Trenger Norge en ny vertikal referanseramme?

Den vertikale referanserammen danner grunnlaget for å definere høyder på landkart og dybder i sjøkart. Svakheter og feil i referanserammen får konsekvenser ved behov for nøyaktige høyder ved klimatilpasning og anleggsvirksomhet i kystsonen.

Tekst: Kristian Breili, Hilde Sande Borck, Line Langkaas og Olav Vestøl. Foto Bjørge Stavik.

Dagens vertikale referanseramme omfatter referanserammen på land (NN2000) og vertikale referansenivåer på sjøen. Den danner grunnlaget for å definere høyder på landkart, dybder på sjøkart og vannstandsnivåer ved stormflo. I tillegg spiller den tilhørende gravimetriske geoidemodellen en sentral rolle når det gjelder kartlegging av havstrømmer. Imidlertid har dagens vertikale referanseramme flere svakheter og feil som på land kan utgjøre mer enn ti centimeter. Virkningen av disse feilene gjør seg gjeldene først og fremst i kystsonen når høyder som opprinnelig er gitt i forhold til middelvann eller dybder på sjøkart skal overføres til NN2000.

Den vertikale referanserammen kan forbedres gjennom innsamling av nye data, men dette er en omfattende og kostbar oppgave. Kartverket har derfor intervjuet kommuner, entreprenører, offentlige tilsyn og etater, operatører offshore og eiere av anlegg i kystsonen for å undersøke hvem som kan ha stor nytte av en nye vertikal referanseramme. Våre funn tilsier at særlig klimatilpasning, anleggsvirksomhet og havforskning vil tjene på en ny forbedret vertikal referanseramme.

Bedre klimatilpasning og kystsoneplanlegging

Det er ofte planretningslinjene som dikterer for eksempel laveste kote for oppføring av nye bygninger i strandsonen. Disse retningslinjene er gjerne gitt på centimeteren, selv om framskrivninger av havnivå og vannstandsnivåer ved stormflo er beheftet med en vesentlig usikkerhet. Usikkerhetene er i stedet ivaretatt gjennom valgt scenario for havnivåstigning og hvilket nivå for stormflo som skal gjelde. Dermed blir feil i NN2000 en av de viktigste kildene til usikkerhet ved:

Kartlegging av berørte områder ved stormflo og høyere havnivå.

• Etablering av barrierer som skal beskytte mot stormflo og bølger.

• Vannstandsvarsel for beredskap.

For å påvise middelvann, nivåer for stormflo eller et vannstandsvarsel i terrenget eller kartet, er vi avhengig av en presist definert vertikal referanseramme og modeller for å regne mellom referansenivåene. Feil i disse vil kunne føre til at objekter som måles inn som trygge, i realiteten vil komme under vann ved stormflo.

Feil i NN2000 vil også kunne få følger når risikoen for skade ved stormflo skal vurderes, slik at vurderingen av klimatilpasningstiltakets samfunnsøkonomiske lønnsomhet blir feilaktig. Dette gjelder spesielt der forskjellen mellom returnivåene for stormflo er av tilsvarende størrelse som feilene i NN2000. For deler av kysten vil en feil på 10 cm i overgangen fra middelvann til NN2000 kunne medføre at verdien man bruker for 1000-års stormflo i realiteten er en 200-års stormflo. Da planlegger man med en risiko på 1/200 der kravet er 1/1000.

Mer effektiv anleggsvirksomhet i kystsonen

Med en mer nøyaktig vertikal referanseramme, vil aktører kunne operere med mindre sikkerhetsmarginer. Dette vil være gunstig for anvendelser der feil i referanserammen inngår som en av flere feilkilder. I tillegg vil tvetydigheten i en ny referanseramme være mindre. Matrikkelloven § 39 fastslår at staten skal gjøre tilgjengelig en entydig referanseramme for geodataforvaltningen, men brukere vil i NN2000 kunne oppleve mer enn 10 cm avvik mellom nivellerte høyder og høyder realisert med GNSS.

Med sjøkartlegging referert til ellipsoiden, kombineres dybdemålinger fra ekkolodd med GNSS-målinger av kartleggingsfartøyets høyde og en modell som gir sjøkartnull sin høyde i referanserammen. Feil i denne modellen vil forplante seg direkte til beregnet dybde. For å oppnå pålitelige dybder, må vi derfor være trygg på modellenes kvalitet. Presise dybder i havnebassenger er viktig for å ta inn større fartøy og utnytte lastekapasiteten maksimalt.

Mer data og forbedring av modeller er det som må til for å få bedre kontroll på høyder! Kristian Breili, forsker Kartverket

Foto: Iver Daaland Åse

Vi trenger mer kunnskap om tyngdefeltet for bedre å kunne bestemme høyder over havet. Det får vi ved å samle inn mer tyngdedata og beregne en ny modell for tyngdefeltet. Tyngdemålinger mangler langs store deler av kysten. Videre trengs det fremføring av presise høydemålinger langs veinett der det er mangler eller feil. Teknikken som er brukt til å framføre høyder over fjorder har ikke fungert godt og skal nå gjøres ved hjelp av vannstandsmålere. For å få bedre kontroll på vannstand må flere vannstandsmålere etablerers langs kysten

Kristian Breili, forsker i Kartverket

Mer presis havforskning

Ved å styrke grunnlagsdataene med nye fly- og sjøgravimetriske målinger langs Norskekysten, vil vi også forbedre geoidemodellen over norske sjøområder. Dette vil gi et bedre grunnlag for kartlegging av havstrømmer som er av betydning både for klimaet og for spredning av næringsstoffer, miljøgifter og plast. Observerte havstrømmer kan også brukes til å validere numeriske havmodeller. Disse brukes operasjonelt til å beregne spredning av sykdommer og miljøgifter. Validering mot geodetisk kartlagte havstrømmer vil bidra til å fastslå hvor gode modellene er og om de er til å stole på.

Konklusjon

Argumentene ovenfor taler for at det er behov for en ny vertikal referanseramme. Det har ikke vært anledning til å beregne samfunnsøkonomisk lønnsomhet, men det er sannsynlig at nytten er flere ti- eller hundretalls millioner kroner. En forbedret vertikal referanseramme kan oppnås ved å styrke datagrunnlaget. De viktigste tiltakene vil være flygravimetri utenfor kysten, vannstandsmålinger og nye linjer med presisjonsnivellement. Avhengig av ambisjonsnivået vil kostnadsnivået være fra 25 til 65 MNOK. Vår visjon er at Norges framtidige vertikale referanseramme skal være så god at vi ikke trenger tenke på den som en feilkilde hverken på sjøen eller på land.