Trimble MX9 -mobiilikartoitusjärjestelmä tutuksi – Osa 1: Trimble MX9 -järjestelmä ja sen ominaisuudet

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.

Trimble MX9 -tuotesivu