Tehokkaampaa prosessointia – muista työn vaatimukset

Spar3D:n sivuilla kolumnisti kirjoittaa juuri samasta aihepiiristä, kuin edellisen kirjoituksemme kohta 3. Isojen datamäärien prosessointiin kehitetään eri aloilla huimaa vauhtia tehokkaampia tekniikoita, mutta niiden soveltaminen omaan työkohteeseen vaatii perehtymistä ja laatuvaatimusten tarkistamista.

”As we embrace autonomous techniques for processing our data, and even borrow these techniques from the utility space or autonomous vehicle space, we need to think about what the use-case requires of the data that we are processing. 

Esimerkkeinä hän käyttää robottiautokehittämisen myötä syntynyttä kartoitusbuumia sekä infran kunnon tarkastamiseen liittyvää toimintaa. Molemmissa mittaustarkkuudet ovat tyypillisesti heikommat kuin esimerkiksi rakentamisessa tarvitaan. Esimerkiksi autojen puolella ykkösvaatimus on nopeus. Kaiken infran kunnon tarkistamisessa sijaintitarkkuusvaatimuus on myös vaatimaton. Näin ollen perinteinen tarkkuutta vaativa geodeettinen mittaussektori on volyymeiltaan huomattavasti pienempi ala kuin monet muut alat ja tiukemmat laatukriteerit tekevät työstä edelleenkin volyymialoja kalliimpaa.

Laatukriteerit ovat puolestaan tiukempia siksi, että sekä suunnitteluvaiheen että toteuttamisvaiheen kustannukset kasvavat dramaattisesti lähtötiedon ollessa heikkoa. Suunnitelmia joudutaan tällöin uusimaan paljon edemmän ja rakentamisvaiheessa vielä enemmän, kun todellisuus paikan päällä ei vastaakaan lähtötietoja. Vanha nyrkkisääntö tienrakentamisesta kertoo seuraavaa: säästä 10 000 rahaa mittauksessa, jolloin suunnittelu maksaa 100 000 rahaa enemmän ja rakentaminen maksaa puolestaan 1 000 000 rahaa enemmän.

Laatu ja mittaushavaintojen ”parantaminen”

Näin sydäntalvella on aikaa miettiä laatuasioita, kun lumipeite estää monen maastokohteen mittauksen. Laatu on nyt tapetilla alalla kuin alalla, mistä syystä MIKESin entinen ylijohtaja Timo Hirvi kommentoi myös laadun tilaa Suomessa (HS maksumuuri). Hän kertoi muun muassa Suomen jääneen jumbosijalle ASQ-laatuorganisaation edellisessä kansainvälisessä laatuvertailussa vuonna 2016 ja epäilee ”suomalaisen laadun” olevan pääosin harhaa. Ainakin niissä tapauksissa, jossa hinta on hankinnan määräävin tekijä. Hän toteaa myös: ” Hyvä laatu ei ole itsestäänselvyys. Kysymys on ammattitaidosta, laatuun vaikuttavien asioiden ymmärtämisestä ja moraalista. ”

Meilläkin mittauksen ja koko mittausprosessin laatuasiat ovat säännöllisesti keskusteluissa uusien ja vanhojen tapausten myötä. Nostamme tässä esille muutaman meillä keskustellun aihepiirin, jotka ovat sinänsä vain pieni iso isommassa kokonaisuudessa, mutta toisaalta niitä perusosia, joista isoa kokonaisuutta lähdetään rakentamaan.

1) Runkomittauskeskusteluun liittyen keskustelimme geodesian professori Matti Martikaisen tasoituslaskuluennoista, joilla aikoinaan kävi hyvin selväksi, ettei tasoituslaskennalla paranneta virheitä eli toisin sanoen laskennan pohjana käytettäviä havaintoja. Mittausta tehdessä huonoja havaintoja ei siis parannella tasoittamalla ja virheen suuruus on arvioitava ennen tasoituksen tekemistä. Itse tasoitus on lähinnä tyylittelyä. Jos kokonaisvirhe (epävarmuus) on käyttötarkoitusta ajatellen liian suuri, niin havainnot on mitattava uudestaan. Martikainen taisi korostaa aihetta sen takia, että mittauksen kentältä alkoi korkeakoulullekin valua tietoa tulosten ”parantamisesta”.

2) Maassa tai ilmassa tehtävät mobiililasermittaukset ovat olleet jatkuvan keskustelun kohteemme viime vuosina. Geodesian perussäännöt pätevät hyvin myös laserkeilaushavaintoihin tai oikeastaan jo prosessoinnin alkuvaiheessa tehtävään ajo-/lentolinjan prosessointiin. Jos se ei onnistu mittaustyössä vaaditulla laatutasolla, niin on aivan turhaa yrittää parantaa lopputulosta laserlinjojen mätsäyksellä. Itse asiassa lento-/ajolinjojen mätsäys on tarpeeton toimenpide, jos laitteet ovat kunnolliset ja niitä käytetään oikein. Samoin kuin tasoituslaskennassa, virheanalyysi tehdään ennen mätsäystä, jotta ymmärretään lopputuloksen laatu tarkkuuden osalta eli mätsäys on vain hienosäätöä.

Toisin sanottuna jos aineistoissa on ”paljon mätsättävää”, niin silloin ne on oletettavasti tuotettu huonotasoisilla tai huonosti käytetyillä mittauslaitteilla. Esimerkiksi Rieglin laaduikkaimilla laitteistoilla trajektorien pitää olla maksimissaan vain parin sentin etäisyydellä toisistaan ennen mätsäystä, jos aiotaan saavuttaa moneen suunnittelutehtävään tarvittava mittaustarkkuus. Tällainen lopputulos erityyppisissä olosuhteissa vaatii kuitenkin työn huolellisen suunnittelun ja toteutuksen.

Jos esitellään kuinka hyvin jokin ohjelma murjoo paikalleen kaikki pahastikin harittavat linjat tai parantaa huonojen havaintojen laatua huomattavast, niin tällöin hälytyskellojen pitäisi soida mittauskoulutuksen saaneen ihmisen päässä. Pahasti harhailevatkin linjat voidaan ohjelmallisesti mätsätä yhteen, mutta missä pisteet oikeasti sijaitsevat onkin erinomainen kysymys. Jos laskennassa käytetään kontrollipisteitä, niin niiden virheistä ei myöskään voi päätellä mitään muuta kuin ohjelmankehittäjän taito minimoida virhe kontrollin kohdalla. Mittausaineistojen virheen suuruus arvioidaan siis ennen mätsäystä.

Koska vallitseva uskonkappale kertoo softalla ja tekoälyllä parannettavan kaiken, niin myös mittausalan viimeaikainen ohjelmistokehitys tuntuu keskittyvän aineistojen kaunisteluun oikean laskennan kehittämisen sijaan. Onhan se pistepilvienkin kohdalla ihan selvä asia, että mitä kauniimpi aineisto niin sen parempi se on myös geometriselta tarkkuudeltaan. Paitsi ettei ole.

Robotiikan puolelta tulleita SLAM-tekniikoita (joissa tyypillisesti kaikki eri sensorien tuottamat havainnot prosessoidaan yhdessä prosessissa), koskevat muuten käytännössä aivan samanlaiset periaatteet.

3) Ns. tekoälyalgoritmit mittauksessa. Laatuun liittyen olisi syytä herättää myös keskustelua uusien tekoälyalgoritmien käytöstä kaikenlaisten mittaushavaintojen laskennassa. Käytännössä murskaamme uusilla algoritmeillä vain entistä suurempia aineistoja. Kuten jo muiltakin aloilta tiedetään, niin tässä kehityksen vaiheessa kannattaa tietää aika tarkalleen mitä tekoäly tekee ettei tapahdu kummia. Nykymaailmassa tarvitsee siis muun muassa tietää, millaisilla aineistoilla ja periaatteilla algoritmia on koulutettu. Tätä aihepiiriä on käsitellyt hieman muun muussa Rieglin tuotekehitysjohtaja Andreas Ullrich artikkelissaan ”Noisy LIDAR point clouds: impact on information extraction in high-precision LIDAR surveying”. viitaten Nvidian karismaattinen perustajan Jen-Hsun Huangin esitykseen vuonna 2017. Huang näytti loistavia lopputuloksia kuvista tehdyn mallin visuaalisessa parantamisessa, mutta mikä on geometrinen todellisuus parantamisen jälkeen? Se tuskin edes kiinnostaa Huangia, koska hänen työnsä käyttötarkoitus on erilainen.

Kaiken kaikkiaan interneistä löytyy nykyisin lukuisia artikkeleita vastaavasta työstä, kuten tämä ETH:sta tuleva tutkimus kohinaisten ja harvojen pistepilvien muuntamisesta siloisiksi pintamalleiksi syvien neuroverkkojen avulla. Voimmeko luottaa näiden algoritmien toimimiseen esimerkiksi maaston mallintamisessa? Tätä kirjoittaessa emme tyypillisesti voi, joten riskien hallinnassa ja laadun valvonnassa on parasta ottaa käyttöön lääketutkimuksen alaltakin tuttu varovaisuusperiaate.

Tässä tutkimuksessa mittauskohde on ihmisen naama, mutta monasti tutkimuskohteina käytetään myös museoesineitä. Koska museoesineiden virtuaalimallit eivät ole vain visualisoinnin vaan usein myös esinetutkimuksen kohde, niin on hyvä kysyä mitä iloa huonosti mitatusta kohteesta on oikeasti niiden tutkimuksellisessa dokumentoinnissa?

Tutkimusta ja kehitystä huonojen aineistojen parantamiseksi on valtavan paljon ja valitettavasti loppukäyttäjä on useimmiten eniten vaatimassa näitä funktioita aineistoilleen. Tämän todellisuuden huomaa erityisen selkeästi avointen foruminen keskusteluista, jossa ohjelmistokehittäjille lähetään mitä hurjemman näköisiä aineistoja. Siloittelun jälkeen ne tuntuvat kelpaavan vaikkapa tiemittauksen tarpeisiin – mittaustarkkuuksiin fiksu ohjelmistokehittäjä ei kuitenkaan ota kantaa. Oletettavasti moni tilaaja maailmalla ei tee kovin ihmeellistä laadunvalvontaa tilaamilleen tuotteille, jos perunapellosta siloitellut tienpinnat kelpaavat lopputuotteiksi.

Käytännössä on selvää, että uusin aalto tekoälyalgoritmien kehittämisessä ja käyttöönotossa virittää myös pohjaa laatukirjojen ja standardien päivittämieen.

Runkomittaukset ja mittausperusta

Viime vuosina, koko ajan voimistuen, olemme saaneet jatkuvasti signaaleja runkomittausten tekemisen ja tarkoituksen tietotaidon heikkenemisestä. Pitkään alalla toimineina tuntuu suorastaan hämmentävältä, miten nopeasti käytännön rautainen tietotaito voi kadota.

Syy ilmiöön lienee pääosin RTK-GNSS-mittauksen kasvussa niin, että sillä on korvattu paljon muilla mittaustekniikoilla tehtyjä mittauksia. Samalla isoja, neitseelliseen maastoon sijoittuvia isoja infrahankkeita on ollut huomattavasti menneitä vuosikymmeniä vähemmän. Nyt on pitkästä aikaa suunnitteilla lähes 100 km pituinen Espoo – Salo -oikorata. Useampi iso ratahanke kuten Tampereen raitiotie ja pääkaupunkiseudun raidejokeri sijoittuvat puolestaan olemassa olevaan kaupunkiympäristöön, jossa on helppo liikkua, mutta luonnollisesti näissäkin projekteissa tarvitaan oma projektikohtainen mittausperusta taso- ja korkeuskiintopisteineen.

Valtakunnallista kiintopisteverkkoa, joihin rakennusprojektien mittausperusta siis ohjeiden mukaan sidotaan, pitää yllä Maanmittauslaitos. Tämän lisäksi kunnilla on oma alempien pisteiden kiintopisterekisterinsä, joka mittausmenetelmien muuttuessa näyttää erityisesti rapistuneen. Eikä ole Maanmittauslaitoksen alemman luokan pisteistössä hurraamista – pisteitä katoaa jatkuvasti eli ylläpito maksaa rahaa ja vie aikaa. Kuntien mittausosastojen kontolla oleva peruskartan ylläpito ja päivittäminen on tarkkuusvaatimuksiltaan sen verran löperöä tavaraa eli GIS-paikkatietoa, että tehtävä onnistuu RTK-GNSS-mittauksilla. Sama pätee kaupunkimallin vaatimuksiin. Koska maksajaa kiintöpisteverkolle ei siis ole, niin sen ylläpito ja merkitys on monessa kaupungissa jo unohdettu.

Tässä vaiheessa ongelmat astuvat mukaan kuvioon, sillä kuntien alueilla tehtävät rakennusprojektit tarvitsevat paikalliseen luotettavaan pisteverkkoon sidotun mittausperustan. Kaikki rakentamisen laatu- ja tarkkuusvaatimukset mittausten osalta on määritelty valtakunnallisen verkon suhteen, jolloin voidaan edes tarkistaa tulokset. Riidat syntyvät heti kun eri osapuolet tekevät mittauksensa joko omassa mittausperustassa (esimerkiksi eri puolilta kauempaa tuodut kiintopisteet) tai eivät käytä ollenkaan paikallista vaan globaalia mittausperustaa kuten RTK-GNSS-mittauksissa voidaan helposti tehdä. Sitten joka puolella ihmetellään esimerkiksi 5 -10 cm pykäliä teissä, joita katurakenteiden ja päällysteiden tekijät pyrkivät luonnollistesti tasoittamaan ”silmällä”. Aina he eivät kykene siihen. Muun muassa Helsingin uusissa kaupunginosissa on aikamoisia rakenteiden korkeusongelmia.

Huomioitavaa on, ettei meillä ole globaalin mittausperustan laadunvalvontajärjestelmää vaan se perustuu hierarkkiseen ylemmästä pisteistöstä alempaan määriteltyyn paikalliseen/ valtakunnalliseen järjestelmään.

Huolestuttavaa ei ole pelkästään toteuttajien tietotaidon katoaminen vaan myös tilaajien kasvava ymmärtämättömyys asiasta. Ennen tilaajillakin oli sentään tiukat laatujärjestelmänsä, joilla valvottiin toteutusta, mutta nyt myös tilaajienkin laadunvarmistus tuntuu olevan osin katoavaa kansanperinnettä.

Liikenneviraston ohjeistus aihepiiristä, sekä mittausohje että toimintaohje, on hyvin ajan tasalla tarvittavista vaatimuksista. Kuitenkin koulutuksellinen ja käytännön tietämättömyys aihepiiristä on kasvavassa määrin retuperällä. Tarttis tehrä jotain?

Jos aihepiiri kiinnostaa, niin tervetuloa Maanmittauspäiville 27.3. klo 14:30 kuuntelemaan DI Tauno Suominen esitystä ”Runkomittaukset – katoavaa kansanperinnettäkö”. Tauno on on ollut mukana sadoissa infrahankkeissa ja toiminut primus motorina ilmalaserkeilauksen käyttöönotossa Suomessa 20 vuotta sitten. Hän on TVH:n mies ja ylpeä siitä.

Luonnollisesti tarjoamme myös aihepiirin käytännön koulutusta, joten ole yhteydessä jos tarvitset tietoa.

Lisää luettavaa:

https://julkaisut.liikennevirasto.fi/pdf8/lo_2017-18_maastotiedot_mittausohje_web.pdf

https://julkaisut.liikennevirasto.fi/pdf8/lo_2017-19_maastotietojen_hankinta_web.pdf

1998 – 2018. 20 vuotta operatiivista ilmalaserkeilausta Suomessa

Ennen kuin vuosi vaihtuu ja suuntaamme katseet taas tulevaan, niin tehdäänpä pieni katsaus ajassa taaksepäin. 20 vuotta sitten Suomessa koettiin sellainen disruptiivinen muutos, jollaista poliitikot ja erilaiset visionäärit koko ajan haikailevat. Koska muutoksen aikaansaanutta organisaatiota eli Tielaitosta ei enää sellaisenaan ole, niin muistellaanpa hieman mitä tapahtui.

Valtatie 1:n uusi linjaus välille Lohja-Suomusjärvi oli päätetty rakentaa ja aikataulu oli tavanomaisen tiukka. Maastomalli piti luonnollisesti mitata suunnittelua varten ja silloinen Tielaitos ryhtyi toimeen heti päätöksen tultua. Kentällä hyöri 30 mittausryhmää, mutta työ sujui hitaasti. Paikan päällä todettiin maaston olevan todellakin niin hankalaa jyrkkine kallioseinämineen, tiheine pusikoineen ja suoalueineen, että mittausryhmät olisi pitänyt tuplata aikataulussa pysymiseen.

Mittausryhminen tuplaamisen sijaan saatiin lupa ja kunnollinen rahoitus T&K-projektiin ilmalaserkeilauksen kehittämiseksi infrasuunnittelun tarpeisiin. Itse mittaustekniikka oli tuohon aikaan pääosin vielä tutkimuksellisella tasolla ja globaalisti kaupallisessa käytössä olevat laitteistot pystyi laskemaan kymmenella sormella. Kunnollisia ohjelmistoja aineistojen käsittelyyn ei ollut.

Tielaitoksen konsultointiyksikössä tuolloin toiminut nykyinen kouluttajamme ja projektien vetäjämme DI Tauno Suominen oli käynyt Ruotsissa tutustumassa Saab Survey AB:n kehittämään TopEye-laitteistoon ja teknologiaan vuonna 1997 ja syksyllä 1998 tehtiin Tielaitoksen ensimmäinen keilaus Lohja-Suomusjärvi osuudella. Iso osa työstä jouduttiin uusimaan keväällä 1999, koska ensimmäisellä kerralla lentolinjat suunniteltiin perinteisen ilmakuvauksen opein. Oppimisläksynä oli, että uudet teknologiat vaativat koko prosessin uudelleen suunnittelun kun niistä halutaan hyötyä kunnolla.

Tauno on kirjoittanut jo aikoinaan useita artikkeleita, joissa kuvataan alkuaikojen tapahtumia. Jos aihepiiri kiinnostaa laajemmin, niin Valtatie 1:n tapahtumia kuvataan tässä Maankäytön artikkelissa ja Kerava-Lahti oikoradan rakentaminen mittauksen kannalta kerrotaan täällä.

Tauno allekirjoittaa vielä edelleenkin kirjoittamansa lukuunottamatta ilmakuvia sisältävien hybridiaineistojen tarvetta. Moderneilla keilaimilla tuotettu tiheä pistipilviaineisto ei tarvitse kuva-aineistoja rinnalleen tulkintaa ja mallinnusta varten ja mahdolliset ortokuvat voi tehdä suoraan pistepilvistä. Kustannuksellisesti kyseessä on suuri säästö menneeseen verrattuna, sillä ilmakuvaus tehdään useimmiten erillisillä lennoilla ja sääikkuna onnistuneeseen kuvaukseen on huomattavasti kapeampi kuin laserkeilauksessa.

Mainittakoon vielä tämän saman tuotekehitysprojektin aikaansaama TerraSolid Oy:n pistepilviaineistojen ohjelmistokehitys, jolla yhtiö onkin onnistuneesti valloittanut maailmaa. Tekniikan kehityksen varhaisessa vaiheessa suoraan tarpeeseen toteutettu ohjelmistokehitys
yhdessä asiakkaan kanssa antoi TerraSolidille avainaseman myös globaaleilla markkinoilla.

Training: geodetic monitoring using mobile laser scanning

During their training, the STARA surveyors have been facing increasingly more difficult projects as they progress on their learning path. Typically urban environments have more challenges than working on open roads, so basically they have practiced to deliver projects in their normal working environment. There are e.g. a few hundred kilometers of tunnels in Helsinki ( and who knows, maybe a 100 km tunnel between Helsinki and Tallinn in the future) and the second longest tunnel in the world, the Päijänne water tunnel also ends here.

Tunnels mean non-existing GNSS and have been a good exercise to geodetic monitoring of support walls. Founded on a hilly terrain, Helsinki has many old and new support walls and structures that require monitoring in case of deformation and other changes.

In the center of Helsinki, these walls are often located in urban canyons, but they can be seen from the road and therefore they can be measured also from a moving vehicle. The urban canyons create almost tunnel like experiences as far as GNSS is concerned which is why measuring tunnels is a good practice for this type of monitoring.

When geodetic monitoring is discussed, the accuracy requirements determine the methods and the used tools. With careful planning and right equiment, the RIEGL VMX-1HA, our calculations show that we can detect deformations as small as 5 mm on these uneven stone, which is adequate for this purpose.

During the training, The STARA surveyors have scanned 3 different support walls and are now carefully processing the data to suit the purposes. They will create the zero documentation which will be used again in 6 months time as a comparison for the future scans.

Below you can see screenshots from the raw data – the georeferenced mobile lidar data in different locations around Helsinki. The whole street with its infrastructure can be modeled from this data as well whenever needed.

Koulutus, osa nn: tunnelit

Koulutuksissamme käsittelemme monenlaisia mittauskohteita asiakkaiden toiveiden mukaan. Näin ollen kaupungeissa, joissa on paljon tunneleita, täytyy myös osata mitata tunneleita suunnittelun- ja rakentamisen vaatimalla tarkkuuvaatimustasolla. Tehtävään sopivalla laitteistolla kuten Riegl VMX-1HA:lla tunneleita voidaan mitata myös liikkuvasti.

Näin ollen tuoreimmassa koulutuksessamme on harjoiteltu eri tyyppisten, lyhyiden ja pitkien, vanhojen ja uusien, kevyen liikenteen ja ajotunnelien mittausta. Pisin mittaamamme tunneli Helsingissä on 2 km pituinen Vuosaaren satamatunneli. Kylmäharjoittelumateriaalina voidaan käyttää myös peitteisiä kadunpätkiä, jotka korkeista rakennuksista ja puista johtuen ovat käytännöllisesti tunneleita GNSS-mittauksen osalta. Tällaisia katuosuuksia Helsingissä riittää!

Alla muutama kuva mitatuista aineistoista Vuosaaresta ja Kalasatamasta.

2 km kaksoistunnelia Vuosaaressa.
Paksu profiili, jossa näkyy tunneliin asennettuja laitteita.
Tunnelinsuu.
Kalastaman uuden keskuksen rakenteita Kulosaaren sillalla.
Itäväylällä mennään kohti Kalasatamaa ja keskustaa.
Portaali Itäväylällä.

Venelaserskannauksen tuloksia

Koulutuksen aikana veneestä tehty laserskannaus Riegl VMX-1HA-laserskannausjärjestelmällä osoittautui mielenkiintoiseksi monella tavalla, joten julkaisemme hiukan kuvia aineistosta. Koulutuksessa olevat mittaajat alkavat tässä vaiheessa olla jo hyvällä tasolla tekemisessä.

Aineistoon yhdistyy osin myös autosta maasta käsin tehty mobiililaserskannaus, joten näissä paikoissa pistepilvi on myös hyvin kattava ja rakenteet on mitattu kaikilta puolilta. Mittausaineiston tarkkuus on senttimetritasolla eli myös veneestä tehty mittaus täyttää suunnitteluaineiston pohjana käytettyjen aineistojen tarkkuusvaatimukset.

Lopputuloksessa ihailimme sitä, miten hyvin maalta ja merelta skannatut istuvat yhteen ilman mitään sen suurempia säätöjä.

Koska meren pinta on normaalia matalammalla, saimme mitattua paljon yleensä veden alla olevia rakenteita kuten pitkät pätkät kaijojen paaluja. Alla olevissa kahdessa kuvassa kaijan yläpinnan pistepilvi on piilotettu, jolloin näemme sen alla olevia paaluja. Kahden ristikkäisen skannerin järjestelmällä paaluja saatiin mitattu syvältä kaijan alta ja jopa rakenteen takaseinää näkyy.

Rannalta käsin mitattu aineisto istuu tosiaan erinomaisesti veneestä mitattuun aineistoon

Samalla kertaa tuli myös mitattua Viking Xpress -laivan toinen kylki. Pienen odottelun jälkeen laiva lähti Tallinnaan, jolloin saimme mitattua terminaalin merenpuoleiset rakenteet.

Tästä on hyvä jatkaa!

Suomen korkein/isoin puu

Suomen korkein puu, yli 47 m korkea siperianlehtikuusi, löytyy Punkaharjulta. Saimme kunnian skannata sen muutama vuosi sitten silloisen Metlan, nykyisen Luken tutkijan Esko Oksan kanssa. Puusta voi lukea lisää Ylen tuoreesta uutisesta.

Tässä Suomen korkein siperianlehtikuusi näkyy lajitoveriensa keskuudessa. Se tosiaan erottuu pituudellaan.

Latvan mittauksen mahdollistava monipistemittaus, tähyksetön työskentely myös metsissä ja automaattinen aineistojen yhdistäminen ovat verraton yhdistelmä metsien mittauksessa.  Tiheydestä huolimatta Riegl VZ-400-skannerilla saatiin mitattua myös latva – aallonmuodon mittausalgoritmi tekee sen mahdolliseksi.

Suomen korkein siperianlehtikuusi eroteteltuna naapureistaan. Skannauksessa näkyy hyvin puun latvanipukka.

Teimme suurten puiden skannauskiertueen, joten siperianlehtikuusen lisäksi skannasimme artikkelissakin mainitun Heinolan Tsaarin poppelin, jonka tilavuudeksi paljastui yli 30 kuutiota. Jo sen yksittäiset oksat ovat valtavia.

Isoista puista löytyy vielä Toivakassa asusteleva mänty. Tämäkin mänty kasvaa keskellä metsää, mutta pistepilvileikkauksesta huomaa miten hyvin se erottuu lajitovereistaan. Klikkaamalla kuvaa pääset mäntyä esittelevään videoon.

Olemme skannanneet Rieglin skannereilla kaikenlaisia puita ja iloksemme työ jatkuu useilla tahoilla Riegl VZ-400i-skannereilla. Asiakkaamme skannaavat Suomessa, mutta seuraavaksi alkaa trooppisten metsien skannaus eri puolilla maailmaa. Sitä ennen voimme edelleenkin ihastella, miten hienosti myös pieni erikoiskuusi skannautui – Rieglin skannereilla latvuston tilavuus saadaan laskettua oikein! Tämä kuusi ei ole Suomen suurin.

Droonit taas tähtäimessä

Droonimaailmassa sattuu ja tapahtuu käyttäjämäärien lisääntyessä. Pitäkäähän huolta laitteistanne ammattikäyttäjät!

Englannissa on nyt annettu ensimmäinen sakko häiritsevästä lennättämisestä eli käytännössä poliisin työn häiritsemisestä. Poliisi etsi kadonnutta henkilöä ja poliisihelikopterin käyttö jouduttiin lopettamaan droonin pörräiltyä liian lähellä. Seuraavaksi lähdettiin etsimään häiriödroonin käyttäjää ja nähtiin droonin laskeutuvan erään talon takapihalle. Paikalle saapunut poliisi pidätti talon asukkaan ja etsintöjen jälkeen drooni löytyi piilotettuna kylpyhuoneesta.

Käytännössä kyseessä oli meilläkin lisääntynyt tapa lähteä ihmettelemään tapahtunutta, kun nähdään poliisin ja muun pelastushenkilökunnan työskentelevän jossain. Droonimies oli ajatellut läheisellä tiellä tapahtuneen liikenneonnettomuuden ja lähti kuvaamaan sitä.

Häiriökäyttäytymiseen liittyy myös Yhdysvalloista saapunut uutinen, jonka mukaan NIST on kerännyt droonitietokannan poliisin saaliiksi jääneiden droonien omistajien tunnistamiseen. Käytännössä halutaan siis tietää kuka, mitä, missä, milloin ja miksi droonia on lennättänyt.

Tietokannassa löytyy ohjeet näiden tietojen löytämiseen yleisimmistä drooneista ja lisäksi on löytynyt jopa myös omistajien luottokorttitiedot ja osoite. Ohjaimen ja kännykän välinen yhteys ei ole erityisen suojattu ja turvallinen. Käytännössä tällä hetkellä löytyneet droonit voivat kertoa paljon tietoa omistajastaan ja minkälaisiin tehtäviin laitetta on käytetty.

2 päivää, 12 kilometria…hmmmm…

Microdrone on esitellyt Saksassa BVLOS-kuvausdroonia ja sen käyttöä tienmittauksessa. Lopputuotteet näyttävät olevan asset management -tarkkuusluokassa ja trendikkäästi mitataan myös uria.

Videopätkässä kerrotaan kenttämittauksen yksityiskohtia seuraavasti: yksi päivä mittauksen suunnitteluun ja toinen päivä sen toteutukseen.

Siis mitä ihmettä, miksi näin hidasta uutuustuotetta promotaan muuten kuin sen takia, että on kokeiltu näköyhteydetöntä lentoa? Kohde on täysin ajettava eli ei olla vaikeakulkuisessa maastossa, jossa droonit ovat sinänsä edukseen. Kaikelle on yleensä sijansa.

Tuollaisen moottoritienpätkän voisi mitata mobiililaserskannauksella alle tunnissa, kuten me teimme jo 2014 valtatiellä 7 Kotkan tienoilla. Koska järjestelmämme oli tuolloin uusi, niin se testattiin ensin Liikenneviraston määräykset täyttäväksi ja se jälkeen teimme runsaan 20 km uuden tienpätkän loppumittauksen. Kehittelimme tuolloin signaalitonta mittaustekniikkaamme, jonka mahdollistaa laadukas laitteistomme.

Samasta mittausaineistoitosta saa sivutuotteena kaikki asset management -tyyppiset tuotteet luonnollisesti tarkemmin kuin kuvausdroonilla, mutta V7:n mittauksissa tärkeimpänä lopputuotteena oli tietysti uuden tien pinta vaadituissa toleransseissa sekä lähtötieto painumien seurantaan.

On ollut mielenkiintoista huomata, miten tiedottomia päättäjät ovat State-of-Art-menetelmistä. Saksassa perinteinen ongelma on tietysti ”not invented here” eli kaikki muualla kehitetty pitää kehittää uusiksi saksalaisin voimin. Meillä kaikilla on omat ongelmamme.

Videossa mitataan tietä korjaussuunnitelmaa varten Pohjois-Suomessa.

 

Uusi RiPANO aineiston jakoon ja CAD-työskentelyyn

Tällä kertaa Intergeo-uutuuksien esittelyvuorossa on ohjelmapuolelta RIEGL RiPANO, josta julkistettiin Frankfurtissa uusi versio. RIEGL RiPANO on staattisen skannerityöskentelyn ohjelma, jolla projektit julkaistaan nettiversioiksi. Nyt ohjelman avulla käyttäjä voi jakamisen lisäksi tehdä aineistoista leikkauskuvia CAD-työskentelyyn (esim. ortokuvia julkisivuista) ja mittakaavassa julkaistuja PDF-tulosteita.

Käytännössä aineiston tuottaja julkaiseen projektin ja sen jälkeen hän ja/tai aineiston muut käyttäjät voivat tehdä tarvittavat tulosteet verkossa. Toimintatapaan pääsee tutustumaan Rieglin omassa webdemossa, joka alkaa mainiolla esittelyvideolla. Itse aineistoon pääsee myös käsiksi ja tulosten tuottamista pääsee kokeilemaan. Klikkaa webdemo auki.

Ensi viikolla RiPanoon pääsee tutustumaan myös Paikkatietomarkkinoilla Helsingin Messukeskuksessa, jossa olemme mukana osastolla B4. Tulosta lippusi ja ilmoittaudu kävijäksi tästä linkistä. Nähdään messuilla!

Uusi VUX-240 UAV/helikopteriskanneri

Rieglin juhlavuoden laiteuutuuksista mielenkiintoisin on uusi miehittämättömiin ja miehitettyihin ilma-aluksiin soveltuva VUX-240 skanneri. Kaikki edelliset VUX-sarjan skannerit säilyvät edelleen tuotannossa, mutta niiden rinnalla VUX-240 julkaistu uutuus on suunnattu erityisesti linjamaisiin mittauksiin kuten sähkölinjoihin. Nopeana skannerina se soveltuu myös eri tyyppisiin topografisiin mittauksiin tai vaikkapa metsien kartoitukseen.

Uutuusskannerin mittausala on 75° kohtisuoraan lentolinjaan nähden ja sen mittausnopeus on huikea 1,8 MHz eli 1 500 000 pistettä/s. Skannerin mittaustekniikka on Rieglin ainutlaatuinen pulssimittaus aallonmuodon reaaliaikaisella analyysilla ja monipistemittauksella. Profiileja eli keskinään yhdensuuntaisia linjoja saadaan mitattua 400 sekunnissa. Nopeus on siis tuplaantunut 1LR ja 1UAV -skannereihin nähden skannerin painon säilyessä lähes samana.

Huima nopeus sallii mittausalustan liikkuvan entistä nopeammin pistevälin säilyessa hyvänä.

Myös etäisyydenmittaus on kaksinkertaistunut 1LR-skanneriin nähden, mikä sallii korkeamman lentokorkeuden aina 1 400 m (AGL) asti. Esimerkiksi lennettäessä 250 m korkeudessa 60 solmun nopeudella saavutetaan 120 pistettä/m2 pistetiheys ja vastaavasti lennettäessä 610 metrin korkeudella 60 solmun nopeudella, niin pistetiheys on tyypillisesti 9 pistettä/m2. Lisää esimerkkeja lentokorkeuden ja nopeuden vaikutuksesta pistetiheyteen voi tutkia laitteen esitteestä.

Suosittelemme skannerin hankintaa valmiiksi integroituna pakettina (VUX-SYS) GNSS/IMU-järjestelmän kanssa, jolloin kokonaispaino on 4,5 kg. Samalla järjestelmään voidaan myös integroida  max. 4 kappaletta kameroita samanaikaiseen valokuvaukseen. Mikään ei luonnollisestikaan estä esim. lämpökameran tai hyperspektraaliakameran integrointia skanneriin, kunhan valitut laitteet tukevat mittausnopeutta. Järjestelmän keräämät aineistot voi tallentaa laitteen sisäiselle 240 GBitin SSD-kiintolevylle.

Nyt kun UAS/RPAS-skannaus eli miehittämättömästä ilma-aluksesta tehtävä skannaus on lähtenyt maailmalla kunnolla liikkeelle, niin tuloksen näkee Rieglin kasvavassa laitevalikoimassa. Intergeo-messuilla esillä olleet lennokit olivat pääosin isoja laitteita, joilla on paljon kantokykyä. Silloin kun lastina oli skanneri, niin merkkinä oli pääosin Riegl. Sama lopputulos nähtiin jopa markkinajohtaja DJI:n osastolla. Muutos viime vuoteen oli merkittävä, sillä silloin kyydissä oli vielä paljon Velodynen skannereita. Kokeillut niillä on nyt selkeästi tehty ilman että mittauksellisesti olisi saatu aikaan merkittäviä tuloksia.

RIEGL miniVUX DJI:n osastolla. Kuvan näköistä integrointia emme suosittele – DJI:llakin on näköjään oppimista sensorien integroinnista.

Uusi VUX-240-skanneri tulee ulos tuotannosta Q2/2019.

RIEGL VMX-RAIL – Intergeo 2018 uutuus

RIEGLin vuoden 2018 uutuuksista mielenkiintoisimpia on VMX – RAIL, kolme VUX-1HA -skanneria sisältävä rautateiden mittaukseen suunniteltu mobiililaserskannausjärjestelmä, jolla voi mitata huimalla 3 MHz:n pulssintoistotaajuudella 750 profiilia sekunnissa. Näin mittausalustan kulkiessa 80 km/t saavutetaan 7000 pistettä neliömetrille 3 m etäisyydellä skannerista ja tarpeen mukaan voidaan kulkea vaikka 130 km tuntinopeudella. Näillä spekseillä jää mittaamatta hyvin vähän raideympäristön kohteista.

Kuten tyypillistä Rieglille, niin skannausjärjestelmään voi kytkeä muita sensoreita kuten esimerkiksi kameroita. Kuka haluaa Ladybug-kameralla tuotettua panoraamakuvaa – kuka taas jopa 9 kappaleella Rieglin 20 Mpx kameroilla tuotettuja yksityiskohtakuvia. Jos se meistä olisi kiinni, niin emme tuotantokäytössä laita kameroita mobiililaserskannereihin, sillä vaadittuja valaistusolosuhteita odottaessa hukataan tehokasta mittausaikaa. Esimerkiksi ilmalaserkeilausta otehdään usein öisin ilmakehän häiriöiden ollessa vähäisempiä kun taas kuvanotto voidaan tehdä vain hyvällä kuvaussäällä päiväsaikaan. Lisäksi skannaukselle hyvä lentolinjasuunnittelu ei ole ihanteellinen valokuvaukselle. Sama pätee myös maan päällä tehtävässä mobiililaserskannauksessa.

Samaan lopputulokseen eli skannauksen ja kuvauksen eriyttämiseen näyttää kuvien perusteella päätyneen myös Ranskan valtionrautatiet SNCF. Lidar-projektissaan (linkki videoon) he ovat nyt päätyneet hankkimaan peräti 3 kappaletta RIEGL VMX-RAIL laserskannausjärjestelmiä, joilla tehdään ajan hengen mukaan digitaalinen kaksonen koko rautateistä muunmuassa IoT:n tarpeisiin. Nämä 3 VMX-RAIL -mittaavat muuten jo täyttä häkää rautateita.

SNCF:n johtajat kertovat järjestelmän tuottavuudesta niin, että keskimäärin yhden tunnin mittauksella korvataan nyt 3-4 hengen mittaustiimin 6 kuukauden työrupeama. Kolmella mittausjunalla kuljetaan sama rataosuus 4 kuukauden välein ja tarkkaillaan näin muutoksia raiteissa. Kuten me olemme Suomessa osoittaneet maanteiden mittauksessa, niin myös teiden ja samoin rautateiden geometrioissa on paljon seuraamista ja korjaamista. Huonolaatuisesta mittausaineistosta ei voi luotettavasti analysoida tarvittavia muuttujia, joten oikeiden tulosten saavuttamiseksi on turvauduttava hyvään kalustoon. Ei tarvitse epäillä, etteikö Ranskan rautateilläkin ole nähty monen sorttista kokeilijaa, myös ranskalaisia yrityksiä, mutta tulokset ratkaisevat.

Tarvitsetko lisätietoja? Ota yhteyttä p. 045 633 6272 tai nordic (@) geocenter.fi, jolloin voimme kertoa lisää.

RIEGLin uutuudet 2018

Intergeon ensimmäinen päivä on ohi ja uusi on juuri alkamassa. Ensimmäinen päivämme kului tutustuessa tuoteuutuuksiin, joita on sekä laite- että ohjelmistopuolella. Esittelemme uutuuksia tarkemmin myöhemmin, mutta alla hieman alkupaloja maisteltavaksi.

Tänä vuonna eniten uutuuksia julkaistiin ilmalaserskannerien sarjaan eli vihreät laserit VQ-880-GII ja VQ-840-G; infrapunalaserit VQ-480 II,  VQ-580 II sekä VUX-240. Näistä VUX-240 sekä VQ-840-G soveltuvat myös miehittämättömien ilma-alusten sensoreiksi lisäten jälleen suorituskykyä.

Mobiililaserskannerien sarjassa uutuus on kolme VUX-skanneria sisältävä VMX-RAIL, joka nimensä mukaisesti on suunnattu rautateiden mittauksiin. Ensimmäinen asiakas on jälleen Ranskan rautatiet. Näyttelyosastolla on esillä juuri tuotantoon saatu VMX-2HA.

Ohjelmistoista RiScan Pro ja RiPANO saivat myös päivitystä kun taas RiPROCESSin vuoro on vuoden 2019 alkupuolella. Maalaserkeilainten appseihin on puolestaan lisätty monitorointisovellys ja yhteistyökumppanin kanssa on julkaistu monitorointisovellus vaativimpiin sovelluksiin.

Kiirettä siis riittää näihin kaikkiin perehtyessä! Intergeossa on vielä kaksi päivää aikaa tutustua uutuuksiin helposti samalla kerralla ja Rieglin kehittäjät ovat lisäksi paikalla vastaamassa kysymyksiin. Tervetuloa!

 

Biomassalaskenta ja hiilinielujen määrä tarkentuvat paremmilla mittauksilla

Belgialaiset tutkijat selvittävät kolmivuotisessa projektissa, miten trooppisen metsien biomassojen laskentaa voitaisiin tarkentaa nykyisestä. Trooppisilla metsillä tarkoitetaan tässä hyvin tiiviitä metsiä, joiden mittaus pelkästään ilmasta käsin voi tuottaa suuria virheitä biomassojen laskennassa. Alueelliset vaihtelut näyttävät olevan ajateltua suurempia, jolloin myös nykymallit laskevat väärin.

Tähän ongelmakenttään on paneuduttu yhdistämällä maalaserkeilausta ja droonista tehtyä tiheää ilmalaserkeilausta, jolloin koealojen yksittäisten puiden muoto on saatu laskettua huomattavasti nykymalleja paremmin. Käytännössä aineiston hankintatapa on samanlainen kuin meidän asiakkaalle vuonna 2016 toteuttama muutama erityyppisen puustoalan mittaus Suomessa ja laitteetkin ovat samat samat: Riegl VZ-400i sekä Riegl RiCopter VUX-1UAV-laserskannerilla.

Tarkemmilla näytteillä isojen metsäalojen satelliitista tai lentokoneella tehdyt mittaukset voidaan näin kalibroida paremmin ja biomassan laskentatulokset tarkentuvat. Maailma ei ole siinä mielessä tasa-arvoinen paikka, että metsät tunnettaisiin samalla tarkkuudella joka maassa.

Kuvassa aineistosta segmentoituja puita. Lisää tietoa itse työstä Lidarnewsissa ja laskennasta enemmän tutkijoiden tieteellisissä artikkeleissa.

Intergeo 2018 Frankfurtissa

Maanmittausalan vuotuiset suurmessut alkavat pian eli tarkemmin ottaen kyseessä on Saksan geodeettien, geoinformaatikkojena ja maankäytön ammattilaisten järjestämä Intergeo 16.-18. lokakuuta 2018. Viime vuonna paikalle saapui yli 18 000 messuvierasta.

Tapahtumalla on pitkät perinteet, sillä sota-aikojen taukoja lukuunottamatta sitä on järjestetty saksalaisten geodeettien päivänä vuodesta 1872 alkaen ja INTERGEO nimellä vuodesta 1995. Hessenin osavaltion Frankfurt am Mainissa Intergeo on järjestetty edellisen kerran vuonna 2002.

Vaikka Intergeo on vuosien mittaan hieman pienentynyt, on se edelleenkin maailman suurin maanmittausalan tapahtuma. Aasian tapahtumien kasvusta huolimatta myös paljon aasialaisia saapuu paikalle näkemään tuoreimmat laite- ja ohjelmistouutuudet. Intergeoa voi myös suositella opintomatkakohteeksi alan opiskelijoille, sillä paikan päällä saa aavistuksen alan trendeistä, keskustelunaihepiireistä maailmalla ja näkee ratkaisuja, jotka eivät ehkä koskaan saavu Suomeen.

Seminaariohjelma on myös pitkä ja vaikuttava – täyttä tavaraa maankäytön ja mittauksen aihepiireistä. Tänä vuonna yleisotsikkona on: Geoinformatiikka – digitalisaation DNA. Viime vuonna osallistujia oli 1400.

Olemme mukana messuilla kaikkina päivinä ja meidät tavoittaa parhaiten Rieglin osastolta C.080 hallissa 12.0 ja luonnollisesti kännykällä. Meillä on vielä jäljellä muutamia vapaalippuja, joten ole toki yhteydessä jos olet tulossa paikan päälle.

Tervetuloa mukaan Intergeoon!

 

 

Robottibussi skannattuna

Mobiililaserskannauksen aikana kartoitetaan koko ympäristö, jolloin katurakenteiden lisäksi pistepilveen tallentuu esimerkiksi muita kadulla liikkuvia ajoneuvoja. Tällä viikolla saimme skannattua Helsingissä koeajettavan robottibussin – ranskalaista tekniikkaa Helsingin kaduilla. Alla pari otosta pistepilvestä mitattuna Riegl VMX-1HA -järjestelmällä. Varsinainen mittauskohteemme ovat kadut ja infra, jolloin häiriöt, kuten ajoneuvot, normaalisti poistetaan  prosessoinnin aikana.

Laserskanneri dronessa – pettymys vai tuottoisa työkalu?

Mittausalalta löytyy maailmalta muutamia blogisteja, joiden kirjoituksia on mukava seurata. Jason Wilder Young on kirjoittanut omaa blogia, mutta tällä kertaa hän purkaa ajatuksiaan Lidarnewsin sivuilla.

Tällä kertaa syynä ovat laserskannaavat droonit, joita USAssa on alkanut näkyä markkinoilla kasvavia määriä. Wilder vertaa tämänhetkistä tilannetta aikakauteen, jolloin miehitettyihin lentokoneisiin ja helikoptereihin alkoi ilmaantua ilmalaserskannereita ja markkinat täyttyivät hetkeksi kaikentasoisista tekijöistä – laatuvaihtelut olivat siis suuria. Myös vanhat ilmakuvaukseen erikoistuneet yhtiöt joutuivat opettelemaan uutta, sillä laserkeilaus ja ilmakuvaus ovat varsin erilaisia tapoja tehdä mittausta.

Drone Lidar Components Present Data Quality Challenges

USA:ssa ja myös meillä Suomessakin dronet ovat muuttaneet mittausmarkkinaa ja moni uusia toiveikkaita on nyt mukana tarjoamassa palveluita. Kuten perinteisessä ilmakuvauksessa, myös dronekuvaajat joutuvat huomaavan menetelmän hyödyt ja rajoitukset, sillä mittausalusta ei muuta fysiikkaa.

Luonnollinen seuraus oppimiskäyrällä on siirtyminen laserskannaus eli lidar-tekniikkaan, mutta siirtymä ei tosiaankaan ole tietämättömälle helppo. Ensimmäiseen ansaan astutaan helposti jo laitevalinnassa, koska kuvitellaan halvoilla järjestelmillä tuotettavan laadukasta mittausaineistoa. Mittausanturiksi valikoituvat näin ollen robottiautorintamalle kehitteillä olevat autojen törmäyksenestoanturit. Nämä yhdistettynä heikkoon GNSS-inertianavigointitekniikkaan on jo vaikea kombinaatio kokeneelle ammattilaisellekin.

Youngin loppusanoihin on hyvä yhtyä – kaikki laserskannausjärjestelmät ja niiden käyttäjät eivät ole yhdenvertaisia. On olemassa droneoperaattoreita, jotka keräävät laserskannausaineistoja ja olemassa laserskannausoperaattoreita, jotka käyttävät droneja. Jälkimmäiseltä taholta sopii jo odottaa, että he tietävät mitä tekevät. Lisäksi hänen kokemuksensa mukaan vain Rieglin skannerin sisältävillä järjestelmillä on mahdollista tuottaa mittauksellisesti haluttuja lopputuloksia.

”It should be understood that all LiDAR is not created equal and just because someone has a LiDAR it doesn’t mean they can collect accurate LiDAR data. There are drone operators that collect LiDAR and there are LiDAR operators that use drones. It shouldn’t matter what platform LiDAR is operated from if the company understands the technology. Professionals will know how to get accurate LiDAR data from any platform.”

Väylät & liikenne 5.-6.9. Tampereella

Osallistumme syksyn ensimmäiselle messuillemme ensi viikolla Tampereella.

Suomen Tieyhdistyksen järjestämässä perinteisessä ammattikonferenssissa käsitellään teiden kunnossapidon ja liikenteen teemoja. Teemaan liittyvässä näyttelyssä voi käydä juttelemassa alan toimijoiden kanssa ja tutustumassa tarjontaan.

Tervetuloa Sorsapuistonsaliin osastollelle S570 kuulemaan ajankohtaisista laserskannausprojekteistamme! Kerromme myös mielellämme erilaisista laitevaihtoehdoista ja missä kehityksessä mennään.