A study on the quality of the NKG2015 geoid model over the Nordic countries

• Main Author: Berntsson, Jenny
• Format: Others
• Language: English
• Published: Högskolan Väst, Avdelningen för Matematik, Data- och Lantmäteriteknik 2019
• Subjects: Geodesi; modell; kvalitet; Civil Engineering; Samhällsbyggnadsteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hv:diva-13960

Geoidmodellen NKG2015 (Nordiska kommissionen för geodesi) är den senaste geoidmodellen över Norden. Det har inte publicerats någon forskning om kvaliteten på den här nya modellen, därför kan den här studien bidra till forskningen inom ämnet. Det är viktigt att vara medveten om begränsningarna och kvaliteten på den geoidmodell som används vid mätning av höjder. Om kvaliteten på geoidmodellen inte är känd så kommer kvaliteten på höjdmätningarna inte heller att vara känd. Detta kan skapa problem när mätningarna används i projekt där precision är viktigt. För att undersöka kvaliteten på geoidmodellen NKG2015 har geoidhöjderna beräknade från modellen jämförts med geoidhöjder som fås från mätning med metoden GNSS (Global Navigation Satellite Systems) /avvägning vid samma punkter. Slutningsfelet mellan geoidhöjderna från geoidmodellen och geoidhöjderna från mätningarna har analyserats med statistiska metoder. Slutningsfelens normalitet testas och analysen utförs på ofiltrerad data samt data som filtrerats med två olika konfidensintervall, 95% och 99,7%. Detta för att filtrera bort eventuella avvikande värden. Eventuella trender i datan jämnas ut med en metod baserad på minsta kvadratmetoden. Studiens resultat visar att filtrering av slutningsfelen generellt gör datan mer normalfördelad, men så är inte fallet för alla länder. I de flesta fall förbättras normaliteten även genom att jämna ut trender i datan. I processen med att jämna ut trender används en korrigerande yta med ett specificerat antal parametrar. Topografin i varje land spelar en stor roll när beslut ska fattas om hur många parametrar som behövs i den korrigerande ytan. Länder med höga berg och stora höjdskillnader så som Norge har en större osäkerhet i datan och kräver fler parametrar i den korrigerande ytan. Danmark är ett land med relativ platt topografi och behöver inte lika många parametrar i den korrigerande ytan som Norge för att effektivt jämna ut trender. Det finns givna värden på felen för datan som är uppmätt med GNSS/avvägning, dessa fel stämmer generellt inte överens med slutningsfelen. För Finland är det givna felet för GNSS/avvägning större än det borde vara medan felen för GNSS/avvägning i de andra länderna är något mindre än vad slutningsfelen antyder. De givna, uppskattade felen för geoidmodellen NKG2015 är 10 mm för Sverige och Danmark, 22 mm för Norge och 12 mm för Finland. Dessa fel är rimliga men stämmer inte helt överens med de givna felen för GNSS/avvägning i relation till slutningsfelen. Under antagandet att de givna felen för GNSS/avvägning är korrekta kan följande konfidensintervall uppskattas för geoidfelen; 06,5mm för Sverige, 1,8-5,2mm för Danmark, 14,8-17,7mm för Norge och 0-0mm för Finland. === The NKG2015 (Nordic Geodetic Commission) geoid model is the most recent official geoid model over the Nordic countries. There has been no previous research published on the quality of this model, therefore, this study may be a valuable contribution to the research in this area. It is important to be aware of the limitations and quality of the geoid model used when measuring heights. If the quality of the geoid is not known, the quality of the measured heights will also be uncertain. This might cause problems when the measured heights are used in projects where great precision is vital. Measured GNSS (Global Navigation Satellite Systems)/levelling data has been compared to the computed geoid heights from the NKG2015 geoid model at the corresponding points to investigate the quality of this model. The misclosures between the geoid height, obtained from the GNSS/levelling data and the geoid heights from the NKG2015 geoid model have been analysed by statistical methods. The normality of the misclosures is tested, and the analysis is performed on unfiltered and filtered misclosures with confidence intervals (CIs) of 95% and 99.7% to remove probable outliers. Trends in the misclosures are removed with a least-squares detrending method. The result of the study shows that filtering the misclosures generally makes them more normally distributed, but this is not the case for all countries. Detrending the misclosures improves the normality in most cases. In this process, a corrective surface with a specified number of parameters is fitted to the misclosures to remove trends. The topography of each country is very important when deciding which corrective surface that should be used in the detrending process. Countries with rough topography such as Norway has greater uncertainty in its heights and needs a corrective surface with more parameters than flatter countries such as Denmark. There are some estimates for the errors for the GNSS/levelling data which are not all in agreement with the misclosures. The GNSS/levelling error in Finland is greater than it should be. The given, estimated errors of the NKG2015 geoid model are 10 mm for Sweden and Denmark, 22 mm for Norway and 12 mm for Finland. These errors are reasonable, but not in perfect agreement with the given errors of the GNSS/levelling measurements in relation to the misclosures. Based on the assumption that the GNSS/levelling errors are correct, confidence intervals of the geoid error can be estimated. These estimated intervals are 0-6.5mm for Sweden, 1.8-5.2mm for Denmark, 14.8-17.7mm for Norway and 0-0mm for Finland. The confidence interval for Finland is not realistic because it is based on the assumption that the GNSS/levelling error is correct.