Mätning med GNSS påverkas av olika felkällor. Om påverkan från felkällorna är stor innebär det också att osäkerheten i din GNSS-mottagares position ökar. I vissa fall kanske du inte kan få en position över huvud taget. Här beskriver vi de viktigaste felkällorna som kan påverka osäkerheten i din beräknade GNSS-position.
Osäkerhet i tidsangivelsen från satellit- och mottagarklockor
Klockfel innebär att satelliten inte sänder ut signalen, respektive att mottagaren inte tar emot signalen exakt vid den tid som anges. Satellitklockfelen är dock mycket mindre i absoluta tal än mottagarnas klockfel, eftersom satelliterna använder atomklockor med mycket hög precision och mottagarna betydligt enklare klockor. Klockfelen går att reducera eller eliminera med hjälp av relativ mätning.
Osäkerhet i satelliternas banor och positioner
Banfel innebär att GNSS-satelliten inte befinner sig exakt i den position som förutsagts i utsända bandata. Felkällan går att reducera med hjälp av relativ mätning, eller genom att beräkna positionen i efterhand när du har fått tillgång till observerade/beräknade bandata av god kvalitet.
Jonosfärens påverkan på satellitsignalerna
Jonosfärens påverkan på satellitsignalerna är generellt sett den största felkällan vid GNSS-mätning. Jonosfären är ett område i övre delen av atmosfären som innehåller laddade partiklar på grund av solstrålningen. När GNSS-signalen färdas genom jonosfären så påverkas den på ett sätt som är direkt proportionellt mot frekvensen, vilket gör att du kan reducera osäkerheten i beräknade positioner med hjälp av mätning på flera frekvenser eller relativ mätning.
Troposfärens påverkan på satellitsignalerna
Troposfärens påverkan på satellitsignalerna är under normala svenska förhållanden mindre än påverkan från jonosfären. Men troposfärens påverkan är svårare att reducera eftersom det inte är frekvensberoende. Troposfären är den nedersta delen av atmosfären, där väder förekommer, och sträcker sig 7–17 kilometer över jordytan beroende på latitud. I troposfären påverkas GNSS-signalen framför allt av vattenånga, som varierar mycket i tid och rum.
Flervägsfel beroende på att satellitsignalerna inte går raka vägen från satellit till mottagare
Ibland går GNSS-signalerna inte den kortaste sträckan mellan satellit och mottagare, utan reflekteras via andra objekt på vägen. Fenomenet kallas för flervägsfel, och hur stor påverkan blir på beräknade positioner är i högsta grad beroende av lokala förhållanden kring GNSS-mottagaren. Vid GNSS-mätning i en miljö med höga hus, träd eller andra objekt som skymmer siktlinjen mot satelliterna är det vanligare med flervägsfel än vid mätning i öppna landskap.
Du kan delvis reducera påverkan från flervägsfel genom att mäta över längre tid. Instrumentleverantörerna utvecklar också ständigt algoritmerna för att identifiera och minska påverkan från flervägsfel i mottagaren, så vid noggrann positionering är det viktigt att du använder GNSS-utrustning av god kvalitet med uppdaterade programvaror.
Andra felkällor som kan påverka den beräknade GNSS-positionen
Det finns även andra felkällor som man måste ta hänsyn till vid GNSS-mätning, till exempel signalinterferens, hårdvarufördröjning och relativistiska effekter. I de flesta fall hanteras dessa per automatik i mottagaren.
Dessutom påverkar din hantering av utrustning samt genomförande av mätningen vilken mätosäkerhet som du kan förvänta dig vid GNSS-mätning. Råd kring mätmetodik och instrumenthantering finns i HMK-dokumenten om GNSS-baserad detaljmätning och stommätning.
Frågor och svar
Med de lågprismottagare som finns i t.ex. smartmobiler och navigeringsutrustning för bilar blir mätosäkerheten vid absolut positionering i storleksordningen 5–20 meter, beroende på hur mycket satellitsignalerna störs vid mättillfället.
Mätning vid byggnation och annan yrkesmässig GNSS-mätning har ofta krav på lägre mätosäkerhet än så. Då behöver du en bättre GNSS-mottagare i kombination med stöddata från andra GNSS-mottagare eller tjänster för att reducera så mycket som möjligt av felkällornas påverkan på beräknade positioner. Vid goda mätförhållanden finns möjlighet att beräkna en GNSS-position med några centimeters standardosäkerhet.
Att osäkerheten i GNSS-mätningen är större i höjdled än i plan beror bland annat på geometrin av satelliterna i förhållande till mottagaren. Satelliterna har en ganska bra spridning i nord-sydlig och öst-västlig riktning men finns enbart ovanför mottagaren. För en bra spridning av satelliter även i höjdled skulle det krävas satelliter under oss, men det finns av naturliga skäl inte.
Vid GNSS-mätning bestäms egentligen inte heller höjd över havet, utan höjd över en referensyta som kallas ellipsoiden. Dessa olika höjder avviker från varandra med 20–40 meter i Sverige. För att konvertera från höjd över ellipsoiden till höjd över havet behövs en så kallad geoidmodell, som också har en osäkerhet som behöver läggas till osäkerheten i själva GNSS-mätningen.
Att GNSS-signalerna störs av atmosfär och reflektioner i närmiljön har också en större inverkan på höjden än koordinaterna i plan.