Parhaat toimintatavat SLAM-laserkeilaamiseen

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.

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.

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).

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).

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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.