Uutuus: Trimble X12 3D-laserkeilain

Integroidun maasto- ja toimistoympäristön ansiosta laserkeilausdataa on nyt entistä helpompi hyödyntää päätöksenteossa

Trimble® X12 -laserkeilausjärjestelmä on uusin osa Trimblen geospatiaalista laserkeilausportfoliota. X12 yhdistää intuitiivisen Trimble-ohjelmiston, jolla toteutetaan tarkka tiedonkeruu ja maastossa tapahtuva rekisteröinti Zoller+Fröhlichin 3D-laserkeilaus- ja kuvateknologiaan. Kaksi alan johtavaa ratkaisua on nyt integroitu yhdeksi järjestelmäksi.

Trimble X12:ta operoidaan Trimble T10-tablettiin asennetulla Trimble Perspective -maasto-ohjelmistolla tarjoamaan rekisteröinti ja keilausten ohjaus maastossa. Ohjelmiston avulla varmistetaan projektin virheettömyys ja se, että kaikki on valmista ennen työmaalta poistumista. Käyttäjät voivat myös muokata ja operoida laserkeilainta suoraan Trimblen räätälöidyllä laite-ohjelmistolla. Saatu data viedään maastosta toimistoon ja käsitellään Trimble RealWorks™ -ohjelmistolla tai kolmannen osapuolen ohjelmistolla. Lopputuotteet voidaan jakaa asiakkaille ja kumppaneille käyttäen Trimble Claritya, selainpohjaista yhteistyö- ja visualisointityökalua.

Laadukkaita 3D-tietoja on helppo hyödyntää päätöksenteossa, koska X12:n työnkulut ovat virtaviivaisia. Esimerkiksi ikääntyvät infrastruktuurirakenteet on nopea määrittää käyttämällä laserkeilausta, malleja ja kuvia. Niin aloittelevat kuin kokeneemmatkin käyttäjät voivat helposti visualisoida, hallita ja arvioida projekteja koko työnkulun ajan.

Koska Trimble X12 tarjoaa alansa parhaan kantaman (0,3…365 m) ja keilausnopeuden, jopa 2,187 miljoonaa pistettä sekunnissa, se pystyy tuottamaan  laserkeilausdataa ja kuva-aineistoa, joka on selkeämpää ja laadukkaampaa kuin koskaan aikaisemmin.

Lisätietoja: Sakari Mäenpää, puh. 0207 510 622

Eroavatko mittalaitteiden aineistot? Kuinka paljon?

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 / S9 HP

Robottitakymetri

360-kamerajärjestelmät

Matterport 3D-kamerat

GeoSLAM ZEB-HORIZON

Käsiskanneri

Käytännön erot kolmijalkakeilaimen, 3D-kamerajärjestelmän ja käsikeilaimen välillä

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

Käsiskanneri

360-kamerajärjestelmät

Matterport 3D-kamerat

Tilaanpa mobiilikeilausta – mitä pitikään muistaa

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

Correlator3D – Tehoa ja laatua fotogrammetriseen prosessointiin

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

SimActive CORRELATOR3D

Fotogrammetriaohjelmisto

EU:n droneasetusten vaikutus – mitä ja miten?

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 Vihavainen
Myynti-insinööri

0207 510 639
eero.vihavainen (at) geotrim.fi

GeoDrone6

Multikopteri

Trimnet-verkon tukiasemat uusiutuivat. Mitä on uuden tekniikan sisällä?

Trimble Alloy -vastaanotin

Kaukana ovat ne päivät, jolloin satelliittivastaanottimilla jouduttiin keräämään satelliittidataa tarkkojen koordinaattien määrittämiseksi tuntikausia tai etsimään maastosta tunnettuja kiintopisteitä, joille pystytettiin oma tukiasema parin tunnin mittauksien vuoksi. Näistä ajoista on satelliittiteknologian kehittynyt paljon: on tullut uusia satelliittijärjestelmiä ja Trimblen VRS-teknologian myötä satelliittimittausten luotettavuus ja tarkkuus ovat kasvaneet: satelliittipohjaisiin ratkaisuihin voidaan luottaa senttimetriluokan tarkkuuksia haettaessa.

Satelliittiteknologian kehitys on jatkuvaa

Trimnet VRS-palvelu pitää katseen tulevaisuudessa. Satelliittiteknologian parissa työskenteleminen on pitkäjänteistä, jatkuvaa kehittämistä.

Trimnet-palvelussa teknisellä puolella on huomioitu suomalaiset olosuhteet niin koordinaatistojen kuin pohjoisen sijaintimme suhteen. Kehittämisen hyödyt näkyvät käyttäjille, ja erityisesti uusilla sovellusalueilla, joilla on etsitty hyötyjä uudesta teknologiasta – satelliittimittaamiseen tarkoitettuja laitteita on voitu hyödyntää tehokkaammin ja luotettavammin.

Perinteisessä maanmittauksessa on löydetty uusia ulottuvuuksia ja työtapojen muutoksia, kun esimerkiksi optisista laitteista on siirrytty GNSS-mittauslaitteisiin.

Työskentely on muuttunut myös infrarakentamisessa, kun on huomattu koneohjauksessa Trimnet-satelliittimittauksen tuomat kokonaistaloudelliset hyödyt.

Geotrim on tehnyt mittavan investoinnin Trimnet VRS-palveluun ja tulevaisuuteen. Palveluun liittyvässä tukiasemateknologiassa on panostettu uusimpaan teknologiaan ja kaikki Trimnet-verkon tukiasemat on päivitetty uusimman teknologian Trimble Alloy -vastaanottimiin 2020-2021. Alloy-vastaanottimet pystyvät hyödyntämään kaikkia uusia GNSS-signaaleja, mukaan lukien uusia BeiDou (III)-signaaleja. Alloy varmistaa paremman datan laadun, järjestelmän monitoroinnin sekä tehokkaamman häiriönsietokyvyn.

Tietoa Trimble Alloy -vastaanottimista
Trimble Alloy -vastaanotin

SEURATUT SATELLIITIT • GPS: L1 C/A, L2E (L2P), L2C, L5 • GLONASS: L1 C/A2 and unencrypted P code, L2 C/A and unencrypted P code, L3 CDMA • Galileo: L1 CBOC, E5A, E5B & E5AltBOC, E6 • BeiDou: B1, B2, B3, B1C, B2A • QZSS: L1 C/A, L1C, L1 SAIF, L1S , L2C, L5, LEX/L63 • IRNSS: L5, S-Band • SBAS: L1 C/A (EGNOS/MSAS), L1 C/A and L5 (WAAS) • L-Band: Trimble RTX™

Haluatko lisätietoa tekniikasta

Kaikille Trimnet-tukiasemille on v.2020-2021 vaihdettu modernisoidun GNSS-teknologian Trimble Alloy -vastaanottimet

  • Edistyksellinen Trimble kahden Maxwell™ 7 GNSS sirun setti: 672 kanavaa samanaikaista satelliittien seurantaa varten
  • Trimble EVEREST Plus™ monitieheijastusten esto
  • Trimble 360 -vastaanotinteknologia
  • IP68
  • Trimble RTX korjaukset 
  • Trimble Sentry™ -monitorointiteknologia
  • Pivot-ohjelmistoalusta

Trimnet-palveluun tiivistyy tuottavuus, luotettavuus ja uudet mahdollisuudet

Uusien signaalitasojen hyödyntäminen ja palvelun tuottaminen mallinnetun datan pohjalta sekä varmennettu verkko-RTK-ratkaisu tuovat aitoa luotettavuutta ja tuottavuutta jokapäiväiseen tarkkaan paikantamiseen. Mahdollisuudet näkyvät siinä, että Trimnet VRS-palvelun kanssa voidaan käyttää GNSS-laitteita entistä erilaisemmissa ympäristöissä. Mahdollisuudet kuuluvat nykyisille palvelunkäyttäjille ja voivat tulevaisuudessa näkyä niin autonomian kuin robotiikankin lisääntymisenä.

Kirjoittaja: Jouni Ojanperä, myynti-insinööri, Trimnet

Parhaat toimintatavat SLAM-laserkeilaamiseen

SLAM-laserkeilaaminen on helppoa, koska laitteiden käyttöliittymät pohjautuvat yhteen painikkeeseen. Tämä painike aloittaa laserkeilaimen pyörivän liikkeen, joka suuntaa lasersäteet ympäristöön, ja käynnistää SLAM-algoritmin, joka määrittää laitteen ja ympäristön piirteiden sijainnit. Käynnistämisen jälkeen voidaan nostaa keilain käteen ja kävellä mitattavassa ympäristössä. Kun mittaus on suoritettu, palataan takaisin aloituspisteeseen ja painetaan samaa painiketta uudestaan mittauksen lopettamiseksi. SLAM-laserkeilaimen käytön oppii minuuteissa. Parhaan mahdollisen pistepilven tuottamiseksi kannattaa huomioida seuraavat toimintatavat.

Suunnittelemalla säästät aikaa ja saat parhaimman laadun

Aloita aina uuden kohteen mittaaminen tekemällä suunnitelma mittausreitistä. Voit toteuttaa sen ennakkoon pohjapiirroksen avulla, mutta kannattaa aina kohteeseen saavuttua kävellä suunniteltu reitti läpi ennen mittausta. Tällöin havaitset mahdolliset muutokset ja erityispiirteet, joita pohjapiirroksessa ei näkynyt. Suunnittelussa tulee huomioida laitteiden mittaamisen peruspiirteet; aineiston keruu on suositeltavaa toteuttaa suljettuna kierroksena maksimissaan 20-30 minuutin aikana, ympäristössä tulee olla vähintään 10 m välein piirteitä/kohteita, keilaimen tulee osoittaa kohtisuorasti piirteisiin/kohteisiin ja mitattavien tilojen ovien olisi hyvä olla auki mittauksen ajan.

Mittauksen suunnittelulla voidaan estää virheiden syntyminen ja optimoida mittausaika sekä laatu. Lisäksi samalla voi suunnitella kontrollipisteiden paikat, jos aineisto vaatii georeferointia. Suunnitelmalla varmistetaan mittausreitin turvallisuus (esim. huomioiden työmaaliikenne) ja se, että kaikista tarvittavista ympäristöistä saadaan aineistoa. Suunnittelussa voidaan varmistaa tarvittavien suljettujen kierrosten muodostuminen ja listata kaikki avattavat ovet, jotta niiden takana olevista huoneista saadaan havaintoja. Lisäksi suunnitelmassa on hyvä tunnistaa hankalat olosuhteet kuten kapeat käytävät tai isot avoimet tilat, peitteisyydet, kiiltävät ja liikkuvat kohteet.

Lataa opas pdf-muodossa

Sulje aina mittausreitti samaan aloitus- ja lopetuspaikkaan

Suunnittelussa tärkeänä kohtana on mittausreitin sulkeminen, koska tällä tavalla varmistetaan laitteen tarkkuus. Sulkemisen mahdollistamiseksi tulee mittaus aloittaa ja lopettaa samaan paikkaan tai ainakin yhden metrin päähän aloituspaikasta. Valitse mittausreitin varrelta mittaukselle hyvä aloitus- ja lopetuspaikka. Tässä paikassa on hyvä olla jokin taso ja sopivan etäisyyden päässä useita piirteitä. Tasoa kannattaa käyttää laskualustana laitteen alustuksen ajan. Kun piirteitä on alle kymmenen metrin päässä, on niitä sopivasti. Lisäksi aloitus- ja lopetuspaikasta pitäisi pystyä aloittamaan mittaus yhteen suuntaan ja lopettamaan toisesta suunnasta. Tämän tavoitteena on suunnata laite lopussa samoihin piirteisiin kuin alussa.

O-kirjaimen muotoinen mittausreitti on aina paras

Sulkemisen lisäksi myös mittausreitin muodolla on merkitystä. Esimerkiksi kuvassa 1 u-kirjaimen mallinen rakennus vaikuttaa mittauksen suunnitteluun ja pistepilven tarkkuuteen. Tila voidaan mitata u-kirjaimen päästä päähän eli A:sta B:hen ja takaisin, jotta saadaan suljettu kierros aikaiseksi (kuva 1a). Tällöin pistepilven tarkkuus voi olla esimerkiksi noin 5 cm.

Mittausreitin parantamiseksi, ja samalla tarkkuuden parantamiseksi 1 cm luokkaan, olisi hyvä luoda o-kirjaimen muotoinen suljettu kierros. Jos kerros on katutasolla ja on mahdollista kulkea suoraa reittiä B:stä A:han ulkona, kannattaa näin toimia (kuva 1b). Tällöin suljettu kierros lisää havaintoja A- ja B-pisteiden välille ja paikannuksen tarkkuus paranee. Mikäli ulkotilan kautta ei päästä kulkemaan B:stä A:han, voidaan näiden väille luoda yhteisiä havaintoja ikkunoiden kautta. Tämä onnistuu laittamalla keilain ikkunasta ulos molemmissa u-kirjaimen päissä. Kannattaa kuitenkin huomioida keilaimen maksimi mittausetäisyys. Pidemmän mittausetäisyytensä (100 m) vuoksi GeoSLAM ZEB HORIZON toimii tähän tarkoitukseen paremmin kuin muut GeoSLAM-keilaimet.

Mikäli o-kirjaimen muotoinen mittaus ei onnistu, voi tarkkuutta parantaa aloittamalla mittaus u-kirjaimen pohjalta pisteestä C (kuvassa 1c). Tällöin mittausreitistä muodostuu kahdeksikko ja lisäämme suljettuun kierrokseen yhden sulkupisteen lisää (pisteeseen C), joka auttaa paikannusta. Mittauksen aikana pisteestä C kuljetaan ensin pisteeseen A ja sitten takaisin. Tämän jälkeen kuljetaan pisteeseen B ja takaisin pisteeseen C. Suunnittele mittausreitti hyvin, jotta aineistosi olisi mahdollisimman tarkka. Mitatessa useampia kerroksia huomaa, että voit sulkea kierroksia myös kerrosten välillä.

Kuva 1. Kierroksien sulkemisen vaihtoehtoja a) aloita mittaus A:sta kohti B:tä (keltainen) ja palaa takaisin samaa reittiä (sininen) eli kierroksesta muodostuu u-kirjaimen muotoinen b) aloita mittaus A:sta kulkien (keltaista) B:n kautta lyhintä reittiä takaisin A:han (sinistä) eli kierroksesta muodostuu o-kirjaimen muotoinen c) aloita mittaus C:tä ja kulje ensin A:han (keltaista) ja takaisin (sinistä) ja sen jälkeen B:hen (keltaista) ja takaisin (sinistä) eli muodosta kahdeksikon muotoinen mittaus. 

Mitä enemmän suljettuja kierroksia keilauksen aikana, sitä parempi tarkkuus

Kuten kuvan 1 esimerkistä havaitaan, vaikuttaa suljetun mittauksen lenkin koko tarkkuuteen. Jos lenkki on suuri, sitä suurempi mahdollisuus on syntyä absoluuttista virhettä. Suunnittele siis lenkin sisälle pienempiä lenkkejä kohteiden ympäri, jotta virheitä ei syntyisi. Samalla yhdessä huoneessa tehdyt useat kierrokset lisäävät aineiston kattavuutta. Tästä esimerkkinä, mikäli kierrät huoneessa ensin yhteen suuntaan ja sitten toiseen saat varmemmin kaikkien nurkkien takaa havaintoja eikä aineistoon jää aukkoja. Havaittujen kohteiden seuraaminen on helppoa ZEB-REVO RT -laitteella, joka näyttää reaaliajassa mitä havaintoja laite saa. Minimi tarve sisäisille silmukoille vaihtelee laitteittain. ZEB-REVO RT ja ZEB Go -laitteilla suositellaan sisäisiä silmukoita vähintään noin 30 m välein, kun ZEB HORIZON:lle suositellaan noin 50 m välein.

Tarkastellaan tarkemmin pienempiä silmukoita mittauskierroksen sisällä kuvan 2 kautta. Voit kävellä sisätiloissa huoneeseen monilla tavoilla, mutta tee aina käännökset hitaasti, jotta laiteen paikannus saa tarpeeksi havaintoja tutuista piirteistä ennen uusia piirteitä. Kävele muutenkin hieman normaalia kävelynopeuttasi hitaammin. Tämä takaa mahdollisimman tiheän pistepilven saannin. Huoneissa voidaan vain käväistä, jolloin aineisto on käyttökelpoista (kuva 2). Tällä tavalla pistepilveen jää kuitenkin helposti aukkoja. Tätä menetelmää parempi tapa on kiertää huoneessa “seiniä pitkin”. Saat kattavamman pistepilven, mutta osa pinnoista voi jäädä havainnoitta. Paras kävelytapa on kierrellä huoneessa useita silmukoita ja vaihtaa jopa kiertosuuntaa välillä. Tämä aineisto kattaa varmasti suuren osan huoneesta ja saat enemmän havaintoja kohteista.

Kuva 2. Kävelytavalla on vaikutusta SLAM-laserkeilaimen pistepilveen. Käväisemällä huoneessa saadaan käyttökelpoinen aineisto, mutta seiniä pitkin tai useita silmukoita luomalla aineisto paranee huomattavasti. 

Varmista kattavat havainnot ennen tilasta toiseen siirtymistä

Seuraavaksi huomioi mitatessasi siirtymiset tilasta toiseen. Siirtymätavalla on suuri merkitys, kun seuraavassa tilassa on vähemmän piirteitä. Tällöin voit siirtyä tilaan sivuttain tai takaperin tai pysähtymällä hetkeksi ja heiluttamalla laitetta hitaasti tilasta toiseen oviaukossa. Kaikissa näissä tavoissa on tarkoitus osoittaa laitteelle piirteitä molemmista tiloista, jotta ne havaittaisiin oikein toisiinsa nähden (kuva 3).

Kuva 3. Tilasta toiseen voi siirtyä monella tavalla. Sisällä on suositeltavaa siirtyä sivuttain, takaperin tai hetkeksi pysähtymällä oviaukkoon. 

Jokaisella tavalla mitatessa on kuitenkin hyvä hidastaa kävelynopeus kolmannekseen normaalista kävelynopeudesta. Sisällä siirtymiä varten on suositeltavaa avata ovet ennakkoon, mikäli se on mahdollista. Voit kuitenkin avata oven keilauksen aikana, jos teet sen laitteen pimeässä kulmassa. Laitteen pimeä kulma on 90 astetta ja se sijaitsee suoraan keilaimen takana, mittaajan kohdalla. Tämä onnistuu peruuttamalla suljetulle ovelle ja avaamalla ovi niin, että laite osoittaa vastakkaiseen suuntaan. Samalla oviaukosta siirryttyäsi muista olla näyttämättä laitteelle suljettua ovea, jotta SLAM-paikannus säilyy (kuva 4).

Kuva 4. Suljetun oven voi avata mittauksen aikana selän takana laitteen pimeässä kulmassa. Oven avauksen vaiheet etenevät vasemmalta oikealle. Peruuta ensin kohti ovea. Avaa ovi selkäsi takana. Siirry sivuttain oviaukosta pitäen koko ajan liikkuva ovi selkäsi takana. Sulje ovi yhä selkäsi takana. 

Ulkona rakennusta kiertäessä on hyvä osoittaa laitetta rakennuksen kulman suuntaan. Voit myös pieneksi hetkeksi pysähtyä kulmassa, jolloin saadaan enemmän havaintoja kulman molemmin puolin olevista piirteistä (kuva 5).  Mikäli käytössäsi on ZEB HORIZON -laite, ei siirtymätavalla ole niin suurta merkitystä. Tämä johtuu laitteen suuremmasta mittausetäisyydestä (100 m) ja pistetiheydestä (300 000 pistettä/sekunnissa), jolloin piirteistä saadaan enemmän havaintoja nopeankin siirtymisien aikana kuin ZEB-REVO (RT) ja Go -laitteilla (30 m ja noin 43 000 pistettä/sekunnissa).

Kuva 5. Rakennuksen kulmissa kannattaa pysähtyä hetkeksi laitteen osoittaessa kohti kulmaa. 

Välttämällä liikettä ja kiiltoa ympäristössä, vältät ylimääräisen kohinan syntymisen

Käsikeilaimella mitatessa ja mittausta suunnitellessa kannattaa huomioida myös liikkuvat kohteet ja kiiltävät pinnat. Suorituksena on välttää liikkuvia kohteita (esimerkiksi ihmisiä ja liikennettä), mutta aina se ei ole mahdollista. Tällöin kannattaa ajoittaa mittaus ajankohtaan, jolloin liikettä on mahdollisimman vähän. Mikäli mittauksen aikana tapahtuu paljon liikettä, voi aineistoon aiheutua kohinaa ja ongelmia rekisteröinnissä. Erityisen tarkka kannattaa olla hitaan liikenteen kohdalla. Tämä saattaa aiheuttaa kohdistusvirheitä, joten vältä erityisesti hidasta liikennettä ulkona suoritetuissa mittauksissa.

Liikkuvien kohteiden lisäksi on hyvä välttää kiiltäviä pintoja, koska ne voivat aiheuttaa kohinaa pintojen läheisyyteen. Näitä pintoja ovat muun muassa peilit, vesi ja lasipinnat. Mittauksen aikana on suositeltavaa poistaa mahdollisimman monta kiiltävää pintaa. Poistamisen voit toteuttaa kolmella eri tavalla. Kiiltävän pinnan voi peittää esimerkiksi kankaalla. Kiillon määrää voi vähentää sulkemalla verhot ja muuttamalla valaistuksen hajavaloksi. Mikäli et voi aineiston käyttötarkoituksen vuoksi toteuttaa edellisiä vaihtoehtoja, voit aikatauluttaa mittaukset. Kiiltävistä pinnoista syntyy vähiten kohinaa, kun mittaus toteutetaan päiväsaikaan tai ajan hetkenä, jolloin ei ole suoraa auringon valoa.

Pysy aina alle 10 m (ZEB-REVO (RT) ja ZEB Go) tai alle 40 m (ZEB HORIZON) päässä piirteistä

Mittauksen aikana on aina hyvä pysyä mahdollisimman lähellä piirteitä/kohteita, jotta laitteen paikannus saa tarpeeksi havaintoja sijaintinsa määrittämiseen. Suositeltu mittausetäisyys piirteistä on alle 10 m (ZEB-REVO (RT) ja ZEB Go) tai alle 40 m (ZEB HORIZON) päässä keilaimesta (kuva 6).

Mittausetäisyyden lisäksi on aina hyvä suunnata keilain suoraan kohti piirrettä, jotta siitä saadaan varmasti havaintoja. Tämä on erityisen tärkeää, kun mitataan avoimia ympäristöjä kuten puistot, hallit, aulat ja salit. Mikäli näissä ympäristöissä on vähän piirteitä eli niitä ei ole ZEB-REVO (RT) ja ZEB Go -laitteille alle 10 m välein tai ZEB HORIZON -laitteelle alle 40 m välein, kannattaa kohteeseen lisätä piirteitä. Piirteiden suositeltu koko on noin kuutiometri, jotta se voidaan tunnistaa myös pidemmän matkan päästä. Mikäli et ole varma suoriutuuko laserkeilain näillä piirteillä, tee koemittaus. Yleisenä nyrkkisääntönä voidaan sanoa, että SLAM-paikannus selviää 5 s ilman piirteitä. Tämän jälkeen piirteiden puute voi näkyä aineistossa vääristymänä.

Kuva 6. Osoita keilain kohti piirteitä ja pidä piirteet aina alle 10 m päässä ZEB-REVO (RT) ja ZEB Go -laitteiden kanssa ja alle 40 m päässä ZEB HORIZON -laitteen kanssa. 

Varmista kävelytavalla avoimesta ympäristöstä kattavan pistepilven tuottaminen

Avoimissa ympäristöissä piirteiden läheisyyden lisäksi kannattaa huomioida kävelytapa. ZEB-REVO (RT) ja ZEB Go -laitteilla mittausetäisyys on 30 m, joten suuremmissa avoimissa tiloissa suurien silmukoiden sisään voi jäädä aukkoja ilman pistehavaintoja (kuva 7a).

Hyvällä suunnitelmalla voidaan kuitenkin välttää näiden aukkojen syntyminen. Lisäksi ZEB-REVO (RT) ja ZEB Go -laitteiden kanssa tulee muodostaa pienempiä silmukoita kohteiden ympärillä ja välttää suoraan kävelemistä (kuva 7b). Voit kuitenkin tarpeen tullessa kävellä suoraan  sisällä 30 m  tai ulkona 15 m.

ZEB HORIZON -laitteella mitatessa ei tarvitse olla yhtä tarkka kävelytavasta. Tämä johtuu laitteen suuremmasta mittausetäisyydestä ja pistetiheydestä (kuva 7c). On kuitenkin suositeltavaa kävellä ZEB HORIZON laitteella alle 100 m mittaisia matkoja suoraan (kuva 7d). Jos kohteessa täytyy tehdä silmukka pienemmän kohteen ympärillä ZEB HORIZON laitteella, on suositeltavaa tehdä silmukasta minimissään 5 m halkaisijan kokoinen (kuva 7c).

Kuva 7. Suurissa avoimissa tiloissa laite vaikuttaa mittausreittiin. a) ZEB-REVO (RT) ja Go -laitteilla täydennä lyhyempää mittausetäisyyttä silmukoilla, ettei aineistoon jää aukkoja ja b) kävele suoraan maksimissaan 15 m. c) ZEB HORIZON -laitteella ei ole tarvetta silmukoihin ja d) voidaan edetä suoraan pidempiä matkoja (alle 100m) (kuvan aineistot toteuttanut GeoSLAM) 

Koemittauksella voi varmistaa onko kapeassa ympäristössä tarpeeksi piirteitä tarkan pistepilven tuottamista varten

Käytävät voivat olla vähäpiirteisiä ja itseään toistavia ympäristöjä. Mikäli käytävän piirteet ovat alle suositellun kuutiometrin ja kauempana kuin 10 m, on syytä lisätä piirteitä ympäristöön. Käytävällä helppo tapa lisätä piirteitä on avata käytävän ovia. Avattujen ovien tiloissa ei tarvitse käydä, mutta niistä saadaan tarpeeksi piirteitä SLAM-paikannuksen avuksi (kuva 8a). Samoin kuin avoimissa tiloissa kannattaa käytävillä suorittaa koemittaus, jolla selvitetään riittävätkö olemassa olevat piirteet paikannukseen vai täytyykö lisätä vielä enemmän piirteitä. Koemittauksen aikana kannattaa myös kokeilla toimiiko kohteessa paremmin peruuttaminen, koska joskus lähin piirre voi olla keilaajan takana.  Koska aineiston kerääminen SLAM-laserkeilaimella on nopeaa, voi kohteessa helposti tehdä koemittauksen ja varsinaisen keilauksen käytettävissä olevan mittausajan puitteissa.

Kuva 8. Käytäviä mitatessa kannattaa a) avata ovia luomaan piirteitä muuten piirteettömälle käytävälle b) huomioida pistehavaintojen osumakulma, koska pienellä kulmalla pistepilven pistetiheys pienenee eli tasaisen pistetiheyden saamiseksi pyri mittaamaan kaikkialta samalla tavalla kierrellen. 

Käytävien lisäksi muissa kapeissa ympäristöissä kannattaa huomioida samat asiat kuin käytävissä. Lisäksi tunneleissa kannattaa kiinnittää huomiota tunnelin pintamateriaaleihin. Tunnelin pinta voi heijastaa heikosti lasersäteitä, jolloin havainnot jäävät pienemmiksi. Pintamateriaalin lisäksi havaintojen määrään vaikuttaa lasersäteen osumakulma kohteeseen. Osumakulman ollessa alle 15 astetta on havaintojen määrä vähäistä ja pistepilvestä tulee harva (kuva 8b). Lisäksi tunnelit kannattaa mitata pienemmissä osissa, jotta tunneli ei aiheuta rekisteröintiongelmia. Erityisen tärkeää on jakaa tunneli pienempiin osiin, jos mittausta ei voida suorittaa suljettuna kierroksena.

 Nostamalla keilainkorkeutta saadaan tiheämpi pistepilvi korkeista julkisivuista

Samalla tavalla kuin kapeissa tunneleissa tai käytävillä lasersäteen osumakulma vaikuttaa pistepilven tiheyteen.

Alle 15 asteen osumakulmalla pistetiheys on huomattavasti heikompi kuin suuremmilla osumakulmilla. Tästä syystä korkeita julkisivuja mitatessa, voidaan kasvattaa julkisivun yläosassa osumakulmaa nostamalla keilainta.

Keilain voidaan nostaa korkeammalle esimerkiksi kiinnittämällä se teleskooppitangon päähän. Tällöin osumakulma julkisivun yläosassa suurenee ja pistepilven tiheys kasvaa (kuva 9). Näin voidaan samalta etäisyydeltä mitatessa kerätä tiheämpää pistepilveä korkeiden julkisivujen yläosista.

Kuva 9. Pistehavaintojen osumakulma näkyy pistepilvessä helpoiten julkisivuissa. Alle 15 asteen osumakulmalla pistetiheys on heikompi kuin suuremmalla kulmalla. Osumakulmaa voi kasvattaa nostamalla keilaimen tangon päähän tai mittaamalla kauempaa, mikäli se on mahdollista. 

Vaikeakulkuisien tilojen mittaamiseksi GeoSLAM-laitteen voi kiinnittää erilaisiin alustoihin

Vaikeakulkuisia tai ahtaita tiloja ovat muun muassa kellarit, viemärit ja luolat. Ympäristö voi olla vaikeakulkuinen, koska sinne ei pääse jalan tai siellä ei voi muodostaa suljettua mittauskierrosta. Tällöin laite voidaan kiinnittää erilaisiin alustoihin kuten kauko-ohjattavaan robottiin, teleskooppitankoon tai kelkkaan. Näiden erilaisten alustojen avulla voidaan laite viedä vaikeakulkuiseen ympäristöön ja saadaan kattava pistepilvi myös näistä ympäristöistä. Mikäli vaikeakulkuiseen tilaan pääsee jalan, kannattaa mittaus suorittaa hitaasti kävellen ja siirtyä tilasta toiseen sivuttain tai takaperin.

Ahtaissa tiloissa pistepilveen vaikuttaa laitteiden pienin mittausetäisyys. Tämä mittausetäisyys on 20 cm ZEB-REVO (RT) tai ZEB Go -laitteilla ja 40 cm ZEB HORIZON -laitteella. Tästä syystä ZEB-REVO (RT) tai ZEB Go -laitteet saavat enemmän havaintoja ahtaissa tiloissa. Lisäksi ne ovat fyysiseltä kooltaan pienempiä, joten ne mahtuvat ahtaampiin ympäristöihin kuin ZEB HORIZON -keilain.

Mittauksen jälkeen, ahtaat tilat tulee huomioida myös aineiston prosessoinnissa. Tämä onnistuu muuttamalla prosessointi asetuksista “bounding box” kokoa pienemmäksi. “Bounding box” kattaa oletuksena ihmisen kokoisen alueen (kuva 10). Tämän sisällä olevat pisteet eivät tule mukaan pistepilveen, mutta ne säilyvät ohjelmiston muistissa.

Kuva 10. Oletus “bounding box” sisältää ihmisen kokoisen alueen. 

Tämän sisällä olevat pisteet jätetään pois pistepilvestä,
joten ahtaissa tiloissa täytyy pienentää “bounding box” kokoa.

Jos kohdetta ei saa kokonaan mitattua 20-30 minuutin aikana, jaa mittaus osiin

Mikäli ympäristön mittaaminen yhdellä GeoSLAM-mittauskierroksella ylittää 20-30 minuutin rajan, on suositeltavaa jakaa mittaus pienempiin osiin. Yhden 20-30 minuutin mittauskierroksen aikana voidaan mitata kävelynopeudella edetessä noin kahden kilometrin matka. Mittauksen osiin jakamisen tulee huomioida jo suunnitteluvaiheessa. Silloin tulee miettiä kuinka moneen erilliseen mittaukseen mittaus täytyy jakaa ja minne sijoitetaan erillisten mittausten välinen päällekkäisyysalue. Tällä päällekkäisyysalueella pitää olla mahdollisimman monta toisistaan tunnistettavaa piirrettä. Mittauksia suunnitellessa täytyy huomioida, että erillisten mittausten päällekkäisyysalueen tulee olla 30 % koko mittausalueesta. Päällekkäisyysalueen avulla voidaan jälkikäsittelyssä yhdistää erilliset mittaukset yhdeksi pistepilveksi esimerkiksi merge-työkalulla GeoSLAM Hub-ohjelmistossa.

Käytännössä on suositeltavaa aloittaa kaikki mittaukset samasta paikasta. Valitse aloituspaikka läheltä alueen keskikohtaa esimerkiksi monikerroksisessa rakennuksessa kannattaa aloittaa mittaus keskimmäisestä kerroksesta ja edetä sieltä eri mittauksina alas ja ylös (kuva 11). Lisäksi kannattaa sammuttaa laite jokaisen erillisen mittauskierroksen välissä. Laitteen sammuttaminen nollaa laitteen pistepilven pisteille antaman aikaleiman, jolloin niihin ei voi syntyä virhettä ja prosessointi on helpompaa.

Kuva 11. Neljä kerroksisen rakennuksen mittauksen voi jakaa neljään mittaukseen. Kerrosten mittaukset ovat merkitty väreillä: kellari turkoosilla, ensimmäinen kerros oranssilla, toinen kerros violetilla ja ullakko vihreällä. Kerroksien 1, 2 ja ullakko mittaukset aloitettiin samasta paikasta 2. kerroksesta ja kellarin mittaus aloitettiin 1. kerroksesta.

Käy nämä kysymykset läpi aina ennen mittausta

SLAM-laserkeilaimilla mittaaminen on helppoa, kun mittauksen suunnittelee ennakkoon ja pohtii vastaukset seuraaviin kysymyksiin.

  1. Onko mahdollista sulkea mittauskierros?
  2. Riittääkö kohteen mittaamiseen yksi maksimissaan 20-30 minuutin mittaus?
  3. Kuinka monella mittauksella alue saadaan kartoitettua ja missä on mittausten välinen päällekkäisyysalue?
  4. Ovatko piirteet koko mittauksen aikana alle 10 metrin (ZEB-REVO (RT) tai ZEB Go) tai alle 40 metrin (ZEB HORIZON) etäisyydellä laitteesta?
  5. Onko kohteessa kiiltäviä tai liikkuvia piirteitä?
  6. Voiko kohteen muoto aiheuttaa haasteita?

Hyvän suunnitelman kanssa voit huoletta mitata käsikeilaimilla. Muista kuitenkin aina ennen mittausta avata kaikki ovet, jotta suunniteltu mittauskierros on mahdollinen. Varmista mittauksen aikana mahdollisimman tarkka pistepilvi luomalla suljetun mittauskierroksen sisälle pienempiä silmukoita. Muista myös vaihtoehto kierrosten tekemiseen kerrosten välillä. Vältä suoraan kävelemistä, mutta pakon edessä voit kulkea alle 15 m (ZEB-REVO RT tai ZEB Go) tai alle 100 m (ZEB HORIZON) matkan suoraan. Varmista laitteen näkyvyys piirteisiin osoittamalla keilaimella niiden suuntaan ja pysymällä piirteiden läheisyydessä. On myös hyvä tunnistaa kohteet, jotka ovat SLAM-laserkeilaimelle haastavia kuten avoimet tilat, kapeat käytävät, korkeat julkisivut, liikkuvat kohteet ja kiiltävät pinnat. Tee aina koemittaus, jos et ole varma kuinka laite suoriutuu kohteesta. Koemittauksen jälkeen lisää piirteitä tarpeen mukaan, valitse sopivampi mittausalusta liian ahtaisiin tiloihin, vältä liikettä ja peitä kiiltävät piirteet. Näillä ohjeilla onnistut käsikeilaimilla tehtävistä mittauksista. Luo siis hyvä suunnitelma, tee koemittaus ja toteuta varsinainen mittaus tarkasti suunnitelman ja paikalla tehtyjen havaintojen pohjalta.

Kirjoittaja:

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

aino.keitaanniemi (at) geotrim.fi

Tietoa tuotteista:

GeoSLAMin käsikeilaimet

Trimble MX9 -mobiilikartoitusjärjestelmä tutuksi – Osa 3: Trimble MX9-järjestelmän operointi

Kirjoittaja: Sakari Mäenpää

Tässä blogisarjassa tutustutaan Trimblen MX9-mobiilikartoitusjärjestelmään, sen ominaisuuksiin, operointiin ja käyttösovelluksiin. Sarjan kolmannessa osassa käsitellään tiedonkeruuta eli järjestelmän operointia TMI-ohjelmistolla.

Mobiilikartoituksen työnkulku tiedonkeruusta valmiiksi lopputuotteiksi on suoraviivainen prosessi, jossa hyödynnetään useita eri sovelluksia (Kuva 1). Tiedonkeruun jälkeen ajoneuvon liikerata prosessoidaan POSPac -ohjelmistossa hyödyntämällä jälkilaskentaa ja Trimnet-tukiasemadataa. Tämän jälkeen tuotetaan värjätty ja georeferoitu pistepilvi Trimble Business Centerissä. Tarpeista riippuen pistepilven jatkojalostamiseen ja varsinaisten lopputuotteiden tekemiseen on useita vaihtoehtoisia sovelluksia, joista yleisimpiä TBC:n lisäksi ovat Terrasolidin ja Trimble MX -ohjelmistot.

Kuva 1. Mobiilikartoituksen työnkulussa hyödynnetään useita eri ohjelmistoja.

Edellistä sukupolvea edustavan MX8 -järjestelmän operointi edellytti usean tietokoneen, ohjelman ja näytön järjestelmää, joka täytti ison osan auton tavaratilasta (Kuva 2). Trimble MX9 -järjestelmässä käytetään TMI (Trimble Mobile Imaging) -ohjelmistoa, joka on tuttu kuvapohjaisesta MX7-järjestelmästä ja on käytössä myös juuri esitellyssä MX50-järjestelmässä. Yhtenäinen käyttöliittymä suoraviivaistaa ja yksinkertaistaa eri järjestelmien käyttöä. Kun osaat yhden Trimblen mobiilikartoitusjärjestelmän käytön, on helppo siirtyä käyttämään toista järjestelmää, koska käyttölogiikka on kaikissa samanlainen. Nykyaikaisen mobiilikartoitusjärjestelmän operointi sujuu mittausalan ammattilaiselta lyhyen perehdytyksen jälkeen.

Kuva 2. Edellisen sukupolven MX8 vaati ison tietokonejärjestelmän (vasemmalla), mutta MX9:n operointiin riittää tabletti.

TMI on nykysuuntauksen mukaisesti selainpohjainen (Kuva 3), joten mitään ohjelmia ei tarvitse asentaa tietokoneelle, vaan sovellus on asennettu MX9:n kontrolliyksikköön. Käyttöliittymänä kontrolliyksikköön ja TMI-ohjelmistoon voidaan käyttää mitä tahansa selaimella varustettua päätelaitetta, joka tyypillisesti on kannettava tietokone tai tabletti. Hätätapauksessa myös älypuhelimella on mahdollista operoida järjestelmää, mutta tässä tapauksessa näytön koko asettaa omat haasteet käytettävyydelle. Vaikka MX9-järjestelmän operointi on helppoa, turvallinen käyttö vaatii kaksi henkilöä: kuljettaja keskittyy auton ajamiseen ja operaattori järjestelmän operointiin.

Kuva 3. TMI on helppokäyttöinen selainpohjainen sovellus MX9:n operointiin.

Käytettävä päätelaite liitetään kontrolliyksikköön joko wifi-yhteydellä tai ethernet-kaapelilla. Kontrolliyksikkö muodostaa kaksi wifi-verkkoa, joista toista käytetään päätelaiteyhteyteen ja toisen avulla kontrolliyksikkö voi muodostaa internetyhteyden hotspotin kautta. Internetyhteyttä tarvitaan esimerkiksi online-taustakarttojen käyttämiseen TMI:ssä.

Ennen varsinaisen mittaustehtävän aloittamista syötetään ajoneuvon perustiedot ja luodaan tarvittaessa tiedonkeruuta varten parametrit. Nämä ovat usein kertaluonteisia työvaiheita samaa ajoneuvoa käytettäessä ja samantyyppisissä projekteissa. Asennuksen yhteydessä on mitattu järjestelmän korkeus sekä mahdollisten lisälaitteiden (GAMS, DMI) asema järjestelmän 3D-koordinaatistossa. Nämä tiedot syötetään ohjelmistoon luomalla ajoneuvoprofiili, joka valitaan tiedonkeruun alussa. Tiedonkeruussa on mahdollista käyttää ennalta luotuja vakioprofiileja tai luoda omat mittausasetukset kameroille ja laserkeilaimille (Kuva 4).

Kuva 4. Asetuksissa voidaan määrittää kameroiden kuvanottoväli ja laserkeilaimien mittausasetukset.

Kun asetukset on syötetty, luodaan mittaussessio antamalla sille nimi ja valitsemalla ajoneuvoprofiili ja käytettävät mittausasetukset. Mittaussession alussa paikannusjärjestelmä ei ole alustettu (Kuva 5) ja tämä edellyttää tyypillisesti muutaman minuutin ajoa hyvässä GNSS-ympäristössä. Ajoon sisällytetään ajomanöövereitä, kuten voimakkaampia kiihdytyksiä, jarrutuksia sekä käännöksiä, jotka nopeuttavat alustuksen saamista. Paikannustiedon tallennus käynnistyy automaattisesti mittaussession luonnin yhteydessä, kunhan riittävä määrä satelliitteja on mukana ratkaisussa.

Kuva 5. Mittaussession alussa GNSS/IMU-järjestelmä ei ole alustettu, mikä ilmenee punaisena navigointikuvakkeena sivupalkissa oikealla.

Kun järjestelmä on alustettu, muuttuu navigointikuvake vihreäksi ja sitä painamalla saa tarkempaa tietoa paikannuksen tilasta (Kuva 6). Navigointikuvake pysyy vihreänä, kunhan kaikki neljä indikaattoria ovat vihreällä alueella. Järjestelmä on nyt valmis sensoritiedon tallennukseen.

Kuva 6. Navigointikuvake on vihreä ja järjestelmä on valmis tiedon tallennukseen. Oikean alakulman tallennuspainikkeella käynnistyy sensoridatan tallennus.

Kun järjestelmä on alustettu ja valmis tiedonkeruuseen, operaattori käynnistää ja lopettaa sensoridatan tallennuksen painamalla oikean alakulman tallennuspainiketta (Kuva 7). Sijaintitiedon tallennus jatkuu automaattisesti niin kauan kuin järjestelmä on käynnissä eikä operaattori pysty siihen vaikuttamaan. Tallennus kannattaa jakaa loogisiin osiin eli runeihin (run) esimerkiksi kaduittain tai alueittain, mikä helpottaa datan jatkokäsittelyä. TMI-ohjelmiston karttaikkunassa kulku-ura näkyy paksulla viivalla, jos sensoridatan tallennus on ollut käytössä.

Tiedonkeruun aikana operaattori voi tarkkailla paikannustiedon lisäksi sensoridataa eli kameroiden kuvia tai laserkeilaimien profiileja ja varmistaa onnistuneen tiedonkeruun ja kuvien oikean valotuksen. Navigointikuvake voi hetkellisesti muuttua vihreästä oranssiksi, mutta tämä ei aiheuta toimenpiteitä tiedonkeruussa. Jos järjestelmää operoidaan huonossa GNSS-ympäristössä, esimerkiksi suurempien kaupunkien keskustojen katukuiluissa tai puuston varjostamilla alueilla, kannattaa tiedonkeruun aikana käydä säännöllisesti hyvässä GNSS-ympäristössä hakemassa hyvä GNSS-ratkaisu.

Tiedonkeruun aikana operaattorilla on mahdollista syöttää kommentteja, jotka tallentuvat aikaleimattuna mittaustietokantaan. Esimerkiksi tiedonkeruun aikana olosuhteissa tapahtuneet muutokset tai muut huomionarvoiset tapahtumat voidaan näin tallentaa tiedoksi aineiston käsittelijälle. Session aikana, tallennusjaksojen välissä, on myös mahdollista muuttaa mittausasetuksia, joten samaan sessioon on mahdollista tallentaa eri parametreilla kerättyä tietoa. Järjestelmän alustusta ei näin tarvitse tehdä uudestaan.

Kuva 7. Sensoridatan tallennus on päällä, joten oikean alakulman tallennuspainike on punainen ja karttaikkunassa ajorata piirretään paksulla viivalla. Operoinnin aikana operaattori voi tarkastella sensoreiden tuottamaa raakadataa.

Kun tiedonkeruu on valmis, lopetetaan mittaussessio ja ajetaan järjestelmä hallitusti alas ennen virran sammuttamista. Kaikki tieto mittaussession aikana on tallentunut kontrolliyksikön (Kuva 8) kahdelle irrotettavalle SSD-levylle. Jos järjestelmään kuuluu varalevyt, voidaan nämä vaihtaa tilalle ja jatkaa tiedonkeruuta keskeytyksettä ja aloittaa datan käsittely.

Kuva 8. Mittausaineisto tallentuu kontrolliyksikön kahdelle SSD-levylle (5). Levyt voidaan irrottaa ja vaihtaa uusiin, jolloin aineiston käsittely voidaan aloittaa ja jatkaa tiedonkeruuta.

Blogisarjan seuraavassa osassa käsitellään kulku-uran laskentaa ja pistepilviaineiston tuottamista.

GeoSLAM-pistepilvestä koordinaatistoon

Kirjoittaja: Aino Keitaanniemi

Sisätiloissa ja maan alla, jossa satelliittipaikannus on vaikeaa, voidaan kerätä pistepilviä GeoSLAM-laitteistoilla. Nämä mobiililaserkeilaimet hyödyntävät paikantamiseensa SLAM-algoritmia, joten ne toimivat myös paikoissa, joissa satelliittipaikannuksessa on puutteita. Tästä johtuen GeoSLAM-laitteilla luodut pistepilvet ovat automaattisesti täysin satunnaisessa koordinaatistossa mittauksen aloituspaikkaan nähden. Useissa käyttötarkoituksissa on kuitenkin tärkeää saada pistepilvi todelliseen koordinaatistoon. Tämä voidaan toteuttaa lisäämällä aineiston keruuseen tähyspisteitä monilla eri tavoilla.

Tähykset voivat olla tyypiltään pallotähyksiä, shakkiruututähyksiä tai tunnettuja pisteitä (esimerkiksi naula), jos hyödynnät keilaimeen kiinnitettäviä referenssitasoja. Referenssitason avulla voidaan GeoSLAM-laite kohdistaa tähyksen tai koordinaateiltaan tunnetun pisteen kohdalle. Pallotähyksiä ja referenssitasoa voidaan käyttää kaikilla GeoSLAM-laitteilla. Ainoastaan shakkiruututähykset poikkeavat tästä. Niitä voidaan käyttää vain ZEB Horizon -keilaimen kanssa, koska laite kerää myös intensiteettitiedon (kuva 1). Tämä mahdollistaa shakkiruututähysten tunnistamisen pistepilviaineistosta.

Kuva 1 Kaikkia GeoSLAM-laitteita voidaan georeferoida pallotähysten ja referenssitason avulla, mutta GeoSLAM ZEB Horizonin kanssa toimii myös shakkiruututähykset.

Tähysten tyypistä huolimatta georeferoinnissa eli globaaliin koordinaatistoon sitomisessa hyödynnetään samoja periaatteita. Tähyspisteet ovat pisteitä, joiden globaalit koordinaatit tunnetaan. Tämä tieto voidaan kerätä esim. GNSS-vastaanottimella tai takymetrilla. Jotta tähyspisteillä voidaan georeferoida pistepilvi mahdollisimman tarkasti, tulee tähyspisteitä asentaa kohteeseen vähintään kolme mahdollisimman kattavasti. Paras georeferointitulos saadaan, kun koordinaattipisteet ovat mahdollisimman isolla pistepilven alueella. Useammilla tähyspisteillä voidaan ensin sitoa pistepilvi globaaliin koordinaatistoon. Tämän jälkeen pisteitä, joita ei käytetty georeferoinnissa, voidaan käyttää tarkastellaksemme georeferoinnin tarkkuutta. On siis aina hyvä kerätä mahdollisimman monta georeferointipistettä.

Georeferointi mittauksen aikana

Georeferoidessa GeoSLAM-laitteella kerättyä pistepilveä, tulee georeferoiminen  huomioida jo mittauksen aikana. Ennen mittausta täytyy kohteeseen asentaa tähyspisteet ja mitata niiden globaalit koordinaatit. Esimerkiksi pihapiirissä (kuva 2) tähyksiä asennettiin yhteensä viisi ja ne mitattiin GNSS-vastaanottimella. Tämän jälkeen toteutetaan GeoSLAM laitteella mittaus. Mittauksen aikana varmistetaan tähysten kattava näkyvyys pistepilvessä. Tämä onnistuu osoittamalla laitetta kohti tähystä ja esim. pallotähysten kohdalla kiertämällä tähyksen ympäri. Muilta osin GeoSLAM mittaus voidaan tehdä normaalisti.

Kuva 2. Tähyspisteitä tarvitaan vähintään kolme ja ne tulee sijoitella mittausalueelle mahdollisimman kattavasti.

Referenssitason kanssa mitatessa toimintatapa eroaa hieman. Tällöin GeoSLAM laite lasketaan tähyksen kohdalle noin 10 sekunniksi. Tämän seurauksena laite luo automaattisesti pisteen tähyksen kohdalle. Tähän automaattiseen pisteeseen voidaan yhdistää erikseen mitattu globaali koordinaatti GeoSLAM Hub -ohjelmistossa. Referenssitasoa käyttäessä täytyy huomioida, että taso on laitekohtainen. Tällä tarkoitetaan sitä, että ZEB Revo/Go käyttää eri referenssitasoa kuin ZEB Horizon (kuva 3). Laitekohtainen referenssitason ja laserkeilaimen keskipisteen välinen sijaintiero määrittyy ohjelmistossa automaattisesti tunnistamansa laitteen pistepilven mukaan. Mikäli käytössä olisi laitteelle väärä referenssitaso, olisi georeferoinnin tuloksessa automaattisesti virhe tämän sijaintieron vuoksi. Lisäksi tähysten sijoittelu täytyy huomioida laitteittain. ZEB Revo/Go -laitteilla referenssitasolla mitattavien tähysten tulee olla vaakapinnoilla.

Kuva 3. ZEB Revo RT ja ZEB Horizon käyttävät eri referenssitasoa. Älä siis käytä tasoja ristiin.

Tähyspisteiden tyyppien edut

Koska georeferointitapoja on monia, kannattaa valita menetelmä kohteen ja siitä tuotetun aineiston käyttötarkoituksen mukaan. Mikäli aineisto halutaan georeferoida, mutta pistepilvessä ei saisi näkyä tähyksiä, paras vaihtoehto on käyttää referenssitasoa. Referenssitasolla voidaan merkitä aineistoon pienetkin tähykset esimerkiksi naulan kannat. Toisaalta pallotähyksiä voidaan myös käyttää georeferoinnissa ja poistaa ne sen jälkeen pistepilvestä. Pistepilvestä tähyksen poistamisen suhteen shakkiruututähykset ovat vaikeimpia, koska ne tulee asettaa tasopinnoille ja sen seurauksena tähyksen poistaminen poistaa sen kohdalta myös kaikki pistehavainnot.

Mittaamisen aikana pallotähysten etu on se, että tähys on kaikista suunnista katsottuna samanlainen. Tästä syytä kattavan aineiston saaminen pallotähyksestä on suhteellisen helppoa. Jotta pallotähys voidaan tunnistaa, riittää että pallosta on suurin osa havaittu keilauksen aikana. Kun tähän verrataan shakkiruututähystä, vaatii sen mittaaminen enemmän keskittymistä aineistoa luodessa.  Keilauksen aikana on mahdollista jättää shakkiruututähyksiä havainnoitta, koska ne ohitettiin liian nopeasti tai ne jäivät osittain laitteen pimeän kulman taakse. Kohdista siis laite suoraan tähystä kohden, jotta varmistat havainnot ja tähyksen tunnistamisen.

Hyvin mitatusta pistepilvestä voidaan useissa kolmannen osapuolen ohjelmistoissa (Kuten Trimble RealWorks) tunnistaa automaattisesti sekä pallo- että shakkiruututähyksiä. Automaattisen tunnistamisen jälkeen kannattaa tarkistaa tunnistetut tähykset, jotta mahdolliset virhetunnistamiset huomataan. Tämän jälkeen tähyspistehavaintoihin voidaan yhdistää georeferoinnin koordinaatit ja siirtää pistepilvi haluttuun koordinaatistoon.

Referenssitason kanssa georeferoidessa voidaan käyttää tähyksinä luonnollisia piirteitä kuten tasojen kulmia sisällä ja tiemaalauksia ulkona. Tämä on mahdollista, koska mittauksen aikana käyttäjä kohdistaa referenssitason ristikon tähyksen keskipisteeseen ja laite luo automaattisesti kyseiselle kohdalle tähyspisteen pistepilveen. Näihin automaattisesti luotuihin tähyspisteisiin voidaan yhdistää globaalit koordinaatit suoraan GeoSLAM Hub-ohjelmistossa pistepilven prosessoinnin aikana. Eli georeferointi onnistuu referenssitason kanssa yhdessä ohjelmistossa. Näistä syistä referenssitasolla voidaan säästää aikaa georeferoinnissa, koska tähyksiä ei välttämättä tarvitse asentaa kohteeseen kuten pallo- tai shakkiruututähyksiä ja prosessointi voidaan toteuttaa kokonaan yhdessä ohjelmistossa. Lisäksi referenssitaso antaa joustavuutta luonnollisten tähysten ja kontrollipisteiden koordinaattien mittaamiselle, koska niiden koordinaatit voidaan mitata joko ennen SLAM-mittausta tai sen jälkeen.

Joissakin tilanteissa georeferointimenetelmien yhdistämisestä saadaan etuja. Ulkona voidaan esimerkiksi yhdistää shakkiruututähykset ja referenssitaso. Kuvassa 4 on yhdistetty GeoSLAM Horizon referenssitason ja Aeropoints-tähyksien kanssa. Tässä yhdistyvät laitteiden parhaat puolet. Aeropoints-tähykset keräävät itsessään tiedon omasta globaalista koordinaatistaan, joten näitä tähyksiä käyttäessä ei tarvitse erikseen mitata tähysten sijainteja esimerkiksi GNSS-vastaanottimella. Referenssitasolla havaittu Aeropoints-tähys luo tähyksen kohdalle automaattisen tähyspisteen pistepilveen, joten Aeropoints tähyksen keräämä sijaintitieto on helposti yhdistettävissä automaattiseen GeoSLAM-tähyspisteeseen.

Kuva 3. ZEB Horizon Aeropoints-tähyksen päälle asetettuna.

GeoSLAM-laitteiden georeferoinnissa hyödynnetään samoja periaatteita kuin muidenkin pistepilvien kanssa. Koordinaattipisteitä tulee olla vähintään kolme ja niiden tulee sijoittua mahdollisimman laajasti pistepilven alueella. Lisäksi on aina hyvä kerätä enemmän kuin minimivaatimus  tähyshavaintoja. Ylimääräisillä havainnoilla voi tarkastella georeferoinnin tarkkuutta. Globaalit koordinaattipisteet voidaan merkitä erilaisilla tähyksillä tai ne voidaan mitata GeoSLAM-pistepilveen referenssitasolla. Kun pistepilvesi sisältää georeferointiin tarvittavat tähykset ja niille on erikseen mitattu koordinaatit, voidaan georeferointi toteuttaa missä tahansa pistepilviohjelmistossa. Valitse siis käyttötarkoituksesi ja käytössäsi olevan laitteen mukaan sille sopiva georeferointimenetelmä.

Kirjoittaja

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

aino.keitaanniemi (at) geotrim.fi

GeoSLAM ZEB-HORIZON

Käsiskanneri

GeoSLAM ZEB-REVO RT

Käsiskanneri