Behovet av mätning med totalstation har inom många områden minskat till förmån för mätning med GNSS-baserad teknik som ett resultat av dess större flexibilitet och ofta acceptabla osäkerhet. GNSS-baserad mätning kan dock begränsas av olika faktorer, vilket skapar ett behov av mätning med totalstation. Etablering av totalstation sker traditionellt genom kända punkter, men när dessa inte finns tillgängliga behövs andra metoder för etablering som ger en låg osäkerhet.  Syftet med denna studie är att undersöka två GNSS-baserade fri stationsetablerings-metoder. Realtidsuppdaterad fri station (RUFRIS) bygger på kombinerad mätning, där koordinaterna för minst 15 bakåtobjekt mäts in med NRTK samtidigt som totalstationen mäter längd och riktning mellan station och bakåtobjekt. 180-sekundersmetoden bygger på kontinuerlig mätning i tre minuter på minst tre punkter, för att sedan använda dessa punkter som bakåtobjekt under fri stationsetablering. Under tre dagar insamlades mätdata från totalt 60 etableringar i Skålsjön i Ovanåkers kommun. Totalt 30 etableringar per metod utfördes växlande med varandra för att få samma tidspåverkan för mätningarna. Platsen valdes till följd av en närliggande stompunkt av hög kvalitet samt en realistisk mätningsmiljö. Insamlade data bearbetades och beräknades med avseende på spridning och mätosäkerhet. Dessutom utfördes en tidsanalys av erhållna mätdata. Den enskilda standardosäkerheten för RUFRIS beräknades vara 6,7 mm i plan och 15 mm i höjd. För 180-sekundersmetoden beräknades standardsosäkerheten till 10 mm i plan och 7,2 mm i höjd. Enligt den lägeskontroll som utfördes i studien var det endast RUFRIS som klarade den beräknade toleransen i plan. I höjd var det enbart 180-sekundersmetoden som befann sig inom toleransen. RUFRIS klarade dock toleransen när samtliga grova fel uteslöts från beräkningen. Slutsatsen som drogs i denna studie var att RUFRIS lämpar sig väl för mätnings-situationer med fokus på plan i områden med god sikt. 180-sekundersmetoden lämpar sig däremot bättre till höjdmätning och kan potentiellt vara ett alternativ till avvägning när toleransen i höjd är inom 10 mm. Mätningarna utfördes under goda förhållanden med avseende på jonosfären, därav antogs upplevda störningar gällande erhållandet av fixlösning och mätvärden inte härstamma från denna felkälla. Mätosäkerheten ökade i samband med kraftigt snöfall, vilket tyder på att vädret påverkade resultatet. Sammanfattningsvis har båda metoderna sina styrkor och svagheter, men ingen av metoderna visade sig vara mer lämplig än den andra när etableringen avser mätning i både plan och höjd. / The purpose of this study is to investigate two GNSS-based methods of establishing a free total station. Due to technological advances made within GNSS-based measuring, the total station is seeing less use by surveyors in the field. Despite this, there are situations where GNSS-receivers might struggle and the need to use a total station arises. In these situations, there needs to be a reliable method of establishing the total station without known points and with a low uncertainty. This can be accomplished by utilizing real time updated free station (RUFRIS) and the 180-seconds method. Both RUFRIS and the 180-seconds method is frequently used by municipalities and companies, which raises the question about which of these methods performs better. To answer this, a comparison is made between these two methods regarding their uncertainty, their user friendliness, which situations they are best suited for and how different time aspects might affect them. A total of 60 establishments have been made over the course of three days while comparing the results to a known reference point. The results showed that RUFRIS is better suited for horizontal measurements, is quick to use and needs a larger area, while the 180-seconds method is better suited for vertical measurements, takes a bit longer and requires less space.

Traditionellt är avvägning den metod som används vid höjdsättning av nyetablerade stompunkter. Men det är en teknik som kan vara både kostsam och tidskrävande, i synnerhet då avståndet till närmsta anslutningsnät är ansenligt. Den här studien undersöker en alternativ metod till avvägning, RUFRIS-metoden. RUFRIS (RealtidsUppdaterad FRI Station) bygger på att totalstationen erhåller sin position genom avstånds- och vinkelmätning kombinerat med GNSS-teknik i realtid. Det är möjligt då mätstången är försedd med både prisma och GNSS-rover, vilket gör att totalstationen beräknar sina positionskoordinater direkt i fält. Mätosäkerheten i plan är låg och metoden används regelbundet, men vid höjdmätning används fortfarande avvägningsteknik. Syftet med uppsatsen är att undersöka RUFRIS-metodens mätosäkerhet i höjd, samt dess pålitlighet som alternativt tillvägagångsätt vid höjdbestämning av nyetablerade stompunkter.  I studien samlades data in från mätningar på tre olika områden i Karlstads kommun med nära anslutning till en känd stompunkt med koordinater i korrekt referenssystem, SWEREF 99 13 30 samt RH2000. Totalt genomfördes 60 totalstationsetableringar med RUFRIS-metoden, 20 på respektive studieområde. 10 med 6 bakåtobjekt och 10 med 15 bakåtobjekt med efterföljande inmätning av respektive stompunktshöjd som jämförelsereferens. Utifrån insamlade mätdata sammanställdes och beräknades medelhöjd, mätosäkerhet och spridning inom mätserierna för varje studieområde.  Studien visar att höjdbestämning med RUFRIS-metoden kan uppnå standard-osäkerhet på 2,5 mm vid enskild mätning då 15 bakåtobjekt nyttjas. Som högst blev standardosäkerheten för enskild mätning 5,4 mm, utfört med etablering med 6 bakåtobjekt. Vid jämförelsen med Karlstads kommuns stompunkter blev samtliga höjder lägre än motsvarande avvägd referenshöjd. Resultatet tyder på ett systematiskt fel där GNSS/RTK-mätta höjder redovisade lägre nivå än de avvägda stom-punkternas höjdkoordinater. Att detta tolkas som systematiskt fel baseras på den samlade spridningen inom varje mätserie. Som mest blev den 16,2 mm, vid etablering med 6 bakåtobjekt, vilket tyder på stabila etableringar med goda mätresultat. Minst spridning inom en mätserie blev 7,1 mm då 15 bakåtobjekt användes för etablering.  Utifrån resultatet kan slutsats dras att höjdbestämning med RUFRIS-metoden kan vara ett alternativ till traditionell avvägning då krav på mätosäkerhet ställs till 10 mm. Vid goda förhållanden för GNSS/RTK-mätning och med 15 inmätta bakåtobjekt kan mätosäkerhet på 5 mm i höjd anses rimligt att uppnå med RUFRIS-metoden. Då krav på lägre mätosäkerhet ställs bedöms avvägning som mer tillförlitligt, men då bör avståndet till närmaste höjdfix vara en faktor att ta med i beaktning. / The traditional method of determining vertical coordinates in surveying is by levelling. The height from a definite coordinate point gets transferred to a new point. But what if there is no point nearby? Levelling over long distances is costly and time consuming. This study is investigating another way of setting new height points, the RUFRIS-method. The RUFRIS-method is a Swedish innovation and stands for “Realtime Updated Free Station” (RealtidsUppdaterad FRI Station in Swedish language). Establishments of the total station with the RUFRIS-method is done in real time and the total station gets its coordinates by a combination of traditional measurements by distance and angle combined with GNSS-technique. This is possible due to a multiple pole with both a reflector and a GNSS-rover set on top. The purpose of this study is to investigate the precision of height levelling with the RUFRIS-method and if the method could be used as a substitute to traditional levelling.  In this study three separate areas in Karlstad were selected and set up for RUFRIS-establishments. On each area there was a point with known coordinates in the correct reference system, SWEREF 99 13 30 and RH2000. A total of 60 RUFRIS-establishments were set up, 20 on each area. 10 with 6 backsight points and 10 with 15 backsight points, including subsequent measurement of the control points as a comparison reference. Based on the collected measurement data mean height, uncertainty and spread within the measurement series were analysed and calculated.  The result in this study shows that the lowest uncertainty achieved during single measurements was 2.5 mm in one of the RUFRIS-establishment series with 15 backsight points. Highest uncertainty was 5.4 mm during RUFRIS-establishment with 6 backsight points. Comparing with the known vertical coordinates the result indicated a systematic error due to the fact that every measured height ended up lower than the references height. The conclusion that a systematic error occurred were made on the basis of the narrow spread within all the measured series, 7.1-16.2 mm. The result indicates that all the establishments with the RUFRIS-method were solid and trustfully made.  The conclusion of this study is that the RUFRIS-method is a useful and solid way to determine new height points in cases were the uncertainty-limit is set to 10 mm. Under good GNSS/RTK conditions and establishment made with 15 backsight points its likely to expect uncertainty of 5 mm in height level with the RUFRIS-method. When requirement for lower uncertainty is demand levelling is considered as more reliable, but the distance to the closest known coordinate-point should be a factor to be considered.

Geodetiska mätinstrument utvecklas konstant. Denna utveckling möjliggör attmätning med Global Navigation Satellite System (GNSS)-instrument nu kangenomföras utan att behöva horisontera stången som instrumentet ärmonterad på, detta eftersom själva mottagaren har en inbyggdlutningskompensator som konstant beräknar positionen för stångspetsen. Enav mottagarna som har en sådan inbyggd lutningskompensator är TrimbleR12i som lanserades 2020. Förutom att instrumentet kan mäta utan att varahorisonterat har mottagaren också andra funktioner som bidrar till förbättradpositionsbestämning, som en ny signalbearbetningsfunktion som gör att denpresterar bättre i svåra mätmiljöer, till exempel vid höga byggnader, underträd och så vidare. I den här undersökningen ligger fokus på hurlägesosäkerheten varierar mellan lutningsgraderna 0º, 10º, 20º, 30º, 40º och50º samt på hur tekniken presterar i svårare mätmiljöer med begränsad sikt.För att testa om tekniken klarar inmätning av dolda punkter i en svår miljö,genomfördes inmätning av fyra hushörn för en ca 17 m hög byggnad, somsenare jämfördes med inmätning av två hushörn för en lägre byggnad, cirka 10m hög. Något som också undersöktes var hur lägesosäkerheten påverkas avolika observationstider. De erhållna GNSS-resultaten jämfördes senare medreferenskoordinater. Dessa mättes in med totalstation från en station sometablerats med en GNSS-baserad stationsetablerings metod, nämligenrealtidsuppdaterad fri stationsetablering (RUFRIS) med 15 bakåtobjekt.Resultatet av mätningarna i olika lutningsgrad bekräftar det som var förväntat,nämligen att standardosäkerheten i både plan och höjd ökar i samband medökad lutningsgrad. De högsta standardosäkerheterna erhålls vid 40º och 50ºlutning. Resultatet bekräftar också att instrumentet klarar att prestera braäven i svår mätmiljö. Standardosäkerheten i plan på punkt C som ligger i ensvår mätmiljö hamnade mellan 1,8 cm till 7,6 cm vid 0º till 30º lutning och5 till 10 cm vid lutningarna 40º och 50º. De vertikala standardosäkerheterna ärmycket låga. I punkt A som befinner sig i en vanlig mätmiljö liggerstandardosäkerheten i höjd mellan 4 till 9 mm vid 0º till 30º lutning och 0,7cm till 1,7 cm vid lutningarna 40º och 50º. I den svåra mätmiljön ligger devertikala standardosäkerheterna mellan 2,1 cm till 6,9 cm vid 0º till 30ºlutning och 3,6 till 8,9 cm vid 40º och 50º lutning. De vertikala osäkerheternaökar också i samband med ökad lutningsgrad även om ökningen inte är likastor som för de horisontella osäkerheterna. Slutsatsen av undersökningen äratt instrumenten fungerar bra i svår mätmiljö med begränsad sikt medstandardosäkerhet på 1,8 till 7,6 cm i plan vid 0º till 30º lutning och 5,1 till 10cm vid 40º och 50º lutning. Det går också att genomföra mätningen med upptill 50º lutning, åtminstone i vanlig mätmiljö med standardosäkerhet mellan1,7 cm och 5,6 cm. I svår mätmiljö hamnar osäkerheterna på dm-nivå vidlutning ≥40º. / Geodetic measuring instruments are constantly developing. This developmenthas now made it possible to measure with Global Navigation Satellite System(GNSS) instruments without leveling the survey rod the instrument ismounted on. This is because the receiver itself has a built-in tilt compensatorthat constantly calculates the tip position of the survey rod. One of thereceivers with such a built-in tilt compensator is Trimble R12i, which waslaunched in 2020. In addition to the instrument being able to measure withoutbeing leveled, the receiver also has other functions that contribute toimproved position determination, such as a new signal processing functionthat performs better in challenging measurement environments, for exampleclose to tall buildings, under trees and so on. This study focuses on how theposition uncertainty varies between the tilt angles 0º, 10º, 20º, 30º, 40º and50º and how the receiver performs in challenging environments with limitedvisibility of the satellites due to different objects such as tall buildings andtrees. To test whether the technology can measure hidden points in achallenging environment, four house corners were measured for a tallerbuilding. This was later compared with two house corners measured beside alower building. It was also investigated how the position uncertainty isaffected by different observation times. The result obtained with the GNSSreceiver was later compared with reference coordinates that were measuredwith a total station that was established with real-time updated free stationestablishment (RUFRIS) relative to 15 network-RTK positions.The result of the measurements in different tilt angles confirms what wasexpected, namely that the standard uncertainty in both horizontal and verticalincreases with the tilt angle. The highest standard uncertainty was obtainedwith 40º and 50º tilt angles. The result also confirms that the instrumentperforms well even in a challenging measuring environment. The horizontalstandard uncertainty at point C (challenging measuring environment) isbetween 1.8 to 7.6 cm for 0º to 30º tilt angles and 5 to 10 cm at tilt angles 40ºand 50º. The vertical standard uncertainty for point A (normal measuringenvironment) is between 4 to 9 mm at tilt angles of 0º to 30º and 0.7 to 1.7cm at tilt angles of 40º and 50º. In difficult measurement environments, thevertical standard uncertainties are between 2.1 to 6.9 cm at 0º to 30º tilt and3.6 to 8.9 cm at 40º and 50º tilt angle. The conclusion of the study is that theinstrument works well in challenging measurement environments withstandard uncertainties between 1.8 to 7.6 cm in the horizontal at 0º to 30º tiltangles and 5.1 to 10 cm at 40º and 50º tilt angles. It is also possible to carryout measurements with a tilt angle up to 50º, at least in a normal environmentwith standard uncertainties between 1.7 cm and 5.6 cm. In challengingmeasurement environments, the uncertainties can be at dm-level at tilt angles≥ 40º.

Realtidsuppdaterad fri stationsetablering (RUFRIS) är en metod för att utföra geodetiska mätningar med totalstation. Metodiken bygger på fri station som använder bakåtobjekt skapade i realtid med Nätverks - Real Time Kinematic (N-RTK). Den praktiska användningen är gynnsam i olika verksamhetsområden och nödvändigheten att ajourhålla passiva stomnät och fixpunkter upphört. Syftet med denna studie är att utforska vad den förväntade mätosäkerheten är vid RUFRIS-etablering och detaljmätning med mätningsinstrument av fabrikaten Leica, Trimble och Topcon. Andra studier visar att ökat antal bakåtobjekt vid RUFRIS ger en minskad mätosäkerhet, vilket också testas i denna studie.Olika tidsintervall vid kontinuerlig datalagring för positionsbestämning av bakåtobjekt med N-RTK har använts, tidsintervallerna är 10, 60 och 180 sekunder. I kombination med olika antal bakåtobjekt har stationsetableringar och detaljmätning utförts. Antalet bakåtobjekt använda är 3, 5, 10/15 och 25. Koordinaterna från RUFRIS har kontrollerats mot referenspunkter skapade med långa GNSS-mätningar så kallad. statisk mätning med 4 timmar och 30 minuter lång observationstid. Rådata skickades in till SWEPOS-efterberäkningstjänst, för att få noggrant positionsbestämda referenspunkter i SWEREF 99 16 30 och RH 2000 referenssystem. I sin tur användes referenspunkterna för att avgöra hur stora avvikelser som erhålls vid RUFRIS.Mätosäkerheten vid stationsetablering är upp till cirka 40 mm i plan och höjd, beroende på längd av tidsintervall och antal bakåtobjekt, och god geometrisk spridning av bakåtobjekt upprätthålls. Mätosäkerheten i plan vid detaljmätning är ca 25 mm och ca 30 mm i höjd. Vid positionsbestämning i höjd gav 180 sekunder med få bakåtobjekt (3-5 st) en mindre avvikelse på ca 10 mm.Den största felkällan som påträffades är grova fel, dessa kan minimeras gengenom att kontrollera hur väl bestämda bakåtobjekten är skapade med N-RTK. Systematiska fel påträffades också och kan undvikas genom att hålla instrumenten servade och kalibrerade med jämna mellanrum.

Fri stationsetablering med nätverks-RTK är en metod för att etablera en totalstation över en okänd punkt utan att ha tillgång till några kända punkter. Detta möjliggör för noggranna mätningar där stompunkter saknas. Det finns olika sätt att genomföra fri stationsetablering med n-RTK, och i denna studie utvärderades fyra olika sådana, där skillnaden mellan dem handlar om hur bakåtobjekten bestäms. De metoder som studerades var RUFRIS med 15 respektive 3 bakåtobjekt, Dubbelmätning och 180-sekundersmetoden. Vid RUFRIS mättes varje bakåtobjekt in med en observationstid på 5 s. Vid Dubbelmätning användes tre bakåtobjekt som var medeltal från två inmätningar vardera i 5 s med en tidsseparation på 30 min. Bakåtobjekten vid 180-sekundersmetoden var tre till antalet som mättes in med en observationstid på 180 s. Metoderna beskrivs bl.a. kortfattat i HMK – GNSS-baserad detaljmätning 2017 och ytterligare ett syfte med studien var att utvärdera beskrivningen utav dem däri. Med varje metod genomfördes tio etablering och efter varje sådan mättes en detaljpunkt in för att även undersöka hur noggranna inmätta detaljpunkter blev med de olika metoderna. Metoderna utvärderades genom att jämföra osäkerheter, RMS och användarvänlighet för etablerings- respektive detaljpunkter. Osäkerheterna var dels baserade på spridningen av tio etableringar/inmätningar per metod över en och samma punkt och dels sådana som presenterades i instrumentet vid varje etablering. För beräkning av RMS användes referenspunkter som mätts in genom statisk GNSS-mätning som efterberäknats i SWEPOS Beräkningstjänst. Förutom jämförelser mellan metoderna kontrollerades även om metoderna gav tillräckligt låga osäkerheter för att klara de rekommenderade toleranser för fri stationsetablering som anges i HMK – Terrester detaljmätning 2017. Beräknade osäkerheter i plan, alla metoder inräknat, varierade från 3 till 6 mm sett till både etablerings- och detaljpunkten vilket innebär att samtliga metoder klarar de högre toleranserna i HMK. Den metod som fick både lägst osäkerhet och RMS var RUFRIS med 15 bakåtobjekt, vilken dessutom var ensam om att vara tillräckligt noggrann för att klara de lägre toleranserna. Motsvarande osäkerheter i höjd varierade mellan 3 och 8 mm. Vad gäller toleranserna, visade sig endast RUFRIS med 15 bakåtobjekt vara lämplig, vid lägre krav. Vid högre krav fordras noggrannare metoder. Referenspunkterna hade för höga osäkerheter i förhållande till osäkerheterna hos de studerade metoderna, för att kunna utvärdera metoderna baserat på RMS, i den omfattning det var tänkt. / Free station set up with network-RTK (n-RTK) is a method of establishing a total station over an unknown point without having access to any known points. This allows for accurate surveying even though control points are missing. There are different ways to perform free station set up with n-RTK, and in this study, four different methods were evaluated. The difference between the methods is how the target points are determined. The methods evaluated were RUFRIS (real time updated free station) with 15 and 3 target points, double measurement and the 180seconds method. With RUFRIS, each target point was measured with a 5 s observation time. In double measurement, three target points were used, where each target point was the average of two measurements. Each of these measurements used a 5 s observation time, and a 30 minute separation between the measurements. The number of target points in the 180-seconds method were also three, measured with an observation time of 180 s. The methods are briefly mentioned in HMK – GNSS-baserad detaljmätning 2017 and another purpose of the study was to evaluate the description of them in that document. With each method, ten establishments were performed and after each of them a detail point was surveyed to also analyze how accurate the different methods were in surveying. The methods were evaluated by comparing uncertainties, RMS and user-friendliness for establishments and detail points, between the respective methods. The uncertainties were on one hand based on the deviation of the ten establishments/detail points per method, each one made over the same point, and on the other hand based on the uncertainties presented by the instrument after each establishment. For calculation of RMS, reference points were used, which were measured by static GNSS, and then postprocessed in SWEPOS Beräkningstjänst. In addition to comparisons between the methods, they were also tested to see if they reached sufficiently low uncertainties to meet the recommended tolerances for free stationing, stated in HMK – Terrester detaljmätning 2017. Calculated planar uncertainties, all methods included, ranged from 3 to 6 mm for both the total station and the detail point, which means that all methods can handle the higher tolerances in HMK. The method with the lowest uncertainty and RMS was RUFRIS with 15 target points, which was also low enough to be able to cope with the lower tolerances. The uncertainties of the heights varied from 3 to 8 mm, in which RUFRIS with 15 target points was the only method precise enough to pass the higher tolerances. Another method with lower uncertainty is required when the higher tolerances for heights is specified. The chosen method for determining the reference points turned out to be too uncertain relative to the evaluated methods. Therefore RMS were not as appropriate for comparisons as planned.