Avainsana-arkisto: lidar

Mikä laserskanneri sopii sinun tarpeisiisi?

Riegl on juuri julkaissut aineistosivullaan näytteet laserskanneriensa VQ-480II ja VZ-2000i aineistoista. Molemmat aineistot on luokiteltu. Ilmasta mitattu kaupunkiaineisto on luokiteltu Riegl RiProcess -ohjelman uudella luokittelusuodattimella ja maasta mitattu kallioleikkaus on puolestaan analysoitu geologisiin käyttätarkoituksiin Riegl RiScan Pro -ohjelman LIS-GeoTEC -liitännäistyökalulla.

Helikopteriasennuksiin soveltuvalla VQ-480II-skannerilla tuotetaan tyypillisesti tiheitä pistepilviä ja aineistossa näkyy pikkukaupungin keskusta. Luokittelussa näkyvät maanpinta, kasvillisuus, katot ja seinät.

Tyypillisesti isoissa kaivoksissa ja avolouhoksissa käytetyn VZ-2000i -laserskannerin aineistossa näkyy luokiteltu kallioseinämä. Kiven lohkeamisuuntien analyysi kertoo geologeille miten kallio käyttäytyy sitä räjäytettäessa, mutta siitä huolimatta aika ajoin sattuu myös yllätyksiä. VZ-2000i -laserskanneri mittaa peräti 2,5 km etäisyyteen.

Aineistosivun alimmaisena esitellään myös asiakkaan projekti, joka on mitattu Australian Kengurusaarella metsäpalon aikaan. Projektissa on eri päivinä mittattuja aineistoja, joten metsäpalojen etenemistä voi seurata. Pistepilvi on tuotettu Riegl LMS-680i -ilmalaserskannerilla, joka on jo poistunut tuotannosta, mutta edelleenkin ahkerassa käytössä eri puolilla maailmaa.

Rieglillä on tuotannossa kaiken kaikkiaan runsaat kolmekymmentä erilaista skanneria tai skannausjärjestelmää. Näistä on siis varaa valita laite ilmaan, maahan, mobiilimittauksiin yms. ja osaava käyttäjä käyttää laitteitaan monipuolisesti erityyppisiin mittauksiin. Ole yhteydessä niin kerromme mielellämme lisää!

Lidar-maailman tapahtumia

Sen jälkeen kun autonomisten ajoneuvojen tuorein kehityskierros lähti käyntiin 2000-luvun alkupuolella, niin laserskannauksen maailmasta ei ole puuttunut vauhdikkaita tapahtumia. Perinteiset valmistajat pyrkivät vakaampaan toimintaympäristöön kun taas tuoreemmat tulokkaat ottavat kaikenlaisia loikkia eri suuntiin löytääkseen tuottoa. Ja uusia tulokkaita on paljon.

Tässä mielessä autonomisten ajoneuvojen lidarien ykkösvalmistajan Velodynen viimeaikaiset tapahtumat ovat olleet erikoisia, sillä yrityksenä se kuuluu jo vakiintuneiden yritysten kategoriaan. Mutta kuten tyypillistä, uudet omistusjärjestelyt ovat luoneet epävakaisuutta.

Velodyne on nimittäin perustettu jo vuonna 1984 ja sen päätoimiala oli pitkään alitaajuuskaiuttimet, subwooferit. Sen perustajaveljekset, keksijät David ja Bruce Hall lähtivät mukaan vuoden 2005 DARPA-kilpailuun ja sieltä saamiensa ideoiden pohjalta kehittävät ensimmäisen Velodynen lidarin vuoden 2007 kilpailuun. Tällöin kilpailunosallistujista viisi käytti uutta Velodyneä osana ajoneuvojen kartoitusjärjestelmää. Mainittakoon, että myös Rieglin skannereita oli mukana kisassa vuonna 2005 ja seitsemällä joukkueella vuonna 2007.

Sittemmin Velodynen lidarosasto on eriytetty omaksi yhtiökseen ja syyskuusta 2020 alkaen sen osakkeita on voinut ostaa pörssissä. Joulukuussa 2020 David Hall siirtyi toimitusjohtajan tehtävistä hallituksen puheenjohtajaksi.

Alkuvuodesta 2021 olemmekin saaneet seurata median välityksellä ilmeistä draamaa yhtiön hallinnasta. Ensin yhtiö ilmoitti perustaja David Hallin ja hänen vaimonsa jäävän pois yhtiön toiminnasta, koska he ovat toimineen epärehellisesti ja yhtiön etujen vastaisesti. Tämän jälkeen Hall vastasi syytöksiin syyttäen uuden toimitusjohtajan sekä johdon haluavan kaapata vallan. 9. maaliskuuta Hall ilmoitti erostaan kitkerällä kirjeellä, jossa hän muun muassa syyttää yhtiön johdon ajavan omaa etuaan osakkeenomistajien kustannuksella.

Tämä jännitysnäytelmä ei varmaankaan pääty tähän, sillä Hallin pariskunta omistaa yhtiön osakekannasta edelleenkin 54,7%.Siinä mielessä on, asiaa sen paremmin tuntematta, omituista, että Hall näyttää menettäneen omistajan vallan yhtiössä. Piileekö syy SPAC-järjestelyssä, jolla yhtiö vietiin pörssiin? SPAC, special purpose acquisition company, on tällä hetkellä trendikäs tapa viedä teknologiayhtiöitä pörssiin. Velodynen tarinassa on joka tapauksessa elokuvan ainekset ja jatkokehitystä emme tietenkään vielä tiedä.

Lidarmaailman isoimmat aallot taitavat edelleenkin kulkea Anthony Lewandowskin vanavedessä. Mitä erikoisimmissa käänteissä mukana ollut kehittäjä ja keksijä tuomittiin viime vuonna vankeuteen. Lisäksi hän teki konkurssin Googlen ja Uberin vaatiessa hulppeita korvauksia. Tammikuun alussa, samaan aikaan kun maailman huomio kohdistui USA:n edustajahuoneen tapahtumiin, Lewandowskin nimi löytyy Trumpin viimeiseltä armahduslistalta. Vapaana hän on ilmoittanut keskittyvänsä julkisen hyvän edistämiseen ja eiköhän paukkuja riitä myös viimeisimmän startupin, automista rekkaa kehittävän Pronton kehittämiseen. Jos vain korvauksia edelleenkin jahtaava Uber antaa siihen tilaisuuden.

Korona-aikanakin sattuu ja tapahtuu paljon, joten koronan jälkeisenä aikana aineksia on taas nopeaan kehitykseen. Rahaa siihen ei ainakaan puutu, paitsi ehkä Suomessa. Meidän toimialallamme eli geodeettisen mittauksen ja kartoituksen alalla kehitys etenee myös, mutta pääomien, kehittäjien määrä ja käyttäjien määrä on huomattavasti pienempi kuin robottiautojen hulpeimmissa näkymissä. Vaikutuksiltaan ala on sinänsä suurempi kuin pelkkä autonomisten ajoneuvojen maailma. Paikkatieto on globaalia perusinfraa ja GNSS-satelliittien tarjoama aika vastaavassa asemassa ajan suhteen. Korvaavia järjestelmiä ei ole.

Vaalimaalle ja takaisin – skannaten tietysti

Viime aikojen mielenkiintoisimpia projektejamme on ollut valtatie 7:n edestakainen mittaus Helsingistä Vaalimaalle ja takaisin. Vaikka tällaisen moottoritien mittaaminen liikkuvalla kartoituksella on varsin tylsää, niin vastapainoksi aineistoa on aina mielenkiintoista tarkastella tietokoneella. Alla esittelemme muutamia kuvakaappauksia aineistosta.

Mutta aloitetaan videolla paikan päältä eli mittausautosta. Tässä olemme vielä alkumatkalla Sipoon kohdalla.

Varsinainen mittaus alkoi Kehä 1:n Lahdentien liittymästä ja videon aloituskuvassa olemme juuri siirtymässä Kotkan suuntaan. Kuvassa näkyy myös selkeä raja uuden asfaltin (sininen) ja vanhan välillä. Visualisoinnin väriskaala kertoo uuden, tumman päällysteen heijastavan valoa eli mittaussädettä selkeästi huonommin kuin vanhan päällysteen.

Koko reitti merkittynä kartalle näyttää seuraavalta:

Matkan varrella kulkee sähkölinjoja useassa paikassa, mutta tämä pylväs löytyy heti matkan alkuvaiheesta.

Tien reunassa kulkiessa huomio kiinnittyi ajaessakin reunamaalauksiin. Paikoin ne olivat ihmeen kiemurteleviä suoran viivan sijaan. Kautta tiemaalausten aikauden hyvä kysymys on aina ollut, sijaitsevat maalaukset suunnitellulla kohdalla tietä. Tieto on merkittävä haluttaessa ajaa oikeaa (=turvallista) ajolinjaa tiegeometrian suhteen. Robottiautojen myötä kysymys on noussut entistä ajankohtaisemmaksi, sillä autojen lähipaikannus nojautuu tyypillisesti tiemaalauksiin.

Pistepilviä voi visualisoida eri tavoin saaden näkyviin erilaisia ilmiöitä vaikkapa tien pinnalla. Alla olevasta kuvasta huomaamme, että tien pinta on ollut hieman kostea (vihertävän sininen väri) mittauksen aikana, mutta menosuunnassa oikeanpuoleinen kaista on jo ehtinyt kuivahtaa muuta tieosuutta enemmän. Reunakaistan pinta heijastelee kuivallakin kelillä hieman eri tavalla kuin ohituskaista, koska se on yleensä hieman kuluneempi suurempien liikennemäärien takia.

Alla olevassa kuvassa näemme myös, että tiemaalaukset saattavat heijastaa valoa eri tavalla. Vertaa vasenta ja oikeaa reunaa. Meidän silmissämme ja värivalokuvassa maaliviivat näyttävät kuitenkin ihan samalta valkoiselta. Näin ollen etäisyyskalibroidusta laserskannausaineistosta voidaan myös laskea, heijastavatko tiemaalaukset ja liikennemerkit valoa normien mukaisesti. Maailmalla tätä asiaa on jo selvitelty tutkimuksissa.

Seuraavaksi saavuimme Ahvenkoskelle, jossa dokumentoimme myös paikallisia sillankaaria. Runsaan sadan metrin päästä moottoritiestä sijaitsee vuonna 1965 rakennettu vanhempi silta, joka näkyy kuvan keskiosassa.

Etukäteen olimme erityisesti ajatelleet skannata matkan varrella olevia hienoja kallioleikkauksia. Niistä näimme yhden jo varsin homogeenisesta kivestä koostuvan ylempänä, mutta alakuvissa on myös mielenkiintoisia yksityiskohtia. Ensimmäisessä kuvassa nähdään heijastusten avulla kalliossa kulkevia eri kivilajien juonteita. Nämä ohuet juonteet ovat selkeästi valoa heijastavampia (keltaisia) kuin ympäröivä kivi. Toisessa kuvassa näkyy keskellä kuvaa hieno vaakatasossa kulkeva lusto. Lustot kiinnostavat geologeja lähes poikkeuksetta, koska ne kertovat paljon kiven käyttäytymisestä esimerkiksi louhinnassa.

Tiemittauksissa risteykset ovat aina mielenkiintoisia paikkoja. Tieristeyksien harrastajat jakelevat ilmakuvia maailman mitä monimuotoisimmista risteyksistä, joten tässä meidän vaillinainen lisäyksemme tähän kategoriaan. Siltakylässä sijaitseva liittymä on nimittäin mitattu vain keskeltä tietä, jolloin ylös nousevat ja alas laskevat rampit näkyvät aineistossa vain heikosti. Tämä liittymä taitaa olla mittausalueen muodoltaan symmetrisin alue.

Seuraavaksi voimmekin tarkastella vihersiltoja, joita valtatie 7:ltä löytyy useampia. Ensimmäinen kuva esittää vihersiltaa visualisoituna laitteistomme kumpikin skanneri erikseen ja kaksi ajolinjaa päällekäin. Aineiston prosessoinnissa käytämme tätä visualisointitapaa eniten, sillä sen avulla näemme onko aineistossa kaikki kohdallaan. Toinen kuva esittää Lelun lähellä sijaitsevaa vihersiltaa, joka kuvan esittämällä tavalla jatkuu hieman pidemmälle. Kaaria on loppujen lopuksi kolme kappaletta.

Lopuksi pääsimme Vaalimaalle, jossa selvitimme uuden Rajamarketin rakennuksen pituuden. Se on lähes 300 m pitkä! Mittausta suunnitellessa tämän rakennuksen koko kieltämättä askarrutti mieltämme kallioleikkausten ohella. Mutta nyt kaikkiin kysymyksiimme on vastattu. Paluumatkan skannasimme koko tien toiseen suuntaan ja lopetimme mittauksen saavuttaessa Kehä 1:lle.

Mihin tällaista aineistoa voi käyttää? No kaikenlaisen suunnittelun pohjana tietysti. Tiesuunnittelijat tarvitsevat tiealueen lisäksi kaikki rampit, joten niiltä osin aineisto on puutteellinen. Liikennemerkit, portaalit ja muut tiekalusteet aineistossa näkyvät puolestaan selkeästi samoin kuin maalaukset. Liikennemerkkien ja maalausten heijastuvuuden arviointi on myös mahdollista. Maailmalla suurempi käyttöalue taitaa nykyään olla robottiajoneuvoille tarvittavat kartat, joihin aineistossamme on hyvä pohja myös tarkkuusvaatimusten osalta. Loppujen lopuksi tiesuunnittelun lähtöaineiston tarkkuusvaatimukset ovat selkeästi tiukemmat kuin HD-karttojen.

Uuden kalustomme ensimmäiset mittaukset

Uusi mobiilaserskannauskalustomme on nyt asennettu ja otettu käyttöön viikko sitten Ruotsissa. Kahden päivän aikana tiimimme ajoin noin 1500 kilometria, joista noin 800 km oli mittausta. Loput ajosta oli siirtymää paikasta toiseen. Lisäksi sunnuntaiaamuna satoi, jolloin työhön päästiin vasta teiden kuivuttua puolelta päivin. Kaikesta huolimatta mittaajat ehtivät viikolla vielä takaisin Saksaan ja Intergeoon.

Stuttgartin messukeskuksen ulkotiloja – kesällä virkistävä suihkulähdealue sisäpihalla.

Siellä hämmästytimme myös päämiehemme Rieglin kehittäjät ripeällä toiminnallamme. Amerikkalaiset vieraat olivat puolestaan äärettömän kiinnostuneita tuplatakakameroistamme – laitteistomme on ensimmäinen tuotannosta ulos tullut kappale tuplatakakameroilla.

RIEGL VMX-2HA näkyy Rieglin osastolla kuvan vasemmalla laidalla.

Rapakon takainen kiinnostus johtuu siellä käynnissä olevasta mobiililaserskannausbuumista. Kyllä, tässä aihepiirissä dronekuume on ohitse ja teitä mitataan nyt kymmeniä tuhansia kilometrejä ajoneuvoratkaisuilla. USAn hallinnosta voidaan olla monta mieltä, mutta käytännössä rahaa ohjautuu nyt teiden korjaukseen. Mitenköhän meillä saataisiin EKP:n pankeille syytämät rahat ohjautumaan infran ylläpitoon? Isot tieurakat ovat puolestaan aiheuttaneet kuhinaa myös ohjelmistoyritysten tahoilla – esimerkiksi Esri on kiinnostunut mittausten analysoinnista.

Nyt olemme siis valmiit uusiin seikkailuihin Suomessa. Jos sinulla on mitattavia tiekohteita, niin ota yhteyttä ja pyydä tarjous! Huomioi, ettemme tarvitse tiehen maalattuja signaalipisteitä hyvän lopputuloksen aikaansaamiseksi. Kontrollipisteiden määrän arvioimme mittausalueen ja pyydetyn mittaustarkkuuden perusteella. Koska tukimittausten määrä jää vähäiseksi tai olemattomaksi, niin aika- ja kustannussäästö ovat melkoisia.

Uutta LiDAR-kirjallisuutta

Postilaatikkoon tupsahti juuri tuore SPIEn julkaisu LiDAR-teknologiasta. Se on peräti 500 sivun pituinen, varsin perinpohjaiselta vaikuttava opus, joka antaa laajan katsauksen teknologiaan sen kehityshistoriasta alkaen. Autolidarin kehityksen käydessä kuumana on mukava pysyä hieman paremmin eri mittausalgoritmien perässä tällaisen käsikirjan avulla.

Kirjoittaja Paul McManamon ei ole mikään eilisen teeren poika, vaan pitkän uran alalla tehnyt veteraani. Käytännön työstä ja opettamisesta on sitten syntynyt pohja kirjojen kirjoittamiselle. Tässä vaiheessa vaikuttaa positiiviselta, että hän ei ole keskittynyt pelkästään USAn kehitykseen vaan mukana on myös eurooppalaisten ja aasialaisten kontribuutioita kehityksessä.

Mikael Jungner julisti hiljan kirjojen olevan välivaihe ihmiskunnan historiassa ja 300-sivuisina liian pitkiä. Valitettavasti maailma ei mene eteenpäin pelkillä suullisesti kerrottavilla tarinoilla, minkä vuoksi kirjoitustaito on alun perin syntynytkin. Uutta opitaan käytännön tekemisella mutta valillä kannattaa myös tarttua hyvään kirjallisuuteen.

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.

Reindeer again!

Some time ago we drove to Lapland to conduct a couple of mobile laser scanning missions with our Riegl VMX-1HA and managed to scan some reindeer again!

They were peacefully herding along the road we were scanning, so they are very visible in the data when highlighted red. 

Actually we were lucky they were not crossing the road while we were scanning, because these guys do not hesitate to block the road! Thus it might take some time before the journey can continue.

Well, we scanned the road of coarse and a highly interesting tunnel in a mine as well. But that story can be told later.

 

3D-skannaus/Lidar & lasi

“Lidar cannot sense glass”

Mittaustyötä tehdessä lasi on harmillinen rakennusmateriaali aktiivista laseriin perustuvaa mittausmenetelmää kuten 3D-laserskannausta käytettäessä. Kuten jokainen omin silmin näkee, valo läpäisee normaalin lasipinnan ja optisessa mielessä taittuu kahden eri aineen – ilman ja lasin – rajapinnassa. Lasin pintaa ei siis saa mitattua tällä menetelmällä samalla tarkkuudella kuin ympäristöään ja ikkunalasin toisella puolella sijaitsevat kohteet eivät sijaitse oikeassa paikassa rajapintojen aiheuttamien siirtymien takia.

Mitattaessa täyden aallonmuodon analysointia hyödyntävällä pulssimittaustekniikalla lasin pinta saadaan havaittua ja siitä muodostuu ns. ensimmäinen palautuva kaiku kuten kuvakaappaus toimistomme ikkunasta osoittaa. Mitä likaisempi lasi on (=pinnalla on kalvo), niin sitä helpompi se on itse asiassa mitata. Lasi (keltaiset pisteet) näkyy aineistossa helposti ja se voidaan myös tunnistaa ominaisuutensa perusteella

On siis kovin harmillista kun robottiautojen kehityksessä käytetään vain halvimpia mahdollisia laserskannereita eli lidareita, joiden ominaisuudet ovat hyvin rajatut. Tästä syystä aihepiiriä käsittelevissä artikkeleissa esiintyy pääosin hyvin erikoisia lausuntoja itse tekniikasta. Toisaalta olemme iloisia siitä, että lidarista puhutaan jo kaiken kansan keskuudessa, mutta toisaalta harmittaa kaikki heikosta tiedosta johtuvat väärinkäsitykset.

Mittaussensorien heikkouksia käsittelevässä MIT Review’n populaariartikkelissa todetaan siis komeasti että ”lidarilla ei voi havaita lasia” – “Lidar cannot sense glass, radar senses mainly metal, and the camera can be fooled by images,”

Todettakoon siis lyhyesti, että lidarilla voi havaita lasipintoja, mutta toki se ei havaitse minkävärinen valo liikennevaloissa palaa. Sinänsä artikkelin esittelemä ajatus siitä että ympäristön havaitsemiseen tarvitaan useampia tekniikoita pitää tällä hetkellä paikkansa, sillä vain yksi sensoriteknologia ei toimi tarpeeksi luotettavasti. Tarvitsemme redundantteja tekniikoita turvallisuuden varmistamiseksi kunnes jotain parempaa keksitään.

Tarkkojen 3D-karttojen tarve

New York Timesissa pohditaan jälleen tarkkojen 3D-karttojen tarvetta robottiautojen liikkumistarpeita varten. Edelleenkin kehitteillä olevat kuljettamattomat ajoneuvot tarvitsevat paljon tarkempaa lähtötietoa tieympäristöstä kuin nykyiset perus- tai navigointikartat tarjoavat. Itse asiassa tarkka lähtötieto helpottaa kaikkia itsestään kulkevia – ja navigoivia laitteita, sillä hyvällä lähtötiedolla laitteissa tarvitaan paljon vähemmän laskentakapasiteettia.

Koska teiden tarkempi mittaus on pienissäkin maissa valtava urakka saatikka sitten koko maapallolla, niin vastaukseksi ongelmaan tarjotaan kartoituksen joukkoistamista ja kerrotaan esimerkkejä jo käynnissä olevista projekteista.

Helsingin Hakaniemessä mobiilillä laserskannausjärjestelmällä mitattua aineistoa – yksityiskohta kaupan ikkunasta.

Ajatuskuvio on sinä kiehtova, mutta tämänhetkisellä tekniikalla nämä suunnitelmat epäillyttävät edelleenkin meitä mittausalan ammattilaisia. Tulevaisuus on sitten asia erikseen. Tämänkin artikkelin kirjoittaja rinnastaa mitenkään kyseenalaistamatta kalliimman mobiilikartoitusauton tuottaman aineiston ja halvemmat, normiautoihin asennetut sensorit ikäänkuin niiden tuottama mittausaineito olisi itsearvoisesti laadullisesti samalla viivalla. Ajattelutapa kuvastanee niiden ihmisesten ajatustapaa, jotka eivät muutenkaan erota laadukkaita tuotteita tai palveluita huonoista eivätkä voi ymmärtää miksi tietyissä tilanteissa kannattaa valita laadullisesti parempi tuote – kokonaisuus tulee halvemmaksi.

Kun meidän valikoimissamme on lopputuloksen kannalta laadullisesti paljon huikeampia laitteita kuin nuo artikkelissa mainitut, niin laatuero kasvaa entistään. Artikkelin ”kalliit” kartoitusjärjestelmät eivät riitä tienrakentamisen, hoidon yms. tarpeisiin, sillä lähtötiedon pitää olla tarkempaa ja tuotannon tehokkaampaa.

Joukkoistetut karttapalvelut ovat arvokas lisä jo nykyisessä kartoitusympäristössä ja mekin käytämme niitä arkipäivässämme. Olemme kuitenkin varsin tietoisia siitä, että eri tavoilla tuotettu pohja-aineisto aiheuttaa laadullista vaihtelua karttojen sisällä ja siten käyttöä täytyy miettiä tapauskohtaisesti.

Mutta palataanpa taas tuohon NYT:n artikkeliin. Jutun ydin on tietysti seuraavissa lauseissa:

“The idea is that Here at some point will license the mapping information for use by self-driving cars and Mobileye will get a share of that, Mr. Shashua said. Some of the money will go back to automakers like VW and BMW that add the mapping capability to their cars. There is a revenue-sharing model between us and the carmakers,” he said, noting that map services are a future business. “Consumers would be paying for map services for their autonomous cars.”

Vuosien mittaan olemme kiinnittäneet huomita siihen, ettei monissakaan tutkimusprojekteissa tehdä kokonaisvaltaista laskentaa suositeltujen menetelmien kokonaishinnasta ja annetut hintaesimerkit kertovat, että tulevaisuus vaikuttaa kovin kalliilta nykyisyyteen verrattuna laadun useimmiten heikentyessä. Näin myös ns. halpojen* ja joukkoistettujen kartoitusmenetelmien käytössä, jossa tuotteen laadulla ei ole takuuta ja sen avulla rahastaminen on liiketoiminnan perusidea. Kun kuluttajana kaiken lisäksi ensin tuotamme aineiston ja maksamme sitten sen käytöstä –  todennäköisesti vielä käytön määrän mukaan – niin jokin tässä visiossa mättää.**

Odotamme myös  jännityksellä millaisia oikeustapauksia näemme tulevaisuudessa karttoihin liittyen. Ehkäpä allekirjoitamme autoon astuessamme vastuuvapauslausekkeen?

* (halpa mittauslaite ei tee mittauksesta halpaa – mittaapa 10 km tietä mittanauhalla ja mieti mittaukseen kulunutta aikaa, tuloksia ja kustannuksia kun mittaat saman matkan vaikkapa matkamittarilla)

** Jakamistaloudet, avoimet alustat yms. ovat myös kivoja ajatuksia, mutta niin kauan kun maailman isoimmatkin yritykset tekevät käytännössä suljettuja alustoja ja varjelevat dataansa/alustojaan valtavien lakimiesarmeijoiden avulla, niin meidän ei kannata olla hyväuskoisia hölmöjä. Noh, sellaisina meitä suomalaisina sinänsä monessa maassa pidetäänkin ja välillä ihan syystä.

Ilmalaserskannaukset & aurinkoenergia

Nykyään ilmalaserskannauksien kartoittamaan topografiaan perustuvat aurinkoenergian tuotantomahdollisuuksien laskennat alkavat olla jo peruskauraa. Tyypillisesti laskennassa huomioidaan kaupunkiympäristöissä rakennusten katot, mutta aurinkopaneeleja voi toki asentaa rakennusten julkisivuihinkin. Karkeasti ottaen auringon säteilemä energiamäärä eli insolaatio toki tunnetaan koko maapallolta, mutta tarkempi tarkastelu havainnollistaa suotuisat ja epäsuotuisat paikat yksityiskohtaisemmin.

Itävallan Wienissä on nyt reippaasti laskettu 160 000 rakennuksen vuotuinen aurinkoenergiapotentiaali käyttäen laskennan pohjana 3D-kaupunkimallia ja tuoretta ilmalaserkeilausaineistoa. Kyseisessä CityGML-kaupunkimallissa ei ole mukana kasvillisuutta, joten sen aiheuttama katve rakennusten julkisivuihin/kattoihin on saatu tarkasta pistepilvestä.

Wien on Riegl Laser Measurement Systemsin kotikenttä, joten kaupunkia on skannattu vuosien ajan ilmasta ja maasta. Tuloksia voidaan hyödyntää monin tavoin kaupunkisuunnittelussa ja rakentamisessa, kuten tämä valtava aurinkoindeksi osoittaa.

 

Opas metsien tutkimukseen Lidarilla

Kanadalaiset ovat julkaisseet oppaan metsien ilmalaserkeilaukseen perustuen 25 vuoden käytännön kokemukseen: ”A best practices guide for generating forest inventory attributes from airborne laser scanning data using an area-based approach”.

kanadaKirjoittajien joukossa näkyy olevan myös suomalainen Mikko Vastaranta, joka on viime vuonna metsien 3D-kartoituksesta Helsingin yliopistossa väitellyt metsänhoitaja. Hienoa! Oppaasta lienee paljon hyötyä myös Suomessa – olemmehan samalla boreaalisella metsävyöhykkeellä Kanadan kanssa.

 

Lidar & elokuvat

3D-laserskannauksella on monia käyttömahdollisuuksia ja usein viitataan elokuva- ja peliteollisuuteen yhtenä käyttäjäryhmänä. Mutta mitä se käytännössä tarkoittaa?

Elokuvaympäristöt ovat usein täysin keinotekoisia luomuksia, joita nykyään luodaan digitaalisesti – näitä maisemia ei oikeasti ole. Hyvänä esimerkkinä toimii tuore Pilvikartasto-elokuva, jonka kohtaukset sijoittuvat kuuteen eri aikakauteen 1800-luvusta 2100-luvulle. Katsojan voi kuitenkin yllättää tieto siitä, että myös 1970-luvulle sijoittuvat San Franciscon kohtaukset on myös luotu keinotekoisesti tietokoneella.

Laserskannauksella tallennetaan todellisuutta, joten miten se liittyy illuusion luomiseen? Elokuvassa San Franciscon katunäkymät on rendattu Skotlannin Glasgowssa skannatuista kaduista ja rakennuksista. Lisäksi taustalle on lisätty erikseen skannattuja aikakauteen sopivia autoja. Pistepilvistä saatiin kohteiden geometria valmiina tavarana, jota sitten vain muunneltiin tarpeiden mukaan esimerkiksi mallintamalla ja maalaamalla. Jopa sillalla tapahtuma auto-onnettomuus on tavattoman keinotekoinen, sillä silta on skannattu Glasgowssa, mallinnettu ja keinotekoisesti pidennetty tietokoneella.

Glasgow'n skannattuja katuja San Franciscoksi muutettuna.

Glasgow’n skannattuja katuja San Franciscoksi muutettuna elokuvasta Pilvikartasto.

Lisää juonipaljastuksia liittyy elokuvassa näytettävään ydinvoimalaan, jonka sisäänkäynti on myös skannattu kuvauksia varten. Kuvauksia olisi turvallissyitä ollut mahdotonta tehdä oikeassa ympäristössä, joten digiympäristön luominen helpotti tilannetta. Myöhemmin samaa sisäänkäyntiä käytetään satelliittikeskuksen sisäänkäyntinä tulevaisuusepisodissa. Nyt geometria on siirretty vuorenhuipulle – Mallorcalla. Voiko mihinkään enää uskoa?

Skannaukset on tehnyt saksalainen, Berliinissä toimiva erikoisfirma. Elokuvan kohtausten teosta voi kuunnella lisää erikoisefektien luojan haastattelussa ja yksityiskohdista kerrotaan myös lisää kirjallisessa haastattelussa.

[embedplusvideo height=”379″ width=”625″ standard=”http://www.youtube.com/v/BMuh1sPL1sg?fs=1&hd=1″ vars=”ytid=BMuh1sPL1sg&width=625&height=379&start=&stop=&rs=w&hd=1&autoplay=0&react=1&chapters=&notes=” id=”ep4485″ /]

Spatiaalinen rannikonmuutos & ilmalaserkeilaus

Marraskuun alussa USA:n itärannikolle iskeneen Sandy-hurrikaanin vahinkoja arvoidaan kovaa vauhtia. Koska vahingoittunut alue on erittäin laaja, niin erilaiset kaukokartoitusmenelmät satelliittimittauksista lentokoneesta/helikopterista tehtyihin ilmakuviin ja ilmalaserskannauksiin ovat luonnollisesti ykkösvalintoja työn tekemiseksi. Pikkulennokkien käyttö eivät oikein istu tällaisiin kuvioihin, sillä tuhoalueille pitäisi ensiksi päästä – tiet olivat poikki ja sähköjä ei ollut päiväkausiin – ja lisäksi kartoitettavat alueet ovat suuria. Isot miehittämättömät lennokit, jotka kantavat tehokkaan laserkeilaimen, ovat taas niin hintavia, ettei kustannussäästöjä helikoptereihin ja lentokoneisiin nähden taida oikein syntyä.

Yhdysvalloissa paikallinen geologinen tutkimuskeskus USGS kävi ilmalaserskannaamassa pahimman tuhoalueen keskellä olevan Fire Islandin marraskuun 5. päivänä. Tuloksia verrattiin ennen myrskyä tehtyihin mittauksiin ja tuloksena ollaan saamassa tukku uutta tietoa rannikon muutoksista. Seurannalla voidaan tehdä päätelmiä muun muassa myrskyjen vaikutuksesta spatiaaliseen rannikonmuutokseen kuten rantojen eroosioon, dyynien siirtymiseen ja uusien saarien muodostumisen. Tulokset ovat tässä vaiheessa vielä alustavia, mutta hiekkaa on selkeästi siirtynyt metrikaupalla rannasta sisämaahan tai se on huuhtoutunut kokonaan pois. Katsopa ennen ja jälkeen kuvasarjat USGS:n sivuilta.

Mielenkiintoinen on myös USGS:n arvio, että tuhoa pahensi merenpinnan nousu. Vuoden 1962 edellisestä suuresta myrskystä merenpinnan korkeus on noussut runsaat 20 cm, joten merivesi ulottuu nyt laajemmille alueille noustessaan.

Mitenkähän myrskyssä kävi Delawaren rannikolla sijaitsevalle keinotekoiselle riutalle? Red Bird -riutta on luotu käytöstä poistetuista metrovaunuista (n. 700 kpl), joiden avulla on luotu kaloille ja kasvillisuudelle superhedelmällinen alusta. Riutan toinen tarkoitus hidastaa eroosiota.

Rannikon eroosio on iso ongelma myös ilman katastrofaalisia myrskyjä ja rannikon muutoksia seurataan erilaisin keinoin myös Suomessa. Tästä löytyy hyvä selvitys ja animaatio Geodeettisen laitoksen sivuilta. Meillähän maa nousee länsirannikolla, mutta maissa, joissa maata menetetään merelle vuosittain, tilanne on luonnollisesti vakavampi asukkaiden kannalta. Näin käy esimerkiksi Englannissa, jonka itärannikko katoaa Pohjanmereen kovaa vauhtia. Tilastollisesti laskettuna keskimääräinen muutosvauhti vuosien 1852-2010 välisenä aikana on 1,27 metriä vuosittain. Tilaston takana on vaihtelevia mittausmenetelmiä, sillä aluksi muutosta seurattiin karttakäyrien muutoksena, vuodesta 1951 alkaen muutamalta pysyvältä mittausasemalta, 1999 alkaen pistemäisesti GPS-mittauksin ja vuodesta 2009 alkaen ilmalaserkeilaamalla.

Englannin itärannikkoa seurataan myös maalaserkeilauksen avulla, kuten tässä Englannin geologisen tutkimuskeskuksen videossa näkyy. Rannikon pehmeä maaperä on eroosion lisäksi altis myös maanvyöryille, joita halutaan näin tarkkailla. Mittalaitteena on muuten Rieglin vanhempi, 6 km mittaava malli.

Vuosisatojen aikana kokonaisia kyliä on siis menetetty merelle. Katsopa tilannetta pelkästään Itä-Yorkshiressä täältä.

Lisätietoja:

Ilmalaserskannaus Nordic Geo Center Oy:n sivuilla: http://www.geocenter.fi/riegl/ilmalaserskannerit/ (sivun alaosassa)

Ilmalaserskannaukset Fire Islandilta: http://coastal.er.usgs.gov/hurricanes/sandy/lidar/

Sandyn opetukset: http://www.usgs.gov/blogs/features/usgs_top_story/shifting-sands-sandys-lessons-in-coastal-geology/

Tietoa eroosiosta ja kadonneista kylistä Itä-Yorkshiresta: http://urbanrim.org.uk/Holderness.htm sekä http://urbanrim.org.uk/erosion%20map.htm

Maannousu Suomessa: http://www.fgi.fi/fgi/fi/teemat/maannousu