Laserkeilaimen valinta – käsikeilain, maalaserkeilain vai mobiilikeilain?

Posted on by Geotrim

Laserkeilaimen valinta ei ole aina yksinkertaista. Markkinoilla on kolme selvästi erilaista ratkaisuluokkaa, ja oikea valinta riippuu mittauskohteesta, tarkkuusvaatimuksista, työnkuluista ja budjetista. Käsikeilain, maalaserkeilain ja mobiilikeilain soveltuvat kukin omiin käyttötarkoituksiinsa, eikä yksikään niistä ole automaattisesti paras joka tilanteessa. Tässä artikkelissa käydään läpi, mitä eroja näiden järjestelmien välillä käytännössä on ja millä perusteilla valinta kannattaa tehdä.

Laserkeilauksessa mitataan kohteesta pistehavaintoja laseretäisyysmittauksen avulla. Näistä havainnoista muodostetaan pistepilvi, jota voidaan hyödyntää dokumentoinnissa, suunnittelussa, mallinnuksessa ja mittauksessa. Laitetyyppi vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti aineisto kertyy, kuinka tarkka lopputulos on ja kuinka paljon työtä jälkikäsittely vaatii.

Kolme keilaintyyppiä, kolme erilaista käyttölogiikkaa

Käsikeilain, maalaserkeilain ja mobiilikeilain eroavat toisistaan ennen kaikkea siinä, miten mittaus suoritetaan ja millaisiin kohteisiin kukin soveltuu. Kyse ei ole pelkästään laitteesta vaan koko mittausprosessista: valmistelusta, kenttätyöstä ja jälkikäsittelystä.

Maalaserkeilain asetetaan paikoilleen ja mittaa ympäristönsä yhdeltä tai useammalta asemalta. Mittaustyö on huolellista ja suunnitelmallista. Käsikeilain kulkee käyttäjänsä mukana, ja aineisto kertyy liikkumalla kohteessa. Mobiilikeilain puolestaan tarkoittaa liikkuvaan alustaan, kuten ajoneuvoon, asennettua järjestelmää, jossa laserkeilain yhdistyy GNSS-paikannukseen ja inertiamittaukseen. Nämä kolme logiikkaa palvelevat erilaisia tarpeita, ja usein paras ratkaisu löytyy tunnistamalla ensin mittauskohteen asettamat vaatimukset.

Käsikeilaimen vahvuudet ahtaissa ja monimutkaisissa kohteissa

Käsikeilain on parhaimmillaan kohteissa, joihin perinteinen kolmijalalle asetettava keilain ei pääse tai joissa mittausasemat olisivat hankalia järjestää. Ahtaat teollisuustilat, monikerroksiset rakennukset, tunnelimaiset käytävät ja monimutkaiset sisätilat ovat tyypillisiä esimerkkejä.

Käsikeilaimet hyödyntävät usein SLAM-tekniikkaa (Simultaneous Localization and Mapping), jossa laite paikallistaa itsensä ja kartoittaa ympäristönsä samanaikaisesti. Tämä mahdollistaa joustavan liikkumisen ilman erillisiä tähysmerkkejä tai asemointia. Mittaus etenee nopeasti, ja aineistoa kertyy käytännössä koko kuljetun reitin ajalta.

Käsikeilaukseen liittyy kuitenkin myös rajoitteita. SLAM-pohjaisen mittauksen laatu voi vaihdella ympäristön geometrian, liikkumisreitin ja silmukoiden sulkeutumisen mukaan. Avoimissa, geometrialtaan yksinkertaisissa tiloissa tarkkuus voi heikentyä verrattuna maalaserkeilaukseen. Absoluuttinen georeferointitarkkuus vaatii usein erillisiä tukipisteitä tai lisälaitteita. Käsikeilauksesta löytyy tarkempaa vertailua maalaserkeilaimen ja käsikeilaimen vertailuartikkelista.

Maalaserkeilain tarkkuutta vaativaan dokumentointiin

Maalaserkeilain on vakiintunut ratkaisu silloin, kun mittaukselta vaaditaan korkeaa tarkkuutta ja luotettavaa pistepilveä. Tyypillisiä käyttökohteita ovat rakennusten as-built-dokumentointi, rakenteiden deformaatiomittaukset, kulttuurihistoriallisten kohteiden tallennus ja yksityiskohtaiset teollisuusmittaukset.

TLS-mittauksessa (Terrestrial Laser Scanning) laite asetetaan paikoilleen useille mittausasemille, joista kerätyt pistepilvet yhdistetään rekisteröinnissä. Tämä prosessi on huolellinen mutta tuottaa korkealaatuisen ja geometrisesti luotettavan aineiston. Trimble X-sarjan laitteet ja SX12-keilaintakymetri ovat esimerkkejä Geotrimin maalaserkeilainvalikoimasta.

Maalaserkeilauksen haaste on mittausnopeus laajoissa kohteissa. Kun asemia tarvitaan paljon, kenttätyöhön kuluu aikaa. Tämä ei ole ongelma, jos kohde on kooltaan rajattu ja tarkkuusvaatimukset korkeat, mutta esimerkiksi usean kilometrin tielinjan kartoitukseen maalaserkeilain ei ole tehokkain vaihtoehto.

Mobiilikeilain laajojen alueiden tehokkaaseen kartoitukseen

Ajoneuvopohjainen mobiilikartoitusjärjestelmä yhdistää laserkeilaimen, kamerat, GNSS-paikannuksen ja inertiamittauksen yhdeksi kokonaisuudeksi. Tämä mahdollistaa nopean aineistonkeruun laajoilla alueilla, kuten katuverkostoissa, tielinjoilla tai teollisuusalueilla.

Mobiilikeilauksessa aineistoa kertyy ajamalla, jolloin yhden päivän aikana voidaan kartoittaa huomattavasti suurempi alue kuin perinteisillä menetelmillä. Mittaustarkkuus riippuu GNSS-signaalin laadusta, IMU:n suorituskyvystä ja aineiston jälkikäsittelystä. Avoimilla alueilla, joissa satelliittipaikannus toimii hyvin, lopputulos voi olla erittäin hyvä. Kaupunkiympäristössä rakennusten aiheuttamat katveet voivat asettaa lisähaasteita. Mobiilikartoituksen käsitteistä ja soveltuvuudesta löytyy lisätietoa mobiilikartoitusta käsittelevästä artikkelista.

On hyvä huomata, että mobiilikeilain on käsitteenä laaja. Se voi viitata ajoneuvoon asennettuun järjestelmään, mutta myös esimerkiksi pyörätuoliin tai muuhun liikkuvaan alustaan kiinnitettyyn laitteeseen. Käyttökohde ja alusta kannattaa määritellä tarkasti jo hankintavaiheessa.

Ratkaisevat valintakriteerit eri mittaustarpeisiin

Oikea laserkeilain löytyy, kun mittauskohteen vaatimukset asetetaan etusijalle. Alla olevat kriteerit auttavat jäsentämään valintaa.

Kohteen koko ja geometria

Pieni, monimutkainen sisätila ohjaa käsikeilaukseen. Yksittäinen rakennus tai tarkka tekninen kohde sopii maalaserkeilaimelle. Laaja infrastruktuuri, kuten tieverkosto tai teollisuusalue, hyötyy mobiilikartoituksesta.

Tarkkuusvaatimukset

Maalaserkeilaus tuottaa tyypillisesti geometrisesti tarkimman pistepilven, kun mittaus on huolellisesti suunniteltu ja rekisteröinti onnistuu. Käsikeilauksen tarkkuus vaihtelee enemmän ympäristön ja reitin mukaan. Mobiilikartoituksessa kokonaiskoordinaattitarkkuus riippuu vahvasti GNSS-olosuhteiden laadusta. On tärkeää erottaa yksittäisen pistehavainnon laatu, pistepilven rekisteröintitarkkuus ja lopputuotteen absoluuttinen koordinaattitarkkuus, sillä nämä ovat eri asioita.

Mittausnopeus ja kenttätyön tehokkuus

Jos aika on kriittinen tekijä tai kohde on laaja, käsikeilain tai mobiilikeilain tarjoaa nopeamman aineistonkeruun. Maalaserkeilaus vaatii enemmän aikaa asemointeineen, mutta tuottaa tarkasti hallitun aineiston.

Ohjelmistot ja jälkikäsittely

Kaikki kolme tekniikkaa vaativat jälkikäsittelyä. Maalaserkeilausaineistoa käsitellään tyypillisesti Trimble RealWorks -ohjelmistolla tai vastaavilla. Käsikeilaus- ja mobiiliaineistoille on omat työnkulkunsa, joissa pistepilven siistiminen, rekisteröinti ja mahdollinen georeferointikorjaus ovat keskeisiä vaiheita. Laserkeilausaineiston käsittelyohjelmistoista löytyy tarkempaa tietoa erillisestä artikkelista. Mobiiliaineiston jälkikäsittelyssä kannattaa tutustua myös TerraSolid- ja RealWorks-työnkulkuja käsittelevään kirjoitukseen.

Hankinta- ja kokonaiskustannukset

Laitteen hankintahinta on vain osa kokonaiskustannuksesta. Ohjelmistolisenssit, koulutus, huolto ja mahdolliset lisälaitteet vaikuttavat investoinnin kokonaishintaan. Mobiilikartoitusjärjestelmät ovat tyypillisesti hankintahinnaltaan korkeampia kuin yksittäiset käsikeilaimet tai maalaserkeilaimet, mutta ne voivat olla kustannustehokkaampia laajoissa kartoitusprojekteissa. Käyttökoulutuksen tarve vaihtelee myös laitetyypeittäin.

Vertailutaulukko: kolme keilaintyyppiä

  • Maalaserkeilain: Soveltuu rakennusten dokumentointiin, teknisiin mittauksiin ja deformaatioseurantaan. Vahvuutena korkea geometrinen tarkkuus ja hallittu aineisto. Rajoitteena hidas eteneminen laajoissa kohteissa. Tarkkuuteen vaikuttavat asemointi, rekisteröinti ja tähysmerkit. Ohjelmistona tyypillisesti Trimble RealWorks tai vastaava.
  • Käsikeilain: Soveltuu ahtaisiin tiloihin, monikerroksisiin rakennuksiin ja kohteisiin, joihin perinteinen keilain ei pääse. Vahvuutena nopeus ja joustavuus. Rajoitteena SLAM-pohjaisen mittauksen tarkkuusvaihtelu ja absoluuttisen georeferoinnin haasteet. Tarkkuuteen vaikuttavat ympäristön geometria, reitti ja silmukat.
  • Mobiilikeilain (ajoneuvopohjainen): Soveltuu laajojen alueiden, tieverkostojen ja infrastruktuurin kartoitukseen. Vahvuutena nopea aineistonkeruu suurilla alueilla. Rajoitteena GNSS-katveet kaupunkiympäristössä ja korkea hankintakustannus. Tarkkuuteen vaikuttavat GNSS-olosuhteet, IMU:n laatu ja jälkikäsittely.

Usein kysytyt kysymykset laserkeilaimen valinnasta

Voiko käsikeilaimella korvata maalaserkeilaimen?
Ei välttämättä. Mobiilikeilain on laaja käsite, ja alusta voi olla myös muu kuin ajoneuvo. Käyttötarkoitus määrittelee sopivan alustan.

Mikä vaikuttaa pistepilven tarkkuuteen eniten?
Jokaisella tekniikalla on omat työnkulkunsa. Maalaserkeilausaineistoon soveltuvat rekisteröinti- ja mallinnusohjelmistot, käsikeilausaineisto voi vaatia SLAM-prosessoinnin, ja mobiiliaineiston käsittelyssä tarvitaan usein trajektorikorjaus ennen pistepilven jälkikäsittelyä.

Voiko yhdellä laitteella kattaa kaikki mittaustarpeet?
Harvoin. Monet organisaatiot käyttävät useampaa tekniikkaa rinnakkain: esimerkiksi maalaserkeilainta tarkkoihin kohteisiin ja mobiilijärjestelmää laajojen alueiden kartoitukseen. Hankintapäätöstä kannattaa peilata omien projektien tyypillisiin vaatimuksiin.

Jos laserkeilaimen valinta tuntuu vielä epäselvältä oman käyttökohteen kannalta, Geotrimin laserkeilausratkaisuihin voi tutustua tarkemmin tai pyytää asiantuntijalta laitesuosituksen omaan mittaustarpeeseen.

Aiheeseen liittyvät artikkelit