Det rör på sig

Jag kan direkt säga att runt detta ämne så har jag inte full förståelse för alla detaljer, men när det nu började ”röra” på sig så blev jag nyfiken och därför så tänkte jag passa på att dela med mig av en del detaljer som jag tyckt varit intressanta.

Det handlar såklart om koordinatsystem, och hur fel dessa är…

I grunden handlar det om att jordskorpan rör på sig. På en del platser rör den sig mer än på andra platser. Det system som vi använder för att positionera oss på jordytan är i väldigt många fall baserat på satelliters positioner. Dessa satelliter är inte förankrade i marken så förhållandet mellan deras positioner och jordskorpan förändras över tiden. Sakta, men ändå. Det finns marksegment i GNSS systemen och dessa kan användas för att generera referenstidpunkter i systemet.

En koordinat i det satellitbaserade WGS84 eller ett system som bygger på detta, ger en noggrann position i förhållande till satelliterna och inte direkt mot markytan. Därför kan en position som är inmätt extremt noggrant med GNSS ett år, ha en helt annan koordinat om den mäts in ett annat år även om detta görs med exakt samma utrustning och med exakt samma noggrannhet.

För att positioner skall vara jämförbara från år till år, så behöver man antingen spara koordinaterna i ett lokalt fixerat koordinatsystem, eller kompensera för den tid som förlupit sedan den angivna koordinaten mättes in. Denna ”tid” kallas för epok (”epoch”) och anges med ett årtal. Exempelvis så definieras SWEREF99 med hjälp av epoken 1989.0. Decimalen anger att tidpunkten för epoken gäller början av året.

SWEREF99 är också kopplat till ett fast system med referensstationer. Genom att använda dessa referenser, eller andra fasta punkter inmätta i SWEREF99 med rätt epok, så kan man justera positioner inmätta med GNSS så att inmätta positioner kompenseras för kontinentaldriften. Det är absolut säkert inte så enkelt i verkligheten, men för mig blir det någorlunda begripligt att förklara det på det sättet.

Vad är då problemet? Jo, om man mäter i WGS84, så måste man också spara tiden för mätningen. Annars kan man aldrig vara säker på att man kan återfinna rätt position. Alternativet är att lagra positioner i ett koordinatsystem som är kompenserat för kontinentaldrift, som SWEREF99.

Format som GeoJSON, Google Mercator och för den delen WGS84 har inga metoder för att hantera denna kontinentaldrift. Hur ”trevligt” GeoJSON än är, så är koordinaterna i stort sett alltid ”fel”. Hur vanligt och smidigt Google Mercator än är, så är även dessa koordinater alltid ”fel”.

Det pågår ett arbete inom GDAL för att göra det möjligt att även hantera epok i koordinater, men det finns ingen standard för detta. Om man kommer fram till något bra, så skulle det potentiellt kunna lägga grunden för en standard så småningom.

I Sverige så är detta inte ett stort problem, då skillnaden mellan WGS84 och SWEREF99 bara är ett antal decimeter och ändringen per år är ganska liten. I ett land som Australien så är problemet desto större där kontinentalplattan rör sig ungefär 7 centimeter per år i nordöstlig riktning. En påle på en tomtgräns kan vara på rätt sida gränsen ett år och på fel sida ett annat, om man inte kompenserar för avdriften.

Det är sedan säkert inte så enkelt att man bara ser till att spara positioner i ett ”låst” koordinatsystem. Eftersom många mätningar använder satelliter för positionering så måste man också vara rimligt säker på att konverteringen från WBS84 till exempelvis SWEREF99 görs korrekt. Varje mottagare använder en eller annan epok för att transformera koordinater från ett system till ett annat. Om man är beroende av mycket hög noggrannhet, så är det otroligt viktigt att känna till vilka epoker som används för dessa transformationer och dessutom vilka korrigeringar man använder och vilka epoker dessa är baserade på.

Jag inbillar mig att så länge jag använder SWEPOS eller en lokal ”bas” placerad på en fixpunkt i SWEREF99, så kommer mina GNSS mätningar med dessa korrigeringar att blir korrekta om jag sparar punkterna i SWEREF99. Om jag däremot sparar de kompenserade punkterna i en GeoJSON så konverteras dessa till WGS84 igen och kommer att röra sig i förhållande till marken i takt med kontinentaldriften.

Budskap nummer ett är därför att bara spara punkter (som är viktiga) i ett fixerat koordinatsystem som SWEREF99. Sluta använda WGS84 eller format som bygger på detta, som GeoJSON eller Google Mercator för data där den exakta positionen är viktig.

Budskap nummer två är att det sannolikt behövs en standard för att hantera kompensation för kontinentaldrift. Det är mindre viktigt för oss i Sverige, men desto mera problematiskt i exempelvis Australien. Ett sätt kan vara att även lagra mätningsepok tillsammans med x, y och z positioner. Konverteringsverktyg måste sedan också kunna hantera dessa vid transformering mellan koordinatsystem.