korkeakouluaste

Alin korkea-aste

Keskiaste

Perusaste

Hallinto

Henkilökunnan koulutusrakenne.

Education structure of personnel.

2005

Henkilöstön ikäjakauma 2005–2007.

Age distribution of personnel 2005–2007.

20062007

8

Tehdyn työajan osuus säännöllisestä vuosityöajasta oli 86,4 %. Työajan palkkojen osuus palkkasummasta oli 64,2 % ja välillisten työvoimakustannusten osuus työajan palkoista 55,6 %.

Kirjasto- ja informaatiopalvelut

Geodeettisen laitoksen kirjasto on julkinen luonnontie-teellinen erikoiskirjasto, jonka kokoelmat käsittelevät erityisesti geodesian, geoinformatiikan, kartografian, kaukokartoituksen, navigoinnin, tähtitieteen ja geofysii-kan aihepiirejä. Kirjasto tukee laitoksen tutkimustyötä ja palvelee myös ulkopuolisia tiedon tarvitsijoita.

Geodeettisen laitoksen kirjastossa ja arkistoissa on sekä uusinta alan tietoa että vanhempaa – harvinais-laatuistakin – kirjallisuutta, mittaustuloksia, karttoja ja valokuvia.

Hallinto

Geodeettinen laitos on maa- ja metsätalousministe-riön alainen valtakunnallinen tutkimuslaitos. Laitosta johtaa ylijohtaja, professori Risto Kuittinen ja hänen sijaisenaan toimii osastonjohtaja, professori Tapani Sarjakoski.

Laitoksen johtamisessa ylijohtajan apuna toimii johtoryhmä, jonka muodostavat ylijohtaja, osaston-johtajat, talouspäällikkö sekä hallintosihteeri. Johto-ryhmä kokoontuu keskimäärin kerran kuukaudessa. Kokouksissa käsitellään tutkimusohjelmia, toiminta-, taloussuunnitelma- ja vuosisuunnitelmia, tilinpäätös-asiakirjoja, vuosikertomusta, laitoksen tulossopimusta sekä muita esille tulevia asioita.

Laitoksessa oli vuonna 2007 oheisen taulukon mukaiset osastot, niiden johtajat ja henkilökunta.

The percentage of hours worked was 86% of the regular hours. The percentage of wages for hours worked of total payroll was 64% and the percentage of indirect labour costs of wages for hours worked was 55%.

Library and information services

The library of the Finnish Geodetic Institute is a public, scientific special library. Its collections consist of topics that concern particularly geodesy, geoinformatics, car-tography, remote sensing, navigation, astronomy and geophysics. The library supports Institute’s research and it also serves the outside persons in information need.

In its library and archives the Finnish Geodetic Insti-tute gathers the newest data in the field and maintains a collection of older literature – some of which is quite rare – measuring results, maps and photographs.

Administration

The Finnish Geodetic Institute is a national research institute under the jurisdiction of the Ministry of Agri-culture and Forestry. The Institute is headed by Director General Risto Kuittinen. The deputy to the Director General is Tapani Sarjakoski, the Head of Department of Cartography and Geoinformatics.

The Board assists the Director General in his daily work. The Board consists of the heads of department, the chief accountant, the personnel representative and the Director General’s secretary. The Board assembles approximately once a month. The task of the Board is to prepare research plans, the annual plan, the budget, annual reporting, the training plan and other current issues.

The accompanying table shows the Institute’s operat-ing units with the respective head of department for the year under review. The table also shows the number of personnel within each unit.

Osastot Johtaja Henkilökunnan määrä Geodesian ja geodynamiikan osasto H. Virtanen vs. 18Kaukokartoituksen ja fotogrammetrian osasto J. Hyyppä 16Geoinformatiikan ja kartografian osasto T. Sarjakoski 12Navigoinnin ja paikannuksen osasto r. Chen 7Hallinto- ja tukipalvelut P. Koponen 7

Departments Director Number of employees Geodesy and Geodynamics H. Virtanen

deputy18

remote Sensing and Photogrammetry J. Hyyppä 16Geoinformatics and Cartography T. Sarjakoski 12Navigation and Positioning r. Chen 7Administration and supporting services P. Koponen 7

Laitoksen osastot, niiden johtajat ja henkilökunta 31.12.2007

Departments of the Institute, heads of deparments and personnel 31.12.2007.

9

rahoitus

Geodeettisella laitoksella oli vuonna 2007 käytettävissään budjettivaroja 3 338 000 €, ulkopuolista tutkimus-rahoitusta 869 816,00 € ja tilaustutkimusrahoitusta 556 907,00 €. Laitoksen toiminnan kokonaisrahoitus oli siten 4 764 723 €, jossa on lisäystä vuodesta 2006 kaikkiaan 119 342 € eli 2,6 %. Siirryttäessä vuoteen 2008 laitoksen taloudellinen tilanne oli hyvä.

Seuraavasta laskelmasta ilmenevät laitoksen toimin-nan kulut ja rahoitus.

Financial informationThe Finnish Geodetic Institute received funding to the amount of EUR 3,338,000 in the budget for 2007 and the external funding to the sum of EUR 869,816.00 and funding from free-charging operations EUR 556,907.00. The total funding of the Institute was EUR 4,764,723.00 which represents an increase of EUR 119,342 or 2.6 percent compared with 2006. The finan-cial situation of the Institute was good at the beginning of 2008.

The funding and costs of the Institute’s activities are shown in the following table.

1.1.2007–31.12.2007 1.1.2006–31.12.2006TOIMINNAN RAHOITUS Budjettirahoitus 3 357 000,00 3 300 000,00 Ulkopuolinen rahoitus 869 816,17 731 606,00

Maksullisen toiminnan tuotot 556 907,03 613 775,42

TOIMINNAN RAHOITUS 4 783 723,20 4 645 381,42

TOIMINNAN KULUT Aineet, tarvikkeet ja tavarat ostot tilikauden aikana –293 556,15 –297 775,63 Henkilöstökulut –3 081 100,59 –2 665 945,08 Vuokrat –288 445,60 –285 652,43 Palvelujen ostot –630 280,36 –589 789,63 Muut kulut –226 579,52 –206 346,17 Poistot –231 883,63 –234 271,25

TOIMINNAN KULUT –4 751 845,85 –4 279 780,19

1.1.2007–31.12.2007 1.1.2006–31.12.2006OPERATING INCOME (EUR) Budget funding 3,357,000.00 3,300,000.00 External funding 869,816.17 731,606.00 Profits of chargeable operations 56,907.03 613,775.42 OPERATING INCOME 4,783,723.20 4,645,381.42

OPERATING EXPENSES Materials, supplies and goods Purchases during the financial period –293,556.15 –297,775.63 Personnel costs –3,081,100.59 –2,665,945.08

rents –288,445.60 –285,652.43 Purchased services –630,280.36 –589,789.63 other expenses –226,579.52 –206,346.17 Depreciations –231,883.63 –234,271.25

OPERATING EXPENSES –4,751,845.85 –4,279,780.19

10

Suomen uusi korkeusjärjestelmä N2000

Korkeusjärjestelmän luomiseksi ja ylläpitämiseksi Suo-messa on tehty kolme valtakunnallista tarkkavaaitusta. Ensimmäisen suoritti Tie- ja vesirakennusten ylihallitus vuosina 1892–1910. Koko maan yli ulottuneen toisen tarkkavaaituksen suoritti Geodeettinen laitos vuosina 1935–1975. Toisen tarkkavaaituksen tuloksena syntyi tällä hetkellä käytössä oleva valtakunnallinen N60-korkeusjärjestelmä.

Mittausmenetelmien kehittyminen, maankuo-ren liikkeet, kiintopisteiden tuhoutuminen ja globaaleissa järjestelmissä tapahtuvat muutokset rapauttavat kansallisen koordinaatiston nopeasti, ellei sitä jatkuvasti ylläpidetä. Tämä työ vaatii vuo-sikymmenien sitoutumisen, eikä sitä voida hoitaa lyhytkestoisin projektein, koska samalla on myös turvattava infrastruktuurin säilyminen. Tämä koskee niin kiintopisteistöä kuin havaintoasemia ja niissä tehtäviä mittauksia ja mittausten luotettavuutta.

Kolmas tarkkavaaitus alkoi v. 1978 ja sen kenttätyöt päättyivät v. 2006. Tällöin viimeisetkin naapurimaiden rajoille ulottuviin sidoksiin kuuluvat pisteet saatiin liitetyksi verkkoon. Koko verkon linjojen yhteispituus on noin 9 000 km ja kiintopisteitä on yli 6 000.

Geodetic reference systems

Finland’s new national height system N2000

To create and maintain the height system in Finland, three national precise levellings have been carried out. The National Board of Public Roads and Waterways executed the First Levelling of Finland from 1892 to 1910. The FGI conducted the Second Levelling of Fin-land from 1935 to 1975, covering the whole country. The N60 national height system currently in use was created as a result of the Second Levelling.

The Third Levelling of Finland started in 1978, and field measurements were completed in 2006. The most recent sites extending the loops to the borders of Finland’s neighbouring countries were added to the network at this time. A total of more than 9,000 km of double-run lines were measured, comprising more than 6,000 benchmarks.

The new national height system N2000 was announced in 2007, after the final adjustments were made, with the fundamental benchmark at the Met-sähovi research station. At the same time, the related Recommendation for the Public Administration (JHS 163) was published. The announcement was arranged together with the national partners, the National Land Survey of Finland, the Finnish Institute of Marine Research and the Finnish Maritime Administration,

during the GIS Fair in Helsinki in September 2007.

The N60 is now the most common height system in use in Finland. Since 1960, land uplift has caused a 40 cm increase in heights on the Gulf of Bothnia coast. In southeast Finland the uplift is less pronounced, with changes under 10 cm. These changes have practical implica-tions, e.g. in the planning of waterways and shipping channels. In the N2000 system, land uplift is computed according to the situ-ation in the year 2000. Based on a joint Nordic adjustment, Sweden’s new national height system is also based on this same premise, and now the Finnish and Swedish sys-tems are compatible to an accu-racy of couple millimetres.

Promoting the use of joint geoinformation in Europe has been the goal of many projects since the 1990s. The zero height for the current N60 system was

Koordinaattijärjestelmät

Suomen kolmanteen tarkkavaaitukseen perustuva N2000-korkeusjärjestelmä julkistettiin 2007. Järjestelmän pääkiintopiste sijaitsee Metsähovin observatoriossa. (Kuva Markku Poutanen)

The new national height system N2000 is based on the third precise levelling of Finland. The fundamental point of the system is at the Metsähovi Observatory. (Photo Markku Poutanen)

11

Lopullisten laskujen jälkeen N2000-korkeusjärjestelmä ja siihen liittyvä Jul-kisen hallinnon suositus 163 julkistettiin vuonna 2007. Järjestelmän peruspisteen monumentti sijoitettiin Metsähovin observatorioon. Yhteinen julkistusti-laisuus tärkeimpien valtakunnallisten toimijoiden kanssa (Maanmittauslaitos, Merentutkimuslaitos ja Merenkulkulai-tos) järjestettiin syyskuussa 2007 Paik-katietomarkkinoilla.

Tällä hetkellä N60 on maassamme yleisimmin käytössä oleva korkeusjär-jestelmä. Maannousu on vuodesta 1960 muuttanut korkeuksia Pohjanlahden ran-nikolla jo yli 40 cm. Kaakkois-Suomessa nousu on ollut vähäisempää, alle 10 cm. Näin suurilla muutoksilla on käytännön merkitystä mm. vesistörakentamisessa ja laivaväylien suunnittelussa. N2000-jär-jestelmässä maannousu lasketaan vuoden 2000 tilanteen mukaisesti. Myös Ruot-sin uusi kansallinen korkeusjärjestelmä on laskettu saman ajanhetken mukaan pohjoismaisen sopimuksen mukaisesti. Niinpä Suomen ja Ruotsin uudet järjes-telmät ovatkin millimetrien tarkkuudella yhteensopivia.

Eurooppalaisen paikkatiedon yhteis-käytön edistäminen on ollut 1990-luvulta alkaen monien hankkeiden päämääränä. Nykyisen N60-järjestelmän lähtökorkeu-tena oli Helsingin mareografin vuosien 1935–1954 havainnoista laskettu Helsingin keskivedenpinta vuonna 1960. Uuden N2000-järjestelmän lähtö-taso on Kirkkonummella Geodeettisen laitoksen Metsähovin observatorion alueella oleva kiintopiste PP2000. N2000-järjestelmä ei ole aiempien kansal-listen korkeusjärjestelmien tavoin sidottu Helsingin keskimääräiseen merenpintaan, vaan se perustuu NAP:n määrittämään korkeustasoon. Poikkeama Helsingin keskimääräisestä merenpinnasta on vain desimetrin suuruusluokkaa.

GPS-mittausten lisääntyvä käyttö korkeuden-määrityksissä asettaa myös uudet haasteet korke-usjärjestelmille. N2000:n myötä laskettiin myös uusi kansallinen geoidimalli FIN2005, joka on jo käytössä monissa GPS-sovelluksissa. Sen avulla GPS-korkeudet voidaan muuttaa suoraan N2000:n mukaisiksi korkeuksiksi.

Yhteyshenkilö: Markku Poutanen

the mean sea level in Helsinki in 1960, based on Helsinki tide gauge measurements from 1935 to 1954. The fundamental benchmark for the new N2000 system is the benchmark PP2000, located in the Metsähovi research station area of the FGI in Kirkkonummi. Unlike earlier national height sys-tems, the N2000 system is not tied to the mean sea level of Helsinki, but to a starting level derived from the NAP. The deviation from the mean sea level in Helsinki is on the order of one decimetre.

The use of GPS observations in height definition creates new challenges for height systems. As part of the N2000, a new national geoid model FIN2005 was adapted, already in use in several GPS applica-tions. The new model enables GPS heights to be converted directly into N2000-compatible heights

Contact person: Markku Poutanen

N2000-korkeusjärjestelmä julkistettiin syksyllä 2007 Paikkatietomarkkinoilla Helsingin Messukeskuksessa. (Kuva Markku Poutanen)

The N2000 height system was published in autumn 2007 during the Geo-Info Market Event (Paikkatietomarkkinat) in the Helsinki Fair Centre. (Photo Markku Poutanen)

12

PainovoimaPainovoima ja vesimäärän vaihtelut

Mittausteknologian ja mallien suuresta kehityksestä joh-tuen havainnot ajallisesti muuttuvasta Maan painovoima-kentästä ovat tulleet nopeasti tärkeiksi työkaluiksi tutkitta-essa mantereiden vesivarastoja. HYDROGRAV-projektissa on käytetty painovoimamittausmenetelmiä todentamaan ja kehittämään hydrologisia malleja ja päinvastoin. Suomen Akatemian rahoittamassa yhteistyöprojektissa on mukana Teknillisen korkeakoulun Geoympäristötekniikan ja vesitalouden laboratorio, Geodeettinen laitos, Suomen ympäristökeskus ja Ohion valtionyliopisto.

Yhteyttä painovoiman vaih-teluiden, maaperän kosteuden ja pohjaveden välillä on tut-kittu paikallisessa mittakaa-vassa Metsähovissa suprajohta-valla gravimetrilla GWR T020 ja mittaamalla välittömästi aseman lähellä pohjaveden korkeutta, irtomaan kosteutta ja sadantaa. Itämeren kuor-mitusvaikutusta on poistettu käyttämällä vedenkorkeustie-toja mareografeista.

Alueellisessa mittakaavassa muutoksia on tutkittu käyt-tämällä dataa GRACE-satel-liittilennosta ja hydrologisia malleja. GRACE-ratkaisuja eri laskentakeskuksista on tutkittu Fennoskandian ja erityisesti Suomen alueilla. Erilaisia tasoitusalgoritmeja on testattu GRACE:n antamiin painovoimamalleihin, kun on laskettu maa-alueiden massan muutoksia painovoiman muu-toksista vastaavilla alueilla. Hydrologisista malleista on tut-kimuksissa käytetty maailman-laajuisia GLDAS (Global Land Data Assimilation System)- ja CPC (Climate Prediction Center) -malleja sekä Suomen ympäristökeskuksen WSFS-vesivarastomallia (Watershed Simulation and Forecasting System). Vesimäärät laskettuna

Painovoimanvaihtelut Metsähovissa GrACE kuukausimalleista (800 km:n erotuskyvyllä) laskettuna ja verrattuna suprajoh-tavan gravimetrin havaintoihin (SG), korjattuna Itämeren vaikutuksella (SG HSL) ja ilman korjausta (SG).

Gravity variations in Metsähovi from monthly GRACE models (smoothing radius 800 km) and from the superconducting gravi-meter in Metsähovi without (SG monthly) and with (SG HSL corr) correction of the Baltic Sea loading.

GrACE:n vesiarvoja laskettuna kuukausimalleista 300:n ja 600 km:n erotuskyvyillä on verrattu maailmanlaajuiseen GLDAS (ei lunta) -malliin ja WSFS vesistömallijärjestelmään.

GRACE water equivalent calculated from GRACE monthly models using 300 km and 600 km smoothing radi compared with GLDAS (without snow) and WSFS water models. All values are means over the Finnish watershed area.

Gravity

Gravity and water mass variations

Due to major developments in measuring technology and modelling capabilities, observations on the time-variable gravity field of the Earth have rapidly become a major tool for the study of variations in continental water masses.

In the HYDROGRAV project, gravity measure-ment methods are used to verify and develop hydro-logical models and vice versa. The project is a joint effort of the Laboratory of Geoenvironmental Tech-

nology and the Laboratory of Water Resources of the Helsinki University of Technology, the Finnish Geodetic Institute, the Finnish Environment Institute, and the Ohio State University. It is funded by the Academy of Finland.

The connection between gravity variations and changes in soil moisture and groundwater a local scale is studied with the Superconducting gravimeter GWR T020 at Metsähovi and by measuring the ground-water level, soil moisture and precipi-tation in the direct vicinity of the station. The loading effects of the Baltic Sea on the gravity data were removed using tide gauge data.

On a regional scale, changes are studied using data from the GRACE satellite mission and hydrological models. GRACE solutions from different sources have been investigated over Fennoscandia and especially over Finland. Different smooth-ing algorithms have been tested on the GRACE gravity field models when calculating changes in continental mass storage from variations in the gravity field over the area. Hydrological models used in the study are the Global Land Data Assimilation System (GLDAS) of NASA and NOAA, the Climate Prediction Center (CPC) global soil mois-ture data set, and the Watershed Simulation and Forecasting System (WSFS) of the Finnish

13

GRACE-aikasarjoista Suomen valuma-alueelle osoitta-vat, että GRACE antaa oikean vaiheen ja mittakaavan vesivarastoille WSFS alueelle.

Jotta Metsähovissa voitaisiin erottaa toisistaan paikal-linen, alueellinen ja maailmanlaajuinen hydrologiasta johtuva painovoimavaikutus, on tehty teoreettisia las-kuja maailmanlaajuisilla hydrologisilla malleilla. Näitä malleja on paranneltu Suomen alueella WSFS-mallilla. Itämeren veden korkeudella on suuri vaikutus GRACE-painovoimahavaintoihin. GRACE:n ratkaisuja on korjattu valtamerien vaihteluilla, mutta vaihtelevalla menestyksellä Itämeren alueelle. Meneillään oleva Suomen Akatemian projekti tutkii, kuinka hyvin Itä-meren vaikutus on poistettu eri GRACE-ratkaisuista.

Yhteyshenkilö: Heikki Virtanen

Absoluuttigravimetria 2007

VENäJä

Kesäkuussa 2007 Geodeettinen laitos (GL) mittasi yhteistyössä Geodesian, fotogrammetrian ja kartogra-fian tutkimuslaitoksen (TsNIIGAiK, Moskova) kanssa kaksi absoluuttipistettä Luoteis-Venäjällä. Nämä asemat ovat Pulkova Pietarin lähellä ja Lovozero Kuolan nie-mimaalla. GL käytti gravimetriään FG5-221 ja TsNII-GAiK gravimetriään FG5-110. Työn tarkoituksena oli ensinnäkin verrata näiden kahden gravimetrin tuloksia kenttäoloissa, ja täten se oli jatkoa suomalais-venäläisille absoluuttigravimetrien vertailuille 2004 ja 2005. Kummallakin asemalla on pysyvä GPS-vastaanotin. GPS-aikasarja yhdessä mahdollisesti toistettavien absoluuttimittausten kanssa antaa tulevaisuudessa mah-dollisuuden määrittää jääkauden jälkeinen maannousu näillä pisteillä. Tämä puolestaan antaa tieto alueiden jäätiköitymishistoriasta ja maan reologiasta.

ISLANTI

Heinä-lokakuussa 2007 Geodeettinen laitos mittasi Islannissa kahdeksan absoluuttipistettä yhteisessä hankkeessa Islannin maanmittauslaitoksen (LMI) kanssa. Hankkeeseen osallistui myös Saksan liittoval-tion maanmittausvirasto BKG. Vuonna 1997 BKG ja GL olivat mitanneet seitsemän näistä kahdeksasta pisteestä. Monet geodynaamiset ilmiöt muuttavat Islannissa sekä pisteiden koordinaatteja että niiden pai-novoimaa: Keski-Atlantin selänteen leviäminen, maan vaipan pluumi Islannin alla, vulkanismi, ja suurten jäätiköiden sulaminen. Työn tarkoituksena oli päivit-tää Islannin painovoiman perusverkko, ja saada tietoa painovoiman muutoksista geofysiikan tarkoituksiin. Painovoimanmuutosten ja koordinaattien muutosten yhteistulkinta antaa nimittäin sellaista tietoa taustalla

Environment Institute. Water equivalent time series cal-culated from the GRACE data for the Finnish watershed area show that GRACE is able to correctly reproduce the main signal and scale of the water storage in the WSFS area.

To separate the effect of local, regional and global hydrology on gravity in Metsähovi, theoretical load-ing calculations have been performed using the global hydrology models. The global models were refined by inserting the WSFS model over Finland.

The variations in the level of the Baltic Sea also have a large effect on the gravity field detected by GRACE. Gravity field solutions from GRACE are corrected for ocean variability, with varying success over the Baltic Sea. An ongoing study supported by the Academy of Finland investigates how well the Baltic Sea influence has been removed from the different GRACE solutions.

Contact person: Heikki Virtanen

Absolute gravimetry 2007

rUSSIA

In June 2007, two stations were measured in north-west Russia in co-operation with the Central Research Institute of Geodesy, Aerial Survey and Cartography (TsNIIGAiK, Moscow). The stations were Pulkovo near St. Petersburg and Lovozero in the Kola peninsula, used its absolute gravimeter FG5–221. The FGI and FG5–110 absolute gravimetry TsNIIGAiK used its. The purpose was to compare the two gravimeters in field conditions and the work was a continuation of similar Russian-Finnish comparison campaigns in 2004 and 2005. The stations are both equipped with permanent GPS receivers. GPS together with eventual repeated absolute measurements may in the future be used to determine the postglacial rebound at these stations, and thus after information on Pleistocene glacial history and Earth rheology.

ICELAND

From July until October 2007, eight stations were measured in Iceland in a joint project with the National Land Survey of Iceland (Landmæligar Ìslands, LMI) and in co-operation with the Federal Agency of Survey-ing and Mapping (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie BKG, Frankfurt a/M). Of the eight stations seven had been previously surveyed by BKG and FGI in 1997. Many geodynamical phenomena in Iceland change both gravity and the positions of the stations: the spreading at the Mid-Atlantic ridge, the mantle plume below Iceland, the volcanism and the loss of ice from the major glaciers. The purpose of the work is to update the gravity reference network of Iceland, and to obtain information about gravity change for geophysical purposes. The joint interpretation of grav-ity change and position change allows insights into the underlying geodynamic phenomena that are not pos-sible with either type of data alone. This has important implications a.o. for the monitoring of geohazards. The updated gravity values together with the gravity and

14

olevista geodynamiikan ilmiöistä, jota ei voi saada kummastakaan havaintotyypistä erikseen. Tämä on tärkeää mm.erilaisten ympäristö-riskien seurannan kannalta. Uudet painovoima-arvot yhdessä havaittu-jen painovoiman ja koordinaattien muutosnopeuksien kanssa ovat perustana Islannin uutta korkeus-verkkoa luotaessa.

MITTAUKSET PUoLASSA JA BALTIAN MAISSA

Luxemburgin gravimetrivertailun jälkeen Geodeettinen laitos mittasi kolme absoluuttipistettä Puolassa: Władysławowo, Borowa Góra, and Książ. Näistä Władysławowo oli mitattu 2004 ja 2005 yhteistoimin Puolan avaruustutkimuskeskuksen kanssa ESEA-RI-hankkeessa. Tarkoituksena on seurata läheisen Władysławowon mareografin stabiilisuutta, ja työ liittyy myös GL:n tutkimuksiin Itämeren vedenkorkeuden vaih-telun painovoimavaikutuksesta. Borowa Góra Varsovan lähellä on Puolan painovoimaverkon peruspiste. GL oli tehnyt siellä aiemmin mittauksen JILAg-5-gravimetrillä osallistuessaan tuon verkon luomiseen v. 1995, ja myöhem-min UNIGRACE-hankkeessa v. 2000. Työ tehtiin yhdessä Puolan Geodesian ja kartiografian laitoksen kanssa. Książ taas on luolasto, jossa avaruustutkimuskeskuksella on kaksi pitkää putkivesivaakaa, kuten GL:lla Lohjan kaivoksessa.

Puolan jälkeen GL teki vielä mittauksen Liettuassa, Vilnan ”Gediminas” teknillisessä korkeakoulussa ja Riikassa, Latvian yliopistolla. Jälkimmäiseen työhön osallistui Latvian karttalaitos. Pisteet ovat ao. maiden painovoimanmittausten peruspisteitä ja Euroopan integroidun geodeettisen verkon (ECGN) pisteitä, ja työn tarkoituksena oli niiden ylläpito.

motion rates serve as a funda-ment for the creation of the new height system in Iceland.

MEASUrEMENTS IN PoLAND AND THE BALTIC CoUNTrIES

After the Luxemburg inter-comparison, three absolute sta-tions were measured in Poland: Władysławowo, Borowa Góra, and Książ. The Władysławowo station had previously been occupied in 2004 and 2005 in co-operation with the Space Research Center of the Polish Academy of Sciences (Warsaw)in the ESEAS-RI project. The purpose is to ascertain the stability of the Władysławowo tide gauge, which

is important for monitoring the Baltic Sea level. Borowa Góra, measured in co-operation with the Institute of Geodesy and Cartography (Warsaw), is the fundamental site of the Polish gravity refer-erence network and was previously measured by FGI using the JILAg-5 gravimeter in 1995 and 2000. Książ is the site of of the Polish long water-tube tiltmeters.

After the measuremensts in Poland, the station in Vilnius, Lithuania, was measured in co-operation with the Vilnius Gediminas Technical University, and the station in Riga, Latvia, in co-operation with the Latvian Geospatial Information Agency and the University of Latvia. The purpose of the measure-ments was to to monitor these fundamental gravity reference stations and to obtain information about gravity change in this poorly determined marginal zone of the Fennoscandian postglacial rebound. The FGI carried out measurements at the Vilnius sta-tions in 1994 and 2002 and at the Riga station in 1995, using the absolute gravimeter JILAg-5.

Contact person: Jaakko Mäkinen

Ylhäällä vasemmalla ja oikealla: näkymä absoluuttiselta painovoimapisteeltä Háumýrar Islannin ylämaalta. Taustalla Islannin kolmanneksi suurin jäätikkö Hofsjökull. Mittaukset tehtiin maastoon valetulla betonipilarilla, jonka päälle pystytettiin havaintojen ajaksi teltta. Alhaalla: sisänäkymä teltasta. (Kuvat Jaakko Mäkinen)

Above left and right: Views from the Háumýrar absolute gravity station in the Icelandic highlands. In the background the Hofsjökull glacier. The measurements were performed in a tent that was temporarily put up over the permanent concrete pier. Below: inside the tent. (Photos Jaakko Mäkinen)

15

Samalla saadaan tietoa painovoimanmuutoksesta tällä Fennoskandian jääkauden jälkeisen maannousun reuna-alueella, jossa maannousu tunnetaan huonosti. GL on aiemmin tehnyt mittauksen Vilnassa v. 1994 ja 2002 ja Riikassa v. 1995 gravimetrillä JILAg-5.Yhteyshenkilö: Jaakko Mäkinen

Absoluuttipainovoimamittaukset

Keväällä ja kesällä Metsähovissa verrattiin Ruotsin Lantmäterietin ja Hannoverin yliopiston absoluuttigravi-metrejä Geodeettisen laitoksen laitteeseen. Marraskuussa laitoksemme absoluuttigravimetri oli mukana kansainvä-lisessä laitevertailussa Walferdangessa, Luxemburgissa.

Pohjoismainen absoluuttipainovoimamittauskam-panja on jatkunut myös vuonna 2007. Kotimaassa absoluuttipainovoimamittauksia on tehty Metsähovissa, Vaasassa ja Joensuussa.

FIN2005N00-GEoIDIMALLI

Uusi Suomen geoidimalli FIN2005N00 julkaistiin syksyllä 2007. Malli on laskettu sovittamalla EUVN-DA-kampanjan GPS-vaaitusdataan Pohjoismaiden geoidimalli NKG2004. Tämä uusi geoidimalli sopii yhteen valtakunnallisen N2000-korkeusjärjestelmän kanssa muutaman senttimetrin tarkkuudella. Mallia voidaan käyttää GPS:n avulla tehtävissä korkeuden-määrityksissä.Yhteyshenkilö: Mirjam Bilker-Koivula

Absolute gravimetry measurements

The absolute gravimeter of Lantmäteriet, Sweden, were compared with the absolute gravimeter of the FGI at Metsähovi in spring and in summer and the absolute gravimeter of the University of Hanover (Institut für Erdmessung, IfE). The Nordic Absolute Gravity Mesurement Program continued in 2007. In Finland points at Metsähovi (several times), Vaasa (two points), and Joensuu were remeasured.

In November, the absolute gravimeter of the FGI participated in the International Comparison of Absolute Gravimeters at the European Center for Geo-dynamics and Seismology (ECGS) in Walferdange, Luxemburg.

THE FIN2005N00 GEoID MoDEL

A new geoid model for Finland, FIN2005N00, was released in autumn. The model was derived by fitting the Nordic NKG2004 geoid model to the GPS-levelling data of 50 points of the EUVN-DA campaign. The model coincides with the new national height system N2000 within an accuracy of a few centimetres. It can be used in connection with GPS-based height determi-nation.

Contact person: Mirjam Bilker-Koivula

ruotsin ja Suomen absoluuttigravimetrit keskinäisessä vertailumitta-uksessa Metsähovissa. (Kuva Mirjam Bilker-Koivula)

The Swedish and Finnish absolute gravimeters during the intercomparison at Metsähovi. (Photo Mirjam Bilker-Koivula)

Marraskuussa Geodeettisen laitoksen mittauslaite oli mukana kansainvälisessä absoluuttigravimetrien vertailussa Walferdangessa, Luxemburgissa. (Kuva Mirjam Bilker-Koivula)

In November, the absolute gravimeter of the Geodetic Institute was one of the gravimeters in participating the International Comparison of Absolute Gravimeters in Walferdange, Luxemburg. (Photo Mirjam Bilker-Koivula)

Uusi Suomen geoidimalli FIN2005N00.

The new Finnish geoid model FIN2005N00

16

Maankuoren liikkeetDynaQlim-projekti maankuoren liikkeiden, ominaisuuksien ja jääkautisen ilmaston tutkimiseksi

Vuonna 2007 käynnistyi laaja kansainvälinen projekti DynaQlim (Upper Mantle Dynamics and Quaternary Climate in Cratonic Areas) maankuoren liikkeiden, ominaisuuksien ja jääkautisen ilmaston tutkimiseksi. Hankkeen koordinointi on Geodeettisella laitoksella.

Kansainvälisen tutkimusryhmän kokoaminen ja han-keluonnoksen tekeminen syntyi kansallisen litosfääriko-mitean aloitteesta. Suunnitelman laatimiseen osallistui kolmisenkymmentä tutkijaa yli kymmenestä maasta.

Heinäkuussa 2007 Italian Perugiassa olleen Kansain-välisen geodesian ja geofysiikan unionin yleiskokouksen yhteydessä suunnitelma hyväksyttiin Kansainvälisen Litosfääriprojektin (ILP) hankkeeksi heinäkuussa. DynaQlim on ILP:n alueellinen koordinaatiokomitea, jonka toimikausi on viisivuotinen.

DynaQlim-projektin tavoitteina on ymmärtää nykyistä paremmin Maan ylävaipan dynamiikan, koos-tumuksen, fysikaalisten ominaisuuksien ja lämpötilan välistä yhteyttä, sekä tutkia jäämallien, jääkauden aikaisen ilmaston ja maannousun riippuvuutta. Tarkoituksena on koota alalta jo tehdyt tutkimukset ja tutkijat yhteiseen projektiin, jotta eri alojen tiedot voidaan yhdistää koko-naisvaltaisesti. Tutkimus lähtee liikkeelle Fennoskandian alueen maannoususta, mutta myös muut jäätiköityneet alueet ovat tutkimuksen kohteina. Pohjois-Eurooppa ja Venäjä ovat mielenkiintoisia kohteita siksi-kin, että näiltä alueilta on saata-vissa monipuolista viimeaikaista tutkimusaineistoa.

Projektiin liittyen huhtikuussa 2007 järjestettiin Euroopan Geotieteiden Unionin (EGU) kokouksessa Wienissä sessio Ice-Mass Fluctuations and the Dynamical Responses of the Solid Earth. Vuoden 2008 koko-uksessa aiheesta on myös oma istuntonsa ja tarkoituksena on pyrkiä järjestämään tällainen tapahtuma vuosittain.

DynaQlimin verkkosivut: http://dynaqlim.fgi.fi.

Yhteyshenkilö: Markku Poutanen

Fennoskandian alueen maannousu ja pysyvät GPS-asemat. Käyrät kuvaavat maannousua (mm vuodessa) suhteessa Maan keskipisteeseen. Pohjoismainen NKG2005LU-maannousumalli perustuu tarkkavaaituksiin, mareografeihin ja geofysikaaliseen mallin ja se on sovitettu pysyvillä GPS-asemilla (kolmiot) tehtyjen havaintojen avulla.

Fennoscandian land uplift and permanent GPS stations. Values are mm/year relative to the centre of the Earth. The Nordic NKG2005LU uplift model is based on levelling, tide gauges and a geophysical model and it is fitted with GPS observations made on permanent GPS stations (triangles).

Geodynamics

DynaQlim project founded for the study of upper mantle dynamics and structure and Quaternary climateThe year 2007 marked the start of an extensive inter-national project named DynaQlim (Upper Mantle Dynamics and Quaternary Climate in Cratonic Areas) for the study of upper mantle dynamics and structure and the Quaternary climate. The international research committee and project proposal were both initiatives of the national lithosphere committee in Finland. Some 30 researchers from over ten countries participated in the planning of the project, with the Finnish Geodetic Insti-tute acting as project co-ordinator.

The International Lithosphere Program (ILP) approved the project in July 2007 during the Interna-tional Union of Geodesy and Geophysics in Perugia, Italy. DynaQlim is a regional co-ordination committee of the ILP, with a five-year period of operation.

One of the goals of the DynaQlim project is to foster a better understanding of the dynamics, composition and physical properties of the Earth’s upper mantle and their corresponding relation to climate. The project also aims to study the relationships between ice formations, the Quaternary climate and geodetic land uplift. The project intends to gather researchers and previous research in the field into one common project, combining inter-discipli-nary data. The project will begin with the Fennoscandia land uplift area, but other glaciated regions will also be studied. Northern Europe and Russia are interesting sub-

jects because these areas have a large body of current research data to draw on.

In April 2007, a session con-nected to the project entitled Ice-Mass Fluctuations and the Dynamical Responses of the Solid Earth was held at the European Geosciences Union (EGU) meeting in Vienna. There will be a session on the subject again at the 2008 meet-ing, and work is underway to arrange a similar event annually.

DynaQlim website: http://dynaqlim.fgi.fi.

Contact person: Markku Poutanen

0˚

5˚

5˚

10˚

10˚

15˚

15˚

20˚

20˚

25˚

25˚ 30˚ 35˚

55˚55˚

60˚60˚

65˚65˚

70˚70˚

0

0

0

1

1

1

2

2

2

2

3

3

3

4

4

4

4

5

5

5

5 6

6

6

7

7

7

8

8

9

17

Metrologia ja laatu

Nummelan perusviiva

Nummelan normaaliperusviiva on jo kuuden vuosi-kymmenen ajan ollut yksi maailman tarkimmista pituu-den mittanormaaleista. Ensimmäisinä vuosikymmeninä sitä käytettiin invarlankojen kalibrointiin ja sitä kautta kolmioverkon ja karttojen mittakaavan määrittämiseen. Nykyään siellä kalibroidaan tarkimpia elektronisia etäisyysmittareita. Niillä mittakaava voidaan jäljitettä-västi siirtää muille perusviivoille ja testikentille ympäri maailmaa (mm. Olkiluotoon ja Liettuaan vuonna 2007). Lähivuosina Nummelan normaaliperusviivalla on käyttöä Euroopan metrologiatutkimus-projektissa (EMRP) uusien absoluuttisten pituudenmittausmene-telmien validoinnissa.

Ainutlaatuisen Nummelan normaaliperusviivasta teke-vät sen pituus, tarkkuus ja pitkällä mittaushistorialla osoi-tettu vakaus. Viivan 864 122,8 mm:n pituus voidaan Väisä-län interferenssikomparaatto-rilla määrittää alle 0,1 mm:n standardi epävarmuudella. Har-vinaisen mittausmenetelmän haittapuolina ovat sen työläys sekä vaadittavat äärimmäisen vakaat sääolot.

Syksyllä 2007 Nummelan normaaliperusviiva mitattiin Väisälä-komparaattorilla vii-dennentoista kerran. Edelli-sestä koko viivan mittauksesta oli kulunut jo 11 vuotta. Mit-tausta edelsi havaintopila-rien perusteellinen kunnostus. Syksyn sääolot olivat ”poik-keuksellisen normaalit”, ja 864 metrin matka mitattiin loka-marraskuun pilvisinä öinä ennätykselliset kahdeksan kertaa. Ennen tätä puolikas, 432 metriä, mitattiin jo kol-mesti. Uudet alustavat tulokset sopivat erittäin hyvin yhteen sekä vuoden 1996 koko viivan tulosten että vuonna 2005 seitsemästi mitatun puolikkaan tulosten kanssa. Samoin ne sopivat koko 60-vuotiseen aika-sarjaan, jossa maksimivaihtelu

Pasi Häkli ja Martin rub asentavat Väisälän interferenssi-komparaattoria Nummelan normaaliperusviivalla. (Kuva Jorma Jokela)

Pasi Häkli and Martin Rub installing the Väisälä interference comparator at the Nummela Standard Baseline. (Photo Jorma Jokela)

Metrology and quality

Nummela Standard Baseline

For 60 years now, the Nummela Standard Baseline has been one of the most accurate measurement standards in the world. During the first decades it was used for calibration of invar wires and thereby to determine the scale of triangulation network and maps. Nowadays the most precise distance meters are calibrated there, enabling traceable scale transfer to geodetic baselines and test fields around the world. In 2007 such meas-urements were performed e.g. in Lithuania and at the Olkiluoto nuclear power plant test field. In the coming years the Nummela Standard Baseline will be utilized in the European Metrology Research Project (EMRP) in validation of new absolute distance measurement methods.

The Nummela Standard Baseline is unique because of its length, accuracy and sta-bility. The length, 864 122.8 mm, can be determined with 0.1 mm standard uncertainty with the Väisälä (white light) interference comparator. The rare measurement method needs extremely stable weather conditions and is rather labori-ous.

In autumn 2007 the Num-mela Standard Baseline was measured for the 15th time with the Väisälä compara-tor, 11 years after the previ-ous measurements of the entire baseline. Before this, the observation pillars were thoroughly reconditioned. The weather conditions were “exceptionally normal”, and the distance of 864 metres was measured an unprecendented eight different times during the cloudy October and November. Before this, the first half, 432 metres, had already been measured three times. New preliminary results are very well compatible with the results of year 1996 for the entire baseline and with the results of seven measure-ments of the first half in 2005. Throughout the 60 year time series,the maximum variation of the 864 metres has been 0.6 mm.

Tarkkuusetäisyysmittaria kalibroidaan Nummelan normaali-perusviivalla Kyviškesin ja olkiluodon perusviivanmittauksia varten. (Kuva Martin rub)

Calibration of a high precision distance meter at the Nummela Standard Baseline for the baseline measurements at Kyviškes and Olkiluoto. (Photo Martin Rub)

18

koko viivan pituudessa on 0,6 mm.Nummelan mittaustulokset ovat

jäljitettävissä metrin määritelmään Turun yliopiston Tuorlan observato-rion kvartsimetrijärjestelmän kautta. Geodeettinen laitos teki tätä varten kvartsimetrien vertausmittauksia Tuorlassa maaliskuussa ja joulukuussa. Nummelassa Väisälä-komparaattoriin mittakaavan tuovan kvartsimetrimet-rin n:o VIII pituus on (lämpötilasta riippuen) noin 1,000 151 metriä ja tunnettu noin 40 nanometrin standar-diepävarmuudella.

Yhteyshenkilö: Jorma Jokela

Liettuan perusviiva

Elokuussa 2007 Geodeettinen laitos kalibroi kolman-nen kerran Vilnan Gediminaan Teknillisen korkea-koulun (VGTU) perusviivan Kyviškėsissä, Liettuassa. Lisäksi VGTU:n päärakennuksessa mitattiin 15 m:n perusviiva.

Mittakaava siirrettiin Kyviškėsiin käyttäen siirtonor-maalina Nummelan normaaliperusviivalla kalibroitua TKK:n Geoinformatiikan ja paikannustekniikan labo-ratorion tarkkuus etäisyysmittaria. Lentokentän laidalla sijaitsevalla vuonna 1996 perustetulla Kyviškėsin perusviivalla on kuusi havaintopilaria 1 320 metrin matkalla. Seitsemäs pilari vuodelta 2000 lentokentän toisella puolen täydentää viivan kolmion muotoiseksi testikentäksi, joka sopii sekä takymetrien että satelliit-tipaikannuslaitteiden tarkkuuden tutkimiseen.

Kyviškėsin vuoden 2007 mittaustulokset sopivat hyvin yhteen vuosien 1997 ja 2001 tulosten kanssa. Vertailun tekevät mielenkiintoiseksi jopa 30 asteen läm-pötilavaihtelut eri mittausten välillä. Erot pituuksissa ovat kuitenkin vain millimet-rien kymmenesosia ja 0,3–0,8 mm:n mittausepävarmuuden puitteissa merkityksettömiä. Näin ollen kenttämittauksissa usein ongelmallinen lämpö-tilan mallintaminen näyt-tää toistuvasti onnistuneen hyvin. Viivan erinomainen vakaus sen ensimmäisen vuo-sikymmenen aikana taas tekee siitä jo kansainvälisestikin merkittävän kalibrointi- ja testauspaikan.

Yhteyshenkilö: Jorma Jokela

Nummelan havaintopilarin 24 entisöinti. (Kuva Jorma Jokela)

Reconditioning of observation pillar 24 at Nummela. (Photo Jorma Jokela)

The measurements in Nummela trace back to the definition of the metre with the quartz gauge system of the Tuorla Observatory of the Uni-versity of Turku. Com-parisons of quartz gauges were performed at Tuorla in March and December. The length of the quartz gauge no. VIII, that brings the scale to the Väisälä comparator at Nummela, is (depending on the tem-perature) about 1.000 151 metres and known with

about 40 nanometres standard uncertainty.

Contact person: Jorma Jokela

Lithuanian baseline

In August 2007 the Finnish Geodetic Institute cali-brated the baseline of the Vilnius Gediminas Technical University (VGTU) in Kyviškės, Lithuania for the third time. In addition, a 15-metres baseline was measured in the VGTU main building.

The scale was transferred to Kyviškės using a precise distance meter from the Laboratory of Geoinformation and Positioning Technology at the Helsinki University of Technology. This transfer standard was calibrated at the Nummela Standard Baseline. The 1 320-metre baseline in Kyviškės, established in 1996, consists of six observation pillars on the side of an airfield. A seventh pillar on the other side of the air field complements the baseline and forms a triangle-shaped test field, suitable for the testing of both tacheometers and satellite posi-tioning equipment.

The results of 2007 in Kyviškės are compatible with the results of 1997 and 2001. Comparing them is inter-esting, since there were up to 30-degree temperature dif-ferences between the measurements. The differences in

lengths were just tenths of millimetres and insignificant within the 0.3 to 0.8 mm meas-urement uncertainty. It seems that modelling the temperature, which often is problematic in field work, was suc-cessful. The excellent stability of the baseline during the first ten years makes the place internationally note-worthy for testing and calibration.

Contact person: Jorma Jokela

Perusviivanmittausta Liettuassa. (Kuva Arunas Buga)

Baseline measurement in Lithuania. (Photo Arunas Buga)

19

Intensiteetin kalibroiminen laserkeilauksessa

Kaukokartoitus ja fotogrammetria -osaston laser-laboratoriossa on kehitetty uusi konsepti ja menetelmä laserkeilauksen intensiteetin kalibroimiseksi. Kalibroin-tisysteemi perustuu laboratoriossa mitattuihin referens-sikohteisiin (kuten pressut ja kaupallisesti saatavana olevat sorat), joita voidaan käyttää lasekeilauslentojen kohdealueella. Kehitystyön tärkein vaihe on tähän men-nessä ollut sopivien referenssimateriaalien löytäminen, mutta ensimmäisiä sovelluksia laserkeilauksen maakoh-teille on myös testattu ja ne ovat tuottaneet tilastollisesti merkittäviä tuloksia. Tulosten perusteella pressut ja sorat soveltuvat hyvin intensiteettikalibrointiin, mutta lisäksi tarvitaan hyvin kontrolloidut laboratoriomitta-ukset, että eri lentokampanjoista saatavat kirkkausarvot saadaan yhteismitallisiksi. Kehitystyötä jatketaan mm. tarkkuuden parantamiseksi. Lisäksi laserlaboratoriossa on kehitetty hyperspektrilidariin tähtäävää intensiteet-timittausta superjatkumolaserin avulla. Yhdistämällä superjatkumo-intensiteettimittaus maalaserista saatuun paikkatietoon voidaan testata aktiivisen spektroskopian yhdistämistä laserkeilaukseen.

Intensiteettitiedon kalibroinnista on haettu Euro-SDR-projektia yhteistyössä Wienin Teknisen Yliopiston kanssa. Projekti hyväksyttiin toukokuussa 2007 ja se mahdollistaa intensiteettimenetelmien Euroopan laa-juisen testaamisen ja tunnettuuden.

Yhteyshenkilöt: Sanna Kaasalainen, Eero Ahokas ja Antero Kukko

Airborne laser scanner intensity calibration

A radiometric calibration method for airborne and ter-restrial laser scanners has been developed in the FGI laser laboratory. The concept is based on calibrated brightness targets (tarps and commercially available gravels) for airborne and laboratory use. The work has mainly focused on finding and testing the most suitable targets and the first calibration applications for laser scanning land targets. The first airborne results confirm the feasibility of these targets in airborne and terrestrial laser scanner brightness calibration, but controlled labo-ratory reference data are necessary to be able to compare the brightness values from separate flights. The future work is related to more accurate laboratory calibration and correction techniques to improve the accuracy of the method. A range of laser scanner intensity experi-ments as well as hyperspectral laser measurements with a supercontinuum laser have also been carried out. By combining these measurements with terrestrial laser scanner range data, it is possible to investigate the active spectral measurement in terrestrial and airborne laser scanning.

We have proposed a European project “Radiometric Calibration of ALS intensity” through the European Spatial Data Research (EuroSDR), in co-operation with the Technical University of Vienna. The project has been accepted by the EuroSDR in May 2007. The project will provide a European mandate for partici-pating national mapping agencies to test the developed methods on a European scale.

Contact persons: Sanna Kaasalainen, Eero Ahokas and Antero Kukko

Vasemmalla: soranäytteitä intensiteettikalibrointia varten Nuuksion laserkeilauslennoilla 2007. Myötäpäivään vasemmalta: tiilimurska, puhal-lushiekka, musta gabro, LECA-murske sekä karkempi puhallushiekka. oikealla ylhäällä: Nuuksion 2007 sorien mitatut korkeuspisteet. oikealla alhaalla: kahden eri (laserkeilaimen) pyyhkäisysuunnan amplitudit (poikkileikkaus yläkuvan alueesta). Kahden soranäytteen amplitudit on merkitty violetilla ja turkoosilla.

Left: the calibration gravel samples set up for the Nuuksio July 2007 ALS campaign. Clockwise from top left: crushed redbrick, sandblasting sand (fine grain), black gabbro, crushed LECA, and sandblasting sand (coarse grain). Right top: laser range data points of the Nuuksio July 2007 gravel targets. Right below: intensity raw data (pulse amplitudes of two consecutive scanner sweeps) of the cross section marked with horizontal lines in the top panel. The intensity of two gravel samples are marked with purple and turquoise, similar to the range points in the upper panel.

20

Testikenttäkalibrointi ja digitaalikuvien laatu

Nopeasti kehittyvät aktiiviset ja passiiviset digitaaliset kuvausmenetelmät korvaavat vauhdilla filmikuvauksen fotogrammetrisessa tiedontuotannossa. Uusien aineistojen ominaisuuksia ovat 3-ulotteisuus, hyvä geometrinen ja radiometrinen laatu, hyvä erotuskyky, monispektrisyys, monisuuntaisuus ja tuotannon nopeus. Nämä aineistot mahdollistavat paikkatietojen tarkan, nopean ja automaat-tisen mittauksen, tulkinnan ja ajantasaistuksen.

Kuvaussysteemi tulee kalibroida, jotta sen tuottamia kuvia pystyttäisiin hyödyntämään tarkoissa ja tehokkaissa fysikaaliseen mallinnukseen perustuvissa mittaus- ja tulkintasovellutuksissa. Tärkeiksi tehtäviksi ovat muo-dostumassa systeemikalibrointi sekä nopeasti kehittyvillä sensorimarkkinoilla sensoreiden laadunvarmistus, joihin testikenttäkalibrointi on potentiaalinen menettely.

Geodeettisen laitoksen Sjökullan testikentällä on kalib-roitu vuosina 2004–2006 useita digitaalisia ilmakuvauksessa käytettäviä sensoreita, sisältäen laajaformaattiset kartoitus-sensorit Intergraph DMC, Microsoft UltraCamD ja Leica Geosystems ADS40, keskiformaattinen kartoitussensori Applanix DSS sekä Nikon D2X järjestelmäkamera. Keskei-sinä tavoitteina on ollut määrittää systeemien geometrinen, spatiaalinen ja radiometrinen kuvautumismalli ja suoritus-kyky, kehittää testikenttäkalibrointimenetelmiä sekä tehdä johtopäätelmiä testikenttäkalibroinnin tarpeellisuudesta. Kehitetty fotogrammetrisen testikenttäkalibroinnin proto-tyyppimenettely esitetään oheisessa kaaviossa. Kalibroinnin vaiheet ovat kuva-aineistojen keruu fotogrammetrisella testikentällä, referenssiaineistojen keruu sekä tulosten analysointi. Fotogrammetrinen testikenttä sisältää referens-sikohteet ja mittalaitteet geometriseen, radiometriseen ja spatiaalisen resoluution kalibrointiin.

Empiirinen tutkimus osoitti, että perinteiset kuvautu-mismallit eivät riittävissä määrin mallintaneet laa-jaformaattisten useaan CCD-kennoon ja kameraan perustuvien sensoreiden (UltraCamD ja DMC) geometristä kuvautumista, mikä ilmeni kuvavää-ristyminä ja niistä aiheutuvina blokkivääristyminä sekä erityisesti korkeustarkkuuden heikentymisenä. Näitä vääristymiä ei pystytty ennustamaan etukä-teistietojen perusteella. Tutkimus näytti, että uusien fotogrammetristen järjestelmien geometrinen tark-kuuspotentiaali oli hyvä, mutta blokkivääristymistä johtuen sitä oli vaikea täydellisesti hyödyntää. Sensorivalmistajat ovat alkaneet kehittää keinoja vääristymien eliminoimiseksi ja testikenttäkalib-rointi on tärkeä osa tätä prosessia.

Sensorivalmistajat eivät anna yksityiskohtaista tietoa järjestelmien spatiaalisesta erotuskyvystä, vaikka tämä tieto on välttämätön arvioitaessa sen-sorien geometristä ja radiometristä potentiaalia.

Testfield calibration and quality of digital photogrammetric images

Rapidly developing active and passive digital imaging are taking over traditional film imaging in photogrammetric applications. Properties of the new materials are 3-dimen-sionality, excellent geometric and radiometric quality, good resolution, multi-spectral and multi-directional properties, and speed of the data collection. The optimal utilization of these materials enables accurate, fast, and automatic meas-urement, interpretation, and updating processes.

An imaging system has to be calibrated before it can be properly use the efficient and reliable methods based on physical imaging models. The calibration of modern sensors should concern the geometry, radiometry, and spatial reso-lution. System calibration and system quality assurance in rapidly developing sensor markets are becoming important issues and test field calibration is a potential quality assurance method.

Various sensors have been calibrated at the Sjökulla test field of the Finnish Geodetic Institute during 2004–2006, including large-format mapping sensors Intergraph DMC, Microsoft UltraCamD, and Leica Geosystems ADS40, a medium-format mapping sensor Applanix DSS, and Nikon D2X off-the-shelf camera. Objectives have been to determine the geometric, spatial resolution, and radiometric imaging models and performance of the systems, develop test field calibration methods, and to make conclusions about the feasibility of the test field calibration. A prototype test field calibration method was developed (see figure below). Steps of the test field calibration process are the collection of the image materials in a photogrammetric test field, collection of the reference data, and the analysis of the results. The test field contains reference targets and equipment for geometric, radiometric, and spatial resolution calibration.

Analysis of the geometric performance showed that the conventional imaging models did not sufficiently model the geometric imaging of the new multi-lens systems (DMC, UltraCamD); this appearing as image distortions that further caused block deformations and especially deteriorated the height accuracy. These deformations could not be predicted

Prototyyppikalibrointiprosessi Sjökullan testikentällä.

Prototype calibration process at the Sjökulla test field.

In situ GPS measurement

Test field preparation

GPS or GPS/IMU processing

Image collection at Sjökulla

Digital image “development”

Aerial triangulation

Mission planning

Radiometric calibration

Resolution calibration

Geometric calibration

Calibration certificate

Analysis

Reference data collectionImage data collection

ImagesExterior orientations

Image coordinatesGPS or GPS/IMU data

In situ reflectance, weather, radiation measurement

21

Alla olevissa kaaviossa esitetään DMC- ja Nikon D2X -kuvien pisteenleviämisfunktioiden hajontaa lentosuun-nassa ja sitä vasten kohtisuorassa suunnassa keskipiste-etäisyyden funktiona. Molemmilla systeemeillä erotuskyky oli heikompi lentosuunnassa kuin sitä vasten kohtisuorassa suunnassa, mikä johtuu kuvaliikkeestä. Lennon suuntaisen kuvaliikkeen vaikutus oli erityisen voimakas Nikon D2X:n tapauksessa johtuen puuttuvasta kuvaliikkeen kompensaa-tiosta. Molemmilla sensoreilla ilmeni myös, että radiaalinen etäisyys kuvan keskipisteestä vaikutti erotuskykyyn. DMC:n tapauksessa tämä johtuu erityisesti konvergenssikuvaukseen perustuvasta kuvausgeometriasta, kun taas Nikon D2X:n kohdalla optiikan laatu on keskeinen tekijä.

Huolimatta digitaalisten sensoreiden erinomaisista radiometrisistä ominaisuuksista suurin osa sensorivalmis-tajista ei määritä sensoreiden radiometristä kalibrointia. Empiirinen tutkimus todisti fotogrammetristen laajafor-maattisten sensoreiden erinomaiset radiometriset ominai-suudet, eli lineaarisen vasteen, 12–13 bitin dynaamisen alueen, potentiaalin mitata 5–70 %:n reflektanssialue ja suuren radiometrisen resoluution. Puutteiksi todettiin ensimmäisen sukupolven ADS40:n värikanavien rajalli-nen dynaaminen alue, joka on rajoite Suomen olosuhteissa kuvattaessa nopealla kuvauskoneella sekä UltraCamD:n ja DMC:n herkkyyden sensorin asetuksille, mikä ilmeni ylivalotuksena ja vaaleiden kohteiden saturoitumisena.

Empiirinen tutkimus osoitti, että geometrian, radio-metrian ja spatiaalisen resoluution testikenttäkalibrointi oli tarpeen määrittämään puuttuva tai pätemätön systee-min kuvautumismalli sekä järjestelmien mittauspotenti-aalin määrittämiseksi. Uudet digitaaliset ilmakuvasensorit soveltuvat kalibroitaviksi geometristen ja radiometristen ominaisuuksiensa puolesta. Täydelliseen järjestelmä-kalibrointiin tulisi kuulua kalibrointi laboratoriossa ja testikentällä sekä kuvauksenaikainen itsekalibrointi.

Yhteyshenkilö: Eija Honkavaara

using the a priori information. Results showed that the geo-metric potential of the systems was high but that the full potential could not be utilized due to the insufficiently mod-elled image distortions. Sensor manufacturers are currently improving the geometric processing methods; test field calibra-tion is becoming an important step in the process.

The sensor manufacturers do not provide detailed informa-tion of the spatial resolution of the sensors. Point spread func-tions (PSFs) of imaging systems with DMC and Nikon D2X that were determined at the Sjökulla test field are shown in the charts below. The resolution of both systems was weaker in the flight direction than in the cross-flight direction, which was caused by the image motion. The forward image motion espe-cially influenced the Nikon D2X, which does not haveforward image motion compensation. The radial distance from the image center appeared to influence the PSF as well. In the case of DMC panchromatic images this is partially caused by the slightly convergent imaging geometry; in the case of the Nikon 2DX the most important factor is the decrease of the lens reso-lution towards the image borders.

Despite the excellent radiometric properties of the sensors, the radiometric calibration is typically not determined by the sensor manufacturers. Empirical investigation proved quan-titatively for the first time the excellent radiometric potential of the systems, including linear response, 12–13 bit dynamic range, the potential to measure at least 5–70% reflectance range and the great radiometric resolution. System calibration also revealed some limitations of the systems. The sensitivity of the 1st generation ADS40 color channels appeared to be low in the Finnish conditions when a high-speed survey aircraft was used. UltraCamD and DMC were sensitive to sensor settings, which caused overexposure and saturation in some cases.

The empirical research showed that geometric, radiometric, and spatial resolution system calibration of the test field was necessary for the evaluated systems to provide accurate imag-ing models and to determine the measurement potential of the systems. The systems were feasible for geometric and radio-metric test field calibration. The complete calibration process should involve sensor calibration in a laboratory, system cali-bration in a test field, and system self-calibration on a mapping flight basis.

Contact person: Eija Honkavaara

Gaussilaisen pisteenleviämisfunktion hajonta lentosuunnassa ja lentosuuntaa vasten kohtisuorassa suunnassa suhteellisen keskipiste-etäisyyden funktiona. Mittaukset on tehty Intergraph DMC:n pankromaattisella kanavalla ja Nikon D2X:n vihreällä kanavalla.

Deviation of the Gaussian point spread function for the flight and cross-flight directions as the function of the relative radial distance from the image centre (scaled by the maximum radial distance). Evaluated are the Integraph DMC panchromatic channel and Nikon D2X green channel.

Cross-flight direction

D2X: y = 0.8849x + 0.5915R2 = 0.5315

DMC: y = 0.32x + 0.8012R2 = 0.3115

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1Relative radial distance

sigm

aPSF

(pi

xel)

D2XDMCD2X_outlierLinear (D2X)Linear (DMC)

Flight direction

DMC: y = 0.6955x + 0.6927R2 = 0.6575

D2X: y = 0.3464x + 1.2304R2 = 0.0277

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1Relative radial distance

sigm

aPSF

(pi

xel)

D2X

DMC

Linear (DMC)

Linear (D2X)

22

Georeferointi ja kartoitusmenetelmät

Metsän mittaus ja mallintaminen laser-keilauksen ja digitaalisten ilmakuvien avulla

Geodeettisen laitoksen koordinoiman, vuoden 2004 lopulla alkaneen EuroSDR:n ja ISPRS:n koetyön ”Tree Extraction” tavoitteena oli arvioida tiheän laser-keilausaineiston ja digitaalisten ilmakuvien käyttöön perustuvien automaattisten ja puoliautomaattisten metsänmallinnuksen menetelmien laatua, tarkkuutta ja taloudellisuutta. Projektin osatavoitteet olivat:– kuinka paljon puumallinnukseen vaikuttaa käytet-

tävä menetelmä– paljonko käytettävä laserkeilauksen pistetiheys vai-

kuttaa puumallinnukseen– kuinka paljon tuloksia voidaan parantaa yhdistä-

mällä laserkeilaus- ja ilmakuva-aineistot.Koetyöhön osallistujat voivat käyttää laserkeilaus- ja

ilmakuva-aineistoja Espoonlahden kahdelta koealu-eelta. Koealueet ovat hyvin vaihtelevia: osittain tasaista ja osittain jyrkkää maastoa, paikoin sekapuustoa ja paikoin yhtä puulajia sekä eri kasvuvaiheessa olevaa puustoa. Pääpuulajit ovat mänty, kuusi sekä raudus- ja hieskoivu. Laserkeilausaineiston (Optech ALTM 3100) pistetiheydet olivat 2, 4 ja 8 pistettä/m2, ilmakuvat oli otettu Vexcel UltraCamD -kameralla. Kaikkiaan 12 eri tahoa ympäri maailmaa palautti laatimansa puusto-mallit. Osallistujia oli Saksasta, Ruotsista, Kanadasta, Itävallasta, Suomesta, Norjasta, Taiwanista, USA:sta, Sveitsistä, Puolasta ja Italiasta.

Vertausaineisto mitattiin viideltä koepalstalta ter-restriaalisella laserkeilaimella. Yksittäisistä keilauksista saadut pistepilvet georeferoitiin ja yhdistettiin, minkä jälkeen voitiin laatia tarkat puiden 3D-mallit. Näiltä malleilta voidaan määrittää halutut puus-toparametrit, joita käytetään vertailuarvoina koetyöhön osal-listuvien laatimien mallien arvioinnissa. Projektin loppu-raportti lähettiin EuroSDR:lle 8.11.2007 julkaistavaksi seu-raavassa EuroSDR:n virallisessa julkaisussa.

Yllättäen tulosten mukaan mallinnusmenetelmä vaikuttaa eniten saavutettavaan tarkkuu-

Puiden korkeusmäärityksen tarkkuus, numero osallistujan nimen lopussa kertoo käytetyn laser-pistetiheyden (2, 4 tai 8 / m2).

The accuracy of tree height determination, number after participant’s name indicates the used laser point density (2, 4 or 8 / m2).

Geo-referencing and mapping

Measuring and modeling of forest using airborne laser scanning and digital aerial images

Finnish Geodetic Institute coordinated the EuroSDR/ISPRS Tree Extraction project, which started at the end of year 2004. The objective of this project was to evalu-ate the quality, accuracy, and feasibility of automatic or semi-automatic tree extraction methods based on high-density laser scanner data and digital image data. The sub-objectives included:– how much variation is caused in the tree extraction

by the methods employed– how much is the affect of the point density of laser

data on tree extraction– how much can the results be improved by integrat-

ing laser scanner data and aerial data.Participants could use laser scanner data and aerial

images from two test sites in Espoonlahti. Study areas were very diverse; partly flat and partly steep terrain, areas of mixed and more homogenous tree species at various growth stages. Main tree species were Scots pine, Norway spruce and silver and downy birches. Laser scanner data (Optech ALTM 3100) with density of 2, 4 and 8 points/m2 was applied as well as Vexcel UltraCamD images. Twelve partners participated in the test covering global knowledge of tree extraction. Par-ticipants were from Germany, Sweden, Canada, Austria, Finland, Norway, Taiwan, USA, Switzerland, Poland and Italy.

Terrestrial laser scanner was used to collect refer-ence data from five test plots. Point clouds of individual scans were georeferenced and combined, and accurate

23

teen. Laserpisteiden tiheyden kasvaminen kahdesta kahdeksaan pisteeseen neliömetrillä vaikuttaa latvus-korkeuden ja latvusrajauksen tarkkuuteen vain vähän, mutta joillakin menetelmillä puiden sijainnin ja eten-kin puiden korkeuden määrityksen tarkkuus paranee. Laserdataan ja ilmakuviin perustuvien hybridimene-telmien vähäinen määrä viittaa siihen, että laserin ja ilmakuvien yhteiskäyttö on vasta aluillaan.

Yhteyshenkilö: Harri Kaartinen

Kansallisen laserkeilauksen koetyöt

Geodeettinen laitos tutki Maanmittauslaitoksen tilaa-man laserkeilauksen tarkkuutta Salon testialueella. Ensimmäinen aineisto oli skannattu Optechin ALTM 3100 -keilaimella ja toinen Leican ALS50-II-keilai-mella. Laserpisteiden tiheys maanpinnalla on liian harva laserpisteiden intensiteettiarvojen hyväksikäyttämiseksi tasotarkkuustutkimukseen. Optechin tasotarkkuutta tutkittiin mittaamalla vertauspisteiksi korkeita pis-temäisiä kohteita kuten valopylväitä ja lipputankoja. Laserhavainto osui 9 pylvääseen, joiden perusteella laskettu etäisyyserojen keskiarvo oli 0,579 m ja hajonta 0,347 m. Laserpisteen ja pylvään minimietäisyys oli 0,086 m ja maksimietäisyys 1,265 m.

Maanpinnan laserpisteiden korkeuksia verrattiin korkeintaan 50 cm:n päässä sijaitsevan vertauspisteen korkeuteen asfaltti-, joutomaa-, kallio-, metsä-, pelto- ja sorapisteillä. Erotusten keskiarvot vaihtelivat –7 cm:stä +14 cm:iin hajontojen ollessa 5–16 cm.

Tarkkuustarkastelua varten referenssipisteitä mitat-tiin myös liikkuvalla VRS-RTK-mittauksella 24. toukokuuta 2007. Auton katolla oli GPS-antenni ja koordinaatit mitattiin 2 sekunnin välein, jolloin pisteiden väliseksi etäisyydeksi tuli 20–30 m auton nopeudesta riippuen. Päivän aikana mitattiin yli 1 400 pistettä. Teiden kallioleik-kaukset ja metsäosuu-det katkaisivat antennin mittaussignaalin. Tällä menetelmällä vertaus-pisteitä saatiin paljon ja kustannustehokkaasti. Avoimilla paikoilla teh-tyjen GPS-mittauksien lisäksi metsässä käytet-tiin takymetrimittausta. Yleisesti voidaan todeta, että vaaitusta tarvitaan kuitenkin kaikkein tar-kimpien korkeustuki-pisteiden mittaamiseen laserkeilauksia varten.

3D-models of trees obtained. 3D-models were used to determine desired tree parameters, which where then used as a reference in the evaluation of models produced by participants. The final report of the project was deliv-ered to EuroSDR on November 8th, 2007 to be pub-lished in the next EuroSDR Official Publication.

Surprisingly, results show that the extraction method is the main factor on the achieved accuracy. When the laser point density increases from two points to eight points per m2, the improvement in crown base height and crown delineation accuracy is marginal, but in the case of some methods the accuracy of the tree location and especially the tree height determination improves. The low number of hybrid models based on both the laser data and aerial image produced by the partners implies that integration of laser and aerial image is in its early stages.

Contact person: Harri Kaartinen

Tests of the national laser scanning in Finland

The National Land Survey of Finland ordered a laser scanning for the Salo test area and the Finnish Geodetic Institute made the accuracy assessment. The Optech ALTM 3100 laser scanner was used for the northern part of the area and the Leica ALS50-II laser scanner for the measurement of the southern part of the Salo test area. Reference points such as lampposts and flagstaffs were used for horizontal accuracy assessment of the Optech laser points. Laser beam hit 9 posts and mean of distance differences was 0.579 m and standard deviation 0.347 m.

The laser points on the ground were compared to the reference points that were at 50 cm distance at maximum. The average height differences for asphalt, diverse open land, rock, forest, field and gravel points were –7 cm to +14 cm and standard deviations 5 cm to16 cm.

Mobile VRS RTK measurements were made on May 24, 2007 to collect reference points for airborne laser

scanning in Salo area in Finland. A GPS antenna was assembled on the roof of a van. Co-ordinates were registered every 2 seconds which corresponds to 20 to 30 m point distance depending on the speed of the car. More than 1,400 points were measured during the day. Trees and cut-tings obstructed

optech ALTM 3100 -keilaimella mitattuja pisteitä Nummen alueelta. Helsinki–Turku-moottoritie kulkee kuvan lounaisosassa.

Optech ALTM 3100 laser scanner point cloud in the Nummi area. The Helsinki–Turku motorway is in the south west part of the image.

24

Kun kansallisen laserkeilauksen laseraineistolle on tehty jonotasoitus ja poistettu systemaattiset virheet, korkeustarkkuudessa tasaisilla kovilla alueilla päästään alle 20 cm:n tarkkuuteen rutiinisuorituksena.

Yhteyshenkilö: Eero Ahokas

Liikkuva kartoituslaitteisto

Vuoden 2007 aikana suunniteltiin ja teetettiin järjestel-mäalusta, joka integroi toisiinsa liikkuvaan kartoituksen ja ROAMER-kartoituslaitteiston (Road Environment Mapper). Lisäksi kehitettiin automaattisia datan tul-kinta- ja mallinnusalgoritmeja.

ROAMER voidaan asentaa mihin tahansa katto-kaiteelliseen ajoneuvoon. Alustaan kiinteästi asennet-tujen koneiden taakkatelineen ja pohjalevyn välissä on yhdeksän vaimenninkumia, joiden tarkoituksena on vähentää tiestä auton rungon kautta kulkeutuvia värähtelyjä. Suunnittelun lähtökohtana oli rakentaa kompakti ja monikäyttöinen, kantoalustasta eristetty laitteistokokonaisuus.

Järjestelmäalusta on valmistettu alumiinilevyistä ja profiilitangoista työstämällä. Alustan pohjan koko on noin 63 cm × 63 cm. Laserkeilaimen nollapiste sijaitsee normaaliasennossa 97,5 cm:n korkeudella pohjalevystä. Normaaliasennon lisäksi laserkeilain voidaan kallistaa viiteen kaltevuuteen suhteessa alustan horisonttiin; 60º, 45º, 30º, 15º ja 0º (painumakulma) (ks. oheinen kaaviokuva). Kallistetussa asennossa, jolloin esimerkiksi tienpinnan mittaaminen on mahdollista, keilaimen nollapiste sijaitsee 36–57 cm:n korkeudella riippuen kallistuskulmasta. Järjestelmäalustan suunniteltu koko-naispaino mittauslaitteineen on noin 40 kg. Ajettaessa taajamanopeuksilla (esim. 40 km/h) päästään noin 30

the GPS signal and caused interruptions in measure-ments. Open field areas were excellent for this kind of mobile measurements. In addition to the GPS measure-ments in open environment, tacheometer measurements were made in the forests. In general, it can be stated that levelling is needed for the measurement of the most accurate vertical reference points for airborne laser scan-ning. After the strip adjustment and the elimination of systematic errors in the laser data of the national laser scanning vertical accuracy of the planar areas will be better than 20 cm.

Contact person: Eero Ahokas

Mobile Mapping System

During Mobile Mapping System 2007, the system integration platform ROAMER (Road Environment Mapper) for mobile mapping was designed and manu-factured. Automatic data processing and modeling algo-rithms were developed and tested.

The integration platform is mounted on three stand-ard off-the-shelf racks designed for the railings on top of the vehicle. Between the rack and the platform there is a suspension layer of nine shock absorption dampers to attenuate vibrations. The idea is to provide a compact and robust platform, isolated from the carrier vehicle, for the instrumentation to be mounted on.

The MMS platform was manufactured of hardened aluminium plates and profile tubes. The base plate is approximately 63 cm in length and width. The height of the scanner origin/mirror is approximately 97.5 cm above the base plate when the scanner is upright in the normal position, and between 36–57 cm when some of the tilted (fixed) positions are used. The tilt angles are 60º, 45º, 30º, and 15º below the horizon of the platform (depression angle). The design of the MMS/ROAMER integration platform is presented in the chart below. The total weight of the intended instrumentation and the platform is approximately 40 kg. For example,

roAMEr-kartoituslaitteiston kaaviokuva.

Design of the ROAMER platform and instrumentation.

roAMEr-laitteistolla mitattua 3D-pistepilveä Espoonlahdesta.

3D point data from Espoonlahti recorded by the Roamer mobile mapping.

25

mm:n pisteväliin 40 metrin päässä keilaimesta kahden peräkkäisen profiilin välin ollessa 75 cm, kun keilaus-taajuus on 15 Hz.

Laserkeilaimen lisäksi ROAMERissa on GPS-IMU-pohjainen navigointilaitteisto. GPS-antennille on irtopalikoilla tarvittaessa jatkettava antennimasto keilaimen kiinnityskohdan etupuolella. Tarkoituksena on käyttää kussakin mittaustilanteessa mahdollisimman lyhyttä antennimastoa huojunnan minimoimiseksi. Antennimaston alaosa on tehty halkaisijaltaan 30 mm:n alumiinisesta neliöprofiilista, jonka yläpäässä on mitta-laittesiin sopiva 5/8" kierre. 10, 20 ja 30 cm:n lisäpalat on tehty halkaisijaltaan 20 mm:n pyöröalumiinista.

Liikkuvan kartoituslaitteiston reaaliaikainen paik ka- ja asentomittaus perustuu inertiamittaukseen. IMU-yksikkö asennetaan omaan tärinävaimennettuun telineeseensä järjestelmäalustan etuosaan. IMU-yksikkö keskitetään ohjausnastojen avulla ja kiinnitetään pai-kalleen alumiinikorvakkeilla. Alla olevassa kuvassa testataan laserkeilaimen aikasynkronointia IMU-järjestemään.

Laitteistolla tehtiin vuoden aikana kaksi kenttätestiä Espoonlahdessa. Ensimmäinen testi ajettiin 20.6.2007 pilvipoutaisessa säässä. Testissä tehtiin viisi ajoa tyypil-lisillä kaupunkinopeuksilla 10–40 km/h. Toinen kent-tätesti tehtiin 13.12.2007, jolloin mitattiin yhteensä 11 ajoa, joista viimeinen moottoritienopeudella. Keilaimen painumakulma oli kummallakin testikerralla 45 astetta ja keilausresoluutio 1/5, jolloin keilaustaajuus oli 15 Hz. Data jaettiin automaattisesti 1 000 profiilin blok-keihin prosessoinnin helpottamiseksi.

Yhteyshenkilöt: Anttoni Jaakkola ja Antero Kukko

at a speed of 40 km/h, the point spacing at the range of 40 meters from the scanner is 30 mm, and the dis-tance between two sequential profiles equals 75 cm at a scanning frequency of 15 Hz.

The GPS antenna is attached on top of a mast in front of the scanner socket/holder. The height of the antenna can be adjusted using mast pieces of a cer-tain measured length to avoid unnecessary wobbling of the antenna. The root of the antenna mast is made of a 30 mm square aluminum profile. The additional antenna mast pieces are 10, 20 and 30 cm in length and made of 20 mm round aluminum bar.

For the attitude determination of the MMS, an inertial measurement unit (IMU) is applied. The IMU unit is mounted on its own rack at the front end of the platform base plate, with a suspension of four additional rubber absorbers. The unit is centered by tight fittings designed for the openings found in its feet. Two aluminium brackets are used to fasten the IMU-unit into its position. In the pciture below the time synchronization of the laser scanner to the IMU is tested.

ROAMER was tested in two field tests in the Espoonlahti area. The first test was carried out on 20 June 2007 in cloudy weather. Five runs were made at typical urban speeds of 10–40 km/h. Second field test was carried out on 13 December 2007 and data from 11 runs were acquired. The driving speeds varied in full range of 10–100 km/h. The depres-sion angle and scanning frequency were 45º and 15 Hz for both tests, respectively. Data was recorded in blocks of 1,000 profiles to ease the postprocessing.

Contact persons: Anttoni Jaakkola and Antero Kukko

roAMErin ensimmäinen kenttätesti 20.6.2007 Espoonlahdessa. (Kuvat Harri Kaartinen ja Hannu Hyyppä)

ROAMER in operation during first field test in Espoonlahti 20.6.2007. (Photos Harri Kaartinen and Hannu Hyyppä)

26

Paikkatietojen analysointi ja yhteiskäyttö

Nuuksion testiympäristö

Geodeettisella laitoksella on aloitettu testiympäristön rakentaminen kehittyneiden jokapaikan paikkatieto-palvelujen ja -sovellusten testaamiseksi. Testiympäristö sijoittuu Nuuksion kansallispuiston ja sen lähiympä-ristön alueelle. Paikkatietokanta, joka kattaa Nuuksion alueen, on keskeinen osa testiympäristöä. Kaikkiaan noin 240 km2:n alueesta on kerätty laserkeilaamalla pistepilvi, pistetiheyden ollessa enemmän kuin yksi havainto neliömetrille. Aineisto kerättiin kahdessa eri vaiheessa vuosina 2006 ja 2007. Kesällä 2007 koko alue kuvattiin ilmasta 20 cm:n maastoresoluutiolla. Kuvaus tehtiin digitaalisena nelikanavakuvauksena, josta saatiin sekä tavalliset väri- että väärävärikuvat. Aineistosta prosessointiin myös ortokuvat käyttäen laserkeilaukseen pohjautuvaa digitaalista korkeusmallia oikaisupintana.

Laserkeilattu aineisto mahdollistaa korkearesoluu-tioisen digitaalisen korkeusmallin luomisen maanpin-nasta sekä 3D-piirretiedon keräämisen maastokohteista, kuten esimerkiksi puista ja rakennuksista. Jo nyt on nähtävillä, että käyttäjät ovat yhä tottuneempia 3D- esitystapaan erilaisissa sovelluksissa, kuten esimerkiksi videopelit, Google Earth ja teiden ja rakennusten 3D-mallit erilaisissa rakentamis- ja kaavoitussuun-nitelmissa. Tämän vuoksi Nuuksion testiympäristöön tullaan liittämään 3D-mal-lit rakennuksista perustuen julkisivujen valokuviin ja laserkeilausaineistosta kerät-tyyn piirretietoon. Lisäksi joistakin sisätiloista on tehty kolmiulotteinen malli.

Nuuksion testiympä-ristön 3D-mall in luo-minen ja siihen liittyvät käyttövaatimukset ovat jo sinällään mielenkiintoinen tutkimuskohde. Kolmi-ulotteinen malli toimii kuitenkin ”vain” referens-sinä, johon muut tiedot on linkitetty. Nämä yhdessä luovat pohjan käyttäjälle muodostuvaan virtuaali-seen käyttökokemukseen. Laitoksella tullaan teke-

Geospatial analysis and interoperability

Nuuksio test environment

In order to move research towards advanced ubiquitous geospatial services, the Finnish Geodetic Institute (FGI) has started to set up a test environment covering Nuuksio National Park and its surroundings. The databases con-taining geospatial information on the Nuuksio area con-stitute the most central element of the test environment. The area of about 240 km2 has been covered by airborne laser-scanning data with a point density of more than one observation per square metre. These data originate from two flight missions during 2006 and 2007. Aerial colour and infrared imagery with 20 cm ground resolution was also captured during the summer of 2007, followed by orthophoto production, in which the laser-scanning based digital elevation model was used as a rectification surface.

The laser scanning data makes it possible to create a high-resolution digital elevation model of the area, and to extract 3D shapes of features such as trees and buildings. Already now it can be seen that users are increasingly familiar with 3D representations in differ-ent kinds of applications, such as video games, Google Earth, and public 3D visualisation of road and building plans. Therefore, the Nuuksio test environment will also contain 3D models of buildings with photography-based textures on the facades. 3D models have also been cre-ated of some of the interiors.

Erityyppisiä paikka- ja sensoritietoja voidaan integroida Nuuksion kansallispuiston ja sen lähiympäristön kattavassa testiympäristössä. (Kuva Petteri Torvinen, Ulla Pyysalo, Jaakko Kähkönen ja Tiina Sarjakoski)

Various forms of geospatial information and sensors may be integrated in the test environment for ubiquitous applications covering Nuuksio National Park and its surroundings. (Photo Petteri Torvinen, Ulla Pyysalo, Jaakko Kähkönen and Tiina Sarjakoski)

27

mään työtä etenkin eri laisten multimediasisältöjen liittämiseksi testiympäristöön, mukaan lukien erilaiset yhteisöllisen toiminnan tuloksena syntyvät paikkaan sidotut aineistot.

Nuuksion testiympäristöä on tarkoitus käyttää erityisesti ulkoilua varten tehtyjen jokapaikan paik-katietopalvelujen kehittämiseen ja testaamiseen. Ulkoilu, kuten retkeily metsässä, on kasvava trendi ja on odotettavissa, että lähitulevaisuudessa multimedi-apuhelimia käytetään myös ulkoiluharrastuksissa yhä enemmän. Tulevaisuudessa erilaiset pysyvät ympä-ristösensorit, kuten kävijöiden laskentatunnistimet, sääasemat ja ulkoilmakamerat tullaan liittämään erilaisiin paikkatietopalveluihin ja näin käyttäjille voidaan tarjota kattavampaa tosiaikaista tietoa ympä-ristöstä. RFID (Radio Frequency Identifier) tekniikan käyttö on toinen todennäköinen kehityssuunta. Eräs mahdollisuus on käyttää RFID-tageja digitaalisina ”majakkoina” paikkojen ja kohteiden tunnistamiseksi. Tageja voidaan käyttää myös eläinten tai jopa Nuuk-sion kansallispuiston kävijöiden reittien seurannassa. Teknologia tulee kuitenkin aina ymmärtää roolissaan: sen tarkoituksena on kiinnostavien käyttäjäsovellusten luominen.

Yhteyshenkilö: Tapani Sarjakoski

Tosiaikaiset sisältömuunnokset verkkopalveluihin perustuvassa paikka tietojen jakeluarkkitehtuurissa

Paikkatietoinfrastruktuurien rakentamiseen liittyvä tutkimus- ja kehitystyö on hyvin aktiivisessa vaiheessa sekä kansallisesti että koko Euroopan alueella. Toteu-tettavat tietoinfrastruktuurit rakentuvat oleellisilta osin verkkopalveluina saatavilla olevien paikkatietojen varaan. Samanaikaisesti verkkopalveluihin pohjautuvat selainpohjaiset loppukäyttäjien paikkatietosovellukset ovat tulleet entistä monipuolisemmiksi. Tähän kehi-tykseen on vaikuttanut erityisesti kohdemuotoisten paikkatietojen vähittäinen käyttöönotto web-sovel-luksissa. Paikkatietoja hyödyntävien sovellusalueiden ja sovelluksia tukevien tietovarastojen lisääntyminen on aiheuttanut merkittäviä haasteita käytettävien sovellusalustojen ja tietokantajärjestelmien yhteenso-pimattomuuden takia.

Tutkimuksen keskeinen periaate oli yleisten web-metodien laaja soveltaminen paikkatietoalan ongelmissa. Tavoitteena oli ratkaista em. yhteensopivuusongelma tietoverkkoympäristössä suoritettavien tosiaikaisten sisältömuunnosten avulla. Tutkimus keskittyi kolmeen sisältömuunnoksen soveltamisalueeseen: monimuotojul-kaiseminen, tosiaikainen yleistys ja skeemamuunnos.

The creation and requirements for the geospatial 3D model of the Nuuksio test environment constitute an interesting research topic of its own. However, this 3D model serves “only” as a reference frame to which other information elements are linked, forming together the basis of the users’ virtual experience of the environment. At the FGI we are focused on the inte-gration of various multimedia contents into the same environment, including those created by various com-munity groups.

In the Nuuksio test environment, our aim is to test ubiquitous geospatial services that can be specifi-cally applicable to outdoor leisure. Outdoor activities, such as hiking in the forest, are a strengthening trend in society, and it is apparent that in the near future, geospatial services for outdoor activities are strongly dependent on the usage of multimedia phones. Their fundamental strength is based on the existing and evolving communication infrastructure. In the future, various permanent environmental sensors, such as visi-tor counters, weather stations and outdoor cameras, will be linked to the services to provide richer, real-time content to the users. The usage of RFID (Radio Frequency Identifier) technology is another plausible direction for development. The usage of RFID-tags as “digital lighthouses” for identifying places and objects is one possibility. Alternatively, the tags could be used to track marked animals, or even visitors in Nuuksio National Park. However, even the technology must be understood in its role as an enabler of exciting and interesting user applications.

Contact person: Tapani Sarjakoski

real-time content transformations in a web service based delivery archi tecture for geographic information

The research and development work related to the building of Spatial Data Infrastructures (SDI) is in a very active phase both nationally and in the Pan-European context. The information infrastructures to be built are essentially based on spatial data resources available via network services. At the same time network-based geospatial applications available in the browser environment have become increasingly sophis-ticated due to the gradual introduction of feature-based representations of geographic information into the Web application domain. Along with the growing number of different application areas and content resources involved, the diversity challenges related to client plat-forms and source databases have also increased.

A central goal of the research was the broad appli-cation of general-purpose Web methodologies to problems encountered in the geospatial computing domain. The research aimed to resolve the heterogene-ity challenges by real-time content transformations, applied in a network service-based architecture. The research focused on three particular applications of real-time content transformation: multi-purpose pub-lishing, on-the-fly generalisation and schema transfor-mation.

28

Monimuotojulkaisemisen perusperiaate on tuottaa yhdestä ja samasta aineistolähteestä erilaisiin tarkastelu-ympäristöihin soveltuvia esityksiä muunnosprosessien avulla. Tutkimuksessa kehitettiin menetelmiä moni-muotojulkaisemisen toteuttamiseen reaaliaikaisesti verkkopalveluympäristössä. Tosiaikaisella yleistyksellä tarkoitetaan prosessia, jossa paikkatietoaineistoa tai sen kartan muodossa visualisoitua esitystä yleistetään kyselynaikaisesti osana palvelupyynnön prosessointia. Skeemamuunnoksessa paikkatietoaineiston tietomalli sovitetaan vastaanottavan sovelluksen tai tietojärjestel-män vaatimusten mukaiseen muotoon.

Tutkimuksen tulokset osoittivat, että yleiskäyttöisiä web-tyylisivuteknologiaan perustuvia mekanismeja voidaan soveltaa paikkatietojen visualisointiin, niin että käytetty laiteympäristö tulee monimuotojulkai-semisen periaatteiden mukaisesti otetuksi huomioon. Tutkimuksen mukaan tosiaikaista yleistystä voidaan verkkopalveluympäristössä onnistuneesti soveltaa personoitujen karttojen tuottamiseen. Lähestymistapa mahdollistaa hyvin dynaamisten tekijöiden, kuten käyt-täjän paikan huomioimisen prosessissa. Tosiaikainen skeemamuunnos osoittautui hyödylliseksi työvälineeksi dynaamiseen, verkkopalveluiden tasolla tapahtuvaan heterogeenisten aineistojen yhdistämiseen.

Osana tutkimusta määriteltiin sovellusarkkitehtuuri, joka tukee edistyksellisten verkkopohjaisten paikka-tietopalvelujen rakentamista. Tämä kuusitasoinen palveluarkkitehtuuri koostuu seuraavista käsitteellisistä palvelukerroksista, joista kullakin on hyvin määritelty osuutensa kokonaispalvelun muodostumisessa: aineis-topalvelukerros (aineistosisällöt), tietojen integrointi-kerros (aineistojen yhdistäminen), prosessointikerros (yleistys), portaalikerros (monimuotojulkaiseminen), lisäarvon tuottajan palvelukerros (temaattiset lisätie-dot), asiakassovelluskerros (loppukäyttäjän palvelu). Avoimia standardoituja palvelurajapintoja sovellettiin laajasti arkkitehtuurin eri osissa.

Tutkimuksen konkreettisena lopputuloksena val-mistui prototyyppipalvelu, joka integroi neljän valtion (Suomi, Ruotsi, Tanska, Saksa) kansallisten topografisten tietokantojen aineistoja dynaamisten skeemamuunnos-ten avulla ja tarjoaa näin syntyneen saumattoman tietosi-sällön monimuotojulkaisuna sekä työasemaympäristöön että erilaisille mobiililaitteille soveltuvassa muodossa.

Lisää: Lehto, L., 2007. real-Time Content Transforma-tions in a Web Service-Based Delivery Architecture for Geographic Information. Doctoral dissertation, Helsinki University of Technology. Publications of the Finnish Geo-detic Institute, N:o 138.

Yhteyshenkilö: Lassi Lehto

The main principle in the multi-purpose publishing process is to produce various representations from a single content resource, appropriate for different visuali-sation environments, by applying transformation proc-esses. New methods were developed in the study for car-rying out real-time multi-purpose publishing processes in a networked environment. Real-time generalisation is understood as a process, in which a geospatial dataset or its map-based representation is generalised during the query-response dialogue. In a schema transforma-tion process the data model of the geospatial dataset was adapted to the requirements of the receiving application or information system.

The results of the thesis confirmed the applicability of generic stylesheet-based mechanisms for platform-specific geodata visualisation, according to the principles of the multi-purpose visualisation. On-the-fly gener-alisation was found to be a valuable tool for creating highly personalised map displays in which dynamic context parameters, such as the current location of the user, can be taken into account. The study proved real-time schema transformations to be a feasible solution for ensuring the dynamic service-level interoperability of heterogeneous source databases.

A service architecture framework for advanced geospatial Web applications was designed in the study. This six-tier architecture consisted of the following con-ceptual service layers, each with a well-defined responsi-bility in the service provision: a data service layer (data contents), data integration layer (combining datasets), data processing layer (generalisation), portal layer (multi-purpose publishing), value-adding service layer (thematic datasets) and client layer (end user service). Open standardised service interfaces were used through-out the architecture framework.

A prototype service was developed as the final tan-gible result of the study. This service integrates topo-graphic base datasets from four countries (Denmark, Finland, Germany, Sweden) by means of a real-time schema transformation. The combined dataset is trans-formed into a visual map via a multi-purpose publishing process and is offered in an appropriate form for use on various computer and mobile platforms.

More information: Lehto, L., 2007. real-Time Content Transformations in a Web Service-Based Delivery Architecture for Geographic Information. Doctoral dissertation, Helsinki University of Technology. Publi-cations of the Finnish Geodetic Institute, N:o 138.

Contact person: Lassi Lehto

29

Käytettävyysnäkökulmia vuoro vaikutteisten karttojen suunnitteluun

Viimeaikaisen laite- ja ohjelmistokehityksen myötä paikkatiedon käyttömahdollisuudet ovat muuttuneet. Paperikarttojen ohella käytetään vuorovaikutteisia Inter-net-karttasovelluksia, jotka tarjoavat, karttojen lisäksi, erilaisia työkaluja ja oheispalveluja, kuten osoite- ja reit-tihakupalveluita, karttojen käyttöä varten. Tämän lisäksi käyttäjien mukanaan kuljettamat mobiilit päätelaitteet, kuten matkapuhelimet, navigointilaitteet ja kämmen-tietokoneet, tarjoavat sovelluksia navigoinnin ja paikan-nuksen tueksi. Sovelluskehittäjät ovat joutuneet uusien haasteiden eteen, sillä perinteiset kartansuunnittelu- ja arviointimenetelmät eivät enää välttämättä ole riittäviä, kun uudet käyttäjäryhmät, käyttötilanteet ja päätelaitteet pitäisi ottaa huomioon tuotekehityksessä. Tutkimus ja ohjeistus siitä, miten nämä uudet näkökulmat tulisi ottaa huomioon karttasovellusten suunnittelussa, on joiltain osin hyvin puutteellista. Miten kehitettävät karttasovellukset paremmin vastaisivat uusien käyttäjäryhmien tarpeisiin? Kuinka tuotekehityksessä voitaisiin huomioida erilaiset päätelaitteet ja niiden tuomat haasteet ja mahdollisuudet karttasovellusten suunnittelussa?

Tutkimuksen lähtökohtana oli oletus, että käyttäjä-keskeisellä tuotekehityksellä tulisi olla merkittävä rooli vuorovaikutteisten karttasovellusten tuotekehityksessä. Käytettävyyssuunnittelu voidaan määritellä prosessiksi, jossa tuotteen käytettävyyttä tarkastellaan eri mittarein eri vaiheissa tuotekehitystä. Käytettävyysmenetelmien avulla kerätään tietoa mahdollisista käyttäjistä, heidän tehtävistään ja käyttötilanteistaan ja tämän kautta ymmärretään käyttäjiä syvällisemmin. Menetelmien avulla pyritään tuotteisiin, joiden avulla käyttäjä pystyy tekemään haluamansa tehtävän, sekä saavuttaa tehtäviin liittyvät tavoitteet tehokkaasti ja helposti kyseisessä käyttötilanteessa.

Tutkimuksessa tarkasteltiin käyttäjäkeskeisen tuote-kehityksen merkitystä vuorovaikutteisten karttasovellus-ten suunnittelussa. Tutkimuksessa pyrittiin löytämään vastauksia viiteen eri näkökulmaan vuorovaikutteisten karttojen suunnittelussa. Ensimmäisen tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, kuinka hyvin käytettävyysme-netelmät tunnetaan erilaisissa karttasovelluksia kehittä-vissä yrityksissä. Tutkimus osoitti, että käytettävyysme-netelmien sisällyttäminen tuotekehitykseen oli tulossa yrityksiin pikkuhiljaa. Tutkimuksessa tunnistettiin viisi eri tilannetta, joissa käytettävyysnäkökulmien ottamista mukaan tuotekehitykseen pidettiin erityisen tärkeänä: 1) kehitettävän tuotteen käyttäjävaatimukset olivat erityisen hankalia, 2) käyttötilanne koettiin erityisen vaativaksi, 3) tulevan tuotteen käyttäjien tehtävät olivat täysin tuntemattomia tuotekehittäjille, 4) käyttötilanne oli

Usability perspectives for the design of interactive maps

Recent changes in information and communica-tion technology have led to new methods for visu-alising geospatial data and interactive map appli-cations. Consequently, traditional map design and evaluation methods may no longer be suitable for the new range of users, use situations and devices. The hypothesis of the research was that user-centred design (UCD) has a fundamental role in designing interactive maps, which involve new ways of interacting. The study was initiated to assess the suitability of usability engineering (UE) methods in the development of interactive maps, and to examine the user requirements for interac-tive maps; both in a static desktop environment and on mobile devices.

The problems involved in bringing UE into map design were approached through five research topics. First, a state-of-the-art study was carried out to investigate how familiar map developers were with UE methods. The interviews with map developing companies showed that UE is slowly being incorporated into the design of maps. Five main reasons were stated for including the usability aspect at the design stage: 1) the user requirements were especially demanding, 2) the system was used in a challenging situation, 3) the user tasks were unfamiliar to the designers, 4) the usage situation was unfamiliar to the design-ers, and 5) the application was targeted at a large number of users.

Second, a usability evaluation was conducted for web mapping sites, in order to find out whether there are usability problems in the current design and, if so, to issue guidelines on how they could be avoided. It was concluded that the main aspects requiring attention in the design of web maps are: user interfaces, maps, search operations and help and guidance provided to users. As map services are decidedly visual in nature, distractive advertise-ments and messy user interfaces were observed to be particularly detrimental for these sites.

Thirdly, the user-centred design process and the different UE methods were used to develop a mobile map service, gathering data about how the methods were used in practice at the same time. Mobile maps are used in varying situations where users are trying to find their way in an unfamiliar environment. The conclusion of the study was that the design of mobile maps must be based on an understanding of the context of use if user require-ments are to be met. New technological possibili-ties and restrictions create potential for new design approaches, and the UCD approach can therefore be used as a method for collecting information about users, their tasks and use contexts, thereby increasing designers’ knowledge and supporting innovativeness.

The fourth research goal was to gather informa-tion from each individual study included in this

30

tuntematon tuotekehittäjille ja 5) kehitettävä sovellus oli tarkoitettu hyvin suuren ihmisjoukon käyttöön.

Toisena tutkimustavoitteena oli selvittää, onko nyky-ään jo hyvin laajasti käytössä olevissa Internet-karttasovel-luksissa käytettävyysongelmia, ja jos on, niin minkälaisia, ja miten nämä voitaisiin välttää tulevaisuuden karttaso-velluksia kehittäessä. Tätä tutkittiin järjestämällä mittava käytettävyysarviointi neljälle kansainvälisesti tunnetulle Internet-karttasovellukselle. Havaitut käytettävyyson-gelmat liittyivät neljään eri osaan karttasovelluksissa: käyttöliittymään, karttaan, erilaisiin hakuoperaatioihin, joita karttasovelluksella pystyi tekemään, sekä apuun ja ohjeistukseen, jota käyttäjät olisivat tarvinneet erilaisissa tilanteissa. Tutkimuksen tuloksena esitettiin joukko suunnitteluohjeita, jotka huomioimalla tuotekehitteli-jät voisivat välttää käytettävyysongelmia tulevaisuuden Internet-karttasovellusten tuotekehityksessä.

Kolmannessa tutkimuksessa kerättiin käytännön koke-muksia käytettävyysmetodien soveltuvuudesta mobiilin karttasovelluksen tuotekehitykseen. Käyttäjäkeskeisen tuotekehityksen mukaisesti karttoja tosiaikaisesti suoraan tietokannasta käyttäjän päätelaitteelle välittävää karttapal-velun prototyyppiä arvioitiin iteratiivisesti koko projektin ajan. Yksittäisten karttasymbolien toimivuutta tutkittiin intuitiivisuustestillä, ja karttojen kokonaisilmettä karto-grafisilla asiantuntija-arvioinneilla. Nopeita ja helposti toteutettavia heuristisia evaluointeja järjestettiin alku-vaiheen käyttöliittymäprototyypeille. Tuotekehityksen myöhemmissä vaiheissa karttapalvelun käyttöliittymän käytettävyyttä arvioi-tiin vielä sekä asiantun-tija-arvioinneilla että käytettävyystesteillä. Kerätyn kokemuksen kautta kehitettiin alus-tavia suunnitteluoh-jeita helppokäyttöisten mobiilikarttojen tuote-kehitykseen.

Nel jäs ja v i ides tutkimusnäkökulma kokosivat tietoa tämän työn yksittäisistä tut-kimuksista. Ensiksi keskusteltiin käytet-tävyysnäkökulmien tuomista hyödyistä ja haasteista karttasovel-lusten suunnittelussa. Tämän jälkeen yhdis-tettiin tieto siitä, mitä käytettävyys tarkoit-taa vuorovaikutteisten

Käytettävyysmenetelmien avulla pyritään ymmärtämään käyttäjiä ja heidän tehtäviään (mukaillen ISo 9241 standardia ’Ergonomic requirements for office Work with Visual Display Terminals’, International organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 1997).

Usability components and their relationships (after ISO 9241 standard ‘Ergonomic Requirements for Office Work with Visual Display Terminals’, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 1997).

thesis and conclude the benefits, disadvantages and challenges of including UE methods in map design. The innovative aspects developed in the design process during the study support the suitability of the UCD for map design. By using an iterative UCD approach, while simultaneously taking into account the novelty and diversity of users and their tasks together with the characteristics of maps, application developers would be able to design products that have a higher quality of use.

The fifth objective was to gather information from each study to give a general idea about what the characteristics of user-friendly interactive maps are (or what they should be). One of the central findings was a realisation of the relevance of user-friendly interactive maps based on true, meaningful user requirements. This is especially important for new technology applications, since user requirements may not be the same as in tra-ditional environments. Different ways of identify-ing user requirements and understanding what usability means in a new technological, multimo-dal, mobile, ubiquitous context or in distributed computing settings can provide essential knowl-edge for designers.

The experiences were consistent with the hypothesis of the thesis: UCD and UE methods appeared to be relevant for the design of interactive maps. Map applications are often large and com-plicated systems with a large number of different functions and with access to large databases. It is a challenge to consider all these aspects in the inter-active maps design process. The study addresses the underlying principles and methodologies that

31

karttojen osalta, erityisesti kahden eri laiteympäristön karttasovellusten kohdalla: Internet-karttasovelluksilla joita käytetään PC:n näytöllä, sekä käyttäjän mobiilin päätelaitteen näytöllä esitettävillä karttapalveluilla.

Väitöskirjatyössä todettiin, että tuotekehityksen innovatiivisuuteen saatiin tukea käyttäjäkeskeisen tuotekehityksen kautta. Käyttäjiä miellyttäviä kart-tasovelluksia voidaan suunnitella vain selvittämällä todelliset käyttäjävaatimukset. Käytettävyysnäkökul-mien integrointi osaksi karttasovellusten tuotekehi-tystä on kuitenkin usein haastavaa sovelluskehittäjän näkökulmasta. Vakiintunut kartan käytön tutkimus on yhä soveltuva joiltakin osin, mutta sitä pitäisi kehittää vastaamaan nykypäivän vuorovaikutteisten, dynaamisten ja sijaintitiedon sisältävien karttojen maailmaan. Tulevaisuudessa karttapalvelut mukautu-vat käyttäjävaatimuksiin tarjoamalla automaattisesti erilaisia kartta- ja käyttöliittymävaihtoehtoja muuttu-viin käyttötilanteisiin sekä erilaisille käyttäjäryhmille ja päätelaitteille.

Lisää: Nivala, A.-M., 2007. Usability Perspectives for the Design of Interactive Maps. Doctoral dissertation. Publi-cations of the Finnish Geodetic Institute, N:o 136.

Yhteyshenkilö: Annu-Maaria Nivala

Maastoanalyysit hajautetussa laskenta-ympäristössä

Korkeusmalleja lähtöaineistoinaan käyt-tävien maastoanalyysien virheenkasau-tumista voidaan arvioida analyyttisesti virheyhtälöitä johtamalla tai numeerisesti simuloimalla korkeusmallin virheitä. Analyyttinen menetelmä soveltuu vain ennalta määritellyn laskentaikkunan kokoon perustuviin maastoanalyyseihin, joten useissa analyysitarpeissa joudutaan turvautumaan simulointiin.

Korkeusmallin virheenkasautumisen arvioiminen simuloimalla on laskennal-lisesti erittäin raskas tehtävä. Resursseja kuluttavat tilastollisten virhemallien realisaatioiden laskentamenetelmät, itse maastoanalyysit sekä tulosten riittävän luotettavuustason saavuttamiseen tähtäävä maastoanalyysien toistojen suuri määrä. Lisäksi uusien laserkeilaukseen perustu-vien tiedonkeruumenetelmien ansioista korkeusmallien erotuskyky ja alueellinen peitto ovat kasvaneet niin suuriksi, että mallien prosessoiminen yhdellä työase-malla käyttäen perinteisiä menetelmiä on

are important for the further development of map-specific usability guidelines and techniques.

More information: Nivala, A.-M., 2007. Usability Perspectives for the Design of Interactive Maps. Doctoral dissertation, Helsinki University of Technology. Publications of the Finnish Geodetic Institute, N:o 136.

Contact person: Annu-Maaria Nivala

Terrain analysis in distributed computing environment

Error propagation in terrain analysis based on digital elevation models (DEMs) can be derived using either analytical or simulation-based approaches. While an analytical method is suitable only for terrain analysis based on a pre-defined calculation window, for a number of analysis tasks, one has to rely on simulation. Investigating DEM error propagation with simulation is computationally demanding. Computations are needed for deriving realisations of statistical error models, terrain analysis itself, and a large number of simulation runs are required for an adequate reliability level of the terrain analysis. In addition, new data acquisition methods based on air-borne laser scanning have increased the level of detail and size of DEMs so much that processing of the models by using a single work station and traditional methods has become either very time consuming or even impossible.

Esimerkki korkeusmallin virheen huomioivan valuma-aluerajauksen laskenta-ajoista käyttäen 500 toistokertaa. Korkeusmallin koko oli 1447×1198 pistettä.

Example of drainage basin delineation, taking into account DEM error, using 500 simulation runs. Size of the DEM was 1447×1198 points.

32

muodostunut joko erittäin paljon aikaa vieväksi tai mahdottomaksi.

Projektissa on tutkittu korkeusmallien epävarmuu-den huomioivien maastoanalyysien toteuttamista hajautetussa laskentaympäristössä. Testiympäristönä käytettiin kuudentoista laskentasolmun klusteria ja hajautetuille laskenta-algoritmeille luotiin www-selaimella toimiva standardirajapintoja noudattava graafinen käyttöliittymä. Käyttöliittymässä määritellään tehtävä maastoanalyysi, korkeusmallin virhemallin parametrit sekä simulaation toistojen lukumäärä. Palvelin välittää analyysipyynnön laskentaklusterille, joka suorittaa laskennan sekä välitulosten tuottamisen asiakkaalle. Laskenta on mahdollista pysäyttää, jos riittävä tulosten tarkkuus saavutetaan ennen ennalta asetettua toistojen määrää.

Alustavien tulosten mukaan kehitettyjen laskenta-menetelmien skaalautuvuus saatiin lähes optimaaliselle tasolle ja tavoitteeksi asetettu tosiaikainen virheenkasau-tumisanalyysi olisi mahdollista saavuttaa käyttäen riittä-vää määrää laskentasolmuja käytettävän korkeusmallin koosta ja erotuskyvystä riippuen. Testiympäristössä koeanalyysien laskenta-ajat saatiin vähenemään murto-osaan aiemmin käytettyihin menetelmiin verrattuna. Tuloksia voidaan hyödyntää luotaessa edistyksellisiä prosessointipalveluja verkkopohjaiseen paikkatieto-infrastruktuuriin, jolloin esimerkiksi mobiililla pääte-laitteella voitaisiin tehdä kenttäolosuhteissa nopeasti luotettava analyysi äkillisen jääpadon aiheuttamasta tulvariskistä.

Yhteyshenkilöt: Juha oksanen ja Tapani Sarjakoski

The project focused on the implementation of DEM error propagation analysis in a distributed comput-ing environment. The test environment was a cluster of 16 computing nodes and a standard-compliant web-browser based graphical user interface (GUI) was created for the distributed algorithms. The type of a terrain analysis task, DEM error model parameters and number of simulation runs are selected interactively using the GUI. The server delivers the analysis request to the computing cluster that performs the calculations and delivers intermediate results to the client. The cal-culations may be interrupted, if the adequate level of accuracy is achieved before the pre-defined number of simulation runs.

According to the preliminary results, the scalability of the developed computational methods is nearly opti-mal and the real-time error propagation analysis that was set as an objective, would be achievable with a suf-ficient number of computing clusters, depending on the size and resolution of the input DEM. In the test envi-ronment, the calculation times of the test analysis were decreased to a fraction of the time consumed by the tra-ditional methods. The results are applicable for creating advanced processing services in a network-based spatial data infrastructure, like using a mobile client in the field to create a reliable analysis of the flooding risk caused by a sudden ice-dam.

Contact persons: Juha oksanen and Tapani Sarjakoski

33

Satelliittipaikannus

Egnos-maa-asematoiminta ja Finnref-verkko

Geodeettinen laitos on hoitanut Suomen ainoaa EGNOS-maa-asemaa (RIMS, Ranging and Integrity Monitoring Station) vuodesta 2003 lähtien yhteis-työssä European Satellite Serviced Providerin (ESSP) ja Euroopan avaruusjärjestön (ESA) kanssa. Virolah-della sijaitseva asema on tärkeä EGNOS-järjestelmän SBAS-palvelun toimivuuden kannalta Pohjoismaissa. Oheisessa kuvassa näkyy RIMS-A-aseman antenni.

Geodeettinen laitos hoitaa myös pysyvien GPS-asemien verkkoa, FinnRefiä. Verkko koostuu 13 ase-masta. Näistä neljä asemaa kuuluu Euref Permanent GPS Network -verkkoon (Metsähovi, Vaasa, Joensuu ja Sodankylä) ja Metsähovi on lisäksi IGS-verkossa (International GNSS Service). Tosiaikaisen navigoinnin sovelluksia varten tietoliikennejärjestelmä on muutettu analogisista modeemeista laajakaistatekniikkaan.

Viimeisen aseman, Kivetyn, yhteys päivitettiin joulukuussa 2007. Muista asemista poiketen käytettiin GPRS-tekniikkaa. Kivetyssä oleva tietokone lataa datan GPS-vastaanottimesta FTP-palvelimelleen ja pitää yllä tosiaikaisen datan lähetystä laitoksen palvelimelle. Tosi-aikaisen datan lähettäminen aloitettiin myös muilta ase-milta vuoden 2007 aikana. Tosiaikainen data EPN- ja IGS-asemilta välitetään kan-sainvälisille palvelimille.

Yhteyshenkilö: Antti Hyttinen

Troposfäärikorjausten arviointi numeerisilla säämalleilla

Precise Point Positioning (PPP) on tekniikka, jolla voidaan saavuttaa erittäin tarkkaa tosiaikaista paikan-nusta vaihemittauksien avulla. Troposfäärin aiheuttama viivästys signaalin kulussa on eräs virhelähde ja sitä voidaan arvioida mm. numeeristen säämallien avulla.

GDAS (Global Data Assimilation System) -tiedoista lasketun numeerisen säämallin mukaista signaalin vii-västystä zeniitissä verrattiin IGS:n arvioimiin tietoihin 18 IGS-asemalla puolentoista vuoden ajalta. Oheisen

GNSS-positioning

operation of the EGNoS rIMS station and the Finnref Network

Since 2003 co-operation with the European Satel-lite Service Provider (ESSP) and the European Space Agency, the FGI has been hosted the only EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) RIMS (Ranging and Integrity Monitoring Station) sta-tion in Finland. The station is located in Virolahti, is one of the crucial stations for providing EGNOS wide area augmentation to GPS in Nordic countries. Figure below shows the RIMS-A antenna at the station.

In addition to the EGNOS RIMS station , the FGI operates a permanent GPS network – FinnRef. The network consists of 13 permanent GPS stations. Four stations are part of the EUREF permanent GPS-net-work (Metsähovi, Vaasa, Joensuu and Sodankylä), with Metsähovi also acting as an IGS (International GNSS Service) station. In order to support real-time naviga-tion applications, the data communication system of the network has been updated from analog modems to

broadband connections.The last station,

named Kivetty, was updated in December 2007. Different from other stations, this sta-tion was connected with a GPRS connection. There is a computer installed on-site to download data from the GPS receiver to the on-site ftp server and to maintain the real-time data stream to the Insti-tute’s data server. Real time GPS data streams were introduced to most of the stations in 2007. Real-time data streams

from the EPN and IGS stations are forwarded to the corresponding global data processing centres.

Contact person: Antti Hyttinen

Tropospheric delay estimations using numerical weather model

Precise Point Positioning (PPP) is a potential technique for highly precise real-time navigation using a carrier phase. One of the error sources to be corrected is the tropospheric delay. Although the Numerical Weather Model (NWM) is one way to estimate this error.

rIMS-A-aseman antenni Virolahdella. (Kuva Tobias Johler)

Antenna of the EGNOS RIMS-A station in Virolahti. (Photo Tobias Johler)

34

kuvan tuloksissa näkyy kohtuullisen hyvä yhtäläisyys IGS:n ja numeerisen säämallin arvioilla. Numeerinen säämalli antaa siis troposfäärikorjauksen viiden sentti-metrin tarkkuudella. Tämä tarkkuus on saatavissa missä tahansa tosiaikaisen navigoinnin tarpeisiin.

Yhteyshenkilö: octavian Andrei

For 1.5 years Zenith path delays were estimated at 18 IGS stations, using the numerical weather model from Global Data Assimilation System (GDAS), and compared with the IGS estimates. The results demon-strate a satisfactory degree of agreement between the IGS estimates and the NWM estimates as shown in the figure below. NWM provides tropospheric zenith delays with an accuracy of about ±5 cm, which is available anywhere and anytime for real-time navigation applica-tions.

Contact person: octavian Andrei

Numeerisesta säämallista saatu troposfääriviive IGS:n arvioihin verrattuna IGS-asemilta GMAS ja KoKB.

Comparison of the NWM-derived zenith tropospheric delays with that of the IGS estimate for the GMAS and KOKB IGS stations.

Usean järjestelmän SBAS-palvelu

SBAS-palvelu (Satellite Based Augmentation Service) on olennainen osa tulevaisuuden satelliittipaikannus-järjestelmää erityisesti silloin, jos sitä aiotaan käyttää ilmailusovelluksissa. Eri puolilla maailmaa on jo käy-tössä tai ainakin kehitteillä useampia SBAS-palveluja. Nämä palvelut rajoittuvat tukemaan nykyisin vain GPS-satelliittipaikannusjärjestelmää. Kuitenkin rakenteilla on GPS- ja GLONASS-järjestelmien lisäksi muita satelliittipaikannusjärjestelmiä kuten Galileo ja Compass. Tulevaisuudessa SBAS-palvelun on tuettava useita satelliittipaikannusjärjestelmiä.

Geodeettinen laitoksen johtamaan projektiin ovat osallistuneet University of Nottingham ja Chinese Academy of Surveying and Mapping. Projektissa on kehitetty ensimmäisen usean järjestelmän (GPS ja simuloitu Galileo) SBAS-palvelun prototyyppi. Järjestelmä tuottaa korjauksia molemmille paikannus-järjestelmille.

Prototyyppijärjestelmän ominaisuudet ovat:– Käyttäjä voi määrittää paikannusmoodin yhdistä-

mällä etäisyysmittauksia ja SBAS-korjauksia mieli-valtaisesti.

Multi-constellation augmentationThe Satellite Based Augmentation System (SBAS) will be one of the important components of the GNSS system in the future, especially after it is adapted as a standard for aviation applications. Mul-tiple SBAS systems are now available or under devel-opment in different regions of the world. However, the current operational systems or the systems under development provide augmentations to a single constellation – GPS only. New global GNSS systems such as Galileo and Compass are now available in addition to GPS and GLONASS. Therefore, it is a natural evolution that the future SBAS systems, the upgrade versions of the existing systems or the coming new systems, will support augmentations to multiple global GNSS constellations.

Working together with the University of Not-tingham and the Chinese Academy of Surveying and Mapping, The Finnish Geodetic Institute co-ordinated a project to develop the first prototype system of multi-constellation augmentation, based on EGNOS and Galileo simulation. The prototype system provides augmentations to both GPS and Galileo, and can be easily set up for on-line dem-onstrations.

The prototype system supports the following fea-tures:

35

– Paikannusratkaisut voi-daan uudelleen laskea jälkeenpäin järjestelmän toimivuuden arvioimi-seksi.

– Galileo-satelliittien radat ja kellovirheet simuloidaan innovatiivisesti IGS:n ja GPS-signaalin tarkoista ratatiedoista. Tämä toimii, koska maan painovoima ja muut voimat vaikutta-vat Galileo-satelliitteihin samalla tavalla kuin GPS-satelliitteihinkin.Prototyyppijärjestelmä

koostuu seuraavista kompo-nenteista: Galileo-simulointi, Internet-lähetys, SBAS-vies-tien koodaus ja dekoodaus sekä käyttäjän päätelaite. Pää-telaite on oheisessa kuvassa.

Yhteyshenkilö: ruizhi Chen

– User configurable positioning modes with any combination of range measurements (GPS or Galileo) and SBAS correc-tions.

– “Re-play” for the purposes of demonstration, or post-processing for assessing the system performance.

– An innovative way to simulate the Galileo orbit and clock errors for the first time, using the IGS precise orbits and GPS ephemeris. The simula-tion is based on the fact that Galileo satellites respond to the Earth’s potential field and other forces in a way similar to GPS satellites.The prototype system consists

of the following components: Galileo simulation, Internet broadcasting, encoding/decoding of SBAS messages and the user terminal as shown in the accom-panying picture.

Contact person: ruizhi Chen

Käyttäjän päätelaite usean järjestelmän SBAS-palvelulle. (Kuva ruizhi Chen)

The user positioning terminal for multi-constellation augmentation. (Photo Ruizhi Chen)

Pseudoliittipaikannus

Geodeettinen laitos ja Shanghai Institute of Technical Physics (SITP) kehittävät parhaillaan pseudoliittipai-kannusjärjestelmää. Järjestelmä sisältää pseudoliittejä, MCS-palvelimen (Master Control Server) ja taskutie-tokoneessa toimivan käyttöliittymän.

Pseudoliitti lähettää SBAS-muotoisia viestejä, mutta viestien sisältö voi olla SBAS-korjauksien lisäksi esim. liikennetietoja. Näiden satelliittipaikannusjär-jestelmään kuulumattomien tietojen lähettäminen mah-dollistaa useita uusia sovelluk-sia vaarantamatta paikannusta varten pseudoliitilla tehtäviä etäisyysmittauksia.

Käyttäjän päätelaite ymmär-tää satelliittipaikannusjärjestel-mään kuulumattomat viestit ja käyttää niitä navigointisovel-luksissaan.

Pseudoliittijärjestelmän tes-tauslaite asennetaan Shanghai-hin vuonna 2008.

Yhteyshenkilö: Yuwei Chen

Positioning using pseudolite

In co-operation with the Shanghai Institute of Technical Physics (SITP), the Finnish Geodetic Institute (FGI) is now developing a positioning system using pseudolites. The whole system includes pseudolites, a master control system and a pocket PC based user terminal.

The pseudolite will transmit messages in SBAS format, however, the content of the messages can be either SBAS messages or non-GNSS (Global Navigation Satellite System) messages e.g. traffic information. The ability to transmit non-GNSS messages enlarges the

application scope without jeopardizing the ranging feature of the pseudolite.

The user terminal decodes the pre-defined non-GNSS messages and utilizes them for naviga-tion applications

A pseudolite posi-tioning system testing unit will be installed in Shanghai in 2008.

Contact person: Yuwei Chen

SBAS-pseudoliitin piirilevy. (Kuva Yuwei Chen)

PCB design of the SBAS pseudolite. (Photo Yuwei Chen)

36

Yhteyshenkilöt

HallintoYlijohtaja, prof. Risto Kuittinenp. (09) 2955 5331sähköp. Risto.Kuittinen fgi.fi

Talouspäällikkö Päivi Koponenp. (09) 2955 5182sähköp. Paivi.Koponen fgi.fi

Geodesia ja geodynamiikkaOsastonjohtaja, prof. Markku Poutanenp. (09) 2955 5214sähköp. Markku.Poutanen fgi.fi

Geoinformatiikka ja kartografiaOsastonjohtaja, prof. Tapani Sarjakoskip. (09) 2955 5206sähköp. Tapani.Sarjakoski fgi.fi

Kaukokartoitus ja fotogrammetriaOsastonjohtaja, prof. Juha Hyyppäp. (09) 2955 5306sähköp. Juha.Hyyppa fgi.fi

Navigointi ja paikannusOsastonjohtaja, prof. Ruizhi Chenp. (09) 2955 5318sähköp. Ruizhi.Chen fgi.fi

Metsähovin tutkimusasemaErikoistutkija Kirčo Arsovp. (09) 2564 994sähköp. Kirco.Arsov fgi.fi

Kirjasto- ja informaatiopalvelutKirjastonhoitaja Marita Portinp. (09) 2955 5233sähköp. Marita.Portin fgi.fi

Contact persons

Administration

Director General, Prof. Risto Kuittinentel. +358-9-2955 5331e-mail: Risto.Kuittinen fgi.fi

Financial Manager Päivi Koponentel. +358-9-2955 5182e-mail: Paivi.Koponen fgi.fi

Geodesy and Geodynamics

Head of Department, Prof. Markku Poutanentel. +358-9-2955 5214e-mail: Markku.Poutanen fgi.fi

Geoinformatics and Cartography

Head of Department, Prof. Tapani Sarjakoskitel. +358-9-2955 5206e-mail: Tapani.Sarjakoski fgi.fi

remote Sensing and Photogrammetry

Head of Department, Prof. Juha Hyyppätel. +358-9-2955 5306e-mail: Juha.Hyyppa fgi.fi

Navigation and Positioning

Head of Department, Prof. Ruizhi Chentel. +358-9-2955 5318e-mail: Ruizhi.Chen fgi.fi

Metsähovi research Station

Senior Research Scientist Kirčo Arsovtel. +358-9-2564 994e-mail: Kirco.Arsov fgi.fi

Library and Information Services

Librarian Marita Portintel. +358-9-2955 5233e-mail: Marita.Portin fgi.fi

37

Muut yhteyshenkilötother contact persons

Eero Ahokas tel. +358-9-2955 5201 e-mail: Eero.Ahokas fgi.fi

Octavian Andrei tel. +358-9-2955 5307 e-mail: Octavian.Andrei fgi.fi

Mirjam Bilker-Koivula tel. +358-9-2955 5218 e-mail: Mirjam.Bilker-Koivula fgi.fi

Yuwei Chen tel. +358-9-2955 5313 e-mail: Yuwei.Chen fgi.fi

Eija Honkavaara tel. +358-9-2955 5303 e-mail: Eija.Honkavaara fgi.fi

Antti Hyttinen tel. +358-9-2955 5323 e-mail: Antti.Hyttinen fgi.fi

Anttoni Jaakkola tel. +358-9-2955 5239 e-mail: Anttoni.Jaakkola fgi.fi

Jorma Jokela tel. +358-9-2955 5219 e-mail: Jorma.Jokela fgi.fi

Harri Kaartinen tel. +358-9-2955 5202 e-mail: Harri.Kaartinen fgi.fi

Sanna Kaasalainen tel. +358-9-2955 5213 e-mail: Sanna.Kaasalainen fgi.fi

Antero Kukko tel. +358-9-2955 5301 e-mail: Antero.Kukko fgi.fi

Lassi Lehto tel. +358-9-2955 5210 e-mail: Lassi.Lehto fgi.fi

Jaakko Mäkinen tel. +358-9-2955 5317 e-mail: Jaakko.Makinen fgi.fi

Annu-Maaria Nivala tel. +358-9-2955 5207 e-mail: Annu-Maaria.Nivala fgi.fi

Juha Oksanen tel. +358-9-2955 5208 e-mail: Juha.Oksanen fgi.fi

Heikki Virtanen tel. +358-9-2955 5311 e-mail: Heikki.Virtanen fgi.fi

38

Julkaisut

referoidut artikkelitPeer reviewed journal articles

Andrei, O. and R. Chen, 2007. Tropospheric Delay Estimation Based on Numerical Weather Model. RevCAD. Journal of Geodesy and Cadas-tre, (7):87–94.

Chen, R., Li, X. and T. Johler, 2007. Improv-ing the EGNOS Service at High Latitude Us-ing VDGPS. Journal of Geospatial Engineering, 8(1–2):65–74.

Gao, X., Chen, R. and X., Li, 2007. Study of the Neutral Atmospheric Effects on GPS Position-ing with Different Models. Acta Geodaetica et Cartographica SinicaACTA, 36(2):134–140.

Hokkanen, T., Korhonen, K., Virtanen, H. and E.-L., Laine, 2007. Effects of the fracture wa-ter of bedrock on superconducting gravimeter data. Near Surface Geophysics, 5:145–151.

Hokkanen, T., Virtanen, H. and M. Pirtti-vaara, 2007. On the hydrogeological noise in super conducting gravimeter data. Near Surface Geophysics, 5:137–143.

Häkli, P., 2007. A case study on Virtual Refer-ence Station Concept in Finland. Survey Review, 39(304):145–155.

Kaasalainen, S., Lindroos, T. and J. Hyyppä, 2007. Toward hyperspectral lidar – Measure-ment of spectral backscatter intensity with a su-percontinuum laser source. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 4(2):211–215.

Kaasalainen, S. and M. Rautiainen, 2007. Back-scattering measurements from individual Scots pine needles. Appl. Opt., 46(22): 4916–4922.

Karjalainen, M., 2007. Geocoding of Synthetic Aperture Radar Images Using Digital Vector Maps. IEEE Geoscience and Remote Sensing Let-ters, 4(4):616–620.

Mackaness, W. A., Ruas, A. and L. T. Sarjakoski, 2007. Observations and Research Challenges in Map Generalisation and Multiple Representa-tion. In Mackaness, W. A., Ruas, A. and L. T. Sarjakoski, (eds.), Generalisation of Geographic Information: Cartographic Modelling and Appli-cations, Series of International Cartographic As-sociation, Elsevier, pp. 315–323.

Mäkinen, J., Amalvict, M., Shibuya, K. and Y. Fukuda, 2007. Absolute gravimetry in Ant-

arctica: Status and prospects. J. Geodynamics, 43:339–357.

Nivala, A.-M. and L. T. Sarjakoski, 2007. User Aspects of Adaptive Visualisation for Mobile Maps. Gartner, G., Bennett, D. A. and T. Morita, (eds.), Cartography and Geographic Information Science, Special content: Towards Ubiquitous Cartography, 34(4):275–284.

Nivala, A.-M., Sarjakoski, L. T. and T. Sarja-koski, 2007. Usability Methods’ Familiarity among Map Application Developers. IJHCS, International Journal of Human-Computer Stud-ies, 65(9):784–795.

Oksanen, J. and T. Sarjakoski, 2006. Uncov-ering the statistical and spatial characteristics of fine toposcale DEM error. International Journal of Geographical Information Science, 20(4):345–369.

Peltoniemi, J. I., 2007. Spectropolarised ray-trac-ing simulations in densely packed particulate medium. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2(108):180–196. Online: http://dx.doi.org/10.1016/j.jqsrt.2007.05.009 (07/03/08).

Peltoniemi, J., Piironen, J., Näränen, J., Suoma-lainen, J., Kuittinen, R., Honkavaara, E., and L. Markelin, 2007. Bidirectional reflec-tance spectrometry of gravel at the Sjökulla test field. ISPRS Journal of Photogrammetry and Re-mote Sensing, 62(6):434–446.

Rautiainen, M., Suomalainen, J., Mõttus, M., Stenberg, P., Voipio, P., Peltoniemi, J., and T. Manninen, 2007. Coupling forest canopy and understory reflectance in the Arctic latitudes of Finland. Remote Sensing of Environment, 110(3):332–343.

Sarjakoski, L. T., 2007. Conceptual models of generalisation and multiple representation. In Mackaness, W. A., Ruas, A. and L. T. Sar-jakoski, (eds.), Generalisation of Geographic Information: Cartographic Modelling and Appli-cations, Series of International Cartographic As-sociation, Elsevier, pp. 11–35.

Sarjakoski, L. T., Koivula, T. and T. Sarja koski, 2007. Knowledge-Based Map Adaptation for Mobile Map Services. In Gartner, G., Cart-wright, W. and M. Peterson, (eds.), Location Based Services and TeleCartography, Lecture Notes

39

in Geoinformation and Cartography. Springer Berlin Heidelberg New York, pp. 247–264.

Sarjakoski, T. and L. T. Sarjakoski, 2007. A Real-Time Generalisation and Map Adaptation Ap-proach for Location-Based Services. In Macka-ness, W. A., Ruas, A. and L. T. Sarjakoski, (eds.), Generalisation of Geographic Information: Cartographic Modelling and Applications, Series of International Cartographic Association, Elsevi-er, pp. 137–159.

Villikka, M., Maltamo, M., Packalén, P., Veh-man, M., and J. Hyyppä, 2007. Alternatives for predicting tree-stem volume of Norway Spruce using airborne laser scanning. Photogrammetric Journal of Finland, 20(2):33–42.

Geodeettisen laitoksen sarjat Publication series of the FGI

Lehto, L., 2007. Real-Time Content Transforma-tions in a Web Service-Based Delivery Archi-tecture for Geographic Information. Doctoral dissertation, Helsinki University of Technology, Publications of the Finnish Geodetic Institute, N:o 138, Kirkkonummi, 51 p. + App. 99 p.

Nivala, A.-M., 2007. Usability Perspectives for the Design of Interactive Maps. Doctoral dis-sertation, Helsinki University of Technology, Publications of the Finnish Geodetic Institute, N:o 136, Kirkkonummi, 60 p. + App. 97 p.

Yu, X., 2007. Methods and techniques for forest change detection and growth estimation using airborne laser scanning data. Doctoral disserta-tion, Helsinki University of Technology, Publi-cations of the Finnish Geodetic Institute, N:o 137, Kirkkonummi, 55 p. + App. 89 p.

referoidut kokousjulkaisutPeer reviewed conference publications

Cai J., Koivula, H., Grafarend E. W. and M. Poutanen, 2007. The statistical analysis of the eigenspace components of the strain rate tensor derived from FinnRef GPS measure-ments (1997–2004) in Fennoscandia. In Xu, P, Liu, J. and A. Dermanis, (eds.), Proc. IAG Symposia 132. VI Hotine-Marussi Symposium of Theoretical and Computational Geodesy: Challenge and Role of Modern Geodesy, Wu-han, China, May 29–June 2, 2006, Springer,

Berlin, Heidelberg, pp. 79–87. Kaasalainen, S., Hyyppä, J., Litkey, P., Hyyppä,

H., Ahokas, E., Kukko, A. and H. Kaartinen, 2007. Radiometric calibration of ALS intensity. International Archives of Photogrammetry, Re-mote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52):201–205.

Kukko, A., Andrei, C.-O., Salminen, V.-M., Kaartinen, H., Chen, Y., Rönnholm, P., Hyyppä, H., Hyyppä, J., Chen, R., Haggrén, H., Kosonen, I., and K. Čapek, 2007. Road environment mapping system of the Finnish Geodetic Institute – FGI ROAMER. Inter-national Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52):241–247.

Kukko, A. and J. Hyyppä, 2007. Laser scanner simulator for system analysis and algorithm de-velopment: A case with forest measurements, International Archives of Photogrammetry, Re-mote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52):234–240.

Lehto L., 2007. Schema Translations in a Web Service-based SDI. Proc. of the 10th AGILE In-ternational Conference on Geographic Informa-tion Science, ‘The European Information So-ciety: Leading the way with geo-information’, May 8–11, Aalborg, Denmark.

Liang, X., Hyyppä, J., and L. Matikainen, 2007. Deciduous-coniferous tree classification us-ing difference between first and last pulse laser signatures. International Archives of Photogram-metry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52):253–257.

Litkey, P, Rönnholm, P., Lumme, J., and X. Liang, 2007. Waveform features for tree iden-tification, International Archives of Photogram-metry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52):258–263.

Maltamo, M., Packalén, P., Peuhkurinen, J., Suvanto, A., Pesonen, A. and J. Hyyppä, 2007. Experiences and possibilities of ALS based forest inventory in Finland. Interna-tional Archives of Photogrammetry, Remote Sens-ing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52):270–279.

Matikainen, L., Kaartinen, H. and J. Hyyppä, 2007. Classification tree based building detec-tion from laser scanner and aerial image data. International Archives of Photogrammetry, Re-mote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52): 280–287.

40

Muinonen K., Torppa, J., Virtanen J., Närä-nen, J., Niemel, J., Granvik, M., Laakso, T., Parviainen, H., Aksnes, K., Zhang, D., Lagerkvist, I., Rickman, H., Karlsson, O., Hahn, G., Michelsen, R., Grav, T., Pravec, P. and U. G. Jørgensen, 2007. Spins, shapes, and orbits for near-Earth objects by Nordic NEON. In Milani, A., Valsecchi, G. and D. Vokrouhlicky, (eds.), Proc. of IAU Symposium 236, Near-Earth Objects, our Celestial Neigh-bors: Opportunity and Risk, pp. 309–320.

Mäkinen, J., Lilje, M., Engsager, K., Eriksson, P.-O., Jepsen, C., Olsson, P.-A., Saaranen, V., Schmidt, K., Svensson, R. and Takalo, M., 2006. Regional Adjustment of Precise Level-lings around the Baltic. In Torres, J.A. and H. Hornik, (eds.), Report on the Symposium of the IAG Sub-commission for Europe (EUREF), Vi-enna, June 1–4, 2005, EUREF Publication, No. 15. Mitteilungen des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, Frankfurt am Main, Band 38.

Mäkinen, J., Engfeldt, A., Harsson, B.G., Ruotsalainen H., Strykowski, G., Oja, T. and D. Wolf, 2007. The Fennoscandian Land uplift gravity lines 1966–2006. Proceedings of the XXIV General Meeting of the IUGG, Perugia, Italy.

Poutanen M., Knudsen, P., Lilje, M., Nør-bech, T., Plag, H.-P. and H.-G. Scherneck, 2007. The Nordic Geodetic Observing System (NGOS). In Rizos, C. and P. Tregoning, (eds.), Dynamic Planet – Monitoring and Un-derstanding a Dynamic Planet with Geodetic and Oceanographic Tools, Conference of the In-ternational Association of Geodesy, August 22–26, 2005, Cairns, Australia, International Associa-tion of Geodesy Symposia, 130:749–756.

Rönnholm, P., Honkavaara, E., Litkey, P., Hyyppä H. and J. Hyyppä, 2007. Integration of laser scanning and photogrammetry. Inter-national Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/W52):355–362.

Tervo, M., Poutanen, M. and H. Koivula, 2007. Tide Gauge Monitoring Using GPS. In Rizos, C. and P. Tregoning, (eds.), Dynamic Planet – Monitoring and Understanding a Dy-namic Planet with Geodetic and Oceanographic Tools, Conference of the International Association of Geodesy, August 22–26, 2005, Cairns, Austra-lia, International Association of Geodesy Sym-posia, 130:75–79.

Ukkonen, T., Sarjakoski, T. and J. Oksanen, 2007. Distributed computation of drainage ba-sin delineations from uncertain digital elevation models. Proceedings of the 15th ACM Internation-al Symposium on Advances in Geographic Infor-mation Systems, November 7–9, 2007, Seattle, WA, USA, pp. 236–243.

Muut kokousjulkaisutother conference publications

Bilker-Koivula, M., Virtanen, J., Virtanen, H., Mäkinen, J., Tervo, M., 2007. Analysis of GRACE monthly gravity field models using wa-ter storage time series. In Kaila, K. and T. Kor-ja, (eds.), XXIII Geofysiikan Päivät, Geofysiikan Seura, Oulu, 23.–24.5.2007, pp. 17–22.

Chen, R., Hill, C., Moore, T., Cheng, P., Guyader, E., Yang, L., Hyttinen, A., Chen, Y. and Y. Cai, 2007. Development of a Multi-constellation Augmentation Service Based on EGNOS and Galileo Simulation. Proceedings of the ION GNSS 2007 Conference, Fort Worth, September 25–28, 2007, pp. 966–975.

Chen, R., Cheng, P., Moore, T., Hill, C., Hyt-tinen, A., Li, X., Chen, Y. and Y. Cai, 2007. Multi-constellation Augmentation Based on EGNOS and Galileo Simulation. Proceedings the ION NTM Meeting, San Diego, January 22–24, 2007, pp 285–290.

Honkavaara, E. and L. Markelin, 2007. Radio-metric Performance of Digital Image Data Col-lection – A Comparison of ADS40/DMC/Ult-raCam and EmergeDSS. In Fritsch, D., (ed.), Photogrammetric Week ’07, Wichmann Verlag.

Hyyppä, J., Matikainen, L., Kaartinen, H., Yu, X., Hyyppä, H. and P. Rönnholm, 2007. Improving Automation in Map Updating Based on National Laser Scanning, Classification Trees, Object-Based Change Detection and 3D Object Recon-struction. 2007 Urban Remote Sensing Conference, Paris, April 11–13, 2007, Invited paper, 10 p.

Kaasalainen, S. and A. Kukko, 2007. Snow Re-flectance Measurements Using Terrestrial Laser Scanner, European Geosciences Union, Geo-physical Research Abstracts, Volume 9.

Karila, K., Karjalainen, M. and J. Hyyppä, 2007. Test Field for INSAR Urban Subsidence Studies. Proceedings of the ENVISAT Sympo-sium, ESA SP-636, April 23–27, 2007, Mon-treux, Switzerland.

41

Kukko, A., Kaasalainen, M., and S. Kaasa-lainen, 2007. Laboratory Ground Truth for Space Remote Sensing: Asteroid Light Curve and Shape Model Simulation, European Geo-sciences Union, Geophysical Research Abstracts, Volume 9.

McGookin, D., Gibbs, M., Nivala, A.-M., Brewster, S. A. and J. Kildal, 2007. Initial development of a PDA mobility aid for visu-ally impaired people. Proceedings of IFIP Interact 2007, Rio de Janeiro, Brasil, September 10–14, 2007, pp. 665–668.

Nivala, A.-M., Brewster, S. A. and L. T. Sarja-koski, 2007. Usability Evaluation of Web Map Sites. Proceedings of the ICA Commission on Maps and the Internet, Warsaw, Poland, July 31 – August 2, 2007, pp. 101-107.

Nivala, A.-M., Brewster, S. A. and L. T. Sarja-koski, 2007. Usability Problems of Web Map Sites. Proceedings of XXIII International Carto-graphic Conference, Cartography for everyone and for you, Moscow, Russia, August 4–10, 2007, Theme 12, CD-ROM.

Poutanen, M., 2007. Polaaritutkimuksen kan-sallinen komitea, kansainvälinen polaarivuosi ja Suomen Etelämanner-tutkimus. XXIII Geo-fysiikan Päivät, Oulu 23–24.5.2007. Geofy-siikan Seura, pp. 125–127. Online: http://www.gf.oulu.fi/GFpaivat2007_pdf/GFP2007 (07/03/08).

Poutanen M. and DynaQlim-työryhmä, 2007. DynaQlim – Upper Mantle Dynamics and Quaternary Climate in Cratonic Areas. XXIII Geofysiikan Päivät, Oulu 23–24.5.2007. Geo-fysiikan Seura, pp. 129–132. Online: http://www.gf.oulu.fi/GFpaivat2007_pdf/GFP2007_oral_PoutanenDynaQlim WG_20070501.pdf (07/03/08).

Poutanen, M. and P. Häkli, 2007. National Re-port of Finland. Conference Proceedings. EU-REF 2007 Symposium, London, England, June 6–9, 2007, 9 p.

Poutanen, M. and H. Suurmäki (eds.), 2007. FinCOSPAR2007, Suomen avaruustutkijoiden XI kansallinen Cospar-kokous – Ohjelma ja abstraktit, 50 p. Online: http://www.cospar.fi/FinCOSPAR2007.pdf (07/03/08).

Pyysalo, U., Sarjakoski, T. and L. T. Sarjakoski, 2007. 3D-visualization of airborne laser derived elevation model for mobile devices. Proceedings of XXIII International Cartographic Conference, Cartography for everyone and for you, Mos-

cow, Russia, August 4–10, 2007, Theme 17, CD-ROM.

Saaranen, V., Lehmuskoski, P., Rouhiainen, P., Takalo, M. and J. Mäkinen, 2006. The New Finnish Height System N2000. Symposium of the IAG Subcommission for Europe (EUREF), Riga, 14–17 June 2006. Online:

\\f innref\geodesia\papers\EUREF2006\N2000_EUREF_2006.pdf (07/03/08).

Sarjakoski, T., Sarjakoski, L. T. and R. Kuit-tinen, 2007. Establishing a test environment for ubiquitous geospatial applications. Proceed-ings of XXIII International Cartographic Confer-ence, Cartography for everyone and for you, Moscow, Russia, August 4–10, 2007, Theme 13, CD-ROM.

Sukuvaara, T., Pulliainen, J., Kyrö, E., Suo-kanerva, H., Heikkinen, P., and J. Suoma-lainen, 2007. Reflectance spectroradiometer measurement system in 30 meter mast for validating satellite images. Proceedings of IG-ARSS 2007, Barcelona, Spain, July 23–27, 2007.

Tervo, M., Eresmaa, R., Poutanen, M., Järvinen, H. and H. Koivula, 2007. Vinoviiveiden käyt-tö GPS-laskennassa. XXIII Geofysiikan Päivät, Geofysiikan Seura, Oulu, 23. – 24.5.2007.

Timmen, L., Gitlein, O., Müller, J., Denker, H., Mäkinen, J., Bilker, M., Wilmes, H., Falk, R., Reinhold, A., Hoppe, W., Pet-tersen, B. R., O. C. D. Omang, O. C. D., Svendsen, J. G. G., Øvstedal, O., Scher-neck, H.-G., Engen, B., Engfeldt, A., Strykowski, G. and R. Forsberg, 2007. Observing Fennoscandian geoid change for GRACE validation Proceedings of the Joint CHAMP/GRACE Science Meeting, GeoForsc-hungsZentrum, Potsdam, July 6–8, 2004, 10 p. Online: http://www.gfz-potsdam.de/pb1/JCG/Timmen-etal_jcg.pdf (07/03/08).

Virtanen, H., Bilker-Koivula, M., Tervo, M., Virtanen, J. and Mäkinen, J., 2007. ’Supra-johtava gravimetri ja hydrologia’. In Kaila, K. and T. Korja (eds.) XXIII Geofysiikan Päivät, Geofysiikan Seura, Oulu 23.–24.5.2007, pp. 187–191.

Virtanen, J., Mäkinen, J., Bilker-Koivula, M. and H. Virtanen, 2007. Itämeren korkeuden vaihtelun vaikutus GRACE-aikasarjaan. In Kaila, K. and T. Korja, (eds.), XXIII Geofysi-ikan Päivät, Geofysiikan Seura, Oulu 23.– 24.5.2007, pp. 193–198.

42

KirjatBooks

Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M. and K. J. Donner, (eds.), 2007. Fundamen-tal Astronomy. Springer Verlag, Berlin, Heidel-berg. Fifth Edition, 510 p.

Mackaness, W. A., Ruas, A. and L. T. Sarjakoski, (eds.), 2007. Generalisation of Geographic Infor-mation: Cartographic Modelling and Applications, Series of International Cartographic Association. Elsevier, 370 p. See at http://www.elsevier.com/wps/find/bookdescription.cws_home/711470/description#description (31/12/07).

Muut julkaisut ja raportitother reports and publications

Ahola, J., 2007. Maastokartat muuttuvat. Retki, (5/2007), Outdoor Media, s. 34–35.

Ahola J., Koivula, H., Mäkinen, J., Poutanen, M. and H. Ruotsalainen, 2007. Geodynam-ics. In Poutanen, M. and H. Koivula, (eds.), Geodetic Operations in Finland 2004-2007, Finnish Geodetic Institute, pp. 14–19.

Ahola, J., Koivula, H., Poutanen, M. and J. Jokela, 2007. GPS operations at Olkiluoto, Kivetty and Romuvaara in 2006. Working Re-port 2007-56, Posiva Oy, Olkiluoto, 178 p.

Ahonen, J., Hyyppä, J., Hyyppä, H. and M. Ahl-avuo, 2007. Laserkeilaus valtaa alaa fotogram-metriassa. TeollisuusSuomi – ISSN: 1458-3259, Toukokuu 2007/1 – Innovaatio, s. 15.

Ayres, K., Hyyppä, J., Hyyppä, H. and M. Ahla-vuo, 2007. Espoo News – Convention & Market-ing, (1/2007). Laser scanning researchers, devel-opers and appliers beam down to Espoo.

Bilker-Koivula, M., Mäkinen, J., Ruotsa-lainen, H., Virtanen, H. and J. Virtanen, 2007. Gravity Field. In Poutanen, M. and H. Koivula, (eds.), Geodetic Operations in Finland 2004-2007, Finnish Geodetic Institute, pp. 10–13.

Chen, R., Hyttinen, A., Häkli, P., Koivula, H., Poutanen, M. and M. Tervo, 2007. IV Posi-tioning and other applications. In Poutanen M. and H. Koivula, (eds.), Geodetic Operations in Finland 2004–2007, pp. 20–23.

Chen, R. and R. Kuittinen, 2007. Tutkimus-ta paikannusmenetelmien kehittämiseksi – monimenetelmäpaikannus (Eng. Research and

development in multi-sensor positioning). Maankäyttö, (2):28–30.

Filén, K., Hyyppä, H., Hyyppä, J., Ahlavuo, M., Rönnholm, P. and N. Heiska, (eds.), 2007. Abstract Book. ISPRS Workshop on Laser Scan-ning 2007 and SilviLaser 2007, ISPRS LS2007 and SL 2007, Espoo 2007, Geodeettinen laitos, TKK Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratorio, 121 p.

Honkavaara, E. and L. Markelin, 2007. Digi-taalisten ilmakuvien radiometrinen kalibrointi kustannustehokkaaseen kuvatulkintaan. Maa- ja metsätalousministeriön rahoittaman yhteis-tutkimushankkeen väliraportti, 28.11.2007.

Honkavaara, E., Markelin, L., and J. Jaakko-la, 2007. Digitaalisten ilmakuvakameroiden laatutestit ja kalibrointimenetelmät. Maa- ja metsätalousministeriön rahoittaman yhteistut-kimushankkeen loppuraportti, 30.3.2007.

Hyyppä, H., Ahlavuo, M., Haggrén, H. and J. Hyyppä, 2007. Maanmittausalan populari-sointi. ReflekTori 2007 Tekniikan opetuksen symposium, 3.–4.12.2007, TKK Dipoli, Espoo, s. 187–188. Elektroninen julkaisu: http://www. dipoli.tkk.fi/ok/p/reflektori2007/refl07 paptodo/nettiin/Reflektori2007.pdf (05/03/08).

Hyyppä, J. and H. Hyyppä, 2007. Kansallisen laserkeilauksen mahdollisuudet. Maankäyttö, (1):6–8.

Hyyppä, J., Liang, X., Litkey, P., Kaartinen, H., Kukko, A. and S. Kaasalainen, 2007. Wave-form-signaalin tulkintamenetelmät ja ohjel-mistokehitystyö laserkeilaimille. Tekes-projek-tin loppuraportti, 26 s.

Häkli, P., 2007. Test para estudiar la precisión y las posibilidades del Método de Estaciones Virtuales de Referencia (VRS) en Finlandia. Topografía y cartografía: Revista del Ilustre Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos en Topografía, 24(141):34–47.

JHS163, 2007. Suomen korkeusjärjestelmä N2000. Työryhmä: Poutanen, M., Saaranen, V., Lehmuskoski, P., Mäkinen, J., Rouhiainen, P., Takalo, M., Musto, M., Ollikainen, M., Ruotsalainen, R. ja P. Tätilä. Online: http://docs.jhs-suositukset.fi/jhs-suositukset/JHS163/JHS163.html (07/03/08).

Jokela, J. (toim.), 2007. Maanmittaus. Ai-kakauskirja maanmittaustieteitä varten, Maan-mittaustieteiden Seura ry, 82(1), 320 s.

Jokela, J. (toim.), 2007. Maanmittaus. Ai-kakauskirja maanmittaustieteitä varten, Maan-mittaustieteiden Seura ry., 82(2), 174 s.

43

Jokela, J., Mäkinen, J., Rouhiainen, P., Ahola, J., Bilker-Koivula, M. and P. Häkli, 2007. V Metrology and standardization. In Pou-tanen, M. and H. Koivula, (eds.), Geodetic Operations in Finland 2004–2007, pp. 24–26.

JUHTA (Julkisen hallinnon tietohallinnon neu-vottelukunta), 2007. JHS-suositukset, JHS 162 Paikkatietojen mallintaminen tiedonsiirtoa varten. Online: http://www.jhs-suositukset.fi/suomi/jhs162 (08/04/08).

Karila, K., (toim.), 2007. Katsaus fotogrammetri-an ja kaukokartoituksen toimintaan Suomessa 2006. Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen seura ry:n julkaisu.

Kettunen, P., 2007. Kämmenkarttojen monet ilmeet. Positio, (3):6–9.

Koivula, H., Hyttinen, A., Häkli, P., Jokela, J., Lehmuskoski, P., Ollikainen, M., Pou-tanen, M., Rouhiainen, P., Saaranen, V. and M. Takalo, 2007. I Reference Frames. In Pou-tanen, M. and H. Koivula, (eds.), Geodetic Operations in Finland 2004-2007, pp. 4–9.

Lehto, L., 2007. Real-Time Content Transfor-mations in a Web Service-Based Delivery Ar-chitecture for Geographic Information. Doc-toral dissertation, Overview, Helsinki Univer-sity of Technology. Online: http://lib.tkk.fi/Diss/2007/isbn9789517112727/ (07/03/08).

Mackaness, W. A., Ruas, A. and L. T. Sarja koski, 2007. Preface. In Mackaness, W.A., Ruas, A. and L. T. Sarjakoski, (eds.), Generalisation of Geographic Information: Cartographic Modelling and Applications, Series of International Carto-graphic Association, Elsevier, pp.vii–xi.

Markelin, L., 2007. Digitaalisten ilmakuvien ra-diometrinen laatu ja sen mittaaminen. Diplo-mityö, Teknillinen korkeakoulu, Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto, 96 s.

MIKES, 2007. Finnish National Standards Labo-ratories Annual Report 2006. Centre for Me-trology and Accreditation Publication J1/2007, 47 p. Online: http://www.mikes.fi/documents/upload/mikes_annual_report_2006_www.pdf (07/03/08).

Nivala, A.-M., 2007. Usability Perspectives for the Design of Interactive Maps. Doctoral disser-tation, Overview, Helsinki University of Tech-nology. Online: http://lib.tkk.fi/Diss/2007/isbn9789512289431/ (07/03/08).

Nivala, A.-M. and L. T. Sarjakoski, 2007. User requirements for location-aware information. Non-public project report, Finnish Geodetic

Institute, Department of Geoinformatics and Cartography, 21.12.2007, 37 p + App. 92 p.

Nordman, M., Eresmaa, R., Poutanen, M., Järvinen, H., Koivula, H. and J.-P. Lun-tama, 2007. Using numerical weather predic-tion model derived tropospheric slant delays in GPS processing: a case study. Geophysica, 43(1–2):43–51.

Oulasvirta, A., Nurminen, A. and A.-M. Niva-la, 2007. Interacting with 3D and 2D Mobile Maps: An Exploratory Study. HIIT Technical Report 2007-1, April 11 2007. Online http://www.hiit.fi/node/87 (07/03/08).

Poutanen, M. , 2007. Geodesian uudet aatteet. Maankäyttö, (3):13–16.

Poutanen, M., 2007. Suomen uusi korkeusjärjes-telmä N2000. Positio, (2):14–16.

Poutanen M. and H. Koivula, (eds.), 2007. Geo-detic Operations in Finland. Finnish Geodetic Institute, Kirkkonummi, 39 p.

Rönnholm, P., Hyyppä, H. and J. Hyyppä, 2007. International Archives of Photogrammetry, Re-mote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(3/ W52), 448 p.

Sarjakoski, T., 2007. Puheenjohtajan katsaus: SKS 1999–2004. Karttaa tarvitaan aina, Suomen kartografinen seura 50 vuotta, SKS, Hel-sinki, s. 71–73. Online: http://www.kartogra.fi/ajankohtaista.htm#historiikki (07/03/08).

Sarjakoski, T. and L. T. Sarjakoski, 2007. Kar-tografian ja geoinformatiikan tutkimuksen su-untaviivoja Suomessa. Karttaa tarvitaan aina, Suomen kartografinen seura 50 vuotta, SKS, Hel-sinki, s. 46–53. Online: http://www.kartogra.fi/ajankohtaista.htm#historiikki (07/03/08).

Sarjakoski, T. and L. T. Sarjakoski, 2007. To-wards ubiquitous geospatial services. Posi-tio, ICC 2007 Special Issue, Cartography, GI Science and GI Technology in Finland, pp. 22–23.

Virtanen, H., 2007. Huipputarkkaa painovoiman mittausta. Maankäyttö, (4):18–20.

VUOSIKERTOMUS 2007

ANNUAL REPORT 2007

Geodeettinen laitos, Geodeetinrinne 2, PL 15, 02431 MASALAPuh. *(09) 295 550, faksi (09) 295 55 200, http://www.fgi.fi

Geodetiska institutet, Geodetbrinken 2, PB 15, 02431 MASABYTel. *(09) 295 550, Fax (09) 295 55 200, http://www.fgi.fi/index_swe.php

Finnish Geodetic Institute, Geodeetinrinne 2, P.O.Box 15, FI-02431 MASALA, FINLANDTel. +358 9 295 550, Fax +358 9 295 55 200, http://www.fgi.fi/index_eng.php

GE

ODEETTINEN LAITO

S G

EO

D

ETISKA INSTITU

TE

T