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.

Kirjoittaja

Sakari Mäenpää
Myyntipäällikkö

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

MX9 Blogisarjan aiemmat osat:

• Tutustu uuteen Trimble MX9 -mobiilikartoitusjärjestelmään (geotrim.fi)
• MX9:n asentaminen – Trimble MX9 tutuksi -blogisarjan toinen osa (geotrim.fi)

Geotrim Oy:n liiketoimintaideaan on aina kuulunut uusien tehokkaiden mittausmenetelmien tuominen Suomeen ja järjestelmien matalan kynnyksen käytön mahdollistaminen asiakkaille. Vuonna 2011 hankittu Trimble MX8 -mobiilikartoitusjärjestelmä oli Suomen ensimmäisiä kaupallisia ajoneuvokartoitusjärjestelmiä ja yksi tämän filosofian ilmentymistä. Kesän 2020 kynnyksellä saapui tuotevalikoimaan MX8:n seuraaja, Trimble MX9, joka tehokkuudellaan ja helppokäyttöisyydellään edustaa uutta sukupolvea.

Kuva. Uusi ja vanha sukupolvi rinnakkan. MX9 ja MX8.

Kuten kaikki Geotrimin tuotevalikoimassa olevat uudet teknologiat, myös Trimble MX9 on asiakkaiden käytettävissä vaihtoehtoisilla tavoilla: käyttökoulutuksen jälkeen voit itse toteuttaa tiedonkeruuprojektin ja siihen liittyvän prosessoinnin omatoimisesti tai voit hankkia yhteistyökumppanimme kautta ‘avaimet käteen’ -paketin tiedonkeruusta valmiiksi lopputuotteiksi.

Tässä blogisarjassa tutustutaan MX9-järjestelmään, tiedonkeruuprosessiin, aineiston prosessointiin, lopputuotteisiin ja järjestelmän käyttösovelluksiin. Tässä ensimmäisessä osassa tutustutaan itse järjestelmään ja sen ominaisuuksiin.

Mobiilikartoitus on geospatiaalisen datan tiedonkeruuprosessi, jossa tietoa kerätään liikkuvassa ajoneuvossa olevilla sensoreilla. Trimble MX9:n ydin on kompakti sensoriyksikkö, johon kaikki järjestelmään kuuluvat sensorit on asennettu. MX9:n sensoriyksiköstä on saatavana neljä vaihtoehtoista kokoonpanoa, joista Geotrimille hankittu järjestelmä edustaa ominaisuuksiltaan laajinta.

Sensoriyksikkö

Sensoriyksikössä on kaksi Rieglin laserkeilainta, joiden keilaustaajuus on säädettävissä välillä 300 kHz…1 MHz eli maksimissaan koko järjestelmä tuottaa kaksi miljoonaa pistettä sekunnissa. Keilaimien pyörimisnopeutta voidaan puolestaan säätää 20 hertsistä aina 250 hertsiin. Pyörimisnopeus vaikuttaa linjaväliin, jonka keilain mitattavaan pintaan, esim. tienpintaan, muodostaa ja 250 Hz taajuus 40 km/h ajonopeudella tuottaa 4 cm linjavälin. Keilaimien mittaustarkkuudeksi on speksattu 5 mm ja kohinatasoksi 3 mm.

Kuva. MX9:n sensoriyksikkö asennustelineessään.

Näiden mittausparametrien avulla MX9:n tuottaman pistepilven pistetiheys on joustavasti valittavissa käyttösovelluksen mukaan. Koska pistemäärä vaikuttaa prosessointiaikoihin ja tallennettavan datan määrään, kannattaa mittausaseukset optimoida käyttötarpeen mukaan. Maksimiasetuksilla ja 40 km/h ajonopeudella saavutetaan yli 10000 pistettä/m² pistetiheys, joka voi olla moniin käyttösovelluksiin tarpeettoman suuri.

Kuva. Mittausparametrien säädöllä pystyy vaikuttamaan pistetiheyteen.

Kamerat

Kamerajärjestelmän muodostavat 360° panoraamakamera sekä kolme viistokameraa. Panoraamakamera tuottaa kuuden kameran avulla aineiston, joka kattaa 90% pallopinnasta ja sen pääasiallinen käyttötarkoitus on pistepilven värjäys. Normaaliasennuksessa viistokameroista kaksi osoittaa etuviistoon ja kolmas taakse ja alaviistoon. Viistokamerat tuottavat visuaalista kuva-aineistoa, jotka helpottavat pistepilven tulkintaa kuten liikennemerkkien lisäkilpien tekstien lukemista tai tien pinnan kunnon arviointia. Kuva-aineistoa voidaan myös hyödyntää fotogrammetriseen 3D-mittaukseen.

Paikannus

Laserkeilaimet ja kamerat pitää myös paikantaa, jotta koordinaattitiedon tuottaminen on mahdollista. Paikannusjärjestelmän perustan muodostaa Trimblen tytäryhtiön Applanixin valmistama AP60 GNSS/IMU -järjestelmä. Applanixin järjestelmät ovat alan de-facto -standardeja ja AP60 on parasta mitä valmistajalla on tarjota mobiilikartoitusjärjestelmiin. AP60 ei ainoastaan paikanna sensoriyksikön sijaintia senttitarkasti, se myös määrittää sensorien asennot ja orientoinnin ja näiden tietojen avulla pistepilven ja kuva-aineiston suora georeferointi haluttuun koordinaattijärjestelmään on mahdollista.

Edellä mainittu sensoriyksikkö asennetaan asennustelineeseen pikalukituksella, joka mahdollistaa nopean päivittäisen kaluston käyttökuntoon saattamisen ja purkamisen työpäivän jälkeen. Asennusteline puolestaan kiinnitetään vakiomallisiin ajoneuvon kattotelineisiin.

Lisävarusteista

Sensoriyksikköä voidaan täydentää kahdella lisävarusteella. Ne eivät ole edellytyksenä järjestelmän käytölle, mutta monessa tapauksessa parantavat lopputulosta tai nopeuttavat prosessia. GAMS (GNSS Azimuth Measurement System) on sensoriyksikköön liitettävä toinen GNSS-antenni, joka nopeuttaa navigointijärjestelmän alustamista. Sen avulla AP60 määrittää ajoneuvon orientoinnin nopeammin kuin käyttämällä pelkästään sensoriyksikössä olevaa GNSS/IMU-järjestelmää. GAMS-antenni voidaan nopeasti kiinnittää magneettikiinnityksellä ajoneuvon kattoon ja sen etäisyys itse primääriantenniin on hyvä olla vähintään parin metrin luokkaa.

Toinen erillinen lisävaruste on DMI (Distance Measurement Indicator), joka asennetaan ajoneuvon renkaaseen. DMI tuottaa tietoa ajoneuvon nopeudesta ja ylipäätään siitä ollaanko paikallaan vai liikkeessä ja tätä tietoa käytetään jälkiprosessoinnissa hyväksi paikannustarkkuuden parantamiseen. DMI:stä on erityisesti hyötyä kun toimitaan ympäristössä, jossa satellittinäkyvyyden kanssa on haasteita.

Kuva. Lisävarusteena saatavat GAMS ja DMI parantavat mittaustarkkuutta.

Sensoriyksikkö liitetään kaapelilla kontrolliyksikköön, joka sijoitetaan ajoneuvon sisätiloihin. Kontrolliyksikkö on itseasiassa tietokone ilman näyttöä ja siihen sisältyy kaksi kappaletta kahden teratavun SSD-kiintolevyä, jotka tallentavat sensorien ja paikannusjärjestelmän dataa. SSD-levyt ovat nopeasti irrotettavissa ja vaihdettavissa toisiin, joten levyjen täyttyminen ei keskeytä tiedonkeruuprosessia.

Kontrolliyksikössä on kaksi wifi-verkkoa, joilla toisella voidaan muodostaa langaton yhteys operoinnissa käytettävään tietokoneeseen ja toisella mobiiliverkon kautta internetiin. Toki yksiköstä löytyvät liitännät myös langallisille yhteyksille. Kontrolliyksikön sisälle on myös asennettuna järjestelmän operointiin käytettävä TMI (Trimble Mobile Imaging) -ohjelmisto, johon käyttöliittymänä toimii mikä tahansa tietokone tai tabletti ja siinä oleva selain. Järjestelmän operointi ei siis edellytä mitään tietokoneelle asennettavaa ohjelmistoa.

Kuva. MX9:n kontrolliyksikkö on tietokone ilman näyttöä.

Kolmas järjestelmään liittyvä yksikkö on virtayksikkö, joka liitetään kontrolliyksikköön ja ajoneuvon virtajärjestelmään. Jos operointiin käytetään aina samaa ajoneuvoa, on järkevää tehdä virransyöttöä varten kiinteä asennus, mutta väliaikainen käyttö onnistuu myös riittävän kapasiteetin omaavalla akulla. MX9:n virrankulutus on 20Ah eli esim. 100Ah akulla saadaan viiden tunnin toiminta-aika.

Sarjan seuraavassa osassa tutustutaan järjestelmän asentamiseen.

Kirjoittaja

Sakari Mäenpää
Myyntipäällikkö

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