Om kartor och data från Lantmäteriet, del 3

Datainsamling för allmän kartläggning
I en tidigare artikel beskrev jag tämligen ingående hur uppgifter om fastighetsgränser hanteras i produktionen av Fastighetskartan.

Men Lantmäteriets databaser och kartor innehåller ju mycket mer information än fastighetsgränser.

Har du någon gång undrat varifrån resten av informationen i kartan kommer?

Då är det här en artikel för dig.

Geografiska GrunddataInnan vi börjar titta på enskilda klasser av objekt och varifrån de kommer, så är det mödan värt att förklara huvudprinciperna för hur Lantmäteriets data byggs upp och används i kartproduktion.

Den mest detaljerade informationen är samlad i vad som kallas Geografiska Grunddata (GGD). Huvuddelen av informationen i denna databas är insamlad genom fotogrammetrisk tolkning ur flygbilder, vilket innebär att lägesnoggrannheten är hög.

Mycket av informationen kommer dock från annat håll, vilket vi återkommer till.

Ur GGD hämtas data för användning i flera av de allmänna kartserierna. Bilden försöker illustrera hur informationen återanvänds genom de olika kartskalorna.

Bild 1, Informationshierarki
Tanken med GGD är att effektivisera datainsamling och förvaltning av geografisk information, och att undvika dubbelarbete. Grunddata ska kunna användas för både GIS-tillämpningar och som underlag för kartframställning i olika skalor.

I det fall GGD används för framställning av kartor i mindre skalor tillkommer ju förstås ett mer eller mindre omfattande redigeringsarbete för att få informationen läsbar, vilket jag berörde i min allra första artikel.

Något som jag inte kommer att beröra alls, men som är en grundförutsättning för så gott som all kartläggning, är de riksnät i plan och höjd som också underhålls av Lantmäteriet. Ämnesområdet geodesi är definitivt inte mina hemmamarker, så det är nog lika bra att jag lämnar det åt någon annan.

FlygfotograferingI och med att så mycket av informationen i de allmänna kartorna är tolkade ur flygbilder, så tycker jag det är mödan värt att bli litet mer detaljerad i avsnitten om flygfotografering och fotogrammetri.

Många av Utsidans läsare har kanske i yrket eller på annat sätt kommit i kontakt med flygbilder och fotogrammetri tidigare. Jag har inte ambitionen att lära den läsarkategorin något, utan tänkte i stället förklara det allra mest grundläggande (vilket är ungefär vad jag själv behärskar) för den som är obekant med ämnet.

Dessutom berättar jag litet om ny teknik för flygfotografering som kommer att tas i skarp produktion under 2005.

Om flygplan, arbetsmiljö, mmI flygfotografins barndom rådde ganska spartanska förhållanden, men mycket har hänt sedan dess.

Bild 2, Flygfotopionjär
Jag har dessvärre inga detaljer att berätta om bilden ovan, den kom mest med för att den är kul.

Lantmäteriet äger inga egna flygplan, utan leasar plan inklusive pilot för flera år i taget. En förutsättning är dock att planet kan förses med kameraöppningar i golvet, vilket syns på följande bild.

Bild 3, Flygplan med kameraöppningar
Planet på bilden har öppningar för två kameror, vilket kan vara värdefullt om ett område ska flygfotograferas med två sorters film, t.ex. svart/vit och färg.

Flygtid är dyrt, och om man kan använda flygtimmarna effektivare kan det motivera användning av flera kameror samtidigt.

I stället för att hänga utanför sittbrunnen med kameran i händerna som i den svartvita bilden tidigare, kan flygfotografen nuförtiden sitta litet mer avspänt.

Bild 4, Flygfotograf i arbete inför take-off
Bilden visar fotografen (Håkan) tillsammans med två flygkameror. I förgrunden till vänster skymtar den analoga kameran RC30, och i bakgrunden den digitala DMC tillsammans med disklådor (se mer längre fram).

Flygfotografering är idag delvis automatiserad. Vid planering av ett uppdrag för flygfoto registreras i förväg koordinater för önskade exponeringspunkter.

Dessa koordinater kan användas i ett flygburet system som både är navigationsstöd för piloten och som styr kamerans slutare.

Traditionell flygfotografering med analog teknik går ut på att ta lodbilder med ett visst mellanrum. I normalfallet fotograferas med en övertäckning mellan bilderna på 60 %, vilket innebär att en markplätt alltid är synlig i minst två bilder.

Ännu större övertäckning kan vara nödvändigt vid starkt kuperad terräng, eller över områden med höga byggnader.

Bild 5, Fotografering med övertäckning
I och med att ett område är fotograferat ur olika vinklar, går det att i två överlappande bilder åstadkomma stereoseende, på samma sätt som en person med normal syn (två friska ögon) ser djup och kan bedöma avstånd.

Skillnaden är dock att stereobetraktning av bilder ger ett starkt överdrivet djupseende, då bilderna kan vara tagna med 2-3 kilometers mellanrum.

Flygfotografering för allmän kartläggning sker i normalfallet på mellan 4600 och 4800 meters höjd beroende på kameratyp. Det som styr valet av flyghöjd är i det här fallet kameraobjektivets brännvidd och hur högt man måste flyga för att få en viss yttäckning på marken för en enskild bild.

Väder och vindFör att få bästa möjliga resultat vid flygfotografering så är det mycket som ska stämma:

+ Klart väder för att undvika moln i bilderna.

+ Så lite dis som möjligt för att bilderna ska bli skarpa.

+ Ju lugnare vindförhållanden desto lättare för piloten att hålla planet stadigt i luften.

+ Litet eller inga löv på träden ger bra sikt ända ner på backen vid kommande kartering. Om flygbilderna ska användas för vegetationskartering vill bildtolkarna helst ha litet löv i bilderna.

+ Så lite (helst ingen alls) snö som möjligt på marken så vi slipper skarpa reflexer.

+ Så korta skuggor som möjligt för att ge bästa sikt ner på marken.

Den mest intensiva flygfotosäsongen är alltså på våren mellan snösmältning och lövsprickning.

Ny kamerateknikBilder som fotograferats med analog teknik (film) skannas efter framkallning till högupplösta digitala flygbilder som kan användas vid fortsatt bearbetning. Åtminstone var detta huvudmetoden fram och med till flygfotosäsongen 2004.

Det finns på marknaden numera åtminstone två fabrikat av digitala kameror för flygfotografering, och de fungerar enligt två olika principer.

Den ena sättet är att fortlöpande skanna av marken direkt under, något bakom och något framför planet, som nedanstående bild visar.

Bild 6, Flygburen skanner enligt "push broom" principen
Vid efterbearbetning av data går det att skapa bilder som kan användas för stereoseende.

Den andra huvudprincipen är att efterlikna traditionell flygfotografering och att ta överlappande bilder som visas i Bild 5.

Bild 7, Digital flygkamera
Lantmäteriet har valt den senare tekniken, då dessa bilder enklare kan användas i befintliga system för fotogrammetri. Efter en del inledande tester tycks tekniken nu vara redo för skarp produktion.

Kamerans upplösning är 13824 x 7680 bildpunkter (här snackar vi MEGApixel!!), vilket ger en bildkvalitet som är högre jämfört med analoga flygbilder. Utöver den höga upplösningen så registreras också fler våglängdsband i ett och samma moment (Svart/Vit, Infrarött och Färg). En bild i råformat kan bli c:a 270 MB om den inkluderar all spektralinformation.

De tester som gjorts visar också att digital fotografering förmår att avbilda mer detaljer i skuggor och under svårare ljusförhållanden jämfört med analog fotografering.

Bilden nedan visar samma område, fotograferat vid olika tillfällen men under likvärdiga förhållanden (flyghöjd, skugglängder, mm). Den vänstra bilden är digital (DMC) och den högra analog (RC30).

Bild 8, Jämförelse digital och analog flygbild
Dessvärre går det inte att göra bilden rättvisa på Utsidan, då spaltbredden är begränsad. Den nyfikne kan i stället hitta en litet större bild på

http://hem.passagen.se/tobbedj/dmc_rc30.jpg

Datamängderna som skapas under flygning är rätt rejäla, upp till 490 GB/timme, så det vill till att ha tillräckligt mycket disk med sig upp i luften.

Digital fotografering innebär förutom kvalitetsförbättringarna att produktionen blir effektivare och mer miljövänlig.

Hela kedjan från fotografering till användning kan ske helt digitalt, utan mellanliggande framkallning. Produktionen går alltså att automatisera i mycket hög grad, samtidigt som utrustning för filmframkallning kan avvecklas.

FotogrammetriTeknikområdet fotogrammetri rymmer flera olika metoder för mätning i bilder. I samband med kartframställning är det oftast stereofotogrammetri som används, och det är det som avses i den följande texten.

Traditionell fotogrammetriInnan datorernas intåg användes mekanisk/optiska s.k. stereoinstrument. I bildhållare monterades ett bildpar, och efter ett stundtals omfattande arbete med att orientera bilderna (kompensera för flygplanets vridning och lutning, mm) var det möjligt att utföra mätning samtidigt som resultatet ritades på ett pantograf-bord.

Manuella instrument av det här slaget började i slutet av 1970-talet att förses med digitala givare och därmed kunde resultatet i stället sparas digitalt.

För många tillämpningar är tekniken fortfarande i bruk, t.ex. så används ofta helt analoga instrument vid kartering av underlag för orienteringskartor. Vinsten med ett digitalt underlag är inte så påtaglig, då merparten av fältarbetet för orienteringskartor fortfarande sker manuellt.

Analytisk fotogrammetriUnder uppbyggnadsskedet av GGD användes s.k. analytisk fotogrammetri, vilket innebär att analoga flygbilder kan betraktas tillsammans med digitaliserade data. Orienteringen av bilderna sker med datorstöd och i princip med automatik, vilket ger högre produktivitet jämfört med traditionell fotogrammetri.

Digital fotogrammetriNästa steg i utvecklingen är att jobba helt digitalt.

Lantmäteriet använder två olika system för digital fotogrammetri. Båda bygger dock på samma grundprincip för visning av tredimensionella bilder på bildskärm.

Vad det är fråga om är att lura ögonen att tro att de tittar på två flygbilder samtidigt (ett stereopar).

Följande behövs:

+ Ett grafikkort med 3D-kapacitet (att snabbt kunna växla mellan två bilder)

+ En bildskärm med hög uppdateringsfrekvens.

Dessutom behövs också

+ ett polariserande filter framför skärmen kopplat till datorn samt ett par passiva polariserade glasögon med olika polarisationsriktning för vänster och höger öga,

eller

+ ett par aktiva glasögon med lcd-slutare för både vänster och höger öga, och som är kopplade till datorn.

Principen är den att när den vänstra bilden visas på bildskärmen, ser filtret/glasögonen till att endast vänsterögat har fri sikt. När höger bild visas släpps ljuset igenom enbart till höger öga. I och med att växlingarna går så pass fort som upp till 100 Hz, så luras ögonen att tro att de ser båda bilderna samtidigt, vilket ger stereoseende.

Att visa bilder i stereo är i sig inget märkvärdigt nuförtiden, och avancerade "gamers" kanske redan kör sina spel i 3D, med extrautrustning för under 1000-lappen. Googla på "nvidia 3d" så hittar du säkert mer info om du är nyfiken.

Vad som däremot kostar pengar är programvaran för orientering och noggrann mätning i bilderna, och kapacitet att snabbt hantera mycket stora högupplösta bilder.

Med en s.k. anaglyfbild går det att illustrera nästan samma sak, fast betydligt billigare. En anaglyfbild lurar ögat på ett liknande sätt, men i stället för att använda glasögon där polarisationen växlar, används ett par enkla röd-gröna glasögon.

Den vänstra bilden är egentligen röd och den högra blå, men i bilden nedan är de ihopbakade till en bild.

Bild 9, Anaglyf-bild över slalombacke
Om du har ett par röd-gröna glasögon till hands så kan du få djupseende då du tittar på bilden.

Anaglyf-metoden har den uppenbara nackdelen att det inte går att betrakta färgbilder i stereo, utan flygbilden upplevs som en gråskalebild.

(Det hade varit kul att i den fortsatta texten kunna lätta upp läsningen med litet fler bilder från produktionen, men personer som sitter och glor på en pc-skärm tillför ju inget nytt.)

BildmatchningI det mer avancerade systemet (SOCET SET) av de två som används vid Lantmäteriet finns stöd för att med automatik matcha stereopar och på så vis skapa digitala terrängmodeller.

Tyvärr så fungerar tekniken inte fullt ut i normal svensk terräng med mycket skog, och i regel blir redigeringsarbetet efter matchning ganska omfattande.

Tekniken innebär trots det en avsevärd rationalisering av produktionen av ortofoton som fortfarande har stor betydelse för bildtolkning och datainsamling.

Ajourhållning av geografisk informationDet enklare systemet (ESPA) används främst för uppdatering av geografisk information.

Data från den befintliga databasen visas "ovanpå" den digitala stereomodellen, vilket gör det enkelt att se vad som tillkommit sedan senaste uppdatering. Nya objekt kan mätas in med tillräckligt hög noggrannhet för GGD och kartproduktion.

Vad är då inmätt med fotogrammetriska metoder?Vid uppbyggnaden av GGD digitaliserades inte all information med analytisk fotogrammetri. Timkostnaden för instrumenten var så pass hög att det var tvunget att prioritera vissa objektklasser där kraven på noggrannhet var hög.

Exempel på sådana objekt är vägar och byggnader.

I takt med att tekniken kring digital fotogrammetri har blivit allt billigare, så samlas allt mer information in den vägen.

Annan bildtolkningFör objekt som antingen inte kan tolkas fullständigt i flygbilder, eller där noggrannhetskraven är lägre, används en kombination av bildtolkning i ortofoton, fältkontroll med GPS-stöd och manuell digitalisering.

De tre momenten kan utföras integrerat direkt i fält, vilket vi återkommer till.

Vad ett ortofoto är för något och hur det framställs beskrevs kortfattat i en tidigare artikel, så det hoppar jag över.

Redaktionellt arbeteInformation som inte kan tolkas ur flygbilder måste samlas in på annat sätt. Detta arbete pågår ständigt, och handlar om att uppdatera det revisionsarkiv som redovisar vad som förändrats sedan senaste underhåll av databas eller karta.

Det redaktionella arbetet vaskar fram intressant information ur allehanda publikationer och kungörelser, samt dokumenterar felrapporter från kartanvändare.

Vissa fel i kartorna rättas omgående om de har betydelse för kvaliteten i Lantmäteriets databaser. I annat fall sparas uppgifterna för att tas tillvara vid kommande revidering av berörda kartblad.

För objekt där läge och utbredning kan tolkas ur flygbilder, hjälper den redaktionella informationen till att klassificera objekten. T.ex. används förteckningar över slott och herrgårdar vid klassificering av olika typer av byggnader.

Många andra objekt syns däremot inte i flygbilderna, och i de fallen kan informationen ändå användas som en vägledning för kommande fältarbete.

Bild 10, Utsnitt ur Fjäll50, den nya Fjällkartan i 1:50 000
Länsstyrelsernas olika enheter bidrar med information om fjällanläggningar, statliga vandringsleder, naturreservat, kulturreservat och byggnadsminnen. Mycket av ledinformationen för fjällkartan baseras alltså på uppgifter från länsstyrelserna.

Kommunerna kan också lämna uppgifter om fjällanläggningar och leder, samt om lokala sevärdheter och kommunala fritidsanläggningar som t.ex. bad- och idrottsplatser.

Uppgifter från STF används också för att göra fjällinformationen komplett, liksom redovisningen av vandrarhem i de mindre kartskalorna.

Från militära myndigheter kan Lantmäteriet få information om militära övningsområden och skjutfält.

Uppgifter om djupkurvor, fyrar och farleder samlas in från material publicerat av Sjöfartsverket.

Mycket information om vatten och våtmarker hämtas från SMHI, som också vet vad som ska klassificeras som glaciär eller inte.

Riksantikvarieämbetet (RAÄ) hjälper till med det urval av gamla gruvhål, bebyggelselämningar, fornminnen och övriga kulturlämningar som ska redovisas i de allmänna kartorna.

De kraftledningar som redovisas i de allmänna kartorna är av flera slag, och uppgifter från NUTEK är till god hjälp vid klassning av ledningar.

För redovisningen av nationalparker, naturreservat och andra naturminnen är uppgifter från Statens Naturvårdsverk (SNV) mycket viktiga.

SGU hjälper Lantmäteriet med underlag för redovisning av blockig mark i Terrängkartan.

Det finns fler källor för information, och det skulle bli alltför omfattande att redovisa dem allihop. Poängen med redovisningen ovan är att i någon mån peka på omfattningen av det källmaterial som används för att göra Lantmäteriets grunddata så komplett som möjligt.

FältarbeteUnder de år jag har haft möjlighet att följa produktionen har fältarbetet rationaliserats i minst lika hög grad som övriga arbetsmoment.

ManuelltInnan arbetet med insamling för GGD kom igång, bedrevs fältarbetet med helt manuella metoder. Äldre kartmaterial sammanställdes med ett ortofoto som underlag, och ett manuskript togs med ut i fält för kontroll.

Efter hemkomsten från sommarens fältarbete utfördes manuell digitalisering och uppbyggnad av bladindelade databaser.

"Halvmanuellt"När fotogrammetrin tagits i bruk för GGD-uppbyggnaden i början av 1990-talet mättes huvuddelen av objekten innan fältarbetet startades. Fältarbetet ändrade inriktning till att i huvudsak kontrollera den klassificering som gjorts i det analytiska instrumentet.

DigitaltDe första försöken med att ta med sig digital information i fält påbörjades under andra halvan av 1990-talet.

Till en början bars en vanlig laptop-pc i en ryggsäck, som också kunde rymma en GPS med extern antenn. Till datorn kopplades en extern pekskärm som bars i handen och där fältarbetaren kunde lägga till eller ändra objekt.

De senaste åren har stryktåliga fältdatorer med pekskärm ersatt ryggsäckarna. En fältdator bärs normalt i en sele på magen, där selen påminner starkt om de kartställ som används vid skidorientering, även om de som Lantmäteriet använder är byggda för att klara litet tyngre last.

Programvaran tillåter att ett digitalt ortofoto kan visas tillsammans med vektordata, vilket gör det möjligt (om än inte lätt) att utföra viss bildtolkning i fält.

Merparten av arbetet med att digitalisera resten av kartans innehåll kan alltså göras direkt i fält.

Fältarbete utförs under insamling för GGD, och huvudsyftet är då att kontrollera resultatet efter den fotogrammetriska tolkningen.

Fältarbete görs även för Fjällkartan, och även om arbetet även här syftar till att kontrollera material som samlats in redaktionellt, så finns möjlighet att i mån av tid lägga till ytterligare objekt som stigar, fritidssymboler, mm.

FlygrekognoseringI framför allt fjällområdena används helikopter för kontroll av det redaktionella materialet. Sträckning för sommarleder kan t.ex. läggas in med god noggrannhet med hjälp av fältdator med GPS-stöd och ortofoto.

Någon meternoggrannhet blir det knappast, men ändå tillräckligt hög kvalitet för de flesta användningsområden.

Samverkan och datautbyteI takt med att allt fler myndigheter och organisationer arbetar med geografisk information i GIS-system, ökar möjligheterna att använda originalinformation från flera håll i de allmänna kartorna.

FornminnenEtt bra exempel på detta är fornminnesobjekt som dokumenteras i RAÄ:s system FMIS. En stor del av objekten i detta system är digitaliserade från tidigare manuellt framställda ekonomiska kartor, och i samarbete mellan Lantmäteriet och RAÄ.

http://www.fmis.raa.se/fmis/

LedinformationLänsstyrelserna bidrar också i allt större utsträckning med ledsträckningar inmätta med GPS. I första hand är det vinterlederna som till c:a 90 % är mätta på det viset. För sommarlederna är det mer sällan lederna mäts in med GPS.

Bild 11, Ett gäng skoteråkare från Lantmäteriet i Kiruna på besök vid Treriksröset. De samlar säkert också på GPS-rutter.
VägarLantmäteriet samarbetar också med Vägverket vid uppbyggnad och underhåll av Nationell Vägdatabas (NVDB). Väginformation mäts in med hög noggrannhet och med ambitionen att få den så komplett som möjligt. Inte bara allmänna vägar är tänkta att ingå i databasen, utan även kommunala och enskilda vägar samt skogsvägar.

Se mer information via länken http://www.vv.se/nvdb

FastighetgränserDe större kommunerna (kring 40 st.) bedriver fastighetsbildning i egen regi. Det innebär att det förutom Lantmäteriets Digitala Registerkarta också finns ett antal kommunala registerkartor eller motsvarande uppgifter.

Lantmäteriet har målsättningen att göra all registerkarteinformation åtkomlig från ett ställe, och genom att träffa avtal med kommuner kan Lantmäteriet få möjlighet att samla även kommunal information i Lantmäteriets Digitala Registerkarta.

När informationen väl är samlad, går det att förenkla åtkomst till fastighetsinformation betydligt, oavsett om det är statligt eller kommunalt lantmäteri som verkar i ett område som är intressant för användaren.

Vem kan bidra med information?Lantmäteriets kunddtjänst tar emot analoga felrapporter för de allmänna kartorna. Vem som helst har möjlighet att den vägen lämna information som Lantmäteriet kan använda för att göra databaserna och kartorna bättre.

Rutinerna för att ta emot objekt inmätta med GPS eller annan digital information från en bredare allmännhet är inte särskilt välutvecklade för närvarande. Rent tekniskt kan Lantmäteriet nog ta emot det mesta av ruttinformation som kan loggas i olika GPS-er.

Problemet är nog snarare att få till en effektiv kvalitetskontroll så att det som så småningom hamnar i databaser och kartor verkligen går att lita på.

Fick en idé:Kanske nånting för rörliga (både fysiskt och intellektuellt) Utsidan-läsare att fundera på; hur kan man samordna och kvalitetssäkra GPS-rutter från en mängd friluftsentusiaster? Om det går att lösa är jag rätt övertygad att data kan komma till användning i Lantmäteriets kartor.

Då kanske det skulle finnas motiv för Lantmäteriet att dessutom realisera ett tips jag fick från Utsidans Christer Lindh om en användarförening för Lantmäteriets privatkunder, där medlemmarna borde kunna få data och kartor till rabatterade priser.

Sug på den karamellen ett tag och kom med förslag. Någon kan gärna starta en tråd i forumet för Navigering.

Sammanfattning/avrundningDe allmänna kartorna bygger på information insamlad från många olika håll.

Stommen i kartorna är information som Lantmäteriet samlat in genom tolkning i flygbilder. Beroende på kartskala redigeras grunddata om och kompletteras med tilläggsinformation för kartans tänkta användningsområde.


Bild 12, Uppgiftslämnare och andra informationskällor
Tilläggsinformationen rör ofta objekt i kartan där Lantmäteriet inte har uppdraget att samla in "originaldata", utan olika myndigheter och organisationer ansvarar för teman inom det egna verksamhetsområdet.

Lantmäteriet gör sitt bästa för att få tag på relevant information, och myndigheter, samarbetspartners och andra uppgiftslämnare gör också vad de kan för att bidra med aktuell information.

Men som läsaren nog förstår är det inte alltid enkelt (om ens möjligt) att få aktualitet och lägesnoggrannhet helt likvärdig för all den information som redovisas i databaser och kartor.

Och det får vi nog leva med.


torbjorn.djuvfeldt@lm.se


Bilder och kartor publicerande med medgivande från Lantmäteriet