Avainsana-arkisto: gnss

Ajotavan merkitys mobiilikartoituksessa

Olemme jo aikaisemminkin julkaisseet kirjoituksia mobiililasermittauksen aineistonkeruusta, mutta kesän kokemumusten jälkeen on taas tarvetta kirjoittaa aihepiiristä. Asiasta on liikenteessä niin paljon tietämättömyytta.

Mobiililaserskannaus on liikkeessä tehtyä mittausta ja mittausjärjestelmän alustana voi toimia mikä tahansa kulkuväline alkaen aina lentokoneesta, helikopterista, dronesta, junasta, autosta yms. Mittausalusta on osa mittausjärjestelmää vaikuttaen sen lopputulokseen, joten myös alustan ominaisuudet sekä mittausanturien kiinnitys alustaan vaikuttavat mittauksen lopputulokseen. Ongelmat näkyvät häiriöinä tai väärina mittaustuloksina aineistoissa.

Samoin alustan liike mittauksen aikana on osa mittaustulosta silloin kun mittausjärjestelmän yhtenä osana on inertianavigointijärjestelmä. Inertianavigointi perustuu näet kiihtyvyyksien mittaamiseen. Jos laitteisto liikkuu liian tasaisesti niin, etteivät kiihtyvyydet mukaan lukien kulmakiihtyvyys muutu, niin inertianavigointi toimii heikommin. Mittauksen laatu heikkenee liian tasaisessa liikkeessä. Tässä mielessä vuosien mittaan on ollut kummallista havaita, että monet neuvovat liikuttamaan ajoneuvoa mahdollisimman tasaisesti. Nopeuden muutoksia suorastaan pelätään, mikä johtunee esimerkiksi käytettyjen laskentaohjelmien huonosta toteutuksesta. Oikeaoppisesti toteutetussa laskentaohjelmassa tälläisia ongelmia ei ole. Turha meidän on fysiikan lakeja kirjoittaa uusiksi.

Suorittaessamme tulosten laskennan jälkilaskentana, niin laskennassa vaikuttaa koko se aika jonka inertianavigointijärjestelmä on ollut päällä. Klassisesti toteutetussa mittaussuorituksessa ensin määritetään tarkasti lähtosijainti, mikä meidän tapauksessamme toteutetaan pysymällä viitisen minuuttia paikallaan. Tämän jälkeen inertialaitteisto herätellään liikkumalla seuraavat 5-10 minuuttua vauhtia ja suuntaa aktiivisesti vaihtaen. Tätä osuutta kutsutaan dynaamiseksi suuntaukseksi. Kun laitteisto on mittausvalmis, niin seuraavaksi tehdään itse mittaus. Lopuksi tarvitaan käänteisessä järjestyksessä dynaamista ajoa ja loppusijainnin määrittäminen tarkemmin olemalla paikallaan.

Itse mittauksen aikana ajotavalla ja ajolinjoilla on siis paljonkin merkitystä eli kuljettajan rooli on ratkaiseva hyvän lopputuloksen aikaansaamisessa. Moni näet kuvittelee virheellisesti, että operaattorin rooli on paljon ratkaisevampi, mutta kuskina voi olla lähes kuka tahansa. Käytännössä tilanne on siis verrannollinen perinteiseen kahden hengen prismalliseen takymetrimittaukseen eli ratkaiseva rooli mittauksen onnistumisessa on prismapäässä ei takymetrin käyttäjällä. Mobiililaserskannauksessa yksi henkilö voi toki myös toimia sekä kuskina että mittauksen operaattorina, mutta käytännössä kahden hengen tiimi on usein tehokkaampi. Vain yksitoikkoisessa maantieympäristössä yksi henkilö voi mitata tehokkaasti, mutta vaihtelevammassa kaupunkiympäristössä ajoneuvon kuljettajalla on jo niin paljon tehtävää muun liikenteen seuraamisessa ja ajolinjojen valinnassa, että on viisaampaa, jos toinen henkilö hoitaa pelkästään laitteistoa toisen keskittyessä ajamiseen.

Miten mittauksen sijaintitiedon laatu sitten selvitetään? No me olemme selvitelleet omien laitteistojemme osalta asian ihan perinteisesti testaamalla. Suorittamissamme testeissä Suomessa ja Ruotsissa olemme mitanneet tieosuuksia, joita on parhaimmillaan toistettu jopa kymmenen kertaa. Vertailemalla mittauksia keskenään sekä tarkemmin menetelmin mitattuihin vertailuaineistohin, nähdään miten hyvin ne toistuvat. Vastaavasti käyttämällä vertailussa hyvin mitattuja kontrollipisteitä, niin nähdään miten mittaustulokset istuvat paikalliseen koordinaatistoon. Kuvassa nähdään mittaustulosten erityyppistä hajontaa, joka kertoo tulosten laadusta.

Kontrollipisteiksi hyväksymme GNSS-mittauksia vain ja ainostaan silloin kun ne on huolellisesti mitattu. Tasotarkkuus on monin paikoin jo hyvälla tasolla, mutta korkeusarvo tunnetusti vaihtelee enemmän. Käytännössä korkeusarvojen olisi hyvä olla mitattu tarkkavaaituksella. On ollut kiehtovaa hyödyntää Maanmittauslaitoksen rapistuvaa korkeuskiintopistejärjestelmää mittauksissa, sillä käytännössä olemme nähneet jopa eri vaaitusjonojen keskinäiset erot. Vastaan on tullut myös selkeitä painovoima-anomalioita, jolloin kaikki satelliittimittauksin toteutetut ja geoidimallein korjatut aineistot ovat samassa korossa, mutta painovoima hyädyntävä tarkkavaaitus onkin eri tasolla. Kyseisissä tapauksissa virhe ei ollut vaaituksessa vaan geoidikorjausmallissa. Oikealla korkeusarvolla on merkitystä, sillä vesi virtaa painovoiman eli vaaituksen mukaan.

Kuvassa laserkeilattuna monikulmiopisteellä sijaitseva mittauksessa käytetty GNSS-tukiasema.

Kokemusta tarvitaan

Viime viikolla uutisoitiin kokeneen GNSS-alan tekijän, Tom Hunterin, paluusta eläkkeeltä takaisin töihin Javadille. Ajat ovat mielenkiintoiset, joten ilmankos nyt tarvitaan kokemusta luotsaamaan yrityksiä muutoksessa.

Tom Hunterin urasta kerrotaan hänen toimineen tietysti nyt viimeksi Javad Inc:issä ja sitä aikaisemmin Ashtech/Magellanin varapresidenttinä. Javadin toimitusjohtaja Nedda Ashjaee kertoo Hunterin rakentaneen yhtiötä hänen isänsä Javad Ashjaeen tukena, joten kukapa nyt olisi nyt parempi henkilö uudistamaan yritystä ja säilyttämään samalla sen innovatiivisen perinnön. Nyt Hunter johtaa yhtiön myyntiä vientimarkkinoilla.

Hunterin yhteys Javadiin alkoi jo vuonna 1987, jolloin hän oli yksi Ashtechin seitsemästä ensimmäisestä työntekijästä. Javad oli juuri lähtenyt Trimble Navigationilta ja perustanut oman yhtiön, Ashtechin, uusille ajatuksilleen. Javad Ashjaeen tavaramerkiksi kehittyi jatkossa sarjayrittäjyys eli hän perusti useita yrityksiä ja sopivassa vaiheessa myi nämä yritykset teknologioineen muille toimijoille kuten Trimble ja Topcon. Myyntivaiheessa Javadilla oli jo uutta mielessä seuraavan yrityksen perustamiseen. Kauppojen myötä Javadin karenssiaika, lupa seuraavan yrityksen perustamiseen, piteni kunnes Javad Incin perustamista edelsi jo sopimuspohjainen useamman vuoden paussi. Javad kertoo tarkemmin omasta GNSS-historiastaan yhtiön sivuilla – myös kadehtijoita on riittänyt kuten aina.

Javad Ashjaee kuoli yllättäen koronaviruspandemian uhrina toukokuussa 2020. Nedda Ashjaeen mukaan hänen strategisesta ajattelustaan tunnettu isänsä oli huolehtinut yhtiön jatkuvuudesta valmentaen henkilöstöä tilanteisiin, joissa hän olisi poissa. Nyt yhtiön liiketoimintasuunnitelmaa on päivitetty ja toiminta jatkuu uusin suunnitelmin.

Javad Ashjaeella ehti kertyä 102 patenttia, joissa hän oli ainoa tai ensimmäinen nimi patentissa.

Olemme integroineet Javadin vastaanottimia Riegl VZ-400i -laserskannereihin ja se on ykkössuosituksemme tässä yhteydessä myös asiakkaillemme. Suomessa Javadin maahantuoja on Navdata Oy.

Korkeusjärjestelmän modernisointi

New York Timesissa (maksumuuri) on ilmestynyt harvinaisen havainnollinen artikkeli maan käynnissä olevassa korkeusjärjestelmän uudistamisesta. Jo toista vuosikymmentä käynnissä oleva uudistus valmistuu 2022-23 ja sen tuloksena korkeudet tulevat muuttumaan kuvan kartan havainnollistamalla tavalla.

Kuvasta huomaa helposti, että vanha korkeusjärjestelmä on kallellaan itä-länsisuunnassa ja maan länsiosa ”vajoaa” uudistuksen myötä. Vuorten korkeuksien muuttuminen aiheuttaa siis lännessä mielipahaa, mutta isompi käytännön muutos on esimerkiksi kiinteistöjen mahdollinen siirtyminen tulva-alueiksi määritetyille korkeuksille. Siitä seuraa myös käytännön kustannuksia kiinteistöjen omistajille tulvavakuutusten takia.

Muutoin korkeusjärjestelmän ajantasaistaminen on vain hyödyksi monille aloille. Se mahdollistaa esimerkiksi paremmin autonomisen liikenteen kehittämisen, sillä rajavyöhykkeet maa- ja ilmavyöhykkeiden välillä tarkentuvat. Ja tietysti tarkemman reaaliaikaisen sijainnin mittauksen. Navigointi 3D-tilassa kasvaa joka tapauksessa tulevaisuudessa on siellä mukana ihmiskuskia tai ei. Rakentamisen aloilla nähdään tyypillisesti siirtymäkausi, jolloin tehdään virheitä vanhan ja uuden korkeusjärjestelmän käytössä, mutta muutaman vuoden kuluttua tilanne tasaantuu.

Kansainvälisten ja kansallisten vertausjärjestelmien muutokset ovat monille ihmisille taustalla tapahtuvia, merkityksettömiä tapahtumia, joiden hinta herättää ihmetystä. Maapallomme on dynaaminen järjestelmä, minkä takia tällaisia muutoksia on pakko tehdä säännöllisen väliajoin, jotta yhteiskunnan monet osa-alueet voivat toimia ongelmitta. Meillä näkyvä osa muutosta on viimeisen jääkauden vaikutuksesta tapahtuva maannousu, joka on voimakkaimmillaan länsirannikolla. USAssa Kalifornian maanjäristysalueen tektonisten laattojen muutokset, öljyporaus Teksasissa ja liuskekaasu- ja -öljyalueiden hyödyntäminen Pohjois-Carolinassa ovat taas aiheuttaneet maan huomattavaa painumista näillä alueilla. Sekä luonto että ihmisen toiminta aiheuttavat muutoksia, jotka on huomioitava paikannuksessa.

Tällaiset järjestelmämuutokset ovat edelleenkin kallista puuhaa, minkä takia myös alan toimijat etsivät edullisempia tapoja toteuttaa ne. Yhdysvaltain muutos tehdään tällä kertaa GPS-teknologian ja painovoimamittausten kautta. Uusi korkeusdatumi GRAV-D otetaan käyttöön 2022 ja uudelle gravimetrisesti mitatulle geodille lupaillaan peräti 1 cm tarkkuutta. Sen tuloksena tavoite on mitata ortometrisia korkeuksia kaikkialla USAn alueilla 2 cm tarkkuudella, mittaamalla GPS-havaintoja 15 minuutin ajan. Kaikki aikaisemmat muutokset on tehty vaaitustekniikalla, joka nykymaailmassa katsotaan aivan liian työvoimavaltaiseksi ja kalliiksi tavaksi toimia, mutta toisaalta se on edelleenkin kaikkein tarkin tapa siirtää paikallisesti korkotaso paikasta toiseen.

Tavoitteet ovat siis korkealla ja niin ne ovat myös varmasti myös Suomessa, jossa aloitettiin vertausjärjestelmien uudistumiseen valmistautuminen projektinimellä KaRef. Odotamme sen edistystymistä mielenkiinnolla.

Kuusi asteen desimaalia – kymmenen sentin tarkkuus?

Viimevuotisessa Ylen artikkelissa (Yle oppiminen) nuori toimittaja selvitteli, mitä tietoja yritykset ja julkinen hallinto hänestä säilyttävät. Tietomäärä osoittautui yllättävän suureksi ja joukossa oli tietysti myös paikkatietoja. Tähän tyyliin:

”client_location: [24.***463, 60.***279] (Toim. huomio: Tähdet lisätty Laurilan yksityisyyden suojelemiseksi.)

Sijaintitiedoilta vaikuttaa. Kuusi asteen desimaalia itse asiassa paljastaa kymmenen sentin tarkkuudella sijaintini.”

Mutta onko tosiaan näin? Mittaavatko kaiken maailman yritykset sijaintimme näin tarkasti? Tällaiseen tarkkuuteen pääseminen GPS/GNSS-mittaustekniikalla erilaisissa olosuhteissa on haastavaa jo ammattimittaajillekin. Avoimella paikalla kännyköiden avustettu GPS ja RTK-korjattu tieto ei tuota ongelmia, mutta kun ollaan tekemisissä korkean kasvillisuuden, korkeiden talojen, sisätilojen yms. kanssa niin haasteita riittää. Hankalissa paikoissa täytyy turvautua takymetriin.

Kuvalähde Wikimedia.

Tässä vaiheessa jo muutaman vuosikymmenen hype tarkasta satelliittipaikannuksesta on tehnyt tehtävänsä suuren yleison uskoessa siihen tarkkuuteen, mitä laite näyttää. Kyseessähän on useimmiten vain softanvääntäjän ratkaisu, kuinka monta lukua näytetään ja mistä luku katkaistaan, ei siitä, mikä on kyseisen laitteen tai mittaustavan oikea mittaustarkkuus.

Tämä ongelma on tullut esiin myös koronaviruspandemian aikana, kun monissa maissa kehitetään tai on jo kehitetty puhelinsovelluksia varoittamaan mahdollisesta altistumisesta taudille. Kyseessä on sinänsä mielenkiintoinen ongelma muun muassa paikannustarkkuuden ja tietosuojan osalta. Alussa monet kehittäjät lähtivät liikenteeseen ajatuksella GPS-paikannuksesta, mutta mieli muuttui varsin nopeasti. Ymmärrettiin nimittäin varsin nopeasti, ettei kahden ihmisen kohtaamisessa etäisyystietoa toisistaan pystytä määrittämään tarpeeksi luotettavasti. Niinpä siirryttiin Bluetoothin käyttöön. Osassa käytössä olevista sovelluksista kännykän haltija voi vapaaehtoisesti tarjota käyttöön myös sijaintitietonsa.

Menemättä nyt sen tarkemmin Bluetoothin tarkkuuteen käyttäjien etäisyyden mittaamisessa, on kuitenkin hyvä että suuret valmistajat kuten Apple ja Google ryhtyivät yhteistyöhön sekä ohjelmallisten että fyysiseen laitteeseen liittyvien ominaisuuksien osalta. Todennäköisesti näiden parannusten jälkeen uusilla laitteilla saadaan luotettavampaa etäisyytietoa.

Suomen sovellus on uutisten mukaan koekäytössä Vaasassa. Saksassa on kuljettu mielenkiintoisia polkuja kehityskaaokseen, josta johtuen huhtikuun lopussa liittovaltio siirsi kehityksen ohjelmistoyhtiö SAPille ja operaattori Telekomille. Norjassa vastaava sovellus on ollut käytössä jo useita viikkoja ja samalla on korjailtu sen ongelmia. Englannin kokeilussa olevan sovelluksen ominaisuuksista ja tietoturvasta keskustellaan puolestaan tässä artikkelissa.

Paikannuksen ongelmat ja sijaintitarkkuuden väärinkäsitykset sen sijaan jatkuvat väistämättä edelleenkin aiheuttaen myös ongelmia ammattipiireissä. Siksi tällaisten oppimisartikkeleidenkin olisi oltava parempilaatuisia – eikös se yleinen pyrkimys ole valeuutisten välttäminen.

PS 13.5.2020 Islannissa on käytössä GPS-perusteinen Covid-19 -sovellus. Sen on tässä vaiheessa ladannut noin 40% islantilaisista ja ainakaan poliisi ei koe sen antamia tietoja hyödyllisiksi. Laajempi listaus eri kännykkäsovelluksista löytyy esimerkiksi täältä.

Peltojen pinta-alat

Maanantaina 24.2.2020 Ylen MOT-ohjelmassa käsiteltiin kartoitukseen liittyvää aihepiiriä. Kun Suomi liittyi EU:hun, niin peltojen pinta-alat piti mitata tukia varten. Ihan hyvä idea. Mutta kun Heinosen Hannu näki aikoinaan käytännössä Myyrmäessa, miten kilpailutuksen voittanut irlantilaisyhtiö hoiti asian, niin hän kauhistui. Peltojen rajoja tulkittiin ilmeisesti olemattomalla koulutuksella ja hinta oli näin saatu halvaksi. Esimerkiksi pellon raja piirrettiiin puiden varjojen mukaan ja näin syntyi osa ohjelmassakin tarkastelluista oudoista peltorajoista. Työsuorituksista näki suoraan, että korjausmittauksia tullaan tarvitsemaan paljon.

https://areena.yle.fi/1-50278150

MOT-ohjelmassa tämä johtopäätös sai vahvistuksen, koska Anne Kalmari totesi suoraan irlantilaisyhtiön tuotosten olleen luokattomia. Kaikki nämä vuodet jälkeä on sitten säädetty uusien mittausten mukaan puoleen ja toiseen.

Sinänsä voi vain ihmetellä, miten tällaista työnjälkeä aikoinaan sallittiin? Eikö valvontaa ollut? Suomi on ollut ilmakuvauksen pioneerimaita kartoitustarkoituksiin ja meillä on vuosikymmenten tietotaitoa kuvien luotettavaan tulkintaan. Siihen maailmanaikaan kun työ tehtiin vielä huolella tarkastamalla todellisuus paikan päällä maastossa, niin ilmakuvaselventämisen ammattilaiset kulkivat stereoparien kanssa maastossa tulkitsemassa vaikeat kohdat erikseen.

Jos joku muuten kuvittelee tekoälyn (toisin sanoen tällä hetkellä konenäön) ratkaisevan tulkintaongelman, niin erehtyy. Tuhannet robottiautojen kehittäjät taistelevat täsmälleen samojen kuvientulkintaongelmien kanssa, minkä takia kuvien lisäksi ajoneuvossa tarvitaan muitakin sensoreita kuin kameroita luotettavamman lopputuloksen saamiseksi. Droneilmakuvien prosessointiohjelmien manuaaleissa tehdään myös selväksi, että kuvanlaadun täytyy olla hyvä luotettavien tulosten saamiseksi. Ja tulkinta on vielä erikseen.

EU:ssa peltojen rajoja ja pelloilla kasvavia kasveja monitoroidaan nykyisin tyypillisesti ilma- ja satelliittikuvilla sekä GNSS-mittauksin. Näillä kaikilla on oma problematiikkansa erityyppisissä maastoissa, joten siksi tulokset pomppivat edelleenkin. Aivan kuten ohjelmassa valiteltiin.

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.

WiPS/WFPS paikannus?

Viimeiset puoli vuotta on satanut hurjasti uutisia internetrintamalta ja tässä kuussa saatiin saavutettiin jonkinlainen huipennus Airbusin uutisten myötä: yksityinen Oneweb Ltd valitsi Airbusin toteuttamaan hurjan yli 900 satelliitin infran maailmanlaajuisen internetyhteyden luomiseksi.

Airbusin sivuilta napattu skemaattinen kuva uudesta satelliitti-internetjärjestelmästä.

Airbusin sivuilta napattu skemaattinen kuva uudesta satelliitti-internetjärjestelmästä.

Kiinnostunutta lukijaa jäi uutisoinnin myötä mietityttämään moni asia, mm. tällaisen WLAN-verkon käyttäminen paikantamiseen (WiPS/WFPS) joko itsenäisenä tai muiden paikannustekniikoiden kuten GNSS-paikannuksen tukena. Uutisoinnissa keskitytään luonnollisesti pääosin koko maapallon kattavan laajakaistainternetyhteyden syntymiseen, mutta nuo samaiset satelliitit ja niiden luoma verkko mahdollistavat monien muidenkin palveluiden luomisen.

Lentokoneiden osalta näihin palveluihin viitataan hiukan Honewellin maaliskuisessa lehdistötiedotteessa, jossa sen kerrotaan kehittävän järjestelmiä samaiselle Onewebille esimerkiksi lentokoneiden navigointiin ja ”terveyden” seurantaan. Eittämättä taustalla vaikuttavat esimerkiksi viime vuosien spektaakkelimaiset lentokoneiden katoamiset tutkista – maapallolla on monien järkytykseksi vielä isoja katvealueita. Toinen kattavaa paikannusta tarvitseva tulevaisuuden ala ovat robottiautot, joiden navigointijärjestelmiin tarvitaan vielä tässä vaiheessa kehitystä.

Paikannuksen ja navigoinnin osalta saamme varmasti lisää tietoa tulevaisuudessa, kun uusia järjestelmia aletaan rakentaa. Niin, puhutaan monikossa sillä suunniteilla on siis ainakin kaksi satelliitti-internet-järjestelmää: yllä mainittu brittiläinen Oneweb taustallaan mm. britti Richard Branson sekä amerikkalaisempi versio, taustallaan 2000-luvun ihmelapsi Elon Musk SpaceX-yhtiöineen. Muskin suunnitelmissa on peräti 4000 satelliitin infra, mutta Oneweb näyttää tällä hetkellä olevan lähempänä konkretiaa. Omia lennokki/kuumailmapallo yms. internetratkaisujaan aiemmin tutkailleet Google ja Facebook sekä monet muut suuryhtiöt näyttävät nyt ryhmittyvän näiden kahden hankkeen ympärille.

Nextbigfuture-sivustolla esitetty skemaattine  kuvaus Muskin 4000 satelliitin järjestelmästä.

Nextbigfuture-sivustolla esitetty skemaattinen kuvaus Muskin 4000 satelliitin järjestelmästä.

Toteutuvatko nämä järjestestelmät? Kukapä tietää. Verrattuna menneisiin, epäonnistuneisiin saman alan hankkeisiin näissä suunnitelmissa yhdistyy nyt kaikenlaista konkretiaa alkaen satelliitien rakentamisesta ja laukaisujärjestelmistä aina käytettäviin taajuusalueisiin. Oneweb turvautuu eurooppalais-neuvostoliittolaiseen Ariane/Soyuz-raketteihin sekä Bransonin/Virginin rakettiin, kun taas SpaceX:llä on käytössään oma, moderni laukaisurakettinsa, joka on jo mullistanut satelliittien laukaisumarkkinat. Onewebilla on myös hallussaan matalalla kiertoradalla tarvittavien radiotaajuuksien oikeudet, mikä on ihan kova sana ahtailla taajuusmarkkinoilla. Odotamme siis mielenkiinnolla hankkeiden kehittymistä.

Addendum: matalalla kiertoradalla pyörii nykyään 1300 satelliittia ja huikeat määrät jätettä. Teknojättien tammikuussa julkaisemat suunnitelmat ovat lisänneet huolta jätteen lisääntymistä, joten suunnitelmia avaruuden ”puhdistamisesta” julkaistaan myös kasvavalla tahdilla. Näistä ongelmista lisää Aerospace America -lehden artikkelissa ”Cleaning up space”.

Linkkejä kiinnostuneille:

Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/OneWeb_satellite_constellation

Washington Postin juttu Muskin suunnitelmista

Airbusin lehdistötiedote

BBC Onewebistä

Honeywell

Wiredin mielestä kahdelle järjestelmälle ei ole tilaa

”Cleaning up space” Aerospace America May/2015

GNSS-mittausten muuttuva maailma

GPSWorldissä uusi toimittaja, kokenut geodesian ammattilainen David Doyle kirjoittaa osuvasta GPS/GNSS-mittauksen muuttuvasta maailmasta. Uusia satelliitteja pukkaa, tarkkoja mittauksia mahdollistavat laitteet halpenevat kovaa vauhtia ja uusia käyttäjiä syntyy kuin sieniä sateella. Doylen mukaan laitteistot ovat nykyään niin helppokäyttöisiä, että jo oravan älykkyydellä voidaan nykyään tuottaa varsin laadukasta mittausaineistoa. Hyvältä siis näyttää.

Kuva Wikimedia: GPS-satelliitit kiertoradoillaan.

Kuva Wikimedia: GPS-satelliitit kiertoradoillaan.

Vai näyttääkö? Käytännön tilanteissa ei kuitenkaan kiistellä millimetrien, vaan jopa metrien heitoista aineistojen välillä. Doylen sanoin: “I got a cm and you got a cm, but our centimeters differ by a meter.”

Useimmilta käyttäjiltä puuttuu geodesian perustiedot, jolloin mittausten todellista tarkkuutta ei osata edes arvioida. Desimaalierottimen oikealla puolella näkyvät luvut eivät kerro mitään tarkkuudesta, vaan siitä, kuinka pitkä kenttä kyseiseen ohjelmaan on ohjelmoitu näkymään. Liian usein metadata ei siirry mittausten mukana, jolloin tulosten arvo voi olla puhdas nolla.

Miksikö tietämättömyys geodesiasta on merkittävä puute? Siksi, että monien kasvavien alojen kuten navigoinnin, koneautomaation (esim. maatalous), ympäristömittausten yms. järjestelmiä rakennetaan ja käytetään jo nykyään ilman geodesian tuntemusta ja virheelliset tulokset tulevat kaikille kalliiksi. Rakennusteollisuudesta ei nyt viitsi enää puhuakaan.

Kun käyttäjäjoukko on laaja amatööreista ammattilaisiin, niin on tietysti epärealista olettaa kaikkien opettelevan geodesiaa. Doyle kuitenkin ehdottaa, että jatkuvasti tarkkojen mittausten kanssa tekemisissä olevia ihmisiä on vain koulutettava lisää ja heille voisi luoda myös sertifiointijärjestelmän. Käytännössä siis sama ajatus kuin Saksassa, jossa perustettiin Geodesia-akademia jatkokoulutuksen tarpeita varten. Ehkäpä meidän pitäisi ryhdistäytyä myös täällä Suomessa?

Paikannusta, paikannusta!

Paikannus ja navigointi ovat olleet kovassa kurssissa jo muutaman vuoden, sillä perinteisten alojen lisäksi mobiililaitteiden sovelluskehittäjät ja käyttäjät tarvitsevat parempaa sijaintitietoa erilaisille sovelluksille. Tarpeita on sekä sisä- että ulkopaikannuksessa.

Kaikenlaista uutta tuntuu olevan tulossa hurjasti, kunhan vain tietäisi mitä näistä jää tulevaisuudessa jäljelle. Satelliittipaikannuksen saralla tulevaisuudessa taivaalla on jopa 130 paikannussatelliittia, jos kaikki tämänhetkiset suunnitelmat toteutuvat. Esimerkiksi Kiinalaisessa BeiDou Satellite System (BDS) järjestelmässä on tällä hetkellä 6 toimivaa satelliittia ja tulossa on vielä 40 kappaletta. Joulukuun lopulla Kiina ilmoitti avaavansa globaalin satelliittinvigointijärjestelmänsä (GNSS) myös kaupallisille toimijoille ilmoittaen tavoittelevansa 70-80% osuutta Kiinan kotimarkkinoista. Tällä hetkellä amerikkalainen GPS hallitsee Kiinassa kuten muuallakin.

On mielenkiintoista nähdä, miten EU:n vastaava Galileo-järjestelmä lähtee toimimaan taloudellisesti, sillä EU:n tarkoituksena on veloittaa kaupallisia toimijoita kaiken tarkimman korjaussignaalin käytöstä. Samaan aikaan siis GPS, GLONASS ja BDS näyttävät tarjoavan samaa dataa ilmaiseksi, ajatuksena paikannusteollisuuden miljardimarkkinat ja sitä kautta verotulot järjestelmien rakentajille.

Satelliittipaikannus ei toimi sisätiloissa tai veden alla, joten suuri osa maailmaa on vielä tarkan paikannuksen ulkopuolella. Sisätilapaikannus on mobiilisovellusten takia se voimakkaimmin kasvava paikannuksen ala. Mutta, mutta, haasteita riittää. ETH:n tohtori Rainer Mautz tiivistää dosenttitutkimuksessaan sisätilapaikannuksen perusvaatimukset massamarkkinoilla:

  • XY-sijaintitarkkuus  1 m
  • kerroksen tunnistaminen (korkeustarkkuus)
  • kattava peitto
  • >99 % saatavuus
  • minimaalinen asennus- ja ylläpitokustannus

Tällä hetkellä kaikki mainitut kohdat ovat kovan työn takana, mutta tarjokkaita alalle on siis tungokseen asti. Listataanpa niistä muutamia:

– Nokian johtama In-Location Alliance lupailee jopa 20 cm XY-paikannustarkkuutta, mikä on tällä hetkellä hämmästyttävä suoritus. High Accuracy Indoor Positioning (HAIP)  perustuu Bluetooth 4.0:n matalaenergiapiirteen käyttöön.

– eurooppalainen yritysjätti BAE Systems kehittää hybridiä NAVSOP-järjestelmää, jolle lupaillaan muutaman metrin paikannustarkkuutta. Järkevästi systeemi hyödyntää erilaisia olemassa olevia signaaleita kuten TV, radio, Wifi, kännykät yms. paikannukseen.

– suomalainen IndoorAtlas hyödyntää maan magneettikenttää paikannuksessa. Kartoittajille hyödyllisesti paikoituksessa tarvitaan myös rakennuksen pohjakarttaa 😉

– ruotsalainen SenionLab hyödyntää suoraan kännyköiden sisältämiä antureita.

Qualcomm iZat-alustassa hyödynnetään myös hybridiratkaisuja eli laitteiden antureita ja WLAN-verkkoja.

Oma lukunsa on tietysti yhtiöt, jotka rakentavat sisätilapaikannukseen lisäinfraa, kuten radiolähetinjärjestelmän, joiden avulla paikannustarkkuus paranee. Mutta näiden järjestelmien käyttö ja ylläpito maksaa jo sen verran, että massojen käyttöön niistä ei vielä ole. Sen sijaan yrityskäytössä kuten kaivoksissa niille löytyy luonnollisesti käyttöä. Esimerkiksi australialainen Locata on päässyt radioilla samaan 20 cm paikannustarkkuuteen kuin Nokia Bluetooth-tekniikan avulla, mutta on hyvä kysymys mikä on radiotaajuuksien häiriöherkkyys.

Sisätilapaikannuksen tämän hetkinen tilanne jättää siis vielä paljon tilaa sekä tekniikan kehittäjille sekä palveluntarjoajille, sillä hajanaisessa tekniikkakentässä yksikään tekniikka ei ole ylitse muiden. Vedenalaisen maailman paikannuskuviot ovat sitten vielä oma taiteen lajinsa. Maailma ei ole vielä valmis.

Taivaalla jo 4 Galileo-satelliittia

Viime maanantai-iltana Ranskan Guayanassa ammuttiin kiertoradalle 2 uutta eurooppalaisen Galileo-paikannusjärjestelmän satelliittia. Tällä hetkellä maata kiertää järjestelmän 4 ensimmäistä satelliittia nimeltään Thijs, Natalia, David ja Sif, jotka on nimetty eurooppalaisten lasten mukaan. Tämänhetkisen suunnitelman mukaan satelliitteja on 18 kappaletta vuoden 2014 loppuun mennessä ja järjestelmä on täydessä toimintatilassa vuonna 2018, jolloin siihen kuuluu 30 satelliittia. Lue lisää ESAn sivulta.

Galileo-järjestelmän toimintamenoihin on pedattu miljardien rahoitusta Horizon 2020-ohjelmassa, mutta täytyy kuitenkin muistaa, että EU:n tulevista tutkimus- ja kehitysrahoista kiistellään parhaillaan. Erään esityksen mukaan Galileon toteutuessa EU:lla olisi hallussaan 20% globaalista GNSS-markkinasta vuoteen 2020 mennessä ja projekti synnyttäisi euroalueelle 400 000 uutta työpaikka. Paikantaminen on iso bisnes!

EU ei rahoita paikannusinfran luomista puolustusmenoista kuten muut alan valtiot, joten ESA tarvitsee tukea tavoitteissaan. Mitenhän muuten saisi vaikkapa Rovion Peter Westerbackan ja Angry Birdsit mukaan ESAn projekteihin samalla tavalla kun he ovat solmineet kumppanuuden NASAn ja CERNin kanssa? Paikannus on sinänsä muodikasta mutta kalliin infran rakentaminen taas ei ole.

No, uuden paikannusjärjestelmän valmistumista toivoessamme muistutamme myös edustamiemme Stonexin GNSS-vastaanottimien valmiudesta hyödyntää Galileo-järjestelmää. Stonexin vastaanottimet ovat kohtuuhintaisia ammattilaismittauslaitteita moniin käyttötarkoituksiin kuten RTK- tai GIS-mittauksiin. Tutustu tarkemmin Stonex S9:iin ja S7:aan sivuillamme.

Kuvassa Stonexin uusi maastopaikannuslaite S7.