Usikkerhet i dybdegrid

Den norske kontinentalsokkelen og territorialfarvannene våre har gjennom mange år blitt detaljkartlagt. Kartleggingen er gjort av både Kartverket, Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) og private kartleggingsselskap. Den militære verdien av dybdedata innenfor territorialgrensen gjør at de er underkastet et regime som graderer de mest detaljerte dataene. I 2020 ble det etablert et prosjekt for å gjøre alle innsamlede dybdedata tilgjengelig som høyoppløselige griddata (format GeoPackage). Dybden i gridet vil være gjennomsnittet av målingene innenfor hver rute. I tillegg ønsker brukerne at det også knyttes usikkerhet til hvert punkt i gridet. Prosjektet er et samarbeid mellom Kartverket, Forsvaret og FFI. Kartverket vil produsere dybderasterne, mens FFIs bunnkartleggingsmiljø vil levere data. Andre miljøer ved FFI vil representere mulige brukere av gridede dybdedata. FFI ble, som brukere, forespurt om en definisjon eller beskrivelse av usikkerhet. Arbeidet ble utført innenfor FFIs prosjekt 1600 «Videre støtte til anskaffelsesfasen for nye ubåter».

Målet for denne rapporten er å finne et godt estimat for standardavviket for en rute. «Godt» betyr at forskjellen mellom dybden i vilkårlige posisjoner i ruta og gjennomsnittsverdien kan modelleres som en normalfordeling, med standardavvik lik dette estimatet. Estimatet må baseres på målingene som er benyttet for å beregne verdien for ruta. Tre mulige usikkerhetsattributter ble undersøkt. I tillegg ble effekten av antallet målinger per rute vurdert. De tre mulige parameterne er det empiriske standardavviket (som er den vanlige estimatoren for usikkerhet), ekstremavviket (største forskjell mellom gjennomsnitt og enkeltmålinger) og spennet (største minus minste enkeltmåling). De to siste må skaleres for å fungere som estimatorer for standardavvik. Det ble brukt data fra to områder: en fjordside og et åpent, kupert kystterreng.

Undersøkelsen har vist at antallet målinger per rute er et viktig parameter. Ved få målinger er vanskelig å finne et godt usikkerhetsestimat. I denne rapporten er «få» fem eller færre, men det kan være verdt å undersøke dette nærmere også på andre områder.

Det empiriske standardavviket er en brukbar estimator så lenge det er nok målinger. Ekstremavviket og spennet kan også gi gode estimatorer, men det har ikke vært mulig å finne skaleringsfaktorer som passer for alle grid i undersøkelsen. Ekstremavviket kan allikevel brukes til å vurdere om fordelingen er normalfordelt, når det sammenholdes med standardavviket. Det er også viktig å være oppmerksom på at det vil forekomme tilfeller hvor dybdeforskjellen rett og slett ikke kan modelleres som normalfordelt, og avvik mellom gjennomsnittet og en uavhengig måling kan bli mye større enn standardavviket skulle tilsi.

FFI anbefaler at de følgende attributtene knyttes til hver gridrute: gjennomsnittsdybde, standardavvik, ekstremavvik og antall målinger. Dersom det er mulig å legge inn hele gridets gjennomsnittlige standardavvik/rute og ekstremavvik/rute som metainformasjon, bør det gjøres.