Kadonnutta teknologiaa metsästämässä

Maanmittauslaitoksen korkeus- ja kolmiopisteitä maastossa etsiessä on aikaa pohtia monenlaisia asioita, myös tekniikan katoavaisuutta. Tosin infrarakentamisalalla tarkat paikalliset korkeuspisteet ovat edelleenkin toiminnan lähtökohta – osa projektien mittausperustaa, joten paikalliset korkeuskiintopisteet ovat edelleenkin tärkeä osa rakentamisen mittausinfraa.

Korkopultti lymyää metsän siimeksessä.

Kun mittaamme teiden peruskorjauksen vaatiman suunnittelun lähtötietoa, niin mittausaineisto on sidottava fyysisiin pisteisiin. Tyypillisesti virallisen taso- ja korkeuskiintopistetiedon tarjoaa Maanmittauslaitos tai kunta, mutta pisteiden tuhoutuminen/katoaminen/vanheneminen maastossa johtaa helposti uusien pisteiden mittaustarpeeseen samoin kuin pisteistön paikallinen tihentäminen. Yksi viime aikojen suurimmista operaatioista lienee Tampereen raitiotien mittausperustan luominen ja Helsingin raidejokeri on kooltaan myös iso.

Tampereella rakentajien mittausperustaan kuului lopulta 458 pistettä ja sen ensimmäiset pisteet (staattinen GNSS) mitattiin samanaikaisesti meidän tekemämme mobiililaserkeilauksen kanssa, jotta saimme aineiston sidottua rakennusaikaiseen mittausperustaan. Raidejokerin osalta tietoa löytyy tässä vaiheessa ainakin budjetista eli mittausperustan luomiseen on varattu 119 000 EUR. Surullisinta näissä nykyprojekteissa on se, että tilaajatahoille täytyy vääntää rautalangasta mittausperustan olemassaolon tarpeellisuus jo suunnitteluvaiheessa, vaikka tämä tieto oli ennen itsestäänselvyys alan ammattilaisten keskuudessa. ”Ilmaan” tai epähomogeeniseen lähtötietoon suunnitteleminen tulee kalliiksi rakentamisvaiheessa ja siksi mittausperusta on vaatimuksena myös julkisen hallinnon mittausohjeissa. Raidejokerin kohdalla huomaamme mittausperustan peräti puuttuneen alkuperäisestä budjetista. Hohhoijaa…

Mutta takaisin ihmettelemään kadonnutta teknologiaa eli vaaitusta. No, ei vaaitus nyt ihan täysin katoamassa ole, mutta sen määrä on vähentynyt merkittävästi varsinkin tarkkuusvaaitusten osalta. Vaaitus on myös osa mittausperustan luomista, sillä takymetrimittausten korkeustarkkuus on vaaitusta heikompaa. Vastaavasti korkeuden mittaus on myös RTK-GNSS-mittausten heikoin lenkki. Useiden tuntien staattisin GNSS-mittauksin korkeus saadaan myös mitattua tarkasti, mutta näitä pisteitä mitataan tyypillisesti harvempaan pitkistä havaintoajoista johtuen ja välit tihennetään vaaituksin. Silloin kun projektin tarkkuuvaatimuksen näin määrittelevät. Tosin satelliittimittaustenkin monipuolinen laskenta alkaa olla myös katoavaa kansallisperinnettä. Saatikka sitten GNSS-, takymetri- ja vaaitushavaintojen yhdistäminen samassa laskennassa.

Metsästimme siis taas paikallisia vaaitsemalla mitattuja korkeuskiintopisteitä, jotta voimme sitoa mobiililaserkeilauksemme paikalliseen järjestelmään. Kiintopisteiden kohdalla metsästys on hyvä vertauskuva, sillä korkopulteilla on tyypillisesti hyvin epämääräinen XY-tasosijaintitieto. Joskus annetut koordinaatit johtavat likimain suoraan oikeaan paikkaan ja joskus taas yli sadan metrin päähän todellisesta sijainnista. Siksi pistekortin piirros on arvokasta metadataa sijainnista. Rakentajien saapuessa muutaman vuoden kuluttua paikalle, heillä on koneissaan näihin pisteisiin sekä mittaamiimme tasokiintopisteisiin sidottu suunnitelma.

Tyypillinen kaarevapintainen korkopultti.

Tosiasiassa emme voi tietenkään olla varmoja asiasta, sillä viime vuosina vastaan on tullut jo useaan otteeseen pieniä ja isoja yrityksiä projekteissa, jossa jopa tietä rakennetaan ja päällysteitä kontrolloidaan RTK-GNSS-mittauksin. Kaikkien ohjeiden vastaisesti, mutta ”kun se on niin helppoa” ja ”kyllähän tämä riittää”. Emme tiedä missä kouluissa nämä tekijät ovat opiskelleet, mutta nappeja siellä on ainakin opittu painamaan. Jos siis syyllisiä jossain vaiheessa etsitään, niin meillä on aina tavoitteena luoda vedenpitävä dokumentaatio mittauksistamme.

Pohjoismainen geodeettinen komissio asetti muuten vuonna 2010 tavoitteeksi laskea 5 mm kvasigeoidin ja sen saavuttamisaikataulua hahmoteltiin 10 – 20 vuoden mittaiseksi. Ruotsissa ja Virossa on otettu käyttöön Pohjoismaiden uusin ja tarkin geoidimalli NKG2015, mutta ei senkään tarkkuudella saavuteta kaikkia infrarakentamisen toleransseja. Ruotsissa geoidin tai siis vertauspinnan tarkkuus on 15-20 mm, mikä saavutetaan 68% mittauksista (1 sigma). Se perinteinen 2,5 sigman vaatimus on näillä lukemilla siis 37-50 mm. Ruotsissa on lisäksi huomattavasti tiheämpi GNSS-asemien verkosto korjaussignaalia varten kuin meillä ja tukiasemaketjut reunustavat erityisesti pääteitä. Ennustamme siis, että Suomessa infrarakentamisprojektit tarvitsevat paikallisia runkomittauksia ja omaa mittausperustaa vielä varsin pitkään. Mutta tekijöitä vaativimpiin mittauksiin ja laskentaan ei kohta löydy, jollei alalla tapahdu merkittävää ryhdistäytymistä.

3D/4D-datan vertailu skannerissa

RIEGL julkaisi juuri uuden videon maailman isoimman tunnetun jääluolan, Eisriesenweltin, tuoreesta skannauksesta VZ-400i-skannerilla. Luola sijaitsee Salzburgin lähellä.

Tuttuun tapaan itse skannaustyö sujuu nopeasti, koska mittauksen aikana ei tarvitse käyttää tähyksiä ja skanneri jauhaa automaattista rekisteröintiä jo mittaustyön aikana.

Kyseinen kohde on skannattu ensimmäisen kerran kaksi vuotta sitten ja nyt urakka tehtiin uudestaan. Tulokseksi saatiin mielenkiintoinen vertailu kahden saman kohteen eriaikaisen pistepilviaineiston kesken, jolloin voidaan puhua ajan sisältävästä 4D-aineistoista. Rieglin pistepilviaineistoissa on tosin niin paljon muitakin attribuutteja, että vallitsevan käytännön mukaan D-kirjaimia on mahdollista lisätä roppakaupalla.

Aineistojen 3D-vertailu on Rieglin uusinta uutta, eli pian julkaistavan ohjelmapäivityksen uusin moduli. Videossa nähdään sen tuloksena luolan jääalueiden ”lämpökartta” eli muutokset väriskaalattuna. Siniset ja muut kylmät sävyt näyttävät ne kohdat, joissa jäätä on nyt vähemmän ja lämpimät värit kertovat jään lisääntymisestä.

3D-vertailutyökalu julkaistaan RiScan Pro -ohjelman osana, mutta se on jatkossa mahdollista asentaa myös skannerin sisälle pyörimään lähes reaaliaikaisesti. Mesh-pintoja on voinut verrata ohjelmassa ennenkin, mutta uusi prosessi nopeuttaa vertailua huomattavasti. Eipä tarvi pitkään miettiä tämän työkalun käyttöä esimerkiksi kaivoksissa, jossa voidaan nyt samanaikaisesti skannata tunnelin perä louhinnan jälkeen porauksen suunnittelua varten ja samalla laskea louhinnan/räjäytyksen tuottaman maa-aineksen tilavuuden muutos tunnelissa.

Koska Rieglin skannerien aallonmuodon analyysiin perustuva mittausalgoritmi mittaa myös pölyn läpi ja skanneri on hyvin suojattu, niin pölyiset ja likaiset olosuhteet eivät ole mikään ongelma työn entistä nopeammalle etenemiselle. Etäohjaus lisää työturvallisuutta vaarallisessa työympäristössä, sillä mittaaja voi ohjata skanneria kauempaa turvallisemmissa olosuhteissa.

Mines&Technology ensi viikolla

Helsingin Grand Marinan kongressikeskuksessa järjestetään ensi viikolla kaivosalan kansainvälinen tapahtuma Mines&Technology.

Kaivosala elää kansainvälisesti taas buumia, sillä esimerkiksi akkuihin tarvitaan paljon raaka-aineita. Monilla autonvalmistajilla on jo tällä hetkellä puutetta raaka-aineiden saatavuudessa ja niinpä kaivostoiminta on jopa palaamassa Keski- ja Etelä-Eurooppaan. Samaan aikaan kaivosteknologian tarvitsee myös kehittyä puhtaammaksi, joten tapahtuman 4 pääteemaa ovat:

  • Clean mining
  • Digital exploration
  • Digital transformation
  • Mineral processing

Olemme tapahtumassa yhdessä päämiehemme RIEGL Laser Measurements Systemsin kanssa osastolla 3. Lisäksi RIEGLin kaivospuolen asiantuntija Thomas Gaisecker pitää tiistaina 28. toukokuuta klo 14:00 esityksen aiheesta: RIEGL 3D Long Range LIDAR Technology: Facilitating autonomous mine planning through accurate, on-demand digital terrain data.

Osastolla meillä on nähtävillä RIEGL VZ-400i 3D-laserskanneri ja lennoikkeihin suunniteltu miniVUX-1UAV -skannauspaketti. Sekä tietysti mittausaineistoja monista eri kaivoksista.

Nähdään messuilla!

Ilma/UAV-laserskannausta maailmalla

Kevättalvella Rieglin miehittämättömän laserskannauksen webinaarissa esiteltiin amerikanasiakkaiden mittauskohteita. Yksi suurimpia yksityisiä toimijoita siellä on Quantum Spatial Inc., perinteikäs monien fuusioiden ja ostojen kautta muodostunut toimija. QS toimii koko maassa itse tai verkostonsa kautta ja he tekevät kohteen koosta riippuen töitä lentokoneella, helikopterilla, UAV-dronella yms.

Koska välineitä riittää, niin projektin toteutus mietitään sen koon ja tarkkuusvaatimusten mukaan. UAV-dronella yhtiö kertoo tällä hetkellä mittaavansa mittaavansa noin 400 eekkeriä päivässä (>200 pistettä/m2 VUX-skanneri), perinteisellä ilmalaserkeilauksella noin 50 000 eekkeriä päivässä (8 pistettä/m2) ja nextgen ilmalaserkeilauksella (Riegl VQ-1560i) noin 200 000 eekkeriä päivässä (8 pistettä/m2). Eekkeri on noin 20 m x 201 m kokoinen pinta-ala eli noin 0,4 hehtaaria. Yhtiö paljastaa muuten laskevansa ROIta eli pääoman tuottoa usealla eri tavalla: muun muassa kun käytetään uusimpia ja tehokkaampia laitteita ohjelmistoineen voidaan parantaa työn tuottavuutta. Toinen tapa laskea on uuden tekniikan mahdollistamat uudet lopputuotteet, mutta silloin yhtiön täytyy olla jo innovatiivinen.

Yksi webinaarissa esitellyistä kohteista oli Deschutes-joki ja saman kohteen mittauksista kerrotaan myös xyht-julkaisuissa viime vuonna. Sen verran komeaa katseltavaa nuo jokikohteet penkkoineen ovat, että vilkaiskaa edes artikkelin kuvia. Jyrkkäreunaisissa kohteissa jopa puiden juuret saadaan näkyviin! Jokien pohjaa on mitattu eri kokoisissa projekteissa joko lentokoneesta (RIEGL VQ-880-G,  RIEGL VQ-820-G) tai dronesta (RIEGL BathyCopter BDF-1). Syvemmissä kohdissa mennään sonarilla veneestä. On helppoa arvata, että uusi dronesta skannaava RIEGL VQ-840-G kuuluu jatkossa yhtiön varustukseen!

Jos mitattavaa on paljon, niin RIEGL VQ-840-G kannattaa siirtää lennokista helikopteriin ja suuren kohteen äärellä on tehokkainta ottaa käyttöön isot vihreät ilmalaserskannerit.

Kysy meiltä lisää jos tarvitset lisätietoja!

Uusi RIEGL VMX-2HA liikkuva laserskannausjärjestelmä

Kevään tullen on aika tutustua hieman tarkemmin RIEGL VMX- mobiiliskannerisarjan, järjestyksessä jo neljänteen uutuuteen, tuotemerkinnältään RIEGL VMX-2HA. VMX-sarjan ensimmäinen kompakti mobiililaitteisto VMX-250 julkaistiin muuten jo tasan 10 vuotta sitten. Sen jälkeen RIEGL VMX-sarjan kehitys jatkui saman konseptin mukaan kehitetyillä VMX-450 ja VMX-1HA  malleilla.

RIEGL VMX-2HA on kokonaan uuden konseptin laitteisto, jossa kiteytyy laitevalmistajan 40 vuoden kokemus laserskannaustekniikan johtavana kehittäjänä samoin kuin myös uran uurtajan pitkä kokemus mobiililaserskannauksessa eli liikkuvassa kartoituksessa.

RIEGL VMX-2HA:ssa on on panostettu erityisesti kameroihin, joita on mahdollista liittää järjestelmään peräti 9 kappaletta 10 GigE -rajapinnoilla. Riegl tarjoaa kameroiksi kuvassa näkyviä 5, 9 ja/tai 12 Mpx kameroita, mutta laitteistoa hankkiessa voi aivan yhtä hyvin tyytyä vähäisempään resoluution valitsemalla esim. Ladybug5+ kameran yleiskuvasta varten. Vastaavasti järjestelmään voi liittää myös isompiakin kameroita, sillä liitäntöjen kuituoptiikka mahdollistaa nopean tiedonsiirron.

Rieglin uudet teollisuuskamerat ovat kennoiltaan herkempiä, mikä mahdollistaa paremman kuvanlaadun huonoissa valaistusolosuhteissa sekä nopeammat ajonopeudet kuvauksen aikana. Suhteessa laserskannaukseen kuvaus on näet monasti työtä rajoittava tekijä, sillä skannata voidaan mihin vuorokaudenaikaan tahansa vaikkapa täydellisessä pimeydessä. Valokuvaus vaatii aina kohteen valaistuksen jollain keinoin.

Yllä olevassa kuvassa on esimerkki takakameran resoluutiosta – pikselikoko kahden metrin etäisyydelta on 1,4 mm ja näitä kuvia voi ottaa useamman sekunnissa.

Itse skannausjärjestelmä on taattua Rieglin laatua sisältäen Rieglin uusimmat skannerit ja yhden kaupallisten markkinoiden parhaimmista GPS-inertianavigointijärjestelmistä.
Inertianavigointitekniikan hyödyntämisestä johtuen parempi laserskannaus- eli mittaustulos saadaan reippaalla ajovauhdilla.

Aineistojen prosessointi georeferointiin asti tehdään Rieglin omilla ohjelmilla, joihin on kehitetty hyvät rutiinit kahden keskenään kalibroidun skannerin aineiston prosessointiin. Luokittelua, vektorointia, mallinnusta ja koodausta voidaan tämän jälkeen tehdä esim. TerraSolidin ohjelmistoilla.

Tiesitkö muuten, että Rieglin VMX-mobiilikartoitusjärjestelmillä on mitattu jo muutama miljoona tiekilometri maailmalla? Isoimmilla asiakkailla esim. Kiinassa ja Yhdysvalloissa on jo useampia laite käytössään ja näillä mitataan kovaa vauhtia esimerkiksi robottiautojen tarvitsemia HD-karttoja. HD-karttaa varten tehtävä aineiston prosessointi eroaa suunnittelua varten tehtävästä vektoroinnista, sillä päämääränä ovat koneluettavat tiedostot.

Toivomme saavamme ensimmäisen RIEGL VMX-2HA laitteiston pian Suomeen, mutta sitä ennen tervetuloa meille tutustumaan aineistoihin ja kuulemaan lisää yksityiskohtia.

PS. Juuri tällaisille laitteistoille ja mittaustarkkuuksille tarvitsemme sekä valtakunnallista että kaupunkien ja kuntien ylläpitämää tarkkaa korkeus- ja tasokoordinaatisto runkopisteistöä, joiden rapistumisesta olemme eri yhteyksissä valitelleet koko talven.

Millaisiin tarkkuuksiin UAV-laserkeilauksella voidaan päästä?

Helsingin Kalasatamassa tehty kaupunkimallinnuskokeilu on valmis ja loppuraportti on ilmestynyt. Sen voi lukea linkistä.

Hankkeessa on muun muassa testattu monenmoisia ohjelmistoja eri tarkoituksiin ja ainakin tiedonsiirrot ja koordinaatisto-ongelmat näyttävät vaivaavat toimintaa edelleenkin – ihan kuin ne ovat vaivanneet alalla jo vuosikymmeniä.

Hankkeessa on on myös kokeiltu UAV-kuvausta ja UAV-laserskannausta kaupunkien täydennysmittauksiin, kun koko alueen ilmakuvausta tai ilmalaserskannausta ei koeta tarpeelliseksi joka vuonna.

Tässä vaiheessa lukija saattaa järkyttyä – ainakin me järkytyimme vuoden 2018 kokeen lopputuloksesta (s.59):

”Molempia pistepilviä vertailtiin kesällä 2017 mallinnettuun koko kaupungin kattavaan pistepilviaineistoon ja huomattiin, että laserkeilauspistepilvi sisältää virheitä korkeuksissa, kun taas kuvapistepilvi on hyvin täsmällinen aiemmin teetetyn aineiston korkeusarvojen kanssa. Aineistosta tuli kuitenkin käyttökelpoinen, kun pistepilvi korjattiin rekisteröimällä uudelleen käyttäen kuvapistepilveä referenssinä.”

Ottaen huomioon, että ilmalaserkeilaus alkoi syrjäyttää ilmakuvauksen 1990-luvulta alkaen tällaisessa kartoitustoiminnassa juuri paremman tarkkuutensa takia, niin aika mielenkiintoisesti ovat maailmankirjat taas kääntyneet.

Oikeasti myös UAV-laserskannauksella pystytään parempaan ja hyvän aineiston tarkkuus on selkeästi parempi kuin ilmakuvauksen, varsinkin peitteisellä alueella. Tästä löytyy myös ihan oikeaa tieteellistä tutkimusta, jollei myyjää halua uskoa.

Tervetuloa juttelemaan kanssamme aihepiiristä, jos sinulla on tarpeita tarkemman mittauksen suhteen. Toimitamme laitteistoja, mutta koulutamme sinut myös käyttämään laitteita ja saavuttamaan niillä vaadittuja mittaustuloksia.

Alla olevassa videossa esitellään Riegl miniVUX-1UAV integroituna DJI M600-droneen. Se kelpaa moneen tehtävään, mutta tarkkuudessa kuninkuusluokan skannereita ovat hiukan isommat ja painavammat VUX-sarjan skannerit, joiden alle vaaditaan myös isompi drone. VUX-skannerit sallivat myös isomman lentonopeuden, jos aika ja pinta-ala ovat rahaa.

Runkomittauskeskustelu jatkuu

Lämmitimme Lapin mittauspäivillä jo alustavasti runkomittausaihepiiriä ja ensi viikolla 27. maaliskuuta jatkamme samasta aihepiiristä Maanmittauspäivillä otsikolla: ” Runkomittaukset – katoavaa kansanperinnettäkö?”. Siellä laajennamme keskustelua myös kustannusvaikutuksiin, sillä kustannukset ovat tietysti usein se merkittävin motivaatio lähes kaikessa – myös mittauksessa ja rakentamisessa.

Rovaniemellä Tauno Suomisen esitys oli suunnattu pääosin opiskelijoille, joten hän kävi läpi oman mittausuransa kautta kohtaamisensa runkomittauksen kanssa. Hän on niitä harvoja suomalaisia, jotka ovat käyttäneet jo GPS-järjestelmän edeltäjää Navsatia (Navy Satellite Navigation System) ja nimenomaan rungon mittaamiseen. Navsat ei ole oikein edes tunnettu Suomessa, koska se oli vain NATO-maiden ja niiden liittolaisten käytössä.

Tauno on monien projektien mies Suomessa ja maailmalla, joten mittausrungon tarve on tullut hänelle esille jo uran alkuajoista alkaen. Ja kummasti nyt on palattu taas osin1980-luvun tilanteeseen Suomessa. Jälleen kerran jopa mittausalan kouluksen saaneille ihmisille joutuu perustelemaan jopa miksi runkomittausta tarvitaan.

Lähtökohtainen kysymys on siis tietysti mihin runkomittausta tarvitaan? Jos ei tarvita niin ei sitä tietenkään tehdä. Työmaiden tilanteista päätellen tarve ei ole kadonnut minnekään eikä korvaavaa järjestelmää ole kehitetty tilalle – odotamme tietysti mielenkiinnolla dynaamista koordinaatistoa. Nyt mittaukset kelluvat monin paikoin ilmassa ja riitoja riittää. Kuntien heikon tilanteen ovat havainneet myös muutamat rovaniemeläisopiskelijat kesätöissään.

Tauno listasi seuraavia käytännön syita rungon rakentamiseen:

  1. Sidotaan erilaiset maastomittaukset samaan järjestelmään. Varsinkin kun niin tuotetaan hyvinkin monenlaisella laitteistolla ja tarkkuudet vaihtelevat.
  2. Ollaan suunnittelun kanssa samassa järjestelmässä. Ei ole ollenkaan itsestäänselvää edelleenkään, että suunnittelijat toimivat samassa järjestelmässä.
  3. Olosuhteista riippumatta voidaan varmistaa mittausten homogeenisuus alueilla, joissa on heikot GNSS-olosuhteet, jyrkänteitä, pöheikköjä, katukuiluja jyms.
  4. Mittausten laaduntarkastus.
  5. Rakentamisen kontrollit

Esimerkkinä kohdasta 2 mainittakoon tuore Kuntaliiton työpaja, jossa oli esitys muun muassa talosuunnittelun maailmasta:

”Tutustuimme talosuunnittelun koordinaatistomaailmaan ja sen sovittamiseen maailmankoordinaatistoon. Periaatteessa suunnitteluohjelmistot tunnistavat paikkatietokoordinaatistot, mutta vielä on hieman matkaa käytössä olevien koordinaattijärjestelmien täydelliseen tukemiseen.”

Tätäkin selitystä ohjelmistojen koordinaatistojärjestelmistä on kuunneltu jo monta kymmentä vuotta ja matkaa on aina ”hieman”. Ihan kulman takan ollaan – ken uskoo enää?

Tämän hetken tilanne työmailla on siis kovin kirjava ihan niinkuin aikaisempinakin vuosikymmeninä, vaikka nimenomaan tieinfran puolella ongelmaa saatiin kuriin määrätietoisella tietotaidon kasvattamisella ja koulutuksella kuten Tauno alla kertoo.

Muutosta menneisyyteen on se, että tämän hetken tilanteessa roolijako näyttää olevan aika avoinna. Esimerkiksi pisteverkkojen osalta sekä Maanmittauslaitos että kunnat eivät tarvitse enää entisen kaltaista tiheää pisteverkkoa. Rakentaminen tarvitsee, joten runkopisteet jäävät käytännössä yhä enemmän heidän harteilleen. Sitten se on enää kysymys tietotaidosta ja resursseista, joita isolla osalla rakentajia ei ole.

Isot ja vaativat mittauskohteet ovat aina olleet varsin pienen erikoisosaajajoukon harteilla, mutta asiansa osaavien mittaajien joukko pitäisi olla niin laaja, että pienetkin kohteet sujuvat.

Myös vaativien ja isojen hankkeiden kohdalla tietotaidon puute on alkanut nyt näkyä kuten olemme omakohtaisesti havainneet mobiililaserkeilausprojektissa. Jos mittausprojektien laadunhallinta on pahasti hukassa ja joudutaan riitoihin, niin voittaja on se, jolla on tietotaitoa tehdä virheanalyysiä. Tai mikä pahinta, jäädään ihmettelemään eri mittausten eroja eikä kukaan osaa tehdä mitään asialle. RTK-mittauksen ja koneohjauksen aikakautena on hulluinta, että jopa osassa yliopistojamme ei enää ymmärretä rakentamisen toleranssin määritelmää, kuten tästäkin kotimaisesta tutkimuksesta näkyy.

Mutta miten tässä eteenpäin? Tule kuuntelemaan Taunon esitys Maanmittauspäivillä ja juttelemaan hänen kanssaan esityksen jälkeen. Tai piipahda toimistollamme kuulemassa lisää. Yhteiskunnan mittakaavassa emme pysty asiaa ratkaisemaan vaan potkimme vain eri tahoja hereille. Käytännön tasolla tarjoamme myös runkomittauksen koulutusta, jos sinulta/organisaatioltasi puuttuu tietotaitoa ja haluat oppia. Käytännönläheisen koulutuksemme tavoitteena ovat onnistuneet projektit eli oppiminen tekemisen kautta suunnittelusta havaintojen keräämiseen, laskentaan, dokumentointiin ja laadunvalvontaan. Meillä ei tuijoteta powerpointteja vaan jokainen joutuu oppimaan tekemällä.

RIEGL VZ-400i Sipoon kirkolla

Menneen viikon tapahtumiin lukeutuu nopea käväisy Sipoon keskiaikaisella kirkolla VZ-400i -laserskannerin kera. Laskujemme mukaan tämä on kolmas kerta, kun olemme skannanneet tätä kirkkoa lähes 20 vuoden aikajaksolla.

Noin 10 vuotta sitten tehty kirkon ullakon ja kattohirsien skannaus oli osa rakenteen tutkimusprojektia ja jäi ikuiseksi ajoiksi mieleen GPS-hölmöilyn takia. Olimme näet pyytäneet kunnalta lähtöpisteet aineiston koordinaatistolle ja seurantaan. Toden totta paikalta löytyi kolme pistettä, joiden avulla aloimme orientoida takymetriä. Ja eihän siitä tullut mitään isojen virheiden takia. Ihmettelyn jälkeen soitto kunnalle, josta saimme mittauksen tehneen yrityksen ja mittaajan nimen. Selvityksen jälkeen virheen syy oli ilmeinen, mutta hämmästelimme millä tietotaidolla RTK-GNSS:llä oli mitattu oikein seinäpiste. Kuka muutenkaan kuvittelee rakennuksen muutoksia tarkasteltavan RTK-GNSS-mittauksin?

Vuonna 2019 käytimme RTK-GNSS-mittausta suoraan skannerin asemointiin ja mittasimme muutaman aseman kirkon ulkopuolella. Tämän jälkeen siirryimme kirkkosaliin, jolloin saimme mitattua katon holvit alapuolelta. Mittauksen aikana VZ-400i:n sisäinen prosessointitietokone jauhoi mittauksia niin, että mittaustyön loputtua myös aineistot oli rekisteröity yhteen ja koordinaatistoon. Mittaukseen ja georeferoidun pistepilven luomiseen kului 1 tunti.

Tämän jälkeen aineisto siirrettiin tietokoneelle ja sitä tarkasteltiin paikan päällä RiScan Pro -ohjelmassa sekä RiPANO-projektina.

Kuvassa näkyy ulkopuolelta skannattuja aineistoja reflektanssiarvolla värjättynä. Reflektanssi eli pinnan heijastuominaisuudet auttaa pinnan materiaalien kartoituksessa joskus paremmin kuin valokuva. Tässä projektissa julkisivun kivet olisi helppo piirtää suoraan pistepilviortokuvasta.

Sisä- ja ulkomittauksia voi tarkastella yhdessä eri tavoin. Tässä tapauksessa kirkon etuosasta on tehty kapeita profiileja 1 metrin välein, jolloin esimerkiksi kirkkosalin holvikaton monimuotoisuus alkaa selvästi näkyä. Kun aineistot on rekisteröity hyvin yhteen, niin seinien paksuudet ja muut yksityiskohdat paljastuvat hienosti.

Ylempänä viistosta nähdyt leikkaukset nähdään seuraavaksi edestä katsottuna. Tästä näkymästä selviää, miten sisätilan lattia on alempana kuin ulkopuolen maanpinta. Katon etelälape (kuvassa oikealla) paljastaa myös käyryytensä eli tilanne ei ole viimeisen 10 vuoden aikana pahemmin muuttunut. Voimakkaassa auringonpaisteessa katto on käyristynyt huomattavasti enemmän kuin pohjoispuolen vastinkappale.

Viimeiseksi voimme tarkastella sisäpuolen aineistoa RiPANO-ohjelman sisällä. Nyt pistepilvi on värjätty RGB-kameran kuvalla, jolloin rakennus hahmottuu katsojalle tutumpana näkymänä. Kuvauksessa laadukasta järjestelmäkameraa ei voita laadullisesti oikein mikään – varsinkaan skannereihin integroidut pienet kamerat. Meillä oli käytössä Nikon D810 Nikkorin laatuoptiikalla.

Riegl VQ-1560i toiminnassa!

Maailmaa kartoitetaan koko ajan maastossa, lentokoneesta ja satelliiteista, mutta millaista itse toiminta on? Videossa pääset lentokoneen kyytiin aineiston keruuvaiheeseen ja näet miten Floridassa käytetään Riegl VQ-1560i -laserkeilausjärjestelmää tulvamallien tuottamiseen.

Suomessa toimivat konsultit käyttävät myös tätä keilainta osassa tehtävissään ja Viron maamittauslaitos kartoittaa Viroa samalla laitteistolla. Tänä vuonna on muuten vuorossa Etelä-Viron mittaus. Maa muuttuu, joten Virossa kartoitetaan maa alueittain kolmen vuoden kierrolla.

Laserskanneri lämpökameralla

Edustamamme Riegl Laser Measurement Systems esitteli vuoden 2018 Intergeossa niin paljon tuoteuutisia, ettemme ole edelleenkään kertoneet niistä kaikista. Vähemmälle huomiolle on jäänyt muun muassa VZ-400i/VZ-2000i -maalaserkeilaimen ja Infratec VarioCAM -lämpökameran integrointi.

Riegl on aikaisemmin yhdistänyt skannereihin muun muassa Flirin lämpökameroita, mutta käytännön syistä sarjatuotantoon on päätetty ottaa staattiseen mittaukseen soveltuva VarioCAM HD head 900 malli. Lämpökameroita on tyypillisesti yhdistetty ilmalaserskannereihin, mutta sovelluksen niin vaatiessa myös maalaserkeilaimet ovat kelpo alustoja lämpökameralle.

Skannaukset ja kuvaukset voidaan luonnollisesti tehdä myös erikseen, mutta Rieglin integrointi mahdollistaa kuvan saamisen suoraan koordinaatistoon. Sijainnin lisäksi myös suunta ja kulmat ovat oikein, jolloin tarpeen mukaan voidaan esimerkiksi värjätä pistepilvi lämpökameran tarjoamalla arvolla.

Esitteen kuvassa näemme rakennuksen julkisivun pistepilvi värjättynä harmaan sävyin hyödyntäen Rieglin reflektanssiarvoa (=etäisyyskalibroitu intensiteetti). Refletanssi kertoo pinnan materiaalin heijastusominaisuuksista Oikealla näemme saman aineiston, mutta tällä kertaa lämpökameran tuottamin tuloksin värjättynä. Visualisointitapaa voi vaihtaa lennossa Rieglin RiScan Pro -ohjelmassa.

Kun pistepilvi värjätään kameran tuottamilla arvoilla, niin jokaisella pistepilven XYX-pisteellä on olemassa lämpötila-arvo. Lämpötila kuten myös muut pisteen ominaisuudet ovat nähtävissä RiScan Pro -ohjelman sisällä tai ne voidaan myös viedä ulos ohjelmasta muihin ohjelmistoihin.

Kerromme mielellämme lisää joten ole yhteyksissä!

PS. Jos Kulosaari on liian kaukana, niin tule 14. maaliskuuta Lapin Mittauspäiville, jossa Tauno Suominen pitää esityksen runkomittauksesta ja keskustelu jatkuu.

PS2. Seuraavaksi työn alla on hyperspektrikameran sarjatuotantomuotoinen integrointi staattiseen ja UAV-laserskanneriin.

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.