Blogi, Tietomallinnus-uutisia

Laserkeilaimen tekniset ominaisuudet – Osa 2: Laserkeilauksen tarkkuus

Posted on by Tuula Heiskanen

Mitä tarkoitetaan laserkeilauksen ja keilainten tarkkuudella ja mikä merkitys tarkkuudella on? Skannaustarkkuus on usein hieman epäselvä asia ja sen yhteydessä voidaan puhua eri asioista. Englannin kielessä käytetään termejä Precision ja Accuracy ja suomeksi termit kääntyvät ”täsmällisyys” ja ”tarkkuus”.

Precision on kuvaus satunnaisista virheistä tai kahden tai useamman mittauksen läheisyydestä toisiinsa, esim. pistepilven paksuus pinnalla. Etäisyyden kohina (range noise) liittyy täsmällisyyteen ja tähän palaamme myöhemmin tässä tekstissä. Accuracy on kuvaus systemaattisesta virheestä tai mitatun arvon läheisyydestä todelliseen arvoon, esim. tunnetun kohteen mittaamisen todenmukaisuus. Etäisyyden tarkkuusspesifikaatio (range accuracy) liittyy tähän termiin. Alla olevassa kuvassa on havainnollistettu termien ero.

Seuraavaksi käydään läpi termit ”Range accuracy” (etäisyyden tarkkuus), ”Range noise” (etäisyyden kohina),  ”3D Point accuracy” (pistepilven tarkkuus) ja ”Angular accuracy”(kulmatarkkuus). 

Trimblen laserkeilainten tarkkuustiedot:
  Range accuracy*:  Range noise*:  3D Point accuracy 
Trimble X7  2mm  <2,5 mm @ 0,6-30m 2.4 mm @ 10 m
3.5 mm @ 20 m
6.0 mm @ 40 m
Trimble X9  2 mm  < 1.5 mm @ 30 m 2.3 mm @ 10 m
3.0 mm @ 20 m
4.8 mm @ 40 m
(*80 %:n heijastavuus)

Range accuracy ja Range noise

Etäisyyden tarkkuus ja kohina ovat etäisyysmittauksessa syntyvä virhemarginaali. Kohinalla (range noise) pistepilvien yhteydessä tarkoitetaan pistemassan paksuutta mitatulla pinnalla. Kun hyödynnetään pistepilveä esim. mallinnukseen, niin kohinan aiheuttama virhe mitätöityy. “Range accuracy” laserkeilauksessa viittaa laserkeilausjärjestelmän kykyyn määrittää kohteen etäisyys tarkasti tai tarkkuudella.

Laserkeilaus on tekniikka, jossa laserpulssit lähetetään keilaimesta kohteeseen, ja sitten mitataan aika, joka kuluu pulssin heijastumisen ja vastaanottamisen välillä. Tämä aika muunnetaan etäisyydeksi, ja etäisyyden tarkkuus kuvaa sitä, kuinka tarkasti järjestelmä pystyy tekemään tämän mittauksen.

3D Point accuracy – 3D-pisteen tarkkuus

Pistepilven tarkkuus eli ”3D Point accuracy” on systemaattinen virhe, joka lasketaan käyttämällä etäisyyttä ja kulmatarkkuutta. 3D point accuracy eli pistepilven tarkkuus esim. Trimblen X9-keilaimessa on 2.3 mm @ 10 m, jolloin 10 metrin päästä skannattuna jokainen yksittäinen piste voi olla ±2,3 mm väärässä paikassa.

Esim. X7:n tapauksessa 3D point accuracy tarkoittaa että 68,3 prosentin varmuusasteella yksittäinen piste on 2,3 mm sisällä, kun käytetään yhden sigman jakaumaa ja etäisyys on 10 m keilattavaan pintaan ja 95,5 %:n varmuusasteella yksittäinen piste on 4,8 mm:n sisällä.

Angular accuracy – kulmatarkkuus

Laserkeilauksessa termi “angular accuracy” eli kulmatarkkuus viittaa keilaimen kykyyn tarkasti mitata ja ilmaista kohteen suunnan tai suuntien suhteellisen sijainnin. Se kuvaa sitä, kuinka tarkasti laserkeilain pystyy määrittämään kohteen suunnan tai kulman suhteessa lähteen tai laitteen omaan referenssiin. X7-keilaimen kulmatarkkuus on 21” (kaarisekuntia) mikä on 0,1018 mrad. 30 metrin etäisyydellä tarkkuus on 3,05 mm 1:n sigman todennäköisyydellä eli 68, 3 %:n (0,1018 x 30 m = 3,05mm). Suomeksi siis jokainen mitattu piste voi poiketa sijainnistaan 3,05 mm 68,3 %:n varmuudella, kun etäisyys keilattavaan pintaan on 30 m.

Mikä on tarkkuusominaisuuksien merkitys lopputuloksen laatuun

  • Yksityiskohdat: Mitä tarkempi pistepilvi, sitä enemmän yksityiskohtia se sisältää. Tarkempi pistepilvi mahdollistaa pienempien ja hienorakenteisempien kohteiden havaitsemisen ja tallentamisen.
  • Tarkkuus: Pistepilven tarkkuus vaikuttaa suoraan lopputuloksen tarkkuuteen. Kun pistepilvi on tarkempi, myös lopulliset 3D-mallit ja kartat ovat tarkempia eli sisältävät vähemmän virheitä.
  • Kattavuus: Tarkempi pistepilvi mahdollistaa suuremman alueen kattavuuden, koska se havaitsee pienempiä kohteita kauempaa.
    Analyysin tarkkuus: Kun suoritetaan analyysejä pistepilvidatan perusteella, kuten tilavuuslaskentaa, pintojen tasaisuuksia tai maanpinnan muutoksen seurantaa, pistepilvitarkkuus vaikuttaa suoraan analyysin tarkkuuteen ja luotettavuuteen.
  • Sovellusalueiden monipuolisuus: Tarkempi pistepilvi laajentaa laserkeilauksen sovellusalueita, koska se tarjoaa parempia tuloksia erilaisissa käyttötapauksissa. Esimerkiksi arkeologisissa tutkimuksissa tarvitaan tarkkaa pistepilvidataa.
  • Suorituskyky erilaisissa olosuhteissa: Hyvät ominaisuudet auttavat paremmin erilaisissa ympäristöolosuhteissa, kuten vaihtelevissa sääolosuhteissa tai heijastavien pintojen kohdalla. Tämä tekee järjestelmästä monipuolisemman ja luotettavamman.

Lisätietoa:

Tuomas Anttila
Myyntipäällikkö

0207 510 608
tuomas.anttila (at) buildingpointfinland.fi

Trimble X7

3D-laserkeilain

Trimble X9 -laserkeilain

Trimble X9

3D-laserkeilain

Kirjoitettu
Maanmittaus

Trimble Access 2023.00 uusia ominaisuuksia

Posted on by Tuula Heiskanen

Tässä artikkelissa kerrotaan Trimble Access -mittausohjelmiston uudesta Trimble Access 2023.00 -versiosta.

Julkistuksessa on tullut uusia ominaisuuksia, paranneltu vanhoja sekä muokattu toimintaa modernimmaksi.

Jokaista Access-käyttäjää koskeva käytännön muutos on kämmenen poistuminen työkaluvalikosta: sen toiminta on siirretty valintanuolen alle. Karttavalintojen ja -siirtämisen välillä ei tarvitse enää vaihtaa työkalua. Samaan uudistukseen on myös tullut mahdollisuus poimia kohteita monikulmion avulla. Valinnan voi tehdä yksittäin klikkaamalla, neli- tai monikulmiorajauksella.

Toinen suuri näkyvä ominaisuus on Trimble Maps. Trimble Maps on taustakarttapalvelu, jossa on valittavissa satelliitti-, katu- tai maastokartta. Toiminto vaatii tietenkin koordinaattijärjestelmän taustalle, sillä pelkällä mittakaavakertoimella toiminto ei löydä itseään kartalle. Lisäksi toiminto vaatii voimassa olevan päivitysoikeuden.

Trimble Access 2023.00

Trimble Maps, taustakartan valinta

BIM-mallien käsittelyyn on tullut uutena ‘Näytä vain’ -toiminto. Tällä saadaan rajattua mallista mielenkiinnon kohteena oleva osio. Läpinäkyvyystoiminto on tullut parantamaan kontrastia mittausten ja muiden linkitettyjen tiedostojen ominaisuuksiin. Läpinäkyvyys voidaan määrittää BIM-malleille, ja muille kartan taustoille, kuten Trimble Maps’lle, WMS-tasoille ja taustakuville.

Trimble Access 2023.00

Näytä vain -toiminto BIM-mallissa

WMS- ja WFS-ominaisuuspalveluiden käyttöä on helpotettu erilaisilla kirjautumistapojen valinnalla. URL-osoitteen ei enää tarvitse sisältää kirjautumistietoja.

Jos on esimerkiksi varmuuskopiona vanhoja Job-tiedostoja tai niitä pitää siirtää vanhasta tallentimesta uuteen, niin nyt ne voi viedä suoraan Access-ohjelmaan eikä niille tarvitse tehdä enää erillistä muunnosta. Access-ohjelma tekee muunnoksen. Uuden version tiedostot viedään JobXML-tiedostona vanhempiin laitteisiin.

Kuinka Access päivitetään omaan laitteeseen?

Accessin päivitysoikeus on hyvä pitää voimassa, sillä jokaisen päivityksen myötä ohjelmisto kehittyy. Uusissa tallentimissa päivitysoikeus on voimassa vuoden. Ohjelmiston päivitysoikeuden jatko onnistuu, vaikka oikeus olisi umpeutunut jo useampi vuosi sitten. Päivityshinnoille on kolme tasoa, alle 3 kuukautta, alle 12 kuukautta ja yli 12 kuukautta.

Accessin päivityksen voi teettää Geotrimin huollossa tai sen voi vastaavasti tehdä myös itse. Päivitys tapahtuu Trimble Installation Manager -ohjelmalla. Ohjelman avauduttua oikeasta yläkulmasta näkee viimeisimmän version, jonka tallentimeen voi asentaa. Asennus lähtee käyntiin oikeasta alakulmasta ‘Asennus’-painikkeesta ja kun päivitys on suoritettu alakulmaan tulee teksti: ‘Valmis’. Tätä klikkaamalla ohjelma sulkeutuu ja käyttäjä voi avata uuden Access-version. Trimble Installation Manager on käyttöliittymältään samanlainen riippumatta käyttöjärjestelmästä (Windows tai Android).

Trimble Access 2023.00

Access-ohjelman päivittäminen maastotietokoneeseen

Tässä lyhyesti poimittuna 2023.00 version uusia ominaisuuksia. Lisätietoa kaikista ohjelman muutoksista ja korjauksista löytyy: https://help.trimblegeospatial.com/TrimbleAccessReleaseNotes/fi/2023.00.htm.

Kirjoittaja

Tapio Kärkkäinen
Tekninen asiantuntija

0207 510 602
tapio.karkkainen (at) geotrim.fi

Jos haluat, että Geotrimin huolto hoitaa Accessin päivityksen puolestasi, ota yhteys huoltoomme, puh. 0207 510 666.

Kirjoitettu
Maanmittaus

Kenttäkalibrointi Trimble S-sarjan-takymetreille

Posted on by Tuula Heiskanen
Tapio Kärkkäinen ja kenttäkalibrointivarustus

Kenttäkalibrointi on hyvä keino selvittää takymetrin kunto. Tapio Kärkkäinen ja kenttäkalibroinnissa tarvittavat laitteet: takymetri, jonoprisma, jalustat ja tallennin.

 

Onko sillä merkitystä? Milloin se kannattaa tehdä? Meneekö siihen paljon aikaa? Eikö sen voi antaa huollon tehtäväksi? Missä sen voi tehdä?

Kaikki ovat kysymyksiä, joita olen teknisenä tukena toimiessani kuullut, kun on ollut puhe takymetrin kenttäkalibroinnista. Kenttäkalibroinnin merkitys on helppo osoittaa tekemälläni koejärjestelyllä. Kokeeseen tarvitaan 1 takymetri, kaksi jalkaa, jonoprisma sekä työtä helpottamaan tallennin. Kenttäkalibroinnin Trimblen S-sarjan takymetrillä voi myös tehdä ilman tallennintakin, mutta silloin joutuu tiirailemaan kojeen rungon kyljessä olevasta pienestä näytöstä.

Kojejärjestelyyn tarvitaan lisäksi avointa tilaa reilu sata metriä; autolock-kollimaation suorittamiseksi, samaan kohteeseen on hyvä tehdä vaakakollimaatio-tähtäykset. Koje on hyvä nostaa lämpenemään tai jäähtymään, ennen toimenpiteitä. Nyrkkisääntö on, että kojeen pitäisi sopeutua ympäröivään lämpötilaan lämpötilaero kerrottuna kahdella minuutilla. Esimerkki: tuodaan koje sisältä ulos, sisälämpötila on 20 °C ja ulkona 15 °C. Lämpötilaero on 5 astetta, ja kun se kerrotaan 2 minuutilla, saadaan sopeutumisajaksi 10 minuuttia.

Kompensaattorin kalibrointi

Kun jonoprisma on viety yli sadan metrin päähän, voidaan aloittaa kenttäkalibrointi. Access-ohjelmasta löytyy valikosta Koje -> Kojevirheet, jonka kautta pääsee kenttäkalibrointiin. Kalibrointi suositellaan tekemään Accessin esittämässä järjestyksessä. Ensimmäisenä on kompensaattorin kalibrointi. Koje tasataan mahdollisimman tarkasti. Kompensaattorin kalibrointi on automaattinen prosessi, johon menee aikaa noin minuutin verran. Koje pyörii hitaasti itsensä ympäri.

Vaakakollimaatio ja tappikaltevuuden määritys

Seuraavaksi suoritetaan vaakakollimaatio ja tappikaltevuuden määritys. Vaakakollimaatiossa tehdään tähtäykset putken ollessa lähes vaakasuorassa asennossa. Vähemmän kuin 3 astetta vaakatasosta. Tähtäyksiä kannattaa tehdä vähintään kolme ykkös- ja kakkosasennossa. Jokainen havainto kannattaa tähdätä manuaalisesti. Tappikaltevuuden merkitys näkyy ylös- tai alaspäin suuntautuvissa tähtäyksissä, ja siksi putken asennon tulee olla riittävän pystyssä – enemmän kuin 30 astetta vaakakollimaation mittauksen aikana. Tähtäyspiste voi olla joko maassa tai rakennuksen räystäässä esim. tarrapiste.

Autolock-kollimaatio

Autolock-kollimaatio on viimeinen suoritettavista toimenpiteistä. Nyt tarvitaan prismaa. Koje mittaa etäisyyden ja jos se on alle sata metrinä, tulee ilmoitus liian lyhyestä etäisyydestä. Autolock-kollimaatiossa koje suorittaa tähtäykset prismaan molemmissa kojeasennoissa ja laskee näiden perusteella korjausarvot autolock-tähtäyksille. Putken läpi katsottaessa ristikko osoittaa hieman ohi prisman keskikohdasta. Ei kannata säikähtää ja lähettää kojetta saman tien huoltoon, vaan se on ominaisuus ja havaintopoikkeama korjataan saaduilla korjausarvoilla.

EDM-vakio

Lisäksi on vielä EDM-vakio. Jotta siihen saataisiin korjausarvo, tarvittaisiin referenssimittarata. Tähän soveltuvia laserinterferometri-ratoja on Suomessa vain kaksi tai kolme. Joten tähän ei kannata koskea.

Paljonko kojeen arvot paranevat kenttäkalibroinnilla? Tämä on kojekohtaista ja on riippuvainen kojeen tarkkuudesta, käsittelytavoista, suurista lämpötilavaihteluista ja monesta muusta asiasta. Tekemässäni kalibrointitestissä mittasin ensin 10 havaintoa molemmissa kojeasennoissa, tein kenttäkalibroinnin ja toistin uudelleen saman 10 havainnon mittauksen. Tällä tavalla sain keskenään yhtenevät vertailuarvot.

Erot mittauksissa

Ensimmäisen mittaussarjan välillä 1- ja 2-asennon suurin ero vaakakehän lukemassa oli 8,4 mgon ja pystykehällä 41,8 mgon. Vastaavasti pienin ero oli 4 mgon ja 33 mgon. Koje oli S7 1” (0,3 mgon). Arvot eivät ole lähelläkään vaadittua 0,3 mgon. Koje on todennäköisesti saanut jonkin pienen kolahduksen. Kenttäkalibroinnin jälkeen suurin arvo oli vaakakehällä 0,1 mgon ja pystykehällä 0,09 mgon. Pienin 1- ja 2-asennon ero oli 0,07 mgon ja 0,01 mgon. Tuloksissa oli huomattava ero ennen ja jälkeen kenttäkalibroinnin.

1 sekunnin kojeen kulmatarkkuus sadan metrin päässä on 0,48 mm.  Jos sokeasti olisi vain luotettu kojeeseen, mittauksen epävarmuus olisi ollut sadan metrin etäisyydellä kojeesta 2,8 mm. Milloin tällaisella eroavaisuudella on merkitystä, on täysin mittauksen tavoitteista kiinni. Jos mitataan maastomallia 2 metrin sauvalla, jolloin pelkkä sauvan yläpään heiluminen aiheuttaa suurempaa virhettä. Pulttikehien ja teollisuuden koneiden mittaamisessa tällaiset virheet eivät ole hyväksyttäviä.

Kalibroinnin kesto

Kenttäkalibroinnin suorittamiseen kului aikaa n. 15 minuuttia, kun koje ja prisma oli saatu asetettua paikoilleen. Kokonaisuudessaan minulla kului aikaa noin puoli tuntia, koska ulko- ja sisälämpötila olivat hyvin lähellä toisiaan. Kojeen sisäisen lämpötilan tasaantumista ei tarvinnut kauaa odotella. Lämpötilan tasaantumisen aikana vein prisman yli sadan metrin päähän.

Kenttäkalibrointi on hyvä keino selvittää takymetrin kunto. Jos arvot alkavat heitellä jatkuvasti paljon, niin silloin on syytä toimittaa koje huoltoon. Trimble suosittelee kojeen säätöjen testaamista seuraavissa tilanteissa:

  • Milloin tahansa, kun kojetta on voitu käsitellä karkeasti kuljetuksen aikana.
  • Kun ympäristön lämpötila poikkeaa yli 10 astetta edellisestä kollimaatiokokeesta.
  • Välittömästi ennen suuren tarkkuuden kulmamittauksia yhdellä pinnalla.

Kenttäkalibroinnin voi teettää myös Geotrimin huollossa, jos on valmis, että koje on pois työmaalta mahdollisesti 1-2 vuorokautta. Mutta kun sen opettelee tekemään säännöllisesti, koje ei ole pois tuottavasta työstä ja mittaaja voi luottaa omiin työkaluihinsa.

Kirjoittaja:

Tapio Kärkkäinen
Tekninen asiantuntija

0207 510 602
tapio.karkkainen (at) geotrim.fi

Trimble S7 robottitakymetri

Trimble S7 

Robottitakymetri

Jos tarvitset lisäksi kalibrointitodistuksen, varaa aika huoltoomme. Valtuutetussa huollossa tehdystä kalibroinnista saat aina kalibrointitodistuksen

Kirjoitettu
Blogi

Uusin laiteteknologia tuo hyötyjä niin opiskeluun kuin opetukseenkin

Posted on by Tuula Heiskanen
Kuvassa vasemmalta Tavastialta Pekka Korpela ja Pauli Koivusaari ja Geotrimiltä Kari Immonen.

Ammattiopisto Tavastia teki vuoden vaihteessa Geotrimin kanssa hankintasopimuksen, joka sisältää 4 kpl Trimble S7-robottitakymetriä ja 5 kpl TSC7-maastotietokoneita sekä yhden Trimble SX12-laserkeilaintakymetrin oppilaitoskäyttöön. Hankinta on tehty leasing-sopimuksella, jonka etuna on helpompi budjetointi sekä uusimpien laite- ja ohjelmistoratkaisujen saaminen nopeasti opetuskäyttöön. Valitut laitteet ja ohjelmistot myös pysyvät ajan tasalla leasingin avulla kausittain.

Uusin laiteteknologia tuo hyötyjä niin opiskeluun kuin opetukseenkin. Opiskelijat saavat käyttöönsä samat toiminnot ja ominaisuudet, joita tulevat työnantajatkin käyttävät. Kun opiskelijoilla on osaamista ajantasaisista mittalaitteista, myös työllistymisen mahdollisuudet paranevat. Uusien mittausjärjestelmien monipuoliset ominaisuudet myös antavat hyvät valmiudet tulevien työtehtävien haasteisiin.

Oppilaitos, joka tarjoaa koulutusta uusimmilla laitteilla, on myös oppilaitosvalintaansa tekevälle nuorelle kiinnostava. Myös opiskelun aikana tehtävät mittausharjoitukset ovat mielekkäämpiä ajanmukaisilla laitteilla.

Maanmittausalla ammattitaitoisen työvoiman tarve on kova. Tehtävään valittu henkilö saa jo usein työpaikan vetovoimaetuna valita käyttöönsä hänelle tutun ja mieluisan mittalaitteen. Opintojen aikana on tärkeää päästä tutustumaan eri laitteisiin. Trimblellä on monipuolinen laitetarjonta ja yhteistyö Ammattiopisto Tavastian ja Geotrimin välillä on ollut sujuvaa. Tavastian opiskelijat tulevat koko Suomen alueelta ja ovat pääasiassa aikuisia oppisopimuksella opiskelevia henkilöitä, joten opit leviävät laajalle.

Tavastian hankkimat laitteet luovutettiin Geotrimillä 31.1.2023. Paikalla olivat Tavastialta maanmittauksen lehtori Pauli Koivusaari ja Pekka Korpela. Geotrimiltä laitteita luovuttamassa oli Kari Immonen.

Kirjoitettu
Blogi, Mobiilikartoitus

Raide-Jokerin keilaus? Hoituu!

Posted on by Tom Steffansson
Pistepilvikuva Raide-Jokerista Otaniemessä.

Kirjoittaja: Tom Steffansson 

Tuli pikkupoikamainen innostus, kun selvisi, että pääsen keilaamaan paljon puhuttua Raide-Jokeri -rataa pääkaupunkiseudulle. Realiteettien valjetessa pari askelta taaksepäin, että mitenkähän tästäkin taas selvitään. Kaupunkilaiset ovat pitkään odottaneet radan valmistumista, ja valmistumisaikataulun mukaan saavat vielä odottaakin. Minulle avautui mahdollisuus ennen aikojaan kiitää rata läpi. VIP-vaihde päälle. Ilmainen lippu. Tartun toimeen.

Tilaajalta alkoi tihkumaan alustavia tietoja. Kuljetusalustana tulee olemaan ratavarusteltu mönkijä. Kuvittelin, että se on joku deluxe-malli, jossa istun tyylikkäästi kuljettajan vieressä ja perälavalla on keilauslaitteisto kompaktisti asennettuna. Mielikuva petti. Ratamönkijä olikin peräkkäin istuttava malli ja keilauslaitteiston komponentit täytyisi ripotella siihen tavalla tai toisella

Aloituskokouksen jälkeen pääsin pikaisesti tutustumaan mönkijään Raide-Jokerin projektitoimiston Big Roomin parkkipaikalla räntäsateessa. Otin muutaman valokuvan ja rullamitalla parit strategiset mitat ulkomuistiin. Oli vielä kevättalvi.

Kuva mönkijästä Raide-Jokeri-projektissa

Tuolla pitäisi keilata

Trimbleltä ei ollut saatavissa luonnollisestikaan kyseiseen mönkijäkokoonpanoon keilainjärjestelmän asennuskittiä, joten – kuten toimintaelokuvien rambot tiukassa paikassa – oli alettava improvisoimaan.

Referenssi- eli GAMS-antenni. Mönkijän etupuskurissa oli ’joku’ putki pystyssä. Siihen saisi ehkä GAMS:n kiinni. Sekatavarakauppaan putkiostoksille. Lyhyt salko ohutseinämäistä 50 mm teräsputkea. Verstaaltani pätkä hyllykiskoa, jonka pulttasin putken alaosan kylkeen kiinni. Se vastaisi mönkijän ’putkeen’ ja pari klemmaria kiinnitykseen. Miten antenni, jossa magneettitassut, kiinni antennitangon päähän? Upotin tankoon parikymmensenttisen puutapin, mihin voisi ruuvata sopivan metallialustan. Mistä semmoinen? No, edellisenä jouluna valitsin firman aina laadukkaista joululahjavaihtoehdoista keittiösetin. Se sisälsi mm. pöydällä lepäävän matalan metallisen desing-servettirasian. Sillä ei ollut sellaista aktiivikäyttöä parempia vieraita odotellessa, niin se jouti mainiosti kesähommiin antennin alustaksi. Oli vielä tyylikkään mattamustakin. Pylväsporakoneella reikä keskelle ja puuruuvilla antennitangon päähän kiinni. Ja läps, GAMS-antenni tarttui siihen magneeteillaan kuin gekko seinään. Käytön jälkeen se täyttää yhä tehtäväänsä. Reikää pohjassa ei kukaan huomaa, kun servettien täyttöaste pidetään korkeana.

Pistepilvikuva Raide-Jokerista Otaniemessä.

Otaniemi. Ensimmäisen pätkän keilaus kesäkuussa.

Loppujen lopuksi muuta rakentamista ei ollutkaan. Ensimmäistä asennusta varten, joka oli testikeilaus ja tapahtui Laajalahdessa toukokuussa, varustauduin työkaluilla, taakkaliinoilla ja nippelivalikoimalla. En ollut tarkkaan pystynyt hahmottamaan miten lopulta saan kaluston sopimaan ja kiinnitettyä vaunuun. Saavuin aamulla sovittuun aikaan saitille.

Iso 100 ampeeritunnin lyijyakku. Ratin edessä olevasta pienestä kuljetusboxista mönkijän henkilökohtaiset paperit ja muu roina pois. Akku sopi sinne. Virtalähde. Sopi akun viereen lokasuojan päälle sopivasti kintereeseen. Välillä sijoitin sen takalokasuojan päällekin.

Raide-Jokerin mobiilikartoitus. Mönkijä.

Keilaimen asennuksessa ei haettu tyylipisteitä.

Keilaimen 18 kg painavan asennustelineen kiinnitys pienen kevytmetallisen perälavan päälle. Lavassa oli tuumaiset terävähköt pystyyn pokatut reunat. Ei hyvä. Alustaksi löytyikin työmaaparakin kupeelta kaksi kakkosnelospätkää, jotka sahasin sopiviksi ja alusta oli valmis. Samalla tuli mikroiskunvaimennusta skannerille. Poralla kaksi reikää kevytmetalliin ja lankkuun, niin asennustelineen takapää saatiin pultattua kiinni ja etupää liinoilla kiinni putkirunkoon. Aina toimistolla käydessäni tarkistin, ettei kukaan ollut vahingossakaan nyysinyt noita tärkeitä lankunpätkiä.

Istuinalustaksi itselleni, joka tuli asennustelineen päälle, olin varannut ratakeilaukseen Tka7-vaunuun läppärille tekemäni operointipöydän puisen kannen. Sopi mainiosti tehtäväänsä ja nyt on taas valmiina liikenteeseen, jos rautatiet kutsuvat ensi kesänä.

Kaikki oli paikoillaan paitsi datayksikkö. Sille löytyi paikka vierestäni takalokasuojan päältä. Sijoittelu onnistui aika hyvin ja sitten vaan kaapelien kytkentä akku-virtalähde-datayksikkö-skanneri ja GAMS-antennista koaksiaalikaapeli skannerin kupeeseen. Olimme valmiina aloittamaan ensimmäisen keilauksen.

Kun laitteisto on asennettu, itse keilauksen operointi on pitkälle tuotteistetun selainpohjaisen käyttöliittymän ansiosta hyvin yksinkertaista. Voi käyttää, vaikka älypuhelinta ohjausalustana.

Kuvassa laserkeilataan Raide-Jokeria mönkijällä.

Tiimi valmiina hyppäämään kiskoille. Kuva: Tomi Mäkelä, YIT.

Puolen kilometrin testikeilaus meni hyvin. Testi tuli tarpeeseen. Voitiin todeta, että inertiayksikkö toimi alhaisessakin 15 kilometrin tuntinopeuksissa riittävän hyvin. Tärkein havainto oli, että radan varteen mittaperustalle sijoitetut prismat eivät toimineet georeferointia ajatellen. Samoin ei prismatarratkaan. Prisma-asetelman pieni koko ja virheheijastumat eivät olleet hyvä yhdistelmä tarkan sijainnin tunnistamisen kannalta. Näin päädyttiin käyttämään 20 x 20 cm ruututähystarroja. Tilaajan mittaustiimille oli vaativa työ asentaa ratapylväisiin tarratähykset 270 kappaletta ja mitata ne. Raide-Jokeri radan pituushan on noin 25 kilometriä. Tarrat toimivat XYZ-kontrollipisteinä. Se kuitenkin kannatti, että saatiin paikallisiin järjestelmiin tarkasti istuva pistepilvi. Muita kontrollipisteitä ei mitattu.

Testikeilauksen jälkeen aloitettiin varsinaiset osakeilaukset kesäkuun lopulla, ja niitä suoritettiin aina syksyyn saakka sitä mukaa, kun urakointiosuudet valmistuivat mittauskuntoon. Keilaaminen oli testikeilauksessa hyväksi havaitun työnkulun toistoa. Ainoa pieni särö harmoniassa oli ajoitan upotettujen kiskojen alueilla kiskourissa olevat sepelin murut. Ne aiheuttivat hienosita rynkytystä, kun ei jousitusta kiskopyörien ollessa käytössä. Koko Raide-Jokeri rata keilattiin suunnitelman mukaan viidessä osassa. Viimeinen keilaus oli 17.11. Aika lailla kalkkiviivoilla keli-ikkunan suhteen.

Radalle ei lähdetty noin vain. Keilaaminen vaati aina päätilaajalta tarkkaa aikataulun sovittamista monestakin syystä. Keilattava pätkä piti olla esteistä vapaa, koska edelleen oli käynnissä loppuja tekniikan asennuksia radalla. Välillä oli tiimin mönkijäkuljettajilla muita työvarauksia ja keilausta lykättiin. Tuo ratamönkijä vaatii kuljettajalta erikoiskortin.

Pistepilvikuva Haagan tunnelista. Raide-Jokeri.

Haagan tunneli. Pitkissä tunneleissa AP60-inertiayksikkö on hintansa väärti.

Radan ohjausvalot eivät olleet vielä toiminnassa ja siksi risteysalueilla tukitiimi aina jalkautui pysäyttämään liikenteen, että voitiin sujuvasti ja turvallisesti päästellä eteenpäin. Näin vältettiin ylimääräisiä pysähdyksiä, jotka hidastivat työtä ja eivät ole datan laadun kanalta niin suotavia.

Huomattavaa, että tukitiimillä oli taitava dronekuvaaja joukossa. Jotkut ovat ehkä nähneetkin sosiaalisessa mediassa laadukkaita pätkiä keilauksesta. Yleisöä riitti matkan varrella ja päät kääntyilivät, kun aikakoneen näköinen alus kiiti menneestä kohti tulevaisuutta.

Keilausaineiston käsittely oli suoraviivainen toimenpide, kun lopputuote meiltä oli georeferoitu luokittelematon pistepilvi. POSPac-ohjelmistolla ajoradan jälkilaskenta käyttäen Geotrimin Trimnetin kiinteiden tukiasemien referenssitietoja. Trimblen Business Centerillä post-prosessointi. Aineisto Terrasolid-ympäristöön, jossa TerraScanilla pistepilvi hallintaan, ajoratojen järjestely ja TerraMatchilla pistepilven sovittaminen tähyksiin. Lopuksi pientä aineiston putsausta ja läpitarkastelu, että kaikki on oikein.

Pistepilvikuva Raide-Jokerin varikkoalueesta.

Varikkoalue. Vaunuhalli keilatiin myös sisältä läpiajaen.

Pitäähän lopuksi kertoa miksi keilaus suoritettiin. ATU-tarkastelua varten. ATU on avoimen tilan ulottuma. Tarkastelun avulla varmistettiin, että raitiovaunuilla on normien mukainen esteetön kulkuväylä pitkin koko rataosuuden. On varma tieto, että radanvarsikalusto on kaikilta osin asennettu suunnitelman mukaan eikä aiheuta törmäys- eikä vaaratilanteita.

Keilausta voidaan hyvinkin pitää erittäin kattavana as-built -tietona. Aina toivonkin, että laserkeilausta ei suoritettaisi vain yhtä tarvetta varten, vaan sitä hyöty-käytettäisiin eri tarkoituksiin. Luovuutta ja ideointia kannattaa harrastaa ja näin saada sijoitukselle ennalta suunnittelematonta hyötyä.

Pistepilvikuva Raide-Jokerista Itäkeskuksessa.

Itäkeskus. Marraskuussa panoraamakuvat kärsivät heikommasta päivänvalosta pisteiden värjäystä ajatellen.

Keilausoperaation osalta voi varauksetta antaa kehut YIT:n mittauksen tekniikkavastaava Tomi Mäkelän kellontarkasta keilaussessioiden organisoinnista ja hänen tiiminsä aktiivisesta otteesta liikenteen ohjauksessa ja avittamisessa keilauskaluston asennus- ja purkuhommissa.

Kiitos Sweco Infra & Rail Oy:lle, joka luotti osaamiseemme ja näin mahdollisti mukaanpääsyn mielenkiintoiseen keilaushankkeeseen.

Lopuksi eri toimijoiden kytkennät projketissa. YIT tilasi ATU-tarkastelun keilauksineen Sweco Infra & Rail Oy:ltä. Geotrim Oy toimi Swecolle alihankkijana keilauksen osalta. Näin meni tämä homma. Nyt MX9-mobiilikeilain on asetettu talviteloille ja keväällä herättyään saa aamupalaksi viimeisimmän firmware-päivityksen. Sitten kohti uusia seikkailuja.

Rauhallista joulun odotusta

Tom Steffansson

Kirjoittaja

Tom Steffansson
Myynti-insinööri

020 7510 649

tom.steffansson (at) geotrim.fi

Tutustu järjestelmään

Trimble MX9 -mobiilikartoitusjärjestelmä

Trimble MX9

Mobiilikartoitusjärjestelmä

Raide-jokeri

Raide-Jokeri Info
GeoSLAM, Laserkeilaus, Matterport

Eroavatko mittalaitteiden aineistot? Kuinka paljon?

Posted on by Aino Keitaanniemi
Otsikkokuva

Edellisessä blogissa käsittelimme, millä perusteilla kannattaa valita käyttötarkoitukseen sopiva mittalaite ennen mittausta ja sen aikana. Tällä kertaa selvitetään miten mittalaitteiden aineistot eroavat toisistaan, jotta voit valita parhaimman omaan käyttötarkoitukseesi. Jokainen mittalaite edustaa omaa kategoriaansa: Trimble X7 maalaserkeilainta, GeoSLAM ZEB Horizon käsikäyttöistä laserkeilainta ja Matterport Pro2 3D-kamera strukturoidun valon kamerajärjestelmää (kuva 1). Tästä syystä niillä on omat vahvuutensa, jotka soveltuvat parhaiten eri sovelluksiin.

Erilaisia mittauslaitteita

Kuva 1. Blogissa esiteltävät laitteet vasemmalta oikealle: robottitakymetri Trimble S9, kolmijalkalaserkeilain Trimble X7, 3D-kamerajärjestelmä Matterport Pro2 3D-kamera ja käsikeilain GeoSLAM ZEB Horizon.

Tarkastellaan ensin mittalaitteita niiden tarkkuuksien mukaan (kuva 2). Mikäli kohteesta halutaan millimetrien tarkkuudella aineistoa, saadaan se parhaiten X7-laserkeilaimella. Tämän mittaustulokset eroavat Trimble S9 -robottitakymetrin etäisyyksistä alle 2 mm verran. Paikoitellen ero on vielä pienempi (alle 1 mm), kun etäisyyksien hajonta otetaan huomioon. Mikäli kohteesta halutaan kevyt realistisen näköinen verkkomalli, voidaan se mitata Matterportilla. Matterportin palvelimen mallista mitattavat piirteet eroavat keskimäärin noin 12 mm verran Trimble S9 -robottitakymetrin etäisyyksistä. Etäisyyksissä on kuitenkin melko suuri hajonta noin 6-19 mm. Etäisyyserot ovat samat Matterportin palvelimen mallin ja MatterPak-paketista ladatun xyz-pistepilven välillä. Nopealla ZEB Horizon -laserkeilaimella voidaan mitata kohde alle 7 mm tarkkuudella, kun pistepilveä verrataan Trimble S9 -robottitakymetrin etäisyyksiin. Tällöin GeoSLAM Connect -ohjelmistossa suodatettu pistepilvi antaa aavistuksen tarkempia tuloksia.

Taulukko eri mittalaitteiden ero mitatuista etäisyyksistä ja niiden hajonta

Kuva 2. Keskimääräinen mittalaitteen ero Trimble S9 -robottitakymetrillä mitatuista etäisyyksistä ja etäisyyksien hajonta.

Pistepilvien tiheys ja vaikuttavat tekijät

Mittalaitetta valitessa on syytä huomioida tarkkuuden lisäksi pistepilven tiheys, koska se vaikuttaa havaittavien kohteiden kokoon. Pistepilven tiheyteen vaikuttaa mittausetäisyys. X7-laserkeilaimen kanssa voi asetuksilla valita pisteiden välisen etäisyyden. Asetuksesta riippuen pisteiden välinen etäisyys on 4-11 mm 10 m etäisyydellä laserkeilaimesta. Muilla laitteilla asetuksien kautta ei voida vaikuttaa pistepilven tiheyteen. Käsikeilain ZEB Horizon pistepilven tiheyteen voi vaikuttaa mittausetäisyyden kautta. Mikäli etäisyys on alle 10 m, on pistetiheys alle 10 cm. Matterportin pistepilvissä vastaavaa etäisyyden vaikutusta ei ole havaittavissa, koska pistepilvi muodostetaan havainnoista tekoälyn avulla kolmioverkkomallista. Samalla pistetiheys on keskimäärin sama kaikkialla xyz-pistepilvessä.

Tarkastelimme seinäpinnoilta pistepilven tiheyttä, joiden havaitseminen on toteutettu laitteesta riippumatta muutaman metrin päästä seinästä. Tältä lyhyeltä etäisyydeltä on jo havaittavissa, minkä kokoisia ovat pienimmät laitteilla havaittavat kohteet. Kaikista laitteista pienimpiä kohteita voidaan havaita  X7:n avulla, koska pisteiden välinen minimietäisyys on keskimäärin 4,7 mm. ZEB Horizon kykenee havaitsemaan keskimäärin noin 20 mm suurempia kohteita. Vastaavasti Matterportilla voidaan havaita piirteitä, jotka ovat suurempia kuin 21 mm. Lisäksi Matterportin pistepilvi jakautuu tasavälisen ruutujakauman mukaan, koska se muodostetaan kolmioverkkomallin pohjalta (kuva 3).

Kuva 3. Laitteiden pisteiden jakauma 10×10 cm kokoisella seinäpinnan alueella.

Löytyykö aineistosta kohinaa?

Pelkällä tarkkuuden ja pistepilven tiheyden vertaamisella ei pystytä valitsemaan parasta mahdollista laitetta käyttötarkoitukseen. Laitteen sovelluskohteesta riippuen myös aineiston kohinaisuudella on merkitystä. Vertailimme laitteiden kohinaisuutta laskemalla seinäpinnan pisteiden etäisyyksien jakaumaa tasopinnasta (kuva 4). Kaikkein vähiten kohinaa ilmenee X7:n aineistossa. 98 % X7:n havainnoista on alle 5,5 mm päässä lasketusta tasopinnasta ja 60 % havainnoista on alle 1,8 mm etäisyydellä. Kohina on siis suuruusluokaltaan noin 4 mm. ZEB Horizon on vuorostaan melko kohinainen, koska kohina suodattamattomassa aineistossa on noin 19 mm. Kohinan määrä saadaan kuitenkin huomattavasti pienemmäksi automaattisella GeoSLAM Connect -ohjelmiston suodattimella. Tällöin kohinan suuruusluokka on noin 7 mm. Samaan kohinaisuusluokkaan kuin suodatetulla ZEB Horizon -laitteella päästään Matterportin xyz-pistepilvellä, jonka kohinaisuus on noin 8 mm.

Kuva 4. Pistepilvien etäisyys tasopinnasta suhteessa pistemäärän prosenttiosuuteen. Näiden pohjalta voidaan laskea kohinan keskimääräinen suuruusluokka. X7:llä etäisyydet vaihtelevat alle 1,8-5,5 mm, jolloin kohinan suuruus on noin 4 mm. Vastaavat luvut ovat ZEB Horizonin kanssa suodattamattomalla noin 19 mm ja suodatetulla noin 7 mm. Matterportin kohdalla Matterport-palvelimen MatterPak xyz-aineistossa kohina on noin 8 mm.

Mittalaitteiden ominaisuuksien koonti

Kun yhdistetään edellisessä blogissa tehdyt havainnot ja tässä blogissa esitellyt tarkkuuden, tiheyden ja kohinan erot, voidaan helpommin valita sopivin mittalaite käyttötarkoitukseen. Koostimme molemmista blogeista esille nousseen piirteet, jotka kannattaa huomioida mittalaitteen valintaa tehdessä (taulukko 1).

Mikäli käyttötarkoitukseen tarvitaan millimetrien tarkkuudella tieto 3D-geometriasta, laitteen tulisi tunnistaa vähintään noin 0,5 cm kokoiset kohteet ja mittaukseen käytettävällä ajalla ei ole rajoitteita, kannattaa valita X7-kolmijalkakeilain. Lisäksi sillä on pitkä kantama, vähäinen kohina ja aineisto on heti käytettävissä, kun kohteessa mittaukset saadaan päätökseen.

Toisaalta käyttötarkoituksessa, jossa mittausaika on rajoitettu sekä mitattavat kohteet ovat 2 cm suurempia että tarkkuuden tulisi olla alle senttimetrin, soveltuu käyttöön parhaiten ZEB Horizon -käsikeilain. Automaattisten prosessointien kautta käyttäjä saa vähäkohinaista aineistoa pitkän kantamankin takaa.

Sisätiloista, joista tarvitaan senttimetrin tarkkuutta ja helposti sekä nopeasti internetissä jaettavaa 3D-mallia, kannattaa aineisto kerätä Matterport Pro2 3D-kameralla. Pelkkien sisätilojen mittaamisen syynä on Matterportin toimintaperiaate, joka hyödyntää infrapunavaloa. Tästä syystä suora auringon valo häiritsee kuvauksia.

Kun valitaan parasta mahdollista menetelmää mittauskohteen mittaamiseksi tietyn sovelluskohteen tarkoitukseen, tulee huomioida monia piirteitä. Yksikään laite ei ole paras mahdollinen kaikessa. Tästä syystä eri mittalaitteet tukevat enemminkin toisiaan, kuin syrjäyttävät toisensa. Joskus paras laite käyttötarkoituksessa voi olla laitteiden yhdistelmä. Tällöin osa kohteesta mitataan yhdellä laitteella ja toinen toisella.

Taulukko 1. Mittalaitteiden ominaisuudet, joiden avulla voi helpottaa käyttötarkoitukseen sopivan laitteen valintaa.

Kirjoittaja

Aino Keitaanniemi
DI, PhD-opiskelija, osa-aikaisesti töissä Geotrimillä

aino.keitaanniemi (at) geotrim.fi

Mainitut tuotteet

Trimble X7

3D-laserkeilain

Trimble S9 robottitakymetri

Trimble S9 / S9 HP

Robottitakymetri

360-kamerajärjestelmät

Matterport 3D-kamerat

GeoSLAM ZEB-Horizon

GeoSLAM ZEB-HORIZON

Käsikeilain

GeoSLAM, Laserkeilaus, Matterport

Käytännön erot kolmijalkakeilaimen, 3D-kamerajärjestelmän ja käsikeilaimen välillä

Posted on by Aino Keitaanniemi
mitta ja suunnittelu blogi kuva 3 tabletit

Kuinka valita paras mittalaite sisätilojen 3D-mallintamiseen? Lähdimme selvittämään tätä käytännön kautta, mittaamalla samaa kohdetta kolmella eri laitteella. Nämä laitteet ovat Trimble X7 -kolmijalkakeilain, 3D-kamerajärjestelmä Matterport Pro2 3D ja käsikeilain GeoSLAM ZEB Horizon (kuva 1). Tässä blogissa käymme läpi, miten menetelmät eroavat mittauksen suunnitteluvaiheessa sekä mittauksen aikana. Seuraavassa blogissa syvennymme tarkemmin aineistojen eroihin. Mittauksen työnkulun ja aineistojen pohjalta on helpompi valita sopivin mittalaite käyttötarkoitukseen.

mitta ja suunnittelu blogi kuva 1

Kuva 1. Blogissa esiintyvät laitteet vasemmalta oikealle: Trimble X7, Matterport Pro2 3D-kamera ja GeoSLAM ZEB Horizon.

Blogisarjan kohteena oli perinteinen toimistokäytävä, jonka varrella oli eri kokoisia neuvotteluhuoneita. Sen pinta-ala oli 400 m2 ja kuvassa 2 esitellään sen pohjapiirros. Ennen aineistojen keruuta avasimme jokaisen mitattavan huoneen ovet ja sytytimme valot. Käytännössä vain Matterport 3D-kamera tarvitsee tasaisen valotuksen kuviinsa, jotta niistä pystytään muodostamaan yhtenäinen kokonaisuus. Tästä huolimatta sytytimme valot myös laserkeilauksien ajaksi, jotta pistepilvien visualisoinnissa ei olisi suuria eroja tilojen välillä. Laitteiden aineistojen tarkastelua varten lisäsimme toimistokäytävälle ja neuvotteluhuoneisiin yhteensä 25 paperista shakkiruututähystä. Nämä mittasimme Trimble S9 -takymetrillä, jonka tarkkuus on 2 mm. 

Kuva 2. Vasemmalla puolella toimistokäytävän pohjapiirros ja oikealla puolella shakkiruututähys, jota mitataan GeoSLAM ZEB Horizonilla.

Työnkulku

Työnkulultaan mittalaitteet ovat samanhenkisiä. Kaikilla laitteilla mitatessa täytyy valmistella kohde mittausta varten avaamalla ovet haluttuihin tiloihin. Samoin mittaukset tulee suunnitella ennakkoon, jotta voidaan millä tahansa mittalaitteella saada paras mahdollinen tulos. Varsinaisessa mittauksessa laitteet eroavat menetelmänsä vuoksi, mutta käytännössä erot ovat pieniä. Lopuksi aineistojen keräämisen jälkeen täytyy aineistoista muodostaa luettavia pistepilviä.

Jokaisella laitteella mitatessa on hyvä suunnitella mittauksen toteuttaminen esimerkkisi pohjapiirroksen avulla. Suunnittelun kannalta X7 ja Matterport 3D-kamera ovat samankaltaisia, koska molemmissa tapauksissa tulee suunnitella keilaus-/kuvauspaikat. Eroavan toimintaperiaatteen vuoksi suunnitelman tekeminen ei kuitenkaan ole identtinen. X7-laserkeilaimen kanssa käyttäjä määrittää mittausasetukset eli pistepilven tiheyden ja laserkeilaukseen kuluvan ajan. Vastaavia asetuksia ei voi valita muilla mittalaitteilla. Lisäksi Matterport 3D-kameran sijainteja tulee sijoitella enemmän kuin laserkeilaussijainteja, koska sen mittauskantama on 4,5 m. Laserkeilaimilla mittauskantama on 80 m (X7) ja 100 m (ZEB Horizon). ZEB Horizon -mittauksen suunnittelussa määritetään laitteen kanssa käveltävä reitti. Tämän reitin suositellaan kulkevan mittauskohteen ympäri ja päättyvän samaan paikkaan josta mittaus aloitettiin. Lisäksi reitti tulisi olla käveltävissä alle 30 minuutissa tai muuten mittaus tulee suorittaa useammalla erillisellä reitillä. 

Helposti aineistoa millä tahansa laitteella

Mittausten suunnittelun lisäksi kaikki käytetyt laitteet ovat helppokäyttöisiä. Kun X7 ja Matterport 3D-kamera ovat kolmijalallaan, voidaan niitä siirtää vapaasti haluttuihin sijainteihin ja ohjata itse aineiston keruuta tabletin ohjelmistolta. Aineistonkeruun aikana käyttäjä voi seurata työn edistymistä reaaliajassa (kuva 3). 

mitta ja suunnittelu blogi kuva 3 tabletit

Kuva 3. Reaaliaikaisen ohjausohjelmiston näkymät. Vasemmalla puolella Trimble X7:n ohjausnäkymä ja oikealla puolella Matterport Pro2 3D-kameran ohjausnäkymä. 

Myös ZEB Horizon on helppokäyttöinen, koska sen käyttämisessä tarvitaan vain paria nappia. Itse mittauksen aikana kaikilla laitteilla kannattaa edetä loogisesti. Tästä syystä aloitimme kaikilla laitteilla yhdestä kohteen päästä ja etenimme vastakkaista päätä kohden. ZEB Horizon -laitteen kohdalla kuitenkin palattiin takaisin alkuun, jotta saatiin mittaus suljettua. X7-laserkeilaimella käytimme koko alueen kartoittamiseen 41 keilausasemaa, jotka laserkeilain rekisteröi jo mittauksen aikana tabletin Trimble Perspective -sovelluksessa. Vastaava kuvausasemien määrä Matterportilla on 72 kuvausasemaa, koska mittausetäisyys on huomattavasti lyhyempi. Kuvausasemien väliset suhteet käyttäjä näkee 2D-kuvana kuvauksen aikana. Kuvassa 4 on kuvattu toteutuneet laserkeilaus-/kuvausasemat sekä ZEB Horizonin kanssa kuljettu reitti.

Mitta ja suunnittelu blogi 4 mittaukset

Kuva 4. Kuvaus-/laserkeilausasemat ja ZEB Horizon-laitteen mittausreitti.

Työnkulultaan suurimmat erot laitteissa ovat mittaukseen kuluva aika ja aineiston prosessointi. Soveltuvan laitteen valinnassa ei kuitenkaan kannata katsoa vain mittausaikaa tai tarkkuutta. Näiden yhdistelmästä löytyy yleensä paras mahdollinen laite käyttötarkoitukseen. Ajallisesti X7 tarvitsi noin kaksi tuntia kohteen laserkeilaamiseen (taulukko 1). Vaikka laserkeilausasemia tarvitaan vähemmän, vievät yksittäiset keilausasemat enemmän aikaa kuin muilla menetelmillä.  Samaan aikaan X7 kerää kuitenkin huomattavasti enemmän pistehavaintoja verrattuna muihin laitteisiin. Matterport 3D-kameralla saatiin kohde kuvattua noin tunnissa. Yhden kuvausaseman kuvaaminen 3D-kameralla vie noin 30 sekuntia. Kaikkein nopein menetelmä on ZEB Horizon, jolla mitattiin kohde viidessä minuutissa. Tämä onnistuu, koska ZEB Horizon kerää pistehavaintonsa liikkeessä. 

Mitta ja suunnittelu blogi taulukko 1

Taulukko 1. Mittalaitteiden erot taulukossa.

Laitteiden aineistojen prosessointi on tehty myös helpoksi automatisoinnin avulla. X7 laserkeilaimessa automatisointi on viety niin pitkälle, että valmis pistepilviaineisto on heti vietävissä suoraan mittauksen jälkeen toisiin ohjelmistoihin. Tämä tarkoittaa sitä, että X7 rekisteröi keilausasemat laserkeilauksen aikana ja rekisteröidyn pistepilven voi viedä Trimble Perspective -ohjelmistosta monissa eri formaateissa.

ZEB Horizon laitteen aineistojen prosessointi vaatii käyttäjältä hieman enemmän. Ennen automatisoitua rekisteröintiä käyttäjä valitsee lopullisen pistepilven formaatin, suodatetaanko aineistoa ja millainen aineisto on kyseessä esimerkiksi sisätila. Tämän jälkeen GeoSLAM Connect–ohjelmisto prosessoi aineiston automaattisesti pistepilveksi.

Myös Matterport 3D-kameran aineiston prosessointi on automatisoitu. Käyttäjä lähettää aineiston suoraan aineistonkeruussa käytetystä tabletista Matterportin palvelimelle prosessoitavaksi. Lopullinen aineisto ilmestyy palvelimelle automaattisen prosessoinnin jälkeen.  Se on suoraan tarkasteltavissa ja jaettavissa verkkosivun palvelimella. Verkkosivun mallista voidaan mm. mitata etäisyyksiä tai lisätä aineistoon videoita tai muuta sisältöä. Aineiston voi myös ladata paikalliselle tietokoneelle xyz- ja e57-pistepilvinä ja obj-verkkomallina.

Loppukatsaus laitteiden eroihin

Työnkulultaan laitteet eivät eroa suuresti toisistaan. Kaikki mittalaitteet ovat helppokäyttöisiä ja vahvasti automatisoituja prosessoinnin osalta. Eli käytössä suurimmat erot löytyvät mittaustavoista ja siihen kuluvasta ajasta. X7 ja Matterport 3D-kamera vaativat enemmän aikaa, koska ne suorittavat aineiston keruun kolmijalalta. Vastaavasti ZEB Horizon pystyy mittaamaan kohteen liikkeessä. Lisäksi käyttäjän kannattaa pohtia käyttötarkoituksen vaatiman aineiston muotoa. Tarvitaanko kohteessa laserkeilainta (pitkiä etäisyyksiä ja ulkotiloja) vai riittääkö strukturoidun valon 3D-kamera (sisätilat). Myös lopullisen aineiston käytön osalta kannattaa pohtia tarvitaanko selaimessa helposti jaettavaa 3D-mallia vai riittääkö pistepilvi ja siitä tuotettavat jatkotuotteet käyttötarkoituksen tarpeisiin. 

Kirjoittaja

Aino Keitaanniemi
DI, PhD-opiskelija, osa-aikaisesti töissä Geotrimillä

aino.keitaanniemi (at) geotrim.fi

Laitteet

Trimble X7

3D-laserkeilain

GeoSLAM ZEB-Horizon

GeoSLAM ZEB-HORIZON

Käsikeilain

360-kamerajärjestelmät

Matterport 3D-kamerat

Mobiilikartoitus

Tilaanpa mobiilikeilausta – mitä pitikään muistaa

Posted on by Tom Steffansson
Mobiilikartoitus

Kirjoittaja: Tom Steffansson

Termi mobiilikeilaus saa edelleen monet kiertämään menetelmän kaukaa. Syy lienee se, että ei tiedetä tarkkaan ottaen mitä se kätkee sisälleen. Liekkö sitä samaistetaan Googlen salamyhkäisiin katukuvauksiin saati, että nyt Apple keilaa katuja. Kokemukseni perusteella avaan hiukan asiaa madaltaakseni kynnystä mobiilikeilauksen hyödyntämiseen väylien tiedonkeruussa.

Keilausprojektin ei tarvitse olla satoja kilometrejä

Suurissa projekteissa kaikki määrittelyt on tehtävä tarkkaan laadunvarmistuksen ja kustannustehokkuuden vuoksi. Pienissä hankkeissa voidaan toimia enemmän ’nyrkkisäännöillä’ ja niissä loputon speksien viilaaminen ei välttämättä tuo erityistä lisäarvoa työlle. Tehdään hyvin, mutta suoristetaan hiukan linjoja, jotta asiassa päästään eteenpäin.

Ensikertalaisen tilaajan kannattaa kuitenkin panostaa tilauksen tarjouspyynnön määrittelyihin suht’ huolella välttääkseen pettymykset. Useastihan on käynyt niin, että saa mitä tilaa. Esimerkillä selvennystä tuohon: tilataan maastomalli tiestä, lopputuotteena vaikkapa perinteinen kolmioverkko tien pinnasta. Tilaaja saa mallin, mutta olisikohan kannattanut miettiä pidemmälle ja tilata myös lopputuotteita varten luokiteltu pistepilvikin? Sehän on joka tapauksessa olemassa. Pistepilvi sellaisenaan georeferoituna ilman erikoiskäsittelyä on jo sieventämätön lopputuote.

Pidemmälle viedyllä automaattisella luokittelulla pistepilvi jalostuu jo kummasti. Kun vielä ammattitaitoinen operaattori tarkastaa systemaattisesti luokittelun ja tekee tarvittavat manuaaliset korjausluokittelut, on lopputulos hintansa väärti. Pistepilvestä löytyy paljon hyödyllistä tietoa muun muassa tiealueen ilmajohdot, tien pinnasta tarkempaa tietoa kuten uraisuus, halkeamat/kuopat, sivukaltevuudet ja maaliviivat, sekä tien varsilla olevat liikennemerkit ja muut kalusteet, tien läheisyydessä olevien rakennusten julkisivut ja muuta mielenkiintoista. Talvipakkasilla kartantekijöillä ja suunnittelijoilla on kattava tieto kohteesta, kun sulan maan aikana laitettiin keilaustiimi asialle.

Keilaintyypit

Keilaimissa on pääasiassa kahta eri pääversiota: yksi- ja kaksikeilaimisia. Erikseen ovat keilaimet, jotka ovat tarkoitettu pelkästään vain tienpinnan kuntoanalysointia varten.

Kaksikeilainsysteemissä keilaimet osoittavat yläviistoon sivuille. Näin niiden peitto esim. pylväissä ja tolpissa on noin 270 astetta. Tien kalusteisiin ja ilmajohtoihin saadaan hyvin tasaisen peiton osumia. Jos ei ole puhtaasti tienpinnasta kyse ja vaikka olisikin, kaksikeilainjärjestelmällä, saadaan peittävämpi lopputulos homogeenisemman pistejakauman avulla.

Kuva 1. Trimblen MX9 asennettu ratakeilausta varten

Yhtä keilainta on ehkä mahdollista järjestelmästä riippuen kääntää vinottain ja ajaa edestakaisin, mutta se lisää työmäärää maastossa ja käsittelyssä.

Liikennemerkki- ja kaluste-inventointiin ei yksikeilainjärjestelmä oikein sovellu, koska se peittää käytännössä vain ajolinjasta kohtisuoraan sivuille näkyvät tahot. Myös kohtisuoraan tien ylittävät johdot saavat huonommin osumia, koska ovat lähes samansuuntaisia keilauksen pyyhkäisyjen kanssa.

Kuva 2. Kaksikeilan skannerin pyyhkäisykuvio vasemmalla, yksikeilain oikealla. Kuvan yläreuna ajosuunta

Kamerat

Modernissa keilainjärjestelmässä on tyypillisesti panoraamakamera, jossa kuvien avulla saadaan automaattisesti värjättyä pistepilvi. Värjäyksestä on hyötyä visualisoinneissa ja aineiston käsittelyssä. Toki kamerakalibroinnin on oltava hyvä, jotta kuvien pikselit osuvat tarkasti laserpisteisiin. Vanhan asfaltin reunat saattavat joskus erottua RGB-värjäyksellä intensiteettivärjäystä paremmin tai joissain tilanteissa reuna erottuu parhaiten yhdistetyllä intensiteetti- ja RGB-värjäyksellä. Panoraamakuvia voidaan myös hyödyntää fotogrammetrisesti esim. liikennemerkkien inventoinnissa, käyttää sellaisenaan tiealueen tutkiskeluun ja tuottaa tienpinnan ortokuvia. Kuvilla on sijainti- ja asentotieto.

Kuva 3. MX9-keilaimen päällä kiinteästi asennettu panoraamakamera.

Tarjouspyynnön peruspilarit

Käyn läpi tarjouspyynnössä huomioitavia keskeisiä kohtia ja niihin vaikuttavia seikkoja. Osa on itsestäänselvyyksiä, mutta usein juuri ne saattavatkin tuottaa pettymyksen. Tällä tarkoitan sitä, että oletetaan saatavan jotain mitä ei saadakaan. Pistepilveä ja kuvia voidaan yhdessä ja erikseen hyödyntää lukuisiin eri tarkoituksiin.  

Korkeus- ja tasokoordinaattijärjestelmät

Vuosikausia ollaan jo käytännössä työskennelty ETRS TM35FIN tasokoordinaatti- ja N2000-korkeusjärjestelmässä. Pääosin aineisto halutaan kohdealueen GK-kaistaan. Tässä on oltava vielä tarkkana ovatko kysymyksessä lyhyet vai pitkät itäkoordinaatit. Tilaajalla ei saata olla työkaluja eri tietolähteiden muuntamiseen oikeisiin järjestelmiin. Tarjouspyynnössä on mainittava, että toimitetaan kontrollimittauksiin sovittamisesta raportti. Siitä selviää numeerisesti, miten hyvin xyz-sovitus on tehty. Tilaaja voi myös itse suorittaa satunnaisia tarkemittauksia sovitukseen käytettyjen kontrollipisteiden väliltä varmistaakseen työn tarkkuuden. Tilaaja voi myös itse suorittaa kaikki kontrollimittaukset operaattorin ohjeilla. Hyvä nyrkkisääntö kontrollimittauksissa on: mieluummin enemmän kuin vähemmän.

Kuva 4. Valmiiksi määritetyt koordinaattijärjestelmät ovat arkipäivää.

Ajokuvio:

Ajaminen on suoritettava liikennesääntöjen mukaan. Kahteen suuntaan ajaminen parantaa sisäistä kontrollia varsinkin huonoissa GNSS-olosuhteissa. Jos kuvia ei tarvita, voidaan keilausta suorittaa myös pimeällä. Paras lopputulos saavutetaan, kun keilaus suoritetaan kahteen eri suuntaan. Siten saadaan sisäisen kontrollin lisäksi parempi sisäluiskien peitto. Jos mobiiliskanneri on hyvin kalibroitu, yksi ajokertakin toimii tarkkuuden osalta hyvin.

Ajettaessa kahteen kertaan väyläosuus kannattaa luokitella päällekkäiset pisteet pois. Näin saadaan joka kohtaan laadukkaimmat laserpisteet eikä esiinny mikrokohinaa, jota voi aiheutua aavistuksen verran epätarkasta eri ajokertojen yhteensovittamisesta. Päällekkäisiä pisteitä ei pidä tuhota, koska ne tuovat apua peiteisissä kohteissa. Esimerkkinä tiensuuntainen eristetty ilmajohto, joka kulkee puiden lehvästön sisällä. Päällekkäiset pisteet saattavat antaa riittävän määrän lisäosuma johtoon sen tarkan muodon hahmottamiseksi. Niillä paikataan myös viereisellä kaistalla ajaneiden autojen aiheuttamia reikä pistepilvessä.

Ajosuunnitelman ohjeellisessa havainnekuvassa järjestyksessä ylhäältä alaspäin: moottoritie, normaali kaksikaistainen tie ja alemman luokan esim. soratie, jonka signalointi on hankalaa eikä siksi ehkä järkevää.

Kuva 5. Kuvassa ruutusignaalit ja punaisella korkeuskontrollipisteet

Ohjeellinen tarkkuusmäärittely

Paras tarkkuus: Signaalit 500 m välein ja korkeuskontrollit 100 m välein. Ylempien tieluokkien suunnitteluun ja teiden as-built -keilaukseen. Kontrollien mittaus takymetrillä sidottuna tien mittaperustaan. Paras korkeustarkkuus saavutetaan vaaitsemalla signaalit ja korkeuskontrollipisteet. Kaikissa tapauksissa tiheämmillä korkeuskontrolleilla parannetaan ja varmistetaan korkeustarkkuutta. Korkeuskontrollit ovat kätevää mitata keskeltä reunaviivaa tai reunassa olevien katkoviivojen päistä keskeltä. Näin saadaan vähintään tien sivusuunnassa samalla xy-tarkistuksia. Mikäli kontrollien tasosijainnit mitataan RTK:lla on suositeltavaa vaaita niille korkeudet.

Keskitarkkuus: Vain signaalit 0,2-1 km välein. Alempien tieluokkien suunnitteluun, kaupunkimallien täydennykseen ja vähemmän tarkkoihin infratehtäviin. Kontrollit takymetrillä tai huolellisella RTK-mittauksella.

Välttävä tarkkuus: Ei suoriteta kontrollimittauksia. Korjattu GNSS-tarkkuus riittää (parhaimmillaan = RTK-mittauksen tarkkuus), kun kysymyksessä ovat liikennemerkki-inventoinnit, tien kuntoinventoinnit ja vastaavat tehtävät missä ei tähdätä suunnittelutöihin.

Edellä esitin esimerkinomaisen hahmottelun keilaus- ja mittausjärjestelyistä. Kontrollimittausten tiheys on kiinni keilainjärjestelmän mittaustarkkuudesta. Tällöin on keskiössä GNSS- ja IMU-laitteiston tarkkuus. Määritettyjen tarkkuusvaatimusten perusteella keilausoperaattori suunnittelee asialliset kontrollimittaukset. Tarkan IMU-yksikön hyödyt tulevat esiin huonoissa GNSS-olosuhteissa, ääriesimerkkinä tunnelikeilaukset, joissa paikannus on IMU-yksikön ja ajoneuvon takapyörään asennettavan matkamittauslaitteiston (DMI) varassa.

Kuva 6. Spreijatut signaalit erottuvat selkeästi pistepilvestä intensiteettivärjäyksellä.

Keilausolosuhteet

Paras keilausaika on luonnollisesti heti alkukeväästä, kun kasvustot ovat vielä lähtökuopissa. Pelkän tienpinnan ja muiden kohteiden ollessa kyseessä käy hyvin koko sulan maan aika. Kattavimman ja luotettavimman pistepilven ajoratojen ulkopuolelta saa, kun keilain on mahdollisimman korkealla, mielellään pakettiauton tai vastaavan korkuisen ajoneuvon katolla. Vilkasliikenteisillä osuuksilla minimoituu vastaan tulevan liikenteen aiheuttamat reiät viereisellä kaistalla kumpaankin suuntaan keilattaessa. Sama koskee myös moottoriteitä. Ohittava auto toisella kaistalla peittää lasersäteiden kohdalla tienpinnan. Kahteen kertaan ajettaessa on todennäköistä, että toisista ajoneuvoista aiheutuvia katvealueita jää hyvin vähän tai ei ollenkaan.

Ajonopeus

Maksimiajonopeus on myös hyvä määrittää jollain tarkkuudella, jos halutaan vaikuttaa pyyhkäisyjen tiheyteen. Jos keilain pyörii 250 kierrosta sekunnissa, on pyyhkäisyjen kohtisuora väli 50 km/h nopeudella noin 5 cm. 100 km/h nopeudella se on sitten tuplat, noin 10 cm. Pääsääntöisesti keilausajoneuvo liikkuu liikenteen mukana, mutta varsinkin vähäliikenteisillä osuuksilla tai ruuhka-ajan ulkopuolella ajonopeutta voidaan säätää sopivaksi. Etenkin lyhkäisillä pätkillä ei ole suurta haittaa liikenteelle, jos ajetaan vähän hitaammin ja passaillaan vaikka siltojen alituksiin ja risteysalueisiin, joissa on yleensä enemmän tai vähemmän kalusteita.

Keilaustaajuus

Keilaimesta riippuen se on vakio tai se voidaan määrittää. Esimerkiksi Trimblen MX9-keilaimessa

on valittavana taajuudet 300 KHz, 500 KHz, 750 KHz ja 1000 KHz. Keilaustaajuus vaikuttaa pyyhkäisyjen pistetiheyteen. Nämä seikat kannattaa huomioida tilausmäärittelyssä. Käytännössä ei kuitenkaan saavuteta tasalaatuista pyyhkäisytiheyttä, johtuen ajonopeuden vaihteluista. Siihen vaikuttaa muu liikenne, kiihdytykset, jarruttamiset, pysähdykset ja nopeusrajoitukset. Optimaalista on käyttää vakionopeuden säädintä aina kun mahdollista.

Lopputuotteita ja käyttökohteita

Kuten alussa mainitsin, kannattaa lopputuotteiden määrittelyssä olla tarkkana ja kirjata ne selkeästi spekseineen tarjouspyyntöön. Tilaaja voi toki itsekin jatkojalostaa keilausaineistoa, mikäli on osaamista ja ohjelmistot. Alla listaus tyypillisistä lopputuotteista. Mielikuvitusta voi käyttää mihin kaikkeen aineistoa voi hyödyntää.

  • Tiealueen maastomallit
  • Tienpinnan ortokuvat
  • Tienpinnan kuntoanalyysit
  • Luokiteltu pistepilvi: tienpinta, kalusteet, rakennusten julkisivut, puusto
  • Päällystämisen massaoptimointi
  • Päällystettävän tien geometrian hienosäätö
  • Visualisoinnit
  • Näkemäalueet raivauskarttoineen
  • Erikoiskuljetusten reittisuunnittelu
  • Sulkuviivoituksen mitoitus
  • Katualueilta tarkka kaupunkimalli, voidaan yhdistää ilmakeilausaineiston kanssa

Kuva 7. Harvennettu tienpinnan kolmioverkko taiteviivoituksella.

Kuva 8. Uraisuusanalyysi, Terra-sovelluksilla voidaan viedä ascii-tietona muihin järjestelmiinkin.

Kuva 9. Luokiteltu maanpinta, kasvillisuus ja kalusteet, suunnittelijan lottovoitto.

Kuva 10. Värjätty pistepilvi toimii sellaisenaan osana kaupunkimallia.

Keilauksessa syntyvät aineistot

Lopputuotteina pidän myös keilauksessa syntyviä vakioaineistoja. On huomioitavaa, että keilain ei erottele kohteita tiealueella. Keilain tekee passiivista työskentelyä. Se ampuu tasaisesti lasersäteitä ympärilleen ja jokaisesta kohteesta mihin lasersäde osuu, tulee takaisinheijastumat. Osumakohteet siis kuorruttuvat laserpisteillä. Näin ollen esim. tienpinnan ollessa kiinnostuksen kohteena, saadaan paljon muutakin käyttökelpoista tietoa tieympäristöstä.

Tilauksessa kannattaa eritellä kaikki toimitettavat aineistot. Tilaaja, joka ei suoraan itse pysty hyödyntämään koko aineistoarsenaalia, saattaa myöhemmin halutakin aineiston jatkojalostusta.

Keilauksesta syntyviä vakioaineistoja ovat:

  • ajoratatieto: sisältää ajoradan XYZ-tiedot, aikaleimat ja inertiatiedon
  • GNSS-tarkkuustieto: tarkkuustieto voidaan pultata ajoratatietoon ja esittää graafisesti esimerkiksi xy- ja z-tarkkuus käyttäjän säätämällä asteikoilla, käyttää useiden ajokertojen alueella tarkimman ajokerran eristämiseksi
  • pistepilvi
  • panoraamakuvat, voi olla sivulle katsovien kameroidenkin kuvia
  • kuvalista: sisältää kuvien aikaleimat, xyz-koordinaatit ja kuvien asentokulmat
  • kameran kalibrointiedot: näiden parametrien avulla perspektiivinäkymässä kuvien pikselit täsmäävät laserpisteiden kanssa

Kannattaako keilata?

Markkinoimamme Trimblen MX50 ja MX9 -mobiilikeilaimet edustavat alan uusinta tekniikkaa. Keilausoperointi ja tietojen käsittely ovat hyvin tuotteistetut. Keilausdatan esiprosessoinnissa Trimblen POSPac ja TBC -ohjelmistot loistavat käytön helppoudella. Terra-sovelluksilla voidaan jatkaa lopputuotteiden prosessointia. Aikaisemmin vanhemman sukupolven laitteita ja ohjelmistoja käytettäessä kannattavuusraja saattoi alkaa vasta kaksinumeroisessa kilometrimäärässä. Nyt se on jo yksinumeroinen monissa tapauksissa. Jos katsotaan äärireunaa, se voi olla, vaikka sata metriä, jos halutaan tarkka kaupunkimalli lyhyeltä kadun pätkältä, joka sisältää kaiken: puut, rakennusten julkisivut, kadun kalusteet ja kadun pinnan.

Kannattaa kysyä tarjous takymetri-/RTK-mittauksesta ja mobiilikeilauksesta pienemmissäkin väyläkartoituksissa. Mobiilikeilaus saattaa olla kustannustehokas vaihtoehto, vaikka kartoittajaa ulkoilutettaisiinkin mittaamassa korkeuskontrollipisteet ja rumpujen juoksupinnat. On huomattavaa, että mobiilikeilaus tuottaa käytännössä väyläalueen osumakohteista jatkuvan pinnan, objektit ja muodot, joita ei perinteisellä mittausmenetelmillä voida kartoittaa. Näin mittausmenetelmänä se ei ole aivan vertailukelpoinen perinteisen mittauksen kanssa.

Ennen oli kulmaprisma, mittanauha, vaaituskone ja HP:n laskin, nyt on mobiilikeilain

Pistepilvitekniikan käyttö lisääntyy koko ajan väyläkartoituksissa. Mobiilikeilaus ei ole uusi keksintö. Ensimmäinen tuotteistettu keilainsysteemi tuli markkinoille joskus 2005 aikoihin ja siitä lähtien ala on kehittynyt voimakkaasti. Sitä on vain yleisesti pidetty isojen projektien kartoitusmenetelmänä. Totuuden nimessä on kuitenkin sanottava, että aineiston perusteellinen hyötykäyttö vaatii loppukäyttäjältä hiukan enemmän osaamiseen panostamista kuin millimetripaperille piirretyt poikkarit. Olen kuitenkin vakuuttunut, että panostaminen kannattaa.

Aikoinaan ilmakeilausprojekteissa sisällytin tarjoukseen aineiston lyhyen käyttökoulutuksen, se oli toimiva idea, kun asiakas perehdytettiin datan hyötykäyttöön. Palaute oli hyvä – vinkki keilausoperaattoreille!

Menetelmään kannattaa tutustua keilauttamalla lyhyehkö tien tai rautatien pätkä. Kohteeksi sopii vaikka pari kilometriä peruskunnostusta vaativa kohde tai sen as-built-kartoitus. Pienenkin käyttökokemuksen perusteella on helppo muodostaa käsitys menetelmän eduista ja kustannustehokkuudesta. Rautatieympäristöön pätevät lähes kaikki samat asiat kuin tiekeilaukseen, muutamia vähäisiä poikkeuksia lukuun ottamatta.

Hyvää keilauskautta!

Kirjoittaja:

Tom Steffansson
Myynti-insinööri

020 7510 649

tom.steffansson (at) geotrim.fi

UAS

Correlator3D – Tehoa ja laatua fotogrammetriseen prosessointiin

Posted on by sakari.maenpaa@geotrim.fi

Correlator3D on nykyaikainen ja helppokäyttöinen ohjelmisto, joka kuitenkin antaa kehittyneelle käyttäjälle paljon mahdollisuuksia vaikuttaa prosessointiparametreihin. Prosessoinnin työnkulku etenee vaiheittain havainnollisin kuvakkein.

Geotrim Oy:n tuotetarjonta on hiljattain täydentynyt Correlator3D-ohjelmistolla, joka on tarkoitettu fotogrammetriseen pistepilvi-, ortomosaiikki- ja 3D-mallituotantoon. Tuote istuu hyvin Geotrimin profiiliin, koska se on kehitetty puhtaasti geospatiaalisen mallinnuksen lähtökohdista maanmittausalan ja muiden ympäristöteknologioiden ammattilaisille. Huolimatta siitä, että ohjelmisto on helppokäyttöinen, käyttäjällä on laajat mahdollisuudet vaikuttaa prosessointiin ja lopputuotteiden laatuun. Kaikki käyttäjät sovelluksesta riippumatta arvostavat huomattavan nopeaa prosessointia ja joustavaa lisenssipolitiikkaa. Correlator3D on kaikille drone-, ilma- tai satelliittikuvia prosessoiville organisaatioille tutustumisen arvoinen tuote.

Correlator3D ei välttämättä ole monille tuttu ohjelmisto, mutta sen kehittäjä, kanadalainen SimActive Inc., on perustettu jo vuonna 2003, lähes kymmenen vuotta ennen sen tutumpia kilpailijoita. SimActiven historia juontaa juurensa miehitettyyn ilmailuun ja suuren formaatin ilmakuvakameroihin ja yritys toi ensimmäisenä markkinoille tehokkaasti GPU-prosessointia hyödyntävän ilmakolmiointi- ja 3D-moottorin, jotka nopeuttivat prosessointia moninkertaisesti. Tuotetarjontaa laajennettiin tämän jälkeen tukemaan satelliittikuvia ja vuonna 2013 UAV-kalustolla kerätyn kuva-aineiston prosessointiin. Vielä nykyäänkin SimActive on innovaatioiden eturintamassa ja referenssi, johon fotogrammetriaohjelmistojen suorituskykyä verrataan.

Ohjelmiston valintaan kannattaa panostaa

Oikean ohjelmiston valinta fotogrammetriseen prosessointiin voi tuntua hankalalta. Mennäkö massan mukana ja valita kollegan tai tutun käyttämä ohjelmisto, vai tehdä valinta omista lähtökohdista. Useita näkökulmia on syytä ottaa huomioon, koska ohjelmiston valinnalla on vaikutusta koko tuotantoketjuun. Valintaa helpottaa, kun pitää valintaprosessissa mielessä seuraavat viisi valintakriteeriä: prosessointinopeus, lopputuotteiden laatu, ohjelmiston skaalautuvuus, prosessoinnin automatisointi ja muokkausmahdollisuudet. Näitä kriteereitä voi kukin arvottaa omien prioriteettien mukaisesti.

Prosessointinopeus mahdollistaa validoinnin kuvauskohteessa

Minkä tahansa projektin osalta aika on tärkeä tekijä. Correlator3D on suunniteltu käsittelemään jopa 400 Mpix ilmakuvia ja UAV-aineistojen prosessointi kilpailijoihin verrattuna onkin huomattavan nopeaa ja ero kasvaa suurilla kuvamäärillä. Ohjelmiston käyttöön riittää kuitenkin normaali työasema ja se pystyy hyödyntämään tarjolla olevia resursseja optimaalisella tavalla. Mikäli kuitenkin käytettävissä on tehokas näytönohjain, prosessointi tehostuu entisestään merkittävästi. Correlator3D ei kuitenkaan rohmua koneen resursseja omaan käyttöön, vaan fotogrammetrisen prosessoinnin aikana esimerkiksi toimistosovellusten käyttöä voi jatkaa tietokoneella sujuvasti.

Esimerkkinä (Kuva 1) 300 kuvan á 20 Mpix prosessointi valmiiksi lopputuotteiksi tyypillisellä työasemalla kestää noin puoli tuntia, kun verrokkiohjelmistoilla aikamenekki voi olla jopa useita tunteja. Nopean prosessoinnin ansiosta datan validointi pienempien projektien osalta on mahdollista tehdä jopa itse kuvauskohteessa.

Kuva 1. Correlator3D:n prosessointinopeus on huomattava. Ohjelmisto on suunniteltu käytettäväksi tavallisessa tietokoneessa.

Lopputuotteiden laadussa ei ole tehty kompromisseja

Lopputuotteiden laatu on niiden käyttäjälle yleensä merkittävin tekijä. Visuaalinen näyttävyys ei tarkoita automaattisesti sitä, että lopputuotteiden geometrinen tarkkuus on hyvä. Koska Correlator3D on alusta lähtien tehty geospatiaaliseen käyttöön, tuotekehityksessä korkea prioriteetti on luonnollisesti ollut prosessoinnin ja sitä myötä lopputuotteiden laadulla.

Laadun kannalta ilmakolmioinnin merkitys on kriittinen. Ilmakolmioinnin lopputuloksena saadaan kameran kalibrointiparametrit sekä kuvan ulkoinen orientointi eli kuvan sijainti ja asento kuvaushetkellä. Laskennan kaikki muut vaiheet perustuvat ilmakolmiointiin. Vaikka prosessi on täysin automaattinen, Correlator3D -käyttäjä pystyy halutessaan vaikuttamaan ilmakolmioinnin lopputulokseen ja auttamaan ohjelmaa huonolaatuisen tai vaikeissa olosuhteissa otetun kuva-aineiston laadun parantamiseen. Ilmakolmioinnin lopputuloksen ja laadun analysointia helpottaa kattavat raportit ja visualisoinnit.

Skaalautuvuuden ansiosta ominaisuudet eivät lopu kesken

Ajan myötä tarpeet voivat muuttua ja alun perin tehty ohjelmistoinvestointi voi osoittautua riittämättömäksi. Hyvä skaalautuvuus varmistaa, että ohjelmisto vastaa myös tuleviin tarpeisiin. Jo UAV-käyttöön tarkoitettu Correlator3D:n perusversio tukee rajoittamatonta kuvamäärää aina yksittäisen kuvan 50 Mpix kuvakokoon asti. Ohjelmistoa voi laajentaa tukemaan suuren formaatin kameroita ja edelleen satelliittikuvia (Kuva 2).

Correlator3D skaalautuu myös prosessoinnin osalta. Mikäli käytettävissä on useampi Correlator3D-lisenssi, voidaan prosessointi hajauttaa samassa verkossa olevien työasemien kesken ja järjestelmä automaattisesti ohjaa prosessin toiselle työasemalle, mikäli yhteys katkeaa ja ottaa työaseman taas käyttöön yhteyden palauduttua. Prosessoinnin etenemistä eri työasemilla voidaan monitoroida reaaliajassa. Fyysisten työasemien lisäksi Correlator3D tukee pilvipalvelussa olevia virtuaalikoneita.

Kuva 2. Correlator3D skaalautuu kinokoon UAV-kamerakalustosta aina satelliittikuviin.

Automaattinen työnkulku helpottaa ruuhka-aikoina

Kiireisinä aikoina on tärkeää pystyä automatisoimaan tuotantoprosessia. Correlator3D:n automaattisen työnkulun ansiota koko projektin tai sen tiettyjen osien prosessointi voidaan automatisoida. Käyttäjällä on kuitenkin mahdollisuus hallita käsittelyä ja mukauttaa jokaista käsittelyvaihetta haluamallaan tavalla.

Automatisoitu työnkulku (Kuva 3) voidaan ajaa ohjelman käyttöliittymän kautta, tai se voidaan tallentaa halutuilla asetuksilla ja parametreilla komentotiedostoksi projektikansioon, josta se ajetaan automaattisesti tai komentoriviltä.

Kuva 3. Automaattinen työnkulku voidaan luoda Correlator3D:llä ja tallentaa komentotiedostoksi.

Ammattilaiset arvostavat monipuolisia muokkausmahdollisuuksia

”Black box” -tyyppinen ohjelmistoratkaisu harvoin tyydyttää edistyneempää käyttäjää. Vaikka Correlator3D:n työnkulku voidaan pitkälti automatisoida, säilyy käyttäjällä aina mahdollisuus vaikuttaa eri vaiheiden lopputulokseen asetuksilla ja manuaalisella muokkauksella. Esimerkkinä ilmakolmioinnin osalta käyttäjällä on mahdollisuus manuaalisesti editoida vastinpisteitä ja mitata niitä tarvittaessa lisää. Pintamallia ja maastomallia voidaan muokata interaktiivisesti ja ortomosaiikin luonnissa käyttäjällä on mahdollisuus muokata kuvien väritasapainoa ja niiden välisiä saumakohtia ja tuottaa mahdollisimman korkealuokkainen lopputuote.

Monipuoliset lisenssivaihtoehdot tekevät ohjelmistoon tutustumisen helpoksi

Tässä blogissa on mainittu vain pieni osa Correlator3D.n ominaisuuksista. Paras tapa tutustua Correlator3D-ohjelmistoon on prosessoida sillä oma kuva-aineisto, mahdollisesti aineisto, joka on jo prosessoitu jollakin toisella ohjelmistolla. Näin pystyy parhaiten vertailemaan lopputuotteiden laatua ja prosessoinnin työnkulkua ja nopeutta.

Monipuolinen lisenssitarjonta tekee Correlator3D-ohjelmistoon tutustumisen helpoksi. Ilmainen kahden viikon testilisenssi on helppo tapa tutustua ohjelmiston. Sen jälkeen voi valita, ottaako käyttöön joko kuukausi- tai vuositilaukseen perustuvan määräaikaisen lisenssin, pysyvän lisenssin yhdelle koneelle tai joustavan kelluvan verkkolisenssin. Correlator3D:n kerran valinneet eivät enää katso vaihtoehtoisia ratkaisuja!

Kirjoittaja:

Sakari Mäenpää
Myyntipäällikkö

0207 510 622
sakari.maenpaa (at) geotrim.fi

3D-malli kaupunkialueesta

SimActive CORRELATOR3D

Fotogrammetriaohjelmisto

UAS

EU:n droneasetusten vaikutus – mitä ja miten?

Posted on by Tuula Heiskanen

Kirjoittaja: Eero Vihavainen.

Tilanne dronetoiminnan ja lentotyön lainsäädännön näkökulmasta on ollut villi, sekava ja oman toiminnan kannalta oleellisia seikkoja on voinut olla vaikea löytää. Täysin selvää tai yksiselitteistä vastausta kaikkiin avoimiin kysymyksiin ei tämän blogin kirjoitushetkelläkään vielä ole. Tämän kirjoituksen tavoitteena on selventää tilannetta lentotyön näkökulmasta ja Geotrim Oy:n oman operaattoriluvituksen aikana opittuja tietoja hyödyntäen.

Aiemmin lentotyössä noudatetun kansallisen määräyksen OPS M1-32 mukainen siirtymäaika päättyi 31.12.2021 ja 1.1.2022 alkaen on siirrytty täysimääräisesti EU:n droneasetuksen käyttöön. Linkin uusiin noudatettaviin asetuksiin (Regulation (EU) 2019/947 and Regulation (EU) 2019/945) löydät myös blogin lopusta. Asetuksen yhtenä tarkoituksena on ollut yhtenäistää EU-maiden dronelainsäädäntöä ja siten osaltaan helpottaa toimintaa myös yli maarajojen muissa EU-maissa.

Osittain uusia asetuksia on noudatettu jo vuoden 2021 alusta alkaen. Tämä on käytännössä näkynyt vaatimuksena rekisteröityä Liikenne- ja viestintävirasto Traficomille ja suorittaa Traficomin teoriakoe. Vaatimus koskee kaikkia yli 250 g painavia tai kamerallisia droneja ja niiden käyttäjiä niin harrastus- kuin yritystoiminnassa. Suoritettu rekisteröinti ja koe mahdollistaa toiminnan Avoin-luokassa, mutta ei sellaisenaan mahdollista kaikkea toimintaa.

Geotrim toimii kotimaisen Nordic Drones Oy:n GeoDrone6-kartoituskopterin sekä saksalaisen Quantum-Systemsin kiinteäsiipisen Trinity F90+ kartoituslennokin jälleenmyyjänä. Toimintamme laitteiden myynnin, koulutuksen ja kokonaisratkaisujen tarjoajana sisältää myös varsinaista lentotoimintaa. Oma ja asiakaskuntamme lentotoiminta voi tapahtua myös tiheästi asutetun alueen yllä, kuten kaupunkimallinnus tai kantakartan ylläpito droneteknologiaa hyödyntäen. Droneasetuksen näkökulmasta tämä toiminta on korkeariskistä toimintaa ja sen toteuttaminen vanhaan kansalliseen määräykseen verrattuna vaatii enemmän valmisteluja ja perehtymistä asiaan. Tämä voi tarkoittaa myös uusien riskiä pienentävien teknisten ratkaisujen käyttöönottoa ja kouluttautumista asian parissa.

Uuden asetuksen mukainen toiminta jakautuu kolmeen kategoriaan, joista tässä käsittelemme kahta olennaista. Toiminta jakautuu Open-, Spesific- ja Certified-kategoriaan. Luokista kolmas on tarkoitettu suurille yli 600 kg painaville tai kuormaa ja ihmisiä kuljettaville tai muuta riskeiltään korkeaa toimintaa suorittaville tahoille. Näin ollen emme tässä käsittele Certified-kategoriaa, vaan keskitymme meille olennaisiin Open- ja Spesific -kategorioiden asioihin. Tekstissä käsittelen näitä myös termein Avoin- (Open) ja Erityinen- (Spesific) kategoria. Lähdetäänpä sitten suoraan liikkeelle Avoin-kategoriasta!

Avoin-kategoria

Lyhyesti kuvattuna Avoin-kategoria on tarkoitettu lähinnä harrastuskäyttöön ja toimii niin sanotusti kaikkia drone-käyttäjiä koskevana lähtötasona. Avoin-kategorian toiminta jaetaan kolmeen alakategoriaan A1-A3 ja siihen liittyy lisäksi yleisiä vaatimuksia, jotka koskevat kaikkia alakategorioita. Avoimen kategorian toiminta ei vaadi erillisiä toimintalupia. Rekisteröityminen ja alakategoriakohteiset vaatimukset tulee kuitenkin täyttää.

Yleisesti Avoin-kategorian kaikessa toiminnassa tulee täyttää seuraavat vaatimukset. Yleisten vaatimusten lisäksi tulee noudattaa alakategoriakohtaisia vaatimuksia.

  • Suurin sallittu lennätyskorkeus 120 metriä maan tai veden pinnasta
  • Toiminnan on perustuttava suoraan näköyhteyteen (VLOS)
  • Suurin sallittu lentoonlähtömassa on 25 kg
  • Vaarallisten aineiden kuljettaminen ja esineiden pudottaminen kielletty
  • Miehittämätön ilma-alus on pidettävä turvallisen välimatkan päässä ihmisistä eikä sitä lennätetä ihmisjoukkojen yläpuolella
  • Toiminnassa on huomioitava ilmailun kielto-, rajoitus- ja vaara-alueet sekä UAS-ilmatilavyöhykkeet

Ja jotta asia ei olisi niin yksinkertainen, laitteiden CE- ja C-luokituksia koskeva siirtymäaika päättyy vasta 31.12.2022. Blogin kirjoitushetkellä ei markkinoilla ole koko maailmassa yhtään uusien asetusten mukaisia C-luokiteltuja laitteita. Siirtymäajalla voidaan käyttää kuitenkin muita kuin C0-C6 -luokituksen omaavia droneja erillisen ohjeen mukaisesti.

Voinko tehdä lentotyötä Avoin-kategoriassa?

Vastaus kysymykseen on erittäin rajoitettu kyllä. Lentotyötä voidaan tehdä Avoin-kategoriassa, mikäli lentotyössä voidaan noudattaa kaikkia Avoin-kategorian ja sen alakategorian vaatimuksia. Mikäli on yksikään vaatimus, jota ei voida toteuttaa, ei toimintaa voida tehdä Avoin-kategoriassa. Nämä vaatimukset eivät erittele harrastusta tai lentotyötä.

Lentotyö Avoin-kategoriassa käytännössä?

Niin harrastaminen kuin lentotyö, ovat molemmat hyvin rajoitettua toimintaa Avoimessa kategoriassa. Mikäli Avoimen kategorian ja alakategorioiden vaatimuksista poiketaan edes yksittäisen vaatimuksen osalta, täytyy toiminta suorittaa Erityinen-kategoriassa. Mietitään toimimista Avoin-kategoriassa muutaman käytännön esimerkin avulla.

Esimerkki 1:

Kalle Kartoittaja on saanut käyttöönsä 2020 keväällä Phantom 4 RTK-dronejärjestelmän, jota käytetään orto-, viistokuva- ja fotogrammetrisen pistepilven tuotannossa. Ajoittain tuotetaan myös mainosvideoita ja -kuvia. Toiminta tapahtuu tiheästi asutetulla alueella sekä sen ulkopuolella.

Esimerkin 1 kaltainen tilanne on varmasti monille tuttu. Mitä tämä on tarkoittanut siirtymäajan alusta 1.1.2021 alkaen ja tarkoittaa vielä siirtymäajan loppuun 31.12.2022? Yllä olevassa taulukossa nähdään lyhyt yhteenveto kyseisestä tilanteesta. Mietitään tilanne nyt ja tilanne siirtymäajan jälkeen.

Nykytilanne:

Laite menee painonsa puolesta (500 g – 2 kg) siirtymäajan A2-alakategoriaan. Laitteella ei ole C-luokituksia. Laitteella voidaan siis operoida siirtymäajan puitteissa A2-alakategorian vaatimusten mukaisesti. Toimintaa voidaan siis tehdä niin tiheästi kuin harvaan asutetulla alueella, KUNHAN toimintaa EI suoriteta yhdenkään toimintaan kuulumattoman ihmisen yllä, vaan heihin tulee pitää sivuttaissuuntaista etäisyyttä aiemminkin mainitulla 1:1 säännöllä. Tämä käytännössä estää tehokkaasti kaupunkialueella tapahtuvan toiminnan.

1.1.2023 jälkeen:

Laite menisi painonsa puolesta A2-alakategoriaan, mutta C-luokitusten puuttuminen pakottaa toimimisen A3-alakategoriassa. Eli C-luokittelemattomalla alle 25 kg laitteella voidaan siirtymäajan jälkeen toimia A3-alakategorian mukaisesti. Kaukana kaikesta asutuksesta ja ihmisistä (vähintään 150 m).

Esimerkki 2.

Kalle Kartoittajalla on käytössään myös suurempi kotimainen GeoDrone6, jonka tyhjäpaino on 2 kg ja maksimipaino hyötykuormasta riippuen 6.4 kg. Laitteella ei myöskään ole C-luokituksia.

Nykytilanne:

Laite ei mene painonsa puolesta (yli 2 kg) siirtymäajan A2-alakategoriaan vaan toiminta joudutaan tekemään avoimen A3-alaluokassa.

1.1.2023 jälkeen:

Laite voisi hyötykuormasta riippuen soveltua A2-alaluokan mukaiseen toimintaan, mutta toiminta joudutaan suorittamaan A3-alaluokan mukaisesti C-luokitusten puuttuessa.

Avoin-kategoria ammattikäytössä?

Edellä on pyritty kuvaamaan Avoimen-luokan mahdollistama toiminta ja toiminnan rajoitteet. On sanomattakin selvää, että Avoin-kategoria ei sovellu moneenkaan ammattikäytön tarkoitukseen. Kaukana asutuksesta, rakennuksista ja ihmisestä tapahtuva toiminta voidaan nyt ja jatkossakin suorittaa Avoin-kategorian yleisiä ja A3-alakategorian vaatimuksia noudattaen.

Luvanvarainen Erityinen-kategoria

Mikäli toimintaa ei voida suorittaa Avoin-kategoriassa, tulee toiminta toteuttaa Erityinen-kategoriassa. Tämä kategoria kattaa kaikki miehittämättömät ilma-alukset painoltaan aina  600 kg asti. Tässä kategoriassa voidaan myös operoida laitteilla, joilla ei ole C-luokituksia. Erityinen-kategoria perustuu toimintaluvan hakemiseen. Toimintalupa haetaan kansalliselta ilmailuviranomaiselta, Suomessa Traficomilta. On huomioitava, että myös Erityinen-kategoriassa tulee olla rekisteröitynyt ja verkkoteoriakoe suoritettuna ja rekisteröitymisjakson on oltava voimassa. A2-luokkahuonekoetta ei tietyissä tapauksissa tarvitse olla suoritettuna, vaan vastaava tietotaito tulee osoittaa muulla tavoin. Erityinen- kategoria on luvanvaraista myös harrastustoiminnassa. Toimintalupaa voidaan tällä hetkellä hakea muutamalla eri tavalla.

Erityinen-kategoriassa puhutaan Operaattorista. Operaattori voi olla esimerkiksi yritys. Allekirjoittaneella operaattorina toimii Geotrim Oy, jonka alle sijoittuu kauko-ohjaajat ja muut nimetyt operaattorin toimintaan osallistuvat henkilöt. Operaattori on rekisteröity operaattori, jolla Traficom myöntää operaattoritunnuksen. Operaattorin alla toimivien kauko-ohjaajien tulee olla rekisteröity operaattorin alle ja heillä tulee olla suoritettuna verkkoteoriakoe. Huomioitavaa tässä on, että kauko-ohjaajan suoritettu verkkoteoriakoe on kauko-ohjaajakohtainen, jota kauko-ohjaaja voi käyttää tätä myös vapaa-ajalla. Huomioitava on kuitenkin että vapaa-ajalle sekä lentotyöhön organisaation tai yrityksen alla tulee olla rekisteröitynyt operaattori. Tämä voi tarkoittaa sitä että kauko-ohjaaja on rekisteröity organisaationa/yrityksenä toimivan operaattorin alla ja vapaa-ajallaan itsenäisesti henkilökohtaisen rekisteröinnin kautta.

Toimintalupaa voidaan hakea EASA:n julkaiseman ennakkoriskiarvion eli PDRA (Predefined Risk Assessment) mukaan tai toimijan oman SORA-riskiarvio (Spesific Operations Risk Assessment) menetelmän mukaisesti. Erityisen- kategorian toimintalupaa voidaan hakea tulevaisuudessa myös vakioskenaarioiden eli STS (Standard Scenario) mukaisesti. Vakioskenaarioissa laitteen tulee olla C-luokiteltu (C5- ja C6-luokitukset). C-luokiteltujen laitteiden vielä puuttuessa voidaan vakioskenaarioden mukaisia toimintalupia hakea Traficomin mukaan vasta 2.12.2023 alkaen. On olemassa vielä neljäs tapa toimintaluvan saamiseksi, joka on LUC-hyväksyntätodistus. LUC eli kevyen miehittämättömän ilma-alusjärjestelmän käyttäjän hyväksyntätodistus. LUC-todistus edellyttää todella kokenutta useita toimintalupia hakenutta ja pitkää kokemusta Erityinen-kategoriassa toimimisesta. LUC-todistus jää useimmille toimijoille melko kaukaiseksi, joten LUC-hyväksyntäprosessia tai sen vaatimuksia en tässä kirjoituksessa käsittele.

Toimintaluvan hakeminen PDRA:n perusteelle

Toimintaluvan hakeminen käyttäen PDRA:ta on tällä hetkellä Erityinen- kategorian helpoin ja suoraviivaisin tapa. Tämä tietysti edellyttää, että ajateltu toiminta voidaan toteuttaa jonkin PDRA-dokumentin reunaehtojen mukaisesti. Kirjoitushetkellä EASA on julkaissut neljä PDRA-tyyppiä. Tutustutaan seuraavaksi näiden sisältöön.

Yllä olevassa taulukossa on kootusti esitetty PDRA-tyyppien olennaiset toimintaa vahvasti ohjaavat reunaehdot. On huomioitava, että jokaisen PDRA:n osalta löytyy tarkempi dokumentointi ja tarkemmat kuvaukset vaatimuksista. Mikäli jokin näistä PDRA-tyypeistä soveltuisi toimintaan, voidaan sen pohjalta hakea toimintalupaa. PDRA-tyypin lisäksi toimintaluvan hakemisessa tulee droneoperaattorilla olla muita dokumentteja. Näitä dokumentteja ovat PDRA:han liittyvän toiminnan kuvaus ja ehdot taulukko, jossa operaattori kuvaa kuinka toiminnan reunaehdot tullaan täyttämään. Lisäksi tulee olla toimintakäsikirja, jossa kuvataan ohjeiden mukaisesti operaattorin toiminta. Tämän lisäksi hakemuksesta riippuen voi olla tarpeen toimittaa lisäliitteitä PDRA:n kuvaus ja ehdot taulukon vaatimusten toteuttamisen todistamiseksi.

Toimintaluvan hakeminen SORA-riskiarvion perusteella

Mikäli toimintaa ei voida suorittaa Avoin-kategorian vaatimusten tai ennalta määritellyn riskiarvion PDRA:n mukaisesti tulee toimintalupa hakea SORA-prosessin kautta. EU:n miehittämättömän ilmailun täytäntöönpanoasetuksen 11. artikla käsittelee Erityinen-kategorian riskiarviomenettelyä. SORA-menettelyn perustana on taata operaatiolle sama turvallisuustaso kuin miehitetyssä ilmailussa. SORA-menettely on kymmenosainen ja koostuu seuraavista osista.

SORA-prosessin kautta tehtävä riskien lievennysten ja tavoitteiden kattava perustelu antaa riittävän varmuuden aiotun toiminnan turvallisuudesta. SORA-prosessin vaatimusten lisäksi operaattorin tulee huomioida myös muita lisävaatimuksia. Näitä vaatimuksia voivat olla esimerkiksi turvallisuus- ja tietoturva-asiat, yksityisyyden suojeleminen ja ympäristön suojeleminen. Operaattorin tulee myös tunnistaa sekä tarvittaessa koordinoida toiminta asiaankuuluvien sidosryhmien, kuten ympäristönsuojeluviranomainen, kansalliset turvallisuuselimet jne. Operaattorin tulee varmistaa, että SORA-riskiarvion ja todellisten toimintaolosuhteiden välinen johdonmukaisuus.

Tällä prosessilla katetaan ja pyritään vastaamaan asetuksen vaatimuksiin operaattorin, sen henkilöstön, kaluston, toimintaympäristön, koulutuksien, kertauskoulutuksien, pätevyyksien, koulutusvaatimuksien jne. osalta. Tätä kaikkea sisältöä ja asetuksen tarkempia vaatimuksia ei ole mielekäs lähteä tässä yhteydessä avaamaan. Myös vaatimustaso vaihtelee huomattavasti, riippuen toiminnan luonteesta.

EU-asetukset käytäntöön ja luvat kuntoon?

Nyt kun olemme päässeet tekstin myötä jonkinlaiseen ymmärrykseen ja ehkä myös osittain kasvavaan hämmennykseen asetusviidakosta, ja siitä miten toimintaa tulisi jatkaa, voimme pysähtyä miettimään seuraavia askelia.

Aivan ensimmäinen askel kaikkeen lentotyöhön on siis Operaattorin rekisteröinti ja operaattorin alla toimivien kauko-ohjaajien rekisteröinti ja verkkoteoriakokeet. Valvottu A2-luokkahuoneteoria ei välttämättä Erityinen-kategoriassa ole tarpeellinen, muttei siitä missään tapauksessa haittaakaan ole. Mikäli toiminta voidaan toteuttaa Avoin-kategorian mukaisesti ei edellä mainittujen ensimmäisten askelien jälkeen muuta tarvita. Nämä ensiaskeleet ovat pakollisia, myös siinä tapauksessa, että myöhemmin haetaan Erityinen-kategorian toimilupaa.

Mikäli toiminta ei sovellu tehtäväksi Avoin-kategorian mukaisesti on se automaattisesti tehtävä Erityinen-kategoriassa. Mikäli toimintaan löytyy soveltuva riskiarvio (PDRA), voidaan edelläkin kuvattujen vaiheiden kautta hakea toimilupaa. Mikäli mikään PDRA-malli ei sovellu toimintaan, tulee toimilupa hakea aiemminkin kuvatun SORA-prosessin siivittämänä.

Mitäpä tämä kaikki voisi tarkoittaa käytännössä? Esimerkiksi kaupunkialueoperointia yhdenkään sivullisen toimintaan kuulumattoman ihmisen päällä, kalustosta riippumatta, ei voida toteuttaa missään Avoin-kategorian alakategoriassa tai millään valmiilla Erityinen-kategorian PDRA-mallilla. Tämä tarkoittaa heti, kalustosta riippumatta, Erityinen-kategorian SORA-prosessia toimiluvan saamiseksi.

Asetus ja viranomaisnäkemys asetuksesta ja sen noudattamisesta on yksiselitteinen ja tiukka. Ilman asianmukaista uuden regulaation mukaista toimilupaa ei Avoin-kategorian toimintaa lukuun on asetusten vastaista ja siten kiellettyä. Se millä kalustolla, vaatimuksilla ja mihin toimintaympäristöön toimilupia haetaan, vaikuttaa tapauskohtaisesti SORA-prosessin vaiheiden vaatimuksiin. Näin ollen en tässä yhteydessä pysty antamaan tarkkaa kokonaiskuvaa, mutta käytän esimerkkinä toimilupaprosessia, jota olen itse ollut viemässä eteenpäin. Kirjoitushetkellä prosessi on vielä viimeisiä viranomaiskeskusteluja vaille, mutta valmistunee lähiviikkoina Geotrim Oy:n toimiluvan muodossa. Sitä ennen kaikki kalusto pysyy maassa.

No itse lupaprosessiin sitten. Geotrim on operaattorina rekisteröitynyt ja kauko-ohjaajamme ovat sen mukaiset vaatimukset täyttäviä. Jo heti prosessin alkumetreillä, totesimme että tulemme hakemaan toimilupaa GeoDrone6-kalustolle vaativaan kaupunkiympäristöön, jossa toiminta tapahtuu sivullisten ihmisten yllä. Tämä osoittautui ainoaksi tavaksi mahdollistaa kaupunkikartoituksen jatkaminen. Prosessin aikana on pyritty hakemaan ja luomaan toimintamalleja, joilla voisimme yhdessä asiakkaan kanssa mahdollistaa heidän toimintansa jatkuminen. Nämä toimintamallit on pyritty hakemaan ja luomaan sellaisella tasolle, että voisimme jossakin vaiheessa tarjota kokonaisratkaisua ja -palvelua asiakkaidemme toimintaympäristöön. Asiakasympäristöön soveltuvan ratkaisun parissa emme kuitenkaan vielä ole täysin valmiita.

SORA-prosessin vaiheiden mukaisesti ja prosessia läpi käydessämme, loimme ConOps:in eli toimintakuvauksen. ConOps on käsikirja operaattorin toimintaan ja sen tulee olla muuttuva dokumentti, jota ylläpidetään tarvittaessa jonkin asian muuttuessa tai toiminnan kehittyessä. Toimintamme ilman riskien lievennyksiä sijoittuisi jäännösriskiltään luokkaan SAIL4. Ja jotta toimiluvan saaminen olisi tässä tapauksessa mahdollinen, tulee riskiä pystyä lieventämään luokkaan kaksi (2). Riskiluokka kaksi voidaan ajatella riskeiltään sen tasoisena, että toiminta tapahtuisi harvaan asutulla alueella kaukana ihmisistä.

SORA-prosessi mahdollistaa riskin pienentämiseen muutamia keinoja. Keinoina voidaan käyttää ns. Strategisia maariskin lieventämistoimenpiteitä, kuten maa-alueen eristämistä ja sivullisten ihmisten pääsyn rajoittamista. Toisena keinona on Suorat maavaikutuksen riskien lieventämiskeinot eli keinot vähentävät maassa olevan sivullisen ihmisen riskiä. Toimiluvassamme tätä riskiä on haettu pienennettäväksi keskitason keinolla (Medium, -1) eli tapauksessamme GeoDronen ja laskuvarjon integraatiolla. Laskuvarjointegraatio on kehitetty GeoDrone6-valmistajan eli Nordic Drones Oy:n johdolla ja kyseessä on pitkälle viety ja käytännön testeillä todennettu integraatio. Nordic Dronesin työn pohjana on toiminut EASA:llekin ehdotettu ASTM F3322-18- UAS laskuvarjostandardi ja tätä standardia Nordic Drones Oy on käyttänyt tekemiensä laskuvarjokehityksen ja -testaustyön taustana ja pohjana. Laskuvarjointegraatiolla pyritään siis pääsemään riskiluokasta 4, riskiluokkaan 3. Riskiluokka 3 ei vielä kuitenkaan sellaisena ole riittävän matala. Kolmantena keinona on käytettävissä Maariskin lievennys hätätilannesuunnitelmalla. Jotta riskiluokasta 3 voitaisiin päästä riskiluokkaan 2 on hätätilannesuunnitelma laadittava High-tason standardien mukaisesti. Tämä tarkoittaa vaativinta mahdollista hätätilannesuunnitelmaa, joka monelta osaltaan vastaa jo miehitetyn ilmailun vaatimuksia.

Tämän jälkeen prosessi jatkuu SORA-vaiheiden mukaisesti ilmariskien määrittelyllä. Toiminta tapahtuu näköyhteydessä (VLOS), joten ilmariskien osalta näköyhteydessä tapahtuva toiminta on riittävän turvallista ja ilmariskien osalta tässä tapauksessa vaivaton toteuttaa. Maariskin ja ilmariskin määrittelyn ja lieventämistoimenpiteiden avulla jäännösriskitasolla saavutamme tavoitellun riskiluokan SAIL2 (Spesific Assurance ja Integrity Level), joka mahdollistaa toiminnan kaupunkialueilla sivullisenkin ihmisen yläpuolella. Prosessiin liittyy vielä vaiheita ja monia yksityiskohtia, joita en tässä kirjoituksessa tule käsittelemään.

Viimeistään tässä vaiheessa toivon, että kirjoitus on herättänyt ajattelemaan omaa toimintaanne ja sen toteuttamista vastuullisesti ja regulaatioita noudattaen. Olemme mielellämme mukana kanssanne kehittämässä toimintaa, yhdessä ja vastuullisesti! Hyvää alkanutta vuotta 2022.

Pidämme aiheen tiimoilta webinaarin 12.1.2022, webinaariin voi ilmoittautua https://attendee.gotowebinar.com/register/8230007681769439759 -linkin kautta.

Kirjoittaja:

Eero Talvi
Myynti-insinööri

0207 510 639 eero.talvi (at) geotrim.fi
GeoDrone7

GeoDrone7

Multikopteri