Avainsana-arkisto: Mobiililaserskannaus

Tien kunto liikenneonnettomuuskohteissa

Viime keväänä skannasimme Riegl VMX-2HA -mobiililasermittausjärjestelmällämme kaksi tuoretta onnettomuuskohdetta Turun- ja Hämeenlinnantienväylillä. Turunväylällä tapahtui noin 80 auton ketjukolari ja Hämeenlinnanväylällä rekka suistui tieltä päätyen tukkimaan alikulun sisäänkäyntiä.

Molemmissa tapauksissa sääolosuhteet olivat huonot ja lehtitietojen mukaan ainakin Turunväylällä onnettomuusautojen tilannenopeus oli keliolosuhteisiin nähden liian suuri. Mutta miltä itse tiet näyttivät muutaman viikon kuluttua lumien sulettua?

Turunväylän autosuma sijaitsi media mukaan tasaisella tieosuudella lähellä Ikean liittymää. Skannasimme tietä pidemmän matkan Helsingin suuntaan ja meidät yllätti alavaa osuutta seuraavan mäkiosuuden valtavat urat. Toisaalta ne näyttivät hyvin eron mittaustekniikoiden välillä sekä uramittauksissa käytettävän tilastollisen keskiarvotilastoinnin ongelmat. Syvimmän mittaamamme uran syvyys oli nimittäin 90 mm ja uran reunat olivat jyrkät. Kun ajoneuvon pyörä ohjautuu tällaiseen kohtaan, niin se ei sieltä ihan helposti nouse pois.

Tie oli mitattu viimeksi edellisenä kesänä PTM (palvelutasomitaus) mittauksena, jonka mukaan urat olivat alle 20 mm. Tilastollisesti urat syvenevät vuosittaisten mittauskausien välisenä aikana 4-7mm kun liikenne on 50 000 autoa vuorokaudessa jota Turunväylän liikenne edustaa. Kaiken kaikkiaan mittaustuloksiemme ero Väyläviraston teettämiin mittauksiin kertoo paljon nykyisen palvelutasomittauksen ongelmista ja luotettavuudesta.

Toinen jännittävä kohta oli noin 170 m pituinen osuus, jonka uria ei oltu korjattu edellisessä päällystysurakassa. Osuuden alku- ja loppuraja näkyy mittausaineistossa myös varsin selvästi.

Nykyinen vuosittainen päällystyskohteiden valita on armotonta tilastonikkarointia, mutta käytännössä tiessä olevien suurehkojen paikallisten erojen hallinta jää näin autoilijoiden vastuulle.

Hämeenlinnantien onnettomuuskohta sijaitsee puolestaan loivassa kaarteessa. Tällä kertaa urat eivät olleet ongelma vaan tien poikittaiskaltevuus. Ensinnäkin tie on kalteva väärään suuntaan kaarteeseen nähden, joten ei ole ihmekään, jos kyseisessä kohdassa moni auto ottaa vauhtia tien reunan ja bussipysäkin kautta.

Liukkaalla kelillä vasemmalle kaartuvalla tieosuudella, jossa kallistus on ulkokurviin päin, ajoneuvon ajautuminen oikealle tien penkkaan on siis aika vääjäämätön tapahtuma kuten kävi myös onnettomuusrekalle. Alla olevassa kuvassa ei ole väriselostetta, mutta punaiset nuolet kertovat tien olevan varsin tasainen poikittaiskaltevuuden ollessa alle 2%. Siniset nuolet kertovat alle 4% kaltevuudesta ja keltaisten nuolten kohdalla kaltevuus on yli 4%. Tien käyttäjille merkittävää on kallistuksen suunta ja se kertoo myös siitä valuuko sadevesi oikeaan suuntaan.

Tiestömme on täynnä yllä kuvattujen kohteiden kaltaisia ongelmia ja pahempaakin tulee vastaan. Määrärahat ovat rajalliset, mutta olisiko kuitenkin parempi, että poliittisilla päättäjillämme olisi oikeampi kuva tieverkomme todellisesta kunnosta? Loppujen lopuksi edullisin ja nopein keino parantaa turvallisuutta olisi alentaa ajonopeutta ongelmallisiksi havaituilla tieosuuksilla.

Tämän lisäksi urien syvyys määrittää myös käytetyn päällystystekniikan, joten väärällä lähtotiedolla urakoitsijoille annetaan vääränlaiset speksit. Näin uuden päällysteen kestävyys voi olla jo lähtökohtaisesti heikompi ja tie kuluu huonompaan kuntoon ennakoitua nopeammin.

Kallistusten ja tiegeometrian ollessa pielessä pelkkä urien paikkaus ei riitä. Käytännössä toimintatavan pitäisi siis olla samankaltainen kuin rautateilla, jossa korjausten yhteydessä toppakoneella parannetaan ratageometriaa lähemmäksi alkuperäistä. Päällystystyön yhteydessä tiegeometriaa voitaisiin parantaa tiettyyn pisteeseen asti, jolloin tien käytettävyys ja kestävyys paranisivat samalla. Lähtökohtaisesti sallitut ajonopeudet vaativat suunnitellun tiegeometrian toteutumista. Tämän sijaan tällä hetkellä taistellaan PTM-mittausten tulosten tulkinnasta ja merkittäviä ongelmakohtia jää havaitsematta.

Kesän mobiililasermittaussatoa

Kesän 2021 aikana taas mittasimme mobiilisti eri puolella Suomea ja seuraavat kuvat ovat esittelyskannauksesta Pohjanmaalta. Kohteessa oli hauskoja yksityiskohtia, joista muutamia esimerkkejä alla olevissa kuvissa. Skannerina siis RIEGL VMX-2HA.

Jännittävä betonikiveys näkyy hyvin ylhäältä päin katsottuna.
Kiveyksen raidoitus näkyy hyvin Rieglin reflektanssiaineistossa.
Klassinen kiertoliittymä.
Asuntoalue.

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.

Rieglin kinemaattiset prosessointiohjelmat uudistuivat

Riegl järjesti hiljan virtuaalipäivän, jonka pääteemoja oli ilma-, drone- ja mobiililaserskannaukseen eli kinemaattisten mittausten käsittelyohjelmien uudistus. Kinemaattinen on sanana johdettu kreikan kielen liikkumista tarkoittavasta sanasta ”kinein”. Näitä mittauksia tehdään siis liikkuvalta alustalta. Vastaavasti mittalaitteen seistessä paikallaan tehtyjä mittauksia nimitetään staattisiksi johdettuna kreikan kielen sanasta ”statikós”. Yksi sanan myöhemmistä merkityksistä viittaa liikkumattomuuteen.

Rieglin liikkuvasti mitattuja aineistoja kerätään Riegl RiAcquire-ohjelmalla. Ohjelmaan voidaan määritellä kaikki mittausjärjestelmän osat ja linkittää ne yhteen niin, että varsinaisen mittauksen aikana käyttäjä voi rauhassa oikealla hetkellä yhdellä klikkauksella käynnistää kaikki laitteet, tallentaa aineistot ja tiedonkeruun lopussa sammuttaa ne. Työn aikana voidaan seurata kaikkien mittausanturien toimintaa ja tarkkailla GNSS-tilannetta ohjelman antaessa käyttäjälle hälytyksen häiriötilanteissa. Samanlainen työskentelytapa sopii niin lentokoneeseen kuin maanteillä liikkuvaan autoon. RiAcquiressa ei tapahtunut merkittäviä muutoksia uudistuksen yhteydessä.

Mittausaineistojen varsinainen prosessointi tehdään Riegl RiProcess-ohjelmalla. Sen rakenne on modulaarinen ja uudistuksessa keskityttiin eri modulien yhdistämiseen selkeämmäksi kokonaisuudeksi. Prosessikaavion uuden kokonaisuuden toiminnasta näet sivultamme.

Vanhat modulit on nyt yhdistetty RiUNITE-ohjelmaksi. Sen sisällä lasketaan täyden aallonmuodon skannerien kaiut pisteiksi, ratkotaan etäisyydenmittauksen ambiguiteetit eli oikea mittausvyöhyke, muunnetaan pisteet skannerin koordinaatistosta haluttuihin koordinaatistojärjestelmiin ja järjestetään valtavat pistepilvet tehokkaasti. Tähän viimeiseen tehtävään liittyen kinemaattiset pistepilvet tallennetaan nyt Rieglin omaan tietokantaformaattiin RDB2, joka on jo käytössä staattisten skannerien puolella. Jatkokäyttöä ajatellen pistepilvet voi siis viedä ulos ohjelmasta standardoituihin tiedostomuotoihin kuten LAS, mutta aineiston voi myös lukea muihin ohjelmaan suoraan RDB2-tietokannasta RiVLIB-kirjaston avulla.

Vanhat modulit eivät kuitenkaan ole pelkästään yhdistetty uudeksi, vaan niiden toimintoja on tehostettu ja parannettu entisestään. Parannukset koskevat käsittelynopeutta, mutta esimerkiksi myös päällekkäisten aineistojen keskinäinen yhteensovittaminen eli mätsäys on tehostunut. Rieglillä mätsäys ei näet ole pelkästään mekaanista geometrioiden yhteensovittamista, vaan monimutkainen yhdistelmä GNSS-IMU-liikeradan, pistepilvien keskinäisen geometrian ja reflektanssiarvojen analyysiä. Lähtökohtana kannattaa muistaa, että satelliittimittauksiin perustuva reaaliaikainen paikannus harvoin tuo aineistoja täsmälleen samaan sijaintiin, vaan tyypillinen ratkaisu sisältää eroja. Jälkilaskennalla erot pienenevät ja tasoitetaan lopulta pois.

Uudistusten myötä myös ohjelman lisensointia on muutettu. Laitteen sarjanumeroon kytketty lisenssi toimii nyt ilman erillista USB-porttiin kytkettyä lukkoa. Samassa verkossa työskentelevät käyttäjät voivat puolestaan käyttää yhteisiä kelluvia lisensseja. Uutuutena on nyt esitelty pieniin droneihin (miniVUX) liittyvät lisenssit.

Käyttäjillä, joilla on voimassa olevan ylläpitosopimus, on mahdollista päivittää uudet ohjelmaversiot suoraan omaan käyttöönsä. Sarjanumeroon kytketyn lisenssin voi pyytää käyttöönsä firmwaren päivityksellä.

Olemme pyörittäneet uusia ohjelmaversioita jo joulukuussa alkaneesta betatestauksesta alkaen. Tulokset nopeutta myöten ovat omissa projekteissamme parantuneet ja suosittelemme käyttöönottoa.

Rieglin skanneriuutuudet 03/2021

Talven loppumisen kunniaksi, siis ainakin Keski-Euroopassa, Riegl on julkaissut kaksi laserskanneriuutuutta piristämään markkinoita. Kyseessä ovat mobiililaserskannausjärjestelmä RIEGL VMY-2 ja ilmalaserskannausjärjestelmä RIEGL VQ-780 II-S.

Mobiiliskannausjärjestelmä RIEGL VMY-2 koostuu kahdesta RIEGL miniVUX-3UAV -skannerista tutussa ristikkäisessä muodostelmassa. Näin aseteltuina mitattava kohde saadaan mitattua mahdollisimman kattavasti pienellä ajomäärällä. Yhden skannerin järjestelmillä työskenteleminen aiheuttaa aina lisää ajamista kahden skannerin järjestelmiin verrattuna.

Uutta järjestelmää kuvataan taloudellisemmaksi vaihtoehdoksi mobiililaserskannaukseen, silloin kuin tarkkuusvaatimuksista voidaan hiukan tinkiä. Mobiililaserskannauksen parasta laatua sekä suurempaa tuotantotehokkuuta tarjoaa edelleenkin VUX-skannerein varustettu RIEGL VMX-2HA.

Tyypilliseen Rieglin tapaan uusi laittesto tarjoaa myös monipuolisia kytkentämahdollisuuksia esimerkiksi kameroiden suhteen. Järjestelmään voi halutessaan kytkeä esim. Ladybug360-kameran tai 4 kappaletta muita kameravaihtoehtoja kuten esimerkiksi lämpökamera.

Koska laitteisto on saatu muotoiltua varsin littanaan muotoon, niin saranarakenteen ansiosta se on nyt mahdollista pakata pienemään kuljetuslaatikkoon pidempiä reissua ajatellen. Enemmän kuvia laitteen esitteessä. Pienempi koko tarkoittaa myös vähemmän painoa – järjestelmä painaa vain 14 kg.

Kevään toinen uutuus on siis ilmalaserskanneri RIEGL VQ-780 II-S. Kyseessä on Rieglin tehokkain yhden skannerin laite, joka sopii isojen alueiden kartoituksiin lentokoneella tai tarvittaessa suurempaa pistetiheyttä sen voi laittaa helikopterin kyytiin. Tarkasteltaessa muutoksia Riegl VQ-780 II -skanneriin, huomaamme mittauksen olevan mahdollista entistä korkeammalla pistetiheyden säilyessä ennallaan.

Myös prosessointikyky on kasvanut entisestään, sillä nyt ilmassa voi olla samanaikaisesti jopa 45 pulssia (MTA).

Molemmat uutuuslaitteet perustuvat Rieglin tunnettuun aallonmuodon analysointi -tekniikkaan, joka mahdollistaa hyvän mittaustarkkuuden, kalibroidun reflektanssiarvon sekä monia muita lisäominaisuuksia jokaiselle pistepilven pisteelle.

Kiinnostaako sinua Rieglin laitteistojen aineistot? Kysy meiltä esittelyä tai tutki aineistoja Rieglin aineistogalleriassa. Et tarvitse erillisiä ohjelmia, vaan aineistot aukeavat nettiselaimessasi.

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.

Mobiililaserskanneri tiemittauksissa

GeoConnexion ja Business Geomatics -lehdissä julkaistiin syksyllä 2020 Hannu Heinonen ja Rieglin mobiililaserskanneriyksikön vetäjän Harald Teufelsbauerin kirjoittamat samansisältöiset artikkelit englanniksi ja saksaksi. Voit lukea alkuperäiset artikkelit klikkaamalla linkkejä.  Alla taustoitamme artikkeleita suomeksi.

Artikkelien aiheena ovat hyvät tuloksemme monivuotisessa kehitysprojektissamme mitata perinteiset 2D-tieparametrit ja samalla mahdollistaa 3D laserskannausmittauksen tuomat uudet mahdollisuudet paremmin. Voimme tarkemmin kuvata tien turvallisuuden kannalta tärkeitä tietoja kuten tien todellista uraisuutta, lätäköitymistä ja 3D tiegeometriaa. 3D-tiegeometria kertoo tien kaarresäteet, kallistukset ja mäkien aiheuttamat näkymäesteet ja tien pinnan aaltomaiset raskaan liikenteen aiheuttamat painumat.

Teiden kuntoa on viimeiset vuosikymmenet mitattu auton keulaan asennetulla leveällä mittauspalkilla, johon on tyypillisesti asennettu 17 kappaletta palkista tienpintaan mittaavia pistelasereita noin 20 cm päähän toisistaan. Palkin asentoa on määritetty kaltevuusanturilla ja auton kulkema matka on saatu auton pyörästä pituudenmittausanturilla. Näiden antureiden mittaustietojen ja pistelasereiden mittaustuloksena muodostuu 17 tien pituussuuntaista leikkausta eli noin 20 sentin välein olevaa 2D pituusprofiilia. Pistelaserien teoreettinen mittaustarkkuus on millin osia, mutta niillä siis mitataan vain pitkittäisprofiileja tien pinnasta joten esimerkiksi tien urien syvyyden tulos on riippuvainen siitä millä kohdalla tietä mittauspalkkiauto ajaa eli osuuko jonkun 20 cm välein asennetun pistelaserin mittaama pituusprofiili juuri uran syvimpään kohtaan. Jotta tulos olisi edes tilastollisesti vertailtavissa, ajoneuvon ajolinjan paikka tien leveyssuunnassa on tarkasti ohjeistettu ja sen täytyy olla tarkasti tietyllä kohtaa tietä.

Koska mittaus ei tapahdu 3D mittauksena, näillä aineistoilla on helposti tien kulkusuunnassa suuret pituusvirheet tien mäkisyydestä ja auton kulkeman matkanmittauksen epätarkkuudesta johtuen. Tuotetun aineiston vieminen karttakoordinaatistoon on erittäin ongelmallista ja epätarkkaa koska karttatuotannossa perustana on aina oltava 3D (2D+1D) mittaustieto valtakunnan koordinaatistossa ja Pistelasertiemittauksesta nuo molemmat tiedot puuttuvat tai ovat vain likimääräisiä. Tästä syystä pistelasertekniikalla tuotettu tien mittaustieto on todettu varsin hyödyttömiksi muihin käyttötarkoituksiin. Alla olevassa kuvassa näemme esimerkiksi perinteisin menetelmin – ilmakuvasta tai mittausajoneuvosta – tuotettua tien keskilinjageometriaa, jossa on suuri ongelmia sekä XY-tasossa, mutta erityisesti korkeussuunnassa.

Kaiken kaikkiaan viimeiset vuosikymmenet tunnutaan keskittyneen tienpinnan hienorakenteeseen kun taas isoon kuvaan tiestä vallitsevalla mittaustekniikalla ei päästä käsiksi. Näinpä meidätkin on koemielessä laitettu mittaamaan niin huonokuntoisia teitä, ettei niiden kunnon arvioimiseen edes tarvitsisi mittauksia. Koko tien rakenne on romahtanut ja korjaus vaatii paljon mittavampia toimenpiteitä kuin pelkkä uudelleen päällystys. Sinänsä huolellisesti tehty mobiili laserskannaus kannattaa tässäkin tilanteessa, sillä tien korjaussuunnitelmaa varten tarvitaan ajantasainen lähtötieto maastosta.

Vallitseva käsitys on ollut ettei mobiililaserskannauksella pystytä tuottamaan pistelasertekniikan kanssa vertailukelpoisia tuloksia. Käsitys onkin ollut aivan oikea ja perusteltu. RIEGL ja Nordic Geo Center päättivät syksyllä 2013 lähteä murtamaan tätä käsitystä ja kehittämään RIEGL VMX-mobiililaserskannaus laitteistoa niin, että tarvittavaan mittaustarkkuuteen päästäisiin. Testaukset aloitettiin silloisella, 2012 esitellyllä, kompaktilla VMX-450 mobiiliskannerilla, jossa samaan runkoon oli kiinteästi integroitu 2 ristikkäistä RIEGL VQ-450 laserskanneria ja Applanixin AP 50 GNSS-Inertiayksikkö. Tarvittiin kuitenkin tarkemmat laserit ja tarkempi inertia, jotka saatiin uuteen 2016 julkistettuun VMX-1HA Mobiiliskanneriin.

Tarkkuutta tarvittiin kuitenkin vielä lisää, joten 2018 lopulla julkistettiin kokonaan uudenlaiseen, vielä tukevampaan runkoon perustuva kompakti VMX-2HA mobiililaser. Tätä alustaa modifioitiin edelleen jäykemmäksi ja uusin versio julkistettiin Intergeo 2019 messuilla syyskuussa Saksassa, Stuttgartissa. Viikkoa ennen virallista julkistamista ensimmäinen uuden sarjan laite asennettiin Nordic Geo Centerin mobiiliskannausautoksi tilaamaan erikoisvarusteiseen BMW X5 M50DA maasturiin. RIEGLin tehtaan lähistöllä ajetun testiajon ja tulosanalyysin jälkeen matka jatkui Ruotsiin Linköpingiin, jossa osallistuimme Ruotsin tielaitoksen tutkimuskeskuksen VTI:n järjestämään tiemittauksen (PTM-mittaus) testiin. Parametrien laskentaan käytetyn ohjelmiston vanhentuneista ja puutteellista laskenta-algoritmeista huolimatta näimme, että tulokset olivat erinomaiset. Lähtöaineisto on siis riittävän hyvää tieparametrien laskentaan. Näin 6-7 vuotta kestänyt kehitystyö on saatu haluttuun onnistuneeseen lopputulokseen.

Yhteenvetona tästä kaikesta koetusta on todettava, että perinteisten tien PTM-mittaustulosten saavuttaminen mobiililaserskannaustekniikalla ei ole ollut helppoa. Nordic Geo Centerin koko tiimin ja erityisesti Tauno Suomisen ja Hannu Heinosen sitkeä, vuosien mittainen, yhteistyö yhdessä RIEGLin asiantuntijoiden kanssa mahdollisti sellaisen kokonaisratkaisun (mobiiliskannerilaitteisto, auto ja ajotapa) löytymisen, jolla tuohon tarkkuuteen nyt päästään.

Laserskannaamalla voimme mitata tiheän pistepilviaineiston koko tien pinnasta mukaanlukien tien luiskat, liikennemerkit ja kaikki tiealueella sijaitseva tierakenteet. Hyvälaatuisesta aineistosta on mahdollista laskea lähes kaikki perinteiset tieparametrit vertailukelpoisin tuloksin vanhaan nähden ja samalla tuottaa mittausaineistoa myös muuhun käyttöön. Aineisto on nyt tarkasti valtakunnan koordinaatistossa, mitä vanhat aineistot eivät olleet ja siten toistettavuus on myös parempi. Mittaustekniikan muutoksesta johtuen mittausajoneuvon ei tarvitse ajaa tietyllä kohtaa tietä, vaan kaistakohtainen ajolinja muun liikenteen tahdissa on riittävä. Aineistojen tuottaminen muun liikenteen seassa on siten paljon helpompaa, emme häiritse muuta tietiikennettä, pidämme kiinni hyvistä toimintatavoista liikenteessä ja lopputuloksena on laadukas 3D mitausaineisto valtakunnan koordinaatistossa.

Rungoltaan ja perustuksiltaan kunnossa olevasta tiestä kannattaa mitata laserskannaamalla sellainen aineisto, jota voidaan käyttää ensin kunnon arviointiin (=perinteiset tieparametrit) ja sen jälkeen samasta aineistosta voidaan tarvittaessa laskea korjaus – tai päällystyssuunnitelmaa. Tarkalla koordinaattitiedolla varustettu aineisto mahdollistaa tienpinnan jyrsimissuunnitelman lisäksi tieosuuden tiegeometrian parantamisen uudella päällysteellä niissa puitteissa, kuin se on mahdollista korjaamatta tien muita perusrakenteita. Rautateillä vastaavanlainen käytäntö on jo pitkään ollut arkitodellisuutta, sillä radan korjaamisen lisäksi ratageometria on korjattava ennalleen junien tasaisen kulun mahdollistamiseksi.

Riegl Laser Measurement Systems GmbH on ollut mukana tukemassa työtämme laitevalmistajan osuudessa, sillä tuloksiimme ei pääse ihan millaisella tahansa laitteistolla. Järjestelmä täytyy olla miettynä alusta loppuun eli yksittäisistä komponenteista niiden yhdistämiseen keskenään. Tienpinnan alle millimetrin ja sijannin muutaman senttimetrin mittaustarkkuuteen ja toistettavuuteen vaaditaan varsin jämäkästi rakennettu laitteisto ja mittausalustana toimiva autokin vaikuttaa tulokseen. Nyt toimitaan tämänhetkisen laserskannausteknologian parhaimman tarkkuuden äärirajoilla kun taas suurin osa kaupallisessa tuotannossa olevista laitteistoista edustaa heikompaa laitekategoriaa. Vertailkaapa mittaustuloksia pelkästään sijainnin suhteen huonoissa GNSS-olosuhteissa kuten metsän reunalla kulkevilla tieosuuksilla – erot tulevat esille.

Mobiilimittausaineistojen prosessointi

Mobiilisti eli liikkuvasti voidaan laserskannaamalla mitata monenlaiselta eri alustalta maassa, merellä ja ilmassa. Pääasia on, että mittausalusta liikkuu ja tyypillisesti useista eri antureista koostuva mittausjärjestelmä mittaa samanaikaisesti. Mittauksen lopputuloksena saadaan ympäristöstä pisteitä koostuva aineisto, josta voidaan mallintaa geometrinen malli ympäristöstä.

Mittauksen ja siten siitä tehdyn mallin tarkkuus on riippuvainen käytetystä laitteistosta ja tekijöiden osaamisesta. Paremman tarkkuusluokan aineisto täyttää Väyläviraston tiukimmatkin vaatimukset kelvaten infrarakennuksen lähtöaineistoksi ja heikommat aineistot kelpaavat vaikkapa visualisointiin jos siihenkään. Hyvällä visualisoinnilla ja mittaustarkkuudella ei ole paljolti yhteisiä tekijöitä eli moni kakku on päältä kaunis ja harhauttaa aineistojen käyttäjiä.

Rieglin laserskannausjärjestelmissä laitteisto koostuu yksinkertaisimmillaan laserskannerista, jonka aineisto yhdistetään GNSS-satelliittimittauksiin ja inertiamittauksiin. Lisäksi järjestelmään voidaan lisätä tarpeiden mukaan erityyppisiä ja eri aallonpituusalueilla toimivia kameroita. Kuvia ei kuitenkaan käytetä perusmittausaineiston luomisessa, vaan niiden hyödyntäminen aloitetaan tyypillisesti vasta mallinnuksen yhteydessä.

Rieglin mittausjärjestelmien aineistoja sekä kerätään että jatkoprosessoidaan Rieglin omilla ohjelmistoilla RiAcquire ja RiProcess. RiAcquiren avulla kerätään kootusti talteen samaan projektiin kaikkien järjestelmään integroitujen osien aineisto ja RiProcess-ohjelmassa tuo aineisto sitten jatkojalostetaan georeferoiduksi, mallinnusta varten valmiiksi pistepilveksi. Myös reaaliaikainen mittaus on mahdollista, mutta koska sen tarkkuus ei tyypillisesti riitä esimerkiksi Väyläviraston määrittämiin tarkkuuksiin, niin emme suosittele sitä asiakkaillemme. Mittauksen käyttötarkoitus ratkaisee monet työn suunnittelussa ja toteutuksessa huomioitavat yksityiskohdat.

Yllä olevasta kaaviosta puuttuu heti aineiston keruun jälkeen tapahtuva trajektorin eli mittauslaitteen liikeradan tarkempi laskenta. Se tehdään ensimmäiseksi aineiston keruun jälkeen, sillä reaaliaikaisesti tallennettua INS/GNSS-navigointiratkaisua voidaan vielä jalostaa. Rieglin ratkaisussa trajektoria prosessoidaan oikeastaan eri kahteen otteeseen: ensin varsinaisen trajektorilaskennan aikana GNSS-tukiasemahavainnoilla sekä tarpeen mukaan satelliittien tarkennetuilla ratatiedoilla, jotka saadaan vasta lähes kaksi viikkoa aineistonkeruun jälkeen. Toinen trajektorin laskentakierros tapahtuu Riegl RiPrecision-laskennassa, joissa lopputuloksena trajektori tarkentuu vielä laserin havaintojen laskennalla.

Jos tämä kuullostaa lukijasta monimutkaiselta niin ei hätää, sitä se myös on aloittelijalle. Robotiikan puolella kaikki havainnot laitetaan kerralla reaaliaikaiseen laskenta-algoritmiin, mutta silloin emme voi hyödyntää monipuolisen satelliittilaskennan mahdollisuuksia. Kannattaa siis todella muistaa mittausaineiston lopullinen käyttötarkoitus ja vaatimukset mietittäessä millaista mittausaineistoa tarvitaan ja miten se on prosessoitava.

Kaikkiin näihin vaiheisiin liittyy myös olennaisena osana laadunvarmistus, joka voi keskeyttää prosessoinnin missä vaiheessa tahansa. Jos mittaajat havaitsevat jo kenttätyössä, että nyt meni pieleen, niin mittaus on keskeytettävä ja aloitettava alusta. Jos trajektorilaskennan aikana havaitaan, että lopputulos ei ole toleranssien sisällä, seuraavaksi on arvioitava saadaanko se kuntoon tukipisteillä vai ei. Jos ei, niin mittaajat joutuvat palaamaan maastoon. Näin meillekin on käynyt muutaman kerran kun satelliittiolosuhteet ovat olleet oletettua kehnommat. Tyypillisesti näin käy koulutuksissamme, koska mittaajat lähetetään takaisin maastoon kunnes palaavat kelvollisen aineiston kanssa.

Siinä vaiheessa kun trajektori on havaittu kelvolliseksi jatkoprosessointiin, niin projekti on jo voiton puolella. Laserpisteiden ja mahdollisten kontrollipisteiden avulla tehdään enää trajektorin hienosäätöä.

Näillä perusperiaatteilla laseraineistoja on laskettu jo muutaman vuosikymmenen ajan. Mukaan on tullut SLAM-algoritmeja, tekoälyä, konenäön hyödyntämistä yms., mutta kaikkia menetelmiä käytettäessä on syytä muistaa miten aineiston laatu varmistetaan. Ohjelmistoja ei kannata ajaa oletusasetuksilla, vaan ne vaativat käyttäjältä säätöä mittausympäristönn ja olosuhteiden mukaan. Oikeasti aineistojen prosessointi ei siis ole pelkkää nappien painelemista vaan vaatii osaavan käyttäjän arviointia prosessin eri vaiheissa.

Mobiilisti etänä

Nyt kun pahin koronapandemia alkaa toivottavasti olla takanapäin on hyvä muistella näin kauniina kesäpäivänä, kuinka se vaikutti työskentelytapoihimme ja millä tavoin eri tilanteista selvittiin. Meidän toimistolla siirryimme etätyöhön maaliskuun alkupuolella, kun hallituksen antamat suositukset sitä edellyttivät. Tällöin meillä oli jo tiedossa, että laitetoimituksia ja niihin liittyviä koulutuksia tulee olemaan etätyön aikana. Tarvitsimme Teamviewerin rinnalle joustavamman ratkaisun videokoulutuksiin ja pienen kokeilun jälkeen löytyi nopeasti toimiva ratkaisu. Omalla kohdallani tämä etätöihin valmistautuminen tarkoitti VMZ-mobiililaserkeilausjärjestelmän käyttöönoton, mobiilimittauksen etäkoulutuksen ja laitteistotuen etätyöskentelyn suunnittelua.

Jotkut ovatkin jo ehkä lukeneet tuoreimmasta maankäyttölehdestä (2/2020), että olemme kevään aikana toimittaneet Leppävirralle Tasamitta Oy:lle RIEGL VMZ-laitteiston. Laitteiston toimitus osuikin sopivasti juuri jälkimmäiselle viikolle, kun Uudenmaan rajat olivat avautuneet, jolloin toimitus asiakkaalle sujui sen puoleen huoletta. Toki luovutuksen yhteydessä emme voineet välttää asiakaskontaktia, mutta toimitus hoidettiin tarvittavia turvavälejä ja määräyksiä noudattaen.

Mobiilijärjestelmän ohjelmistopuolen etäopetuksen olin aloittanut Tasamitta Oy:n toimitusjohtajan Tahvo Savolaisen kanssa jo hyvissä ajoin ennen laitteiston toimitusta. Etäkoulutusta varten olin koonnut tarvittavaa koulutusmateriaalia, jolla pystyisin kouluttamaan kaikki osa-alueet niin verkko- ja tarjektorilaskennasta alkaen aina pistepilviaineiston prosessointiin ja käsittelyyn asti. Käytännössä tämä tarkoitti VMZ-järjestelmällä ajettujen projektien etsimistä arkistoistamme. Olimme säilyttäneet kaikki jo edellisen VMZ-järjestelmän koulutuksen yhteydessä ajetut projektit, joista saattoi valita tämän etäkoulutuksen kannalta käytännöllisimmät ja monipuolisimmat projektit.

Ohjelmistopuolen etäopetus sujui todella hyvin puheyhteydellä sekä jaetun työpöytänäkymän avulla. Näillä työkaluilla pystyin opetuksen aikana seuraamaan Tahvon kuvaruudulta hänen työskentelyään ohjelmistojen parissa ja antamaan tarvittavia neuvoja kaikkiin eri työvaiheisiin aina ohjelmistojen asennuksesta alkaen. Tarvittavat tiedonsiirrot hoidettiin pilvipalvelimien välityksellä. Myös Tahvo totesi etäopetuksen toimivan erinomaisesti, kun välillä hänen oli hoidettava yrityksen asioita sekä mittaustöitä maastossa. Etäopetus mahdollisti osapäiväisen koulutuksen ennalta sovittujen aikataulujen mukaisesti.

Laitteiston asennukseen liittyen Tahvo oli tehnyt itse laitevalmistajalta saatujen ohjeiden mukaisesti kaikki tarvittavat kaapelikytkennät autoon sekä asentanut auton katolle järjestelmän kiinnitysalustan. DMI -matkamittausanturin ja auton vanteen sisäpinnalle kiinnitettävän DMI-pulssinauhan asentaminen onnistui kotioloissa näppärästi RIEGLin tuottaman opetusvideon ja kirjallisen ohjeen avulla. Laitteiston mukana tulee REGLin kokoamat manuaalit kaikkeen järjestelmän asennukseen liittyen.

Seuraava ja mielenkiintoisin etäopetuksen vaihe olikin sitten VMZ-järjestelmän käyttöönotto ja itse skannaustyön tekeminen käytännössä ensimmäisen harjoitusprojektin yhteydessä. Olimme jo alustavasti ohjelmistokoulutuksen yhteydessä käyneet läpi mm. ajotapaa eri mittaustilanteissa sekä muita mobiilimittaukseen liittyviä työtapoja ja käytäntöjä, mutta varsinaista käytännön työtä datankeruuohjelmiston parissa emme voineet harjoitella ennen kuin kaikki järjestelmän komponentit oli kytketty ja laite asennettu auton katolle.

Usein mobiililaserskannauksessa työskennellään pareittain, jolloin toinen on auton kuljettaja ja toinen ns. operaattori, joka hoitaa järjestelmän ohjaustietokoneella laitteistoon ja datankeruuohjelmistoon liittyviä toimintoja. Helpoimmissa kohteissa kuljettaja itse voi myös toimia operaattorina, jolloin skannausta voi tehdä yksinkin. Tällä koulutuskerralla Tahvo toimi sekä auton kuljettajana, että operaattorina. Minä puolestani koulutin taustalla järjestelmän ja datankeruuohjelmiston käyttöä, ja osaltaan toimin myös operaattorina esimerkin omaisesti.

Järjestimme etäkoulutuksen projektityömaalla siten, että Tahvo oli jakanut matkapuhelimensa verkkoyhteyden autossa olevaan ohjaustietokoneeseen ja meillä oli myös puheyhteys toisiimme. Minä vastaavasti olin jaetun näytön kautta etäyhteydessä järjestelmän ohjaustietokoneeseen, jolloin pystyin myös ottamaan järjestelmän ja ohjaustietokoneen hallintaani kotoa käsin. Minulla ei siis ollut näköyhteyttä työmaalle, jolloin toimin ainoastaan Tahvon antamien käskyjen perustella, joita olimme etukäteen käyneet läpi. Datankeruuohjelmiston näytöltä on mahdollista seurata ajoneuvon liikettä karttapohjalta, mikäli näköyhteyttä työmaalle ei ole. Tällöin operaattori voi paremmin ennakoida tulevat käännökset ja mahdolliset pysähdykset, jotka edellyttävät operaattorilta toimia aineiston keruuseen liittyen. Kuljettajan ja operaattorin keskinäinen kommunikointi on kuitenkin tärkeintä, jotta operaattori pystyy hallitsemaan asianmukaisesti datan tallennukseen liittyvät toimenpiteet.

Toisinaan näkee mobiililaserskannausjärjestelmiä, joissa operaattori toimii esim. pakettiauton takaosassa tai auton takapenkillä, jolloin tilanne on vähän vastaava kuin meidän koulutustapauksessamme. Tämä kertoneekin, että mobiililaserskannauksessa kuljettajan rooli on erittäin merkittävä projektin onnistumisen ja aineiston tarkkuuden kannalta. Voisi helposti olla siinä käsityksessä, että eihän kuljettajan tarvitse kuin ajaa autoa, mutta tilanne on täysin toinen. Kuljettajan on osattava mittauksen kulkuun liittyvät toimintatavat, suunnitelmat ja ohjeistukset jopa paremmin kuin operaattorin, koska kyseessä on liikkuvasta ajoneuvosta tapahtuvaa kartoitusta. Operaattorin rooli on ennemminkin varmistaa, että järjestelmä toimii ja aineisto tallentuu asianmukaisesti.

Olimme molemmat positiivisesti yllättyneitä siitä, kuinka hyvin etäyhteydet toimivat koko koulutuksen ajan, vaikka linjoilla oli varmasti ruuhkaa, koska esim. monet oppilaitokset todennäköisesti pitivät etäopetustuntejaan saman aikaisesti. Minulla oli kotonani käytössä kiinteä 10/100 laajakaista ja Tahvolla 3G/4G yhteys.

Etäopetukset ovat nyt Tasamitan kanssa ohitse ja Tahvo on päässyt VMZ laitteistonsa kanssa työmaille oikeiden projektien pariin. Nyt voimme jatkossakin tarjota entistä paremmin ja varmemmin etätukea tai etäkoulutusta asiakkaillemme eri tilanteissa – yhteyksien toimiessa koulutus toimii. Jo ennestään olemme käyttäneet etäyhteyksiä ongelmatilanteissa ja päivityksissä, sillä etäyhteyden avulla on mahdollista ottaa yhteys kaikkiin RIEGLin valmistamiin skannereihin ja järjestelmiin. Nyt voimme tarvittaessa kouluttaa myös etänä.

Mukavaa kesää kaikille lukijoille ja etenkin mittauspuolelle työntäyteistä kesää.

Veli-Pekka Puheloinen

GIGO-periaate ja mallinnus

Koronaviruksen mielenkiintoisimpia aspekteja matemaattisesti tarkasteltuna ovat kiivaat keskustelut pandemian kulkua ennustavista malleista. Laaja yleisö on nyt oppinut, että mallit ovat yksinkertaistuksia ja niiden tarkkuus ja epävarmuus riippuvat muun muassa lähtötiedon laadusta, laskentatavoista sekä muista asetetuista reunaehdoista. Näin olemme saaneet tarkastella lukuisten epidemiologien ja tilastotieteilijoiden, ammattilaisten ja harrastelijoiden, tuotoksia, joiden lopputulos vaihtelee varsin suuresti. Osa mallintajista käyttää jopa taloustieteestä tuttuja mallinnustapoja. Koronaviruksen aiheuttaman Covid-19-tauti on kuitenkin monilta osiltaan vielä varsin tuntematon.

Näin mittaussektorilta tarkasteltuna erilaiset mallinnukset ovat osoittaneet hyvin toteen vanhan ”roskaa sisään-roskaa ulos” periaatteen, englanniksi ”garbage in, garbage out” (GIGO) tai ”rubbish in, rubbish out (RIRO). Suomessa käytetään myös tuttavallisemmin ilmaisua ”paskaa sisään, paskaa ulos”.

Itse tilastollinen analyysi tai matemaattinen algoritmi voi sinänsä olla ihan validi, mutta laskennan tuottama lopputulos heijastaa siis auttamatta myös lähtötiedon laatua. Tällä hetkellä näemme kaiken päälle lukuisia eri laskentamalleja, joten ilmankos ennustusten lopputulokset vaihtelevat huomattavasti. Jokainen voi käydä itse kokeilemassa New York Timesin sivuilla, miten lopputulokset muuttuvat parametrejä vaihtamalla. Tai vastaavasti tällä sveitsiläisvetoisella laskurilla on myös mielenkiintoista leikkiä.

Kaiken pandemiakurjuuden keskellä käytävä keskustelu on sinänsä varsin ilahduttavaa, sillä tämä on mittausmaailman arkea. Ehkäpä nyt jatkossa myyntineuvottelussa myös ostava osapuoli ymmärtää mittausaineistojen laadullisen eron? Jos mallinnuksen lähtöaineiston laatu ja tarkkuus on heikko, niin lopputuloksen epävarmuus kasvaa. Myös mallinnusohjelmalla sekä käytetyillä laskentaparametreilla on vaikutus lopputulokseen.

Jos kyseessä on kriittinen mittauskohde, niin lopulliset kustannukset voivat kasvaa huomattavasti vaikka tuotettu malli näyttäisi visuaalisesti kauniilta mutta tarkkuus on ala-arvoinen. Antaako huonosta aineistosta tehty geometrinen malli muuta lisäarvoa kuin jonkinlaisen visuaalisen elämyksen katsojalle? Jätämme tämän lukijan mietittäväksi.

Otetaanpa esimerkki tiemittauksen puolelta. Luimme kuviin Riegl VMX-1HA mobiilimittausaineistoamme päälle  Digiroadin tietokannasta haetun keskilinjatiedoston.

Teiden geometrisella keskilinjalla on horisontaalinen ja vertikaalinen komponentti (vaaka- ja pystygeometria). Kuten kuvista näkyy, pelkästään vaakatasossa mallinnettu keskilinja saattaa sahata mielenkiintoisin tavoin ja ongelmat ovat yleensä suurempia pystytason komponentissa, pystygeometriassa. Hankalimmat tiemittauskohteet ovat mäkisiä ja mutkaisia ja kaiken päälle tien vieressä kasvava metsä katkoo satelliittiyhteyksiä lisäten satelliitteihin pohjautuvan mittauksen epävarmuutta. Näissä olosuhteissa mittauksen on perustuttava kovatasoiseen INERTIA-tekniikkaan. Kuvan mallinnettu keskilinja (violetti murtoviiva) on peräisin Digiroadin tietokannasta.
Keskilinjan korkeuskomponentissa näkyy äkillinen usean metrin korkuinen hyppy. Ei tie oikeasti käyttäydy noin tai autoilijalle kävisi kehnosti. Kyseessä ei ole edes mittauksellisesti vaikea paikka, vaan ollaan keskellä suurta ja avointa pääväylää.

Tarkastelemissamme aineistoissa näkyy paljon sekä horisontaalista että vertikaalista soutamista ja huopaamista, mikä viittää mittauskalustojen (jos tämä keskilinjatieto on ajoneuvosta tuotettu) huonoon keskiakselin kalibrointiin (boresight calibration). Aineistoa tarkastellessa sekä Roll, Pitch ja Yaw -kulmissa on ongelmia, mutta nuo äkkinäiset muutokset kuvaavat joitain muita virhelähteitä. Surullisinta on, ettei käyttäjä ei voi edes hallita näitä ongelmia, jos mittauskaluston integrointi on tehty väärin tai käytetty prosessointiohjelma ei anna siihen toimivia työkaluja.

Tien keskilinjan toteuma on itse asiassa varsin haastava määrittää kuluneiden teiden kohdalla. Uudella tiellä keskilinja kulkee tien korkeimmalla kohdalla kaistojen asfalttisauman keskellä, mutta kulunut tie on tasaantunut myös tuon sauman kohdalla. Tien maalauksilla ei ole suoraa yhteyttä tien keskilinjan tai muuhunkaan geometriaan, sillä tyypillisesti maalauksien sijainti riippuu maalausauton kuljettajan ”silmästä”, ei hyvästä paikannuksesta. Tarkasta mobiililaserkeilausaineistosta geometrisen keskilinjan määrittäminen on kuitenkin mahdollista huomattavasti muita käytettävissä olevia menetelmiä tarkemmin massatuotantona.

Kuvassa vasemmalta oikealle kulkeva kummallinen korkeusgeometrian ”porras” sillan kohdalla. Korkeus hyppää alaspäin ennen alla kulkevaa risteävää tietä ja ja palautuu lähtötasolle taas sen jälkeen. Miksi?

Viime vuosina on keskitytty mallinnettujen aineistojen siirtämiseen uusille alustoille, mutta itse sisällön suhteen ei ole tehty merkittäviä parannuksia. Kaikki erilaisten tiemittausten kanssa työtä tekevät toimijat kärsivät kuitenkin aineistojen laadusta, epätarkkuudesta, joten eikö olisi vihdoinkin jo aika tehdä asialle jotain? Jos referenssiainesto olisi parempi, niin myös heikkolaatuisempien aineistojen tuottajien olisi helpompi sovittaa omat aineistonsa referenssin. Nyt paukkuvat esimerkiksi sijainnit ja tieosuuksien pituudet siihen malliin, että jokainen toimija joutuu kärsimään turhat  lisäkustannukset omassa selkänahassaan. Alkaen ihan väärään pituustietoon perustuvasta urakkatarjouksesta.

Pidemmän päälle esitämme myös sellaista ajatustapaa, että jokaisen uudelleenasfaltoinnin yhteydessä muotonsa menettänyttä vanhan tien keskilinjageometriaa ja kallistuksia voitaisiin parantaa. Itse työ tehtäisiin jyrsinnän yhteydessä, jolloin asfaltoinnin jälkeen tien geometriset ominaisuudet olisivat paremmat. Jossain vaiheessa tietkin ovat luonnollisesti elinkaarensa päässä, jolloin auttaa vain suurempi tierunkoon ulottuva korjaus.

Rautatiesektorilla toppakoneilla tehdään muuten tätä geometrian korjausta palauttaen kiskojen sijainnin taas lähemmäksi suunniteltua mallia, jolloin juna kulku raiteilla on matkustajille sekä turvallisempaa että miellyttävämpää. Tosin sielläkin on todettu, että toppakoneen laskema korjaus perustuu melko lyhyeen mittausalueeseen, joten tarkan INERTIA-GNSS tekniikan mobiililaserskannaus tuottaisi matkustajien kannalta mieluisamman lopputuloksen. Junien nopeuksien noustessa tarkka INERTIA-GNSS tekniikka tulee olemaan ainoa massamittaukseen perustuva toimiva ratkaisu myös rautateillä. Muun muassa Ranskan rautateillä on jo käytössä kaksi kappaletta RIEGLin uusinta rautateiden mobiililaserskanneria VMX-RAIL. Niillä tehdään Ranskan rautateiden virtuaalikaksonen, mutta oikein mitattuna aineistosta voi analysoida myös raidegeometriaa ja varmistaa sen pysyvän toleranssien sisällä.

Hyvän laserpistepilven tuottaminen

On lohdullista lukea muiden pitkän linjan mobiilin lasermittaustekniikaan ammattilaisten kirjoituksia, koska mielipiteemme ovat niin yhteneviä. Kun käytännön ja teorian osaaminen jalostuu tietotaidoksi, projekteja saadaan käytännössä tehtyä loppuun hyvin lopputuloksin. Kuten Suomisen Tauno on todennut, niin ammattilaisten tietotaito jalostuu vasta satojen onnistuneiden projektien kautta.

Pitkän linjan tekijä Lewis Graham on siis jälleen kirjoittanut osuvan kirjoituksen mobiililasermittauksen tarkkuusanalyysistä. Hän jakaa tarkastelun kolmeen osaan:

  • lento/ajoratojen linjaus
  • paikallinen tarkkuus
  • verkkotasontarkkuus

Lentoradan linjauksen virheitä täytyy raakadatasta tarkastella sekä vertikaalisesti että horisontaalisesti. Suurimmat ongelmat aiheuttavat huonolaatuinen inertianavigointijärjestelmä (IMU) sekä laitteiston huono fyysinen kokoonpano (integrointi). Kuten Graham toteaa, niin säästämällä rahaa IMUn hankinnassa aiheuttaa itselleen paljon työtä ja tuskaa koko laitteiston käyttöiän. Ihan yksinkertaisesti aineiston tarkkuutta ei voi koskaan saada paremmaksi kuin sen komponentit sallivat.

Kuvassa näkyy valmiiksi laskettu ajorata (trajectory) valmiina laskettavaksi yhteen laserpisteiden kanssa.

Samaan huonoon lopputulokseen päästään myös laitteiston huonolla fyysisellä integroinnilla. Sinänsä on jännittävää, että IMU-tekniikassa tämän totesivat jo aikaisemmat sukupolvet 1970-luvulle tultaessa, mutta uudet sukupolvet opettelevat nyt samaan asiaa taas uudestaan.

”In a fully integrated system, separate instruments would not be needed for any one function; every subsystem could have access to, or benefit from, all sensor system.” (1)

Kuten Graham, mekin näemme omatekoisissa ja jopa useiden ammattimaisten laiteintegraattorien ratkaisussa IMUn ja laserien keskinäisen integroinnin olevan niin huonon, että hyvistäkin komponenteista huolimatta aineiston laatu ei vastaa siihen sijoitettua rahamäärää. Modernit data-analyytikot kyllä prosessoivat näitä aineistoja mielellään, sillä ne työllistävät heitä mukavasti.

Me teemme aineistolle ensimmäisen laaduntarkastuksen heti laskettuamme lento/ajoradan (trajectory) ensimmäisen kerran. Mittauksen aikana nähtävä navigointiratkaisu ei näet paljasta koko totuutta. Jos tämä skannauslinjojen alustava tarkastelu kertoo, että meillä on mahdollisia ongelmia pyydetyn tarkkuuden suhteen, niin prosessointitaktiikka on hiottava sen mukaan. Pahimmillaan näemme, ettei aineisto kelpaa vaan se on käytävä mittaamassa uudestaan. Näin toimimme myös koulutuksissamme sillä kantapään kautta oppiminen vaan näyttää olevan se tehokkain oppimistekniikka. Lukuisatkaan kontrollipisteet eivät paranna huonoa aineistoa. Ajan ja kokemuksen myötä tekijät oppivat suunnittelemaan ja toteuttamaan projektit niin, että aineisto on varsin takuuvarmasti käyttökelpoista.

Samat rakenneongelmat sekä laitteiston huono järjestelmäkalibrointi aiheuttavat myös virheitä XY-tasossa. Koska skannereita on useamman sorttisia, niin pahimmillaan jopa kymmeniä tai satoja erillisiä lasereita sisältä laite joudutaan kalibroimaan jokainen laserlähde erikseen. Järjestelmätasolla pahimpia ovat laitteistot, joita joudutaan kalibroimaan joka projektin alussa ja lopussa tai pahimmillaan jopa useamman kerran päivän aikana. 15 vuotta sitten tällainen oli arkea, mutta laadukkaissa hyvin toteuteissa laitteistoissa näin ei ole ollut enää vuosiin.

Laserskannausainesoissa esiintyy harvemmin mittakaavavirheitä (SLAM tekniikoilla toteutetuissa esiintyy), vaan ne ovat tyypillisempia fotogrammetrissa projekteissa. Erikseen mitattuja pakkopisteitä joudutaan myös käyttämään paljon, jos järjestelmä on altis tällaisille virheille. Erillisten tukipisteiden mittaus voi helposti viedä ison osan budjetista.

Verkkotason tarkkuudella Graham tarkoittaa, miten hyvin aineisto istuu paikalliseen datumiin ja siten koordinaatistojärjestelmään. Se tarkastetaan itsenäisesti lasermittauksesta tehdyillä kontrollimittauksilla. Jos tarkkuudesta ei ole niin väliä, niin RTK-GNSS riittää, mutta meidänkin tarkemmissa aineistoissamme tarvitaan staattisen GNSS-mittauksen tai takymetrin antamaa millimetrien tarkkuutta. Liian usein meille toimitetaan RTK-mittauksia, joiden riitelyn aineiston kanssa voi todeta helposti, erityisesti korkeusarvoissa.

Laserpistepilvessä näkyy mittauksen aikana samanaikaisesti GNSS-havaintoja keräävä tukiasema.

Korkeuden suhteen paras kontrolli onkin tarkkavaaitettu korkeuspisteisen verkko, jota käytämme aina kuin se on mahdollista. Satelliittimittauksista saatava korko ei näet vastaa tarkkavaaitettua korkeutta ja tilanne toistuu projektista toiseen. Suurimmat erot tulevat näkyviin esimerkiksi malmioiden kohdalla, jossa painovoiman muutoksesta johtuen tarkkavaaitettu korko käyttäytyy eri tavoin paljastaen veden oikean valumissuunnan kyseisessä paikassa. Satelliittimittauksista saatava korko on riippuvainen muun muassa geoidimallin tarkkuudessa ja siinä esiintyy pienempiä ja suurempia virheitä ihan pelkästä mittausajankohdasta riippuen.

Hyvällä suunnittelulla, laitteistoilla, ohjelmistoilla ja oikeaoppisella tekotavalla mobiililasermittauksella tai vastaavasti UAV-skannauksella voidaan päästä erinomaiseen mittaustarkkuuteen. Ota meihin yhteyttä jos haluat tietää lisää tai haluat koulutusta aihepiiristä.

Tällä hetkellä edistyksellisintä mobiililasermittaustekniikkaa edustava Riegl VMX-2HA -mittausjärjestelmä.

(1) Farrell, James L.: Integrated aircraft navigation. Academic Press, 1976

10 vuotta Rieglin mobiiliskannereita Suomessa

Koronaviruksen varjossa vietämme nyt maaliskuussa 10-vuotisjuhlia. Tasan 10 vuotta sitten RIEGL toi näet pyynnöstämme Suomeen esittelyyn ensimmäisen oman mobiililaserskannausjärjestelmänsä – tuotenimeltään VMX-250. Vierailun pääkohteena olivat Maanmittauspäivät Rovaniemellä 25.-26.3.2010, mutta sitä ennen tuotimme aineistoja Senaatintorilta ja Etelärannasta, Espoosta ja muutamasta muusta kohteesta Etelä-Suomessa.

Rieglin mittausauto vuonna 2010 Espoossa ja heti sen perässä Geodeettisen laitoksen (nyk. Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus) mittausauto. Espoossa mittaamaamme aineistoa hyödynnettiin väitöskirjatutkimuksessa.

Riegl Laser Measurements Systems on alunperin lasermittauskomponettien valmistaja, joka toimittaa edelleenkin komponentteja muille valmistajille. Ensin se teki oman ilmalaserkeilausjärjestelmänsä, sitten maalaserkeilaimen, mobiilikeilaimen ja lopulta oman dronelasermittausjärjestelmänsä. Maailmalla esiintyi ilmeisesti niin huonoja laiteintegrointeja, että saadakseen laseriensa parhaat ominaisuudet esiin, päätettiin rakentaa laitteistoja ohjelmistoja myöten. Monilla asiakkailla ei myöskään ole tietotaitoa laitteistojen rakentamiseen, joten käyttövalmis ratkaisu on useimmille se oikea valinta.

Vierailuviikon ohjelma oli tiivis ja joka päivä mittauksia tehtiin eri kohteissa. Ensimmäisenä kohteena mittasimme Senaatintorin, Kauppatorin ja Pohjoisrannan. Senaatintori näkyy kuvassa hieman keskikohdan vasemmalla puolella ja Mantakin tuli skannattua.

Varhain aamulla torilla oli rauhallista ja muita ajoneuvoja oli vähän. Tuona maaliskuuna lunta oli vielä maassa suhteellisen paljon ja penkat olivat korkeat, mutta päivisin lumi oli märkää ja Senaatintorilla oli jo vesilätäköitä. Lätäköt näkyvät aineistoissa mustina läiskinä, sillä silmaturvallinen skanneri ei mittaa veteen. Rieglin kalibroitu reflektanssiväritys näyttää selvästi hyvin heijastavat talojen seinäpinnat, huonosti heijastavan lumen ja märän maan.

Espoossa ajoimme ison korttelialueen ympäri, koska siellä sijaitsi Geodeettisen laitoksen kalibrointikenttä. Tutkijat saivat näin vertailuaineistoa käyttöönsä.

Espoon katunäkymässä erottuvat myös hyvin heijastavat rakennukset ja huonommin heijastuva tumma ja märkä kadun pinta. Kadun reunoilla korkeat lumipenkat estivät näkyvyyttä jalkakäytäville. Suojatien vaaleat raidat muodostavat puolestaan näkyvän poikkeuksen maassa. Liikennemerkit näkyvät punaisina mikä kertoo hyvin korkeasta heijastavuudesta. Liikennemerkit ja katumaalaukset ovatkin helposti haettavissa aineistosta automaattisin algoritmein. Heijastavuudesta voidaan myös analysoida, ovatko liikennemerkit ja maalit säädösten mukaisia.

Tuon reissun viimeinen mittauskohde olikin sitten Rovaniemellä. Katua ajettiin pitkät pätkät, mutta kohteista Jätkänkynttilänsilta jäi parhaiten mieleen.

Lopuksi vielä yksityiskohta komeasta jätkänkynttilästä.

Rieglin esittely oli meille tärkeä virstanpylväs. Kun tekniikkaan pääsi tutustumaan käytännössä, niin halusimme ehdottomasti tällaisen laitteiston myös Suomeen. Se onnistuikin muutamaa vuotta myöhemmin, kun saimme käsiimme uuden VMX-450 -järjestelmän. Sen avulla koulutimme lähes vuoden kestäneessä koulutuksessa mobiililasermittauksen uusia käytännön osaajia.

Muutaman vuoden kuluttua Riegl esitteli VMX-1HA -mobiililasermittausjärjestelmän, jonka merkittävin ero vanhoihin VMX:iin ovat itse skannerit. Niiden koko pienentyi merkittävästi tehokkuuden kasvaessa. Kerta kerralta myös järjestelmän inertianavigointiyksikkö parani laadullisesti, sillä laserin tarkkuus tulee esille vain hyvän IMUn avulla.

Viime vuonna saimme sitten mahdollisuuden hankkia VMX-2HA -laitteiston, jonka merkittävin ero edeltäjäänsä on uusi kamerajärjestelmä. Laitteiston saa toki myös ilman kameroita, Ladybug-kameralla tai muilla omavalintaisilla ratkaisuilla.

Näiden tehokkaiden VMX-järjestelmien lisäksi olemme vuosien mittaan myyneet Suomeen myös useita yhden skannerin VMQ- ja VMZ-järjestelmiä. Rieglin ohjelmistoratkaisut ilma- ja mobiililaserskannaukseen ovat samat, joten meidän on helppo tukea asiakkaitamme eri laitteistojen käytössä.

Tarkkuusluokaltaan vaativat tiemittaukset ovat harvojen herkkua Suomessa. Uudet kalustot täytyy testata, jotta voidaan todeta mittaavatko ne käytännössä saman tuloksen kuin paperilla. Nykymaailmassa tilanne ei usein ole näin. Erityisesti kun siirrymme pois avoimilta alueilta puuston tai rakennusten vieressä kulkeville tieosuuksille.

Myös mittaushenkilökunnan ja aineistojen käsittelijöiden osaamisella ja tietotaidolla on merkitystä aineiston laadussa. Ajattelumaailmamme on siis jyrkästi vastarinnassa siihen näkemykseen, jonka mukaan mittausauto voi olla millainen tahansa ja sen kuski voidaan palkata kello neljän ruuhkasta. Que vadis, agrimensura?

Video aineistojen yhdistämisestä

Viime vuoden Intergeossa laserskannerivalmistaja Riegl esitteli kehittämäänsä eri laitteistojen tuottamien geospatiaalisten aineistojen yhdistämistä. Aineistot voivat olla laserskannattuja tai pistepilvi voi olla myös tuotettu muilla keinoin.

Nyt Riegl on julkaissut videon datafuusiosta kohteena vanha linna. Se on mitattu maasta VZ-400i -maalaserkeilaimella ja ilmasta Riegl RiCopterin kantamalla VUX-1UAV -skannerilla. Videossa esitellään molempien laitteistojen käyttö.

Kun tiedonkeruu on valmis, niin aineistot ovat samassa koordinaatistossa. Tämän jälkeen täytyy analysoida, kumpi aineisto on tarkemmin halutussa koordinaatistosta, sillä yhdistämisen aikana se valitaan referenssiaineistoksi.

Varsinainen yhdistäminen voidaan tehdä joko maalaserkeilainten RiScan Pro -ohjelmistossa tai mobiilikeilainten RiProcess-prosessointiohjelmassa. Videossa VZ-400i:n tuottama pistepilvi tuodaan RiProcessiin. Tämän jälkeen toinen aineisto lasketaan kiinni referenssiin ja jos aineistot ovat sisäisesti kunnossa, niin sijaintikalibroinnin jälkeen ne istuvat hyvin yhteen kuin Strömsössä. Huonon aineiston sisäisiä vaihteluita tai ongelma ei aineistojen yhdistämisella siis korjata.

Videossa prosessi jatkuu vielä värjäämällä aineistot kameran kuvilla ja sen jälkeen aineisto viedään RiPano-ohjelmaan leikkauskuvien tuottamiseksi. Käyttäjä voi siirtyä muihin käyttämiinsä ohjelmistoihin ja jatkaa työskentelyä omien prosessiensa vaatimalla tavalla.

Esittelemme aineistojen yhdistämistä mielellään lisää, joten ole yhteyksissä!

Helmikuun mietteitä mobiililaserskannauksesta

Vuosi on vaihtunut kiireisissä tunnelmissa. Lumen puuttuessa kiinnostuneita asiakkaita on vyörynyt sisään ovista ja ikkunoista rakentamisen jatkuessa kiivaasti. Mobiililaserskannerin hankinnasta kiinnostuneita asiakkaita meille on alkanut nyt tulla myös ulkomailta, ja samalla oma myyntialueemme on nyt laajentunut kattamaan Ruotsin. Tiemittausasiakkaita ottaa nyt meihin yhteyttä laajemmaltakin niin Euroopasta kuin myös USA:sta.

Pohjoisessa on tänä vuonna lunta ennätysmäärin ja siellä teitä ei nyt kannata mitata.

Hollannista skanneriin tutustumaan saapuneet asiakkaat kertoivat pitkän esittelypäivän lopuksi hämmästyttävän yksityiskohdan – kahdessa aikaisemmassa esittelyssä Hollannissa myyjät eivät saaneet aikaan edes aineistoa saatikka että olisivat osanneet esitellä työprosessia käytetyissä ohjelmistoissa. Mieltä lämmittävästi saimme heiltä täyden kympin osaamisesta.

Tämä vanha ongelma – osaako myyjä käyttää myymäänsä laitteistoa vai ei, on jakanut mielipiteitä jo pitkään. A. Ilmonen Oy:n toimitusjohtaja Arne Ilmonen palasi kerran matkaltaan Wildin (nyk. Leica) tehtaalta Sveitsissä ja kertoi muiden paikalla olijoiden hämmästelleen, kuinka Suomessa laitteiden myyjät olivat koulutettuja maanmittauksessa eli osasivat peräti käyttää myymiään laitteita. Arne oli puolestaan tuohtunut siitä ajatuksesta, että myyjät olisivat tietotaidottomia. Nykyään myynti on meilläkin osin muuttunut ns. tekniseksi kaupaksi eli kaikki myyjät eivät suinkaan osaa käyttää laitteitaan tai keskustella mittaamisen yksityiskohdista. Silloin sopii toivoa, että tukiorganisaatio toimii sitäkin paremmin. Tällainen kauppatyyli sopii sinänsä suurkauppaan, jossa ostajatahon ostopuolen edustaja sopii myyjätahon kanssa kaupoista ilman että loppukäyttäjiä kuunnellaan asiassa. Tällöin myynnissä ovat etusijalla mielikuvat, hinta, brändi yms. ilman että varsinaista toimivuutta testataan mitenkään. Se on sitten loppukäyttäjien ongelma vastaavatko mielikuvat miten todellisuutta.

Hollannin skannereita katsastanut parivaljakko edusti käytännön työn koulimia ja kasvattamia mittaajia organisaatiossa, jossa työskentelee lähes 200 maanmittaria. Heitä kiinnosti ainoastaan työn tehokkuus ja toimivuus heidän omissa mittauskohteissaan eli kaiken on sujuttava käytännössä. Hollantilaiset ovat näet varsin suoraviivaista kansaa. Tällaisille asiakkaille emme myy ainoastaan laitteita, vaan myös osaamistamme sekä käytön koulutuksessa että työn tukena. Tyypillisessä hankinnassa asiakas tarvitsee alussa tukea enemmän ja käyttökokemuksen myötä laitteiden ja softien käyttötaidot ylittävät sitten meidän omat taitomme. Näinhän se pitää ollakin, sillä jatkuva käytännön tekeminen opettaa.

Sinänsä tekemisen taso Suomessa huolettaa meitä edelleenkin, kun kuulemme eri puolilta kertomuksia mobiililasermittausten tuloksista. Pieleen menneet projektit, oli ne tehty omilla tai kilpailijoiden laitteilla, eivät kohota meidän myyntiämme, joka näiden laitteiden suhteen alkoi muutenkin nollatason alapuolelta 2010-luvun alkupuolella. Niin huonoa jälkeä oli jo saatu aikaan. Edelleenkään ajoja ei saada yhteen trajektorilaskennalla vaan huonojakin aineistoja yritetään pakottaa yhteen mätsäämällä, sisäiset virheet ovat suuria, mitattuja kontrollipisteitä tarvitaan sadoittain, aineistot kuristetaan kasaan kontrollipisteillä ”makkaran” muotoisiksi, yms. Meillä on tavattoman rikas yhteiskunta kun tällaisiin projekteihin on varaa.

Maanmittauksen maailmassa ei ehdi olla kauan itsetyytyväinen, sillä huonoista mittaustuloksista jää väistämättä kiinni jossain vaiheessa.

Mittaussektorilla olisi nyt peiliin katsomisen ja koulutuksen aika. Koulutus on kallista, joten kaikkia ei kannata eikä tarvitse kouluttaa näihin tehtäviin, mutta kriittinen massa eri alojen erikoisosaajia tarvitaan aina.

Alkuvuoden tapahtumien jälkeen meillä on taas aika keskittyä omien asiakkaidemme koulutukseen – askel askeleelta vaikeampiin projekteihin. Keväällä on luvassa muun muassa uusien skannauslaitteiden käyttöönottoa, runkomittausta tunneleissa ja rakenteiden monitorointia. Monet pitävät Väyläviraston ohjeistusta liian tiukkana ja hankalana saavuttaa, mutta kas kummaa kun edeltävät sukupolvet ovat niihin päässeet oman aikakautensa mittauslaitteilla ja suoraan sanottuna usein vankemmalla tietotaidolla. Toleranssien suhteen ohjeistus ei ole liian tiukka, koska se vaikuttaa suoraan suunnittelun ja rakentamisen kustannuksiin sekä rakenteiden kestävyyteen. Eikä suomalainen ohjeistus ole yhtään sen tiukempi kuin muissakaan kehittyneissä mittausmaissa.

Lapin mittauspäivillä

Huomenna Lapin AMK:n maanmittausalan opiskelijat järjestävät taas vuosittaiset mittauspäivät. Tapahtumassa on muutamassa vuodessa kehittynyt mukava maanmittausalan tapahtuma, jossa kohtaavat niin opiskelijat kuin alan yrityksetkin. Myös Etelä-Suomen toimijat ovat hiljalleen havahtuneet siihen todellisuuteen, että Lapissa on nykyään alan suurin koulutuskeskittymä.

Olemme oleet mukana tapahtumassa alusta alkaen ja niinpä myös nyt kohteena on Rovaniemi. Tapahtumassa meiltä on paikalla Heiskan Nina, joka kertoo esityksessään mobiililaserskannauksesta otsikolla ” Mobiililaserskannaus tie- ja infrarakentamisen mittauksissa”. Esityksessä käydään läpi tuoreimpia projektejamme unohtamatta tietenkään Lapin mittausmatkoja.

Tervetuloa kuuntelemaan esitystä ja juttelemaan osastollemme päivän aikana!

fznor_vivid

Siltoja ja tunneleita

Mobiilimittauksia tehdään kaikenlaisissa ympäristössä ja esittelemme tässä yhden viimevuotisen projektin isoja rakenteita muutamalla kuvakaappauksella. Tässä projektissa ajettiin monimutkaisessa kaupunkiympäristössä leveitä kuusikaistaisia kehäteitä, isoja siltoja ja ramppeja sekä useita tunneleita. Pisin tunneli oli pituudeltaan 2 km.

Kahden päivän aikana skannasimme noin 280 km ja kuten aina, ajosuunnitelma oli tehtävä huolellisesti. Projektialueen isoin päätie ruuhkautuu päivän kuluessa niin, että liikenne seisoo siellä päivittäin. Niinpä ajoimme kyseisen ison risteysalueen jo ennen aamuruuhkan alkamista.

Kuvissa jokainen ajolinja on värjätty omalla värillään, joten mahdolliset mätsäysvirheet näkyvät helposti. Ja ei, mätsäyksessä ei käytetä signaalipisteitä vaan aineistot viedään koordinaatistoon staattisin GNSS-mittauksin. Hyvin integroidulla ja oikein käytetyllä mittauskalustolla tarvittavien tukimittausten määrä voidaan minimoida.

Kalustollamme on mahdollista mitata teiden pitkittäis- ja poikittaiskallistukset tarkkaan – aineisto on siis hyvin vaaterissa. Näin siltojen ja ajokaistojen kallistukset näkyvät myös hyvin.

Kaikki kaistat ja rampit on mitattava, joten kokonaisuus on varsin kerroksellinen.

Kaikki mitatut tunnelit olivat kaksoistunneleita.

Paikkatietomarkkinat 2019 – kiitos kävijöille

Osastomme maanantaiaamuna valmiina ensimmäisten vieraiden saapumiseen.

Jokavuotinen Paikkatietomarkkinat on jälleen ohi ja haluamme kiittää kaikkia osastomme vierailijoita sekä VMX-mobiilimittaus -tietoiskun kuulijoita.

Tapahtuman aikana kävimme monia mielenkiintoisia keskusteluja laserskannauksesta. Jälleen kerran huomaa kuvista mittauksen eli fotogrammetrian pitkän yli satavuotisen historian, sillä moni kävijä kysyy miten mittaamme skannausjärjestelmiemme kuvista. Laserskannaus on taas se suuri ja tuntematon tekniikka inertianavigoinnista nyt puhumattakaan…

No emme me mittaa kuvista, sillä mittatieto saadaan GNSS-IMU-laserskannerijärjestelmästä. Kuvia käytetään, jos edes kuvataan, vain lisätietona mittausaineistolle. Emme tietenkään estä ketään mittaamasta järjestelmien kuvista, mutta mittaustyön kannalta se on tehotonta ja epätarkempaa. Erityisesti nuoriso kuvittelee muuten kuvista mittaamisen olevan jotain uutta, mutta heidän kauhukseen voimme kertoa esimerkiksi hammontunnistusmenetelmiä ja erilaisia tekoälyn muotoja käytetyn alalla jo vuosikymmeniä. Lähinnä tietokoneiden laskentakapasiteetti on lisääntynyt aikojen saatossa. Jos muuten kysytte asiasta fotogrammetrian emeritusprofessori Henrik Haggrenilta, niin hän kertoo pääteorioiden muotoutuneen alan suurten vaikuttajien uraauurtavissa tutkimuksissa jo yli 100 vuotta sitten. Konenäön puolella on sittemmin kehitetty samoja asioita uudestaan…

Laitteista Riegl VMX-2HA -mobiililaserskannerimme herätti huomiota eksoottisella kameravarustuksellaan. Ensiarviot laitteesta vaihtelivat imurista hirviöön, joten tunteita tämä laite ainakin herättää 😀 Tosin muutaman vuoden takainen Riegl RiCopter messuosastollamme aiheutti vielä suuremman ihmetyksen – olihan se siihen aikaan suurin Suomessa oleva drone ja taitaa olla edelleenkin suurin alle 25 kg sarjassa.

Asiaa enemmän tuntevia tahoja kiinnostivat luonnollisesti enemmän vuodesta 2015 alkaen tehdyt VMX-testimme, joiden luonteesta ja tuloksista kerroimme tarkemmin tietoiskussa. Viimeisimmät testit ovat vasta käynnissä, joten valitettavasti meillä ei ollut vielä esittää niiden tuloksia. Tässä vaiheessa voimme vain kuvailla itse testausolosuhteita sekä Heinosen Hannun ja Suomisen Taunon testausmatkaa, jonka aikana he muun muassa hädin tuskin välttivät kolarin tietä ylittävien villisikojen kanssa. Yksi ruotsalaisista testiteistä kulki näet luonnonsuojelualueen halki ja iltahämärissä villisiat päättivät ylittää tien törmäyslinjalla mittausautomme kanssa. Onneksi vahingoilta vältyttiin puolin ja toisin, mutta tällaiset tapahtumat muistuttavat aina liikenteen vaaroista. Itse mittaus jatkui koko tapahtuman ajan sujuvasti ja aineistossa ei näy merkkiäkään tapahtumasta.

Kiitos siis kaikille keskusteluista. Toivottavasti tapaamme teidät uudestaan viimeistään ensi vuonna Paikkatietomarkkinoilla!

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.

Uusi mobiililaserskannerimme RIEGL VMX-2HA

Elämme keskellä jännittäviä aikoja, sillä otamme parhaillaan käyttöön uutta mobiilaserskanneriamme malliltaan RIEGL VMX-2HA. Alla kuva skannausjärjestelmästä ensimmäisen kerran auton katolle asennettuna.

Normikokoonpanosta poiketen järjestelmässämme on kaksi takakameraa, joilla voi halutessaan kuvata esimerkiksi stereopareja tien pinnasta. Kyseessä on siis kaksi kappaletta 5 Mpx kameraa, joilla voi molemmilla ottaa esim. 20 kuvaa sekunnissa. 2 m etäisyydeltä tienpinnasta pikselikoko on 1,4 mm.

Varsinainen mittausaineisto tuotetaan kahdella RIEGL VUX-1HA -skannerilla yhdistettynä Applanixin parhaimpaan maa-ajoneuvoille tuotettuun GNSS-IMUun. Skannerien ollessa näin tarkkoja, heikkolaatuisempi inertianavigointijärjestelmä ei mahdollista niiden parhaan suorituskyvyn hyödyntämistä. Näin ollen ratkaisu on hyvä esimerkiksi tarkkojen tiemittausten markkinoilla.

Järjestelmä on suunniteltu jämäkäksi ja kestäväksi, jolloin teollisen tuotannon kaltainen mittaustapa on mahdollista. Asennus auton katolla ei kuitenkaan ole kiinteä, mikä on hämmästyttänyt monia Suomessa jo edellistenkin VMX-skannerien kohdalla. Tyypillisesti ajamme kohteeseen skanneri auton sisällä ja nostamme sen vasta paikan päällä katolle mittausvalmiuteen.

Skannerit ja laitteiskokonaisuus on kalibroitu tehtaalla, jolloin työtehtäviin voidaan lähetä lennossa nopeallakin aikataululla. Järjestelmä mahdollistaa reaaliaikaisen aineiston tuottamisen mittauksen aikana, mutta tarkkuuden parantamiseksi teemme projektit tyypillisesti jälkilaskennalla. Jos projektissa haetaan ihan viimeisiä piiruja , niin käytämme laskennassa jopa GNSS-järjestelmän ratatietoja, joiden lopulliset arvot julkaistaan vasta noin 2 viikkoa mittausajankohdan jälkeen.

RIEGL VMX-2HAn voi nähdä ensi viikolla Intergeossa RIEGLin osastolla. Meidän mittauskalustoomme voi tutusta myöhemmin tässä kuussa, kunhan käyttöönotto ja ensitestit saadaan tehtyä. Marraskuussa laitteisto on myös nähtävillä osastollamme C9 Paikkatietomarkkinoilla ja kerromme ensikokemuksistamme tietoiskussa. Nähdään Stuttgartissa!

Nähdään Stuttgartin Intergeossa!

Enää runsas viikko aikaa ja Intergeo on taas täällä. Tämänvuotinen tapahtuma järjestetään Stuttgartin messukeskuksessa 17.-19. syyskuuta ja näytteilleasettajia on lähes 700. Konferenssissa pääaiheina ovat tänä vuonna muun muassa digitaalisuus, älykaupungit ja tietomallintaminen.

Tuttuun tapaan olemme myös paikalla Rieglin osastolla hallissa 1, I1.024, joten tervetuloa moikkaamaan myös meitä. Paikan päällä selviävät uutuudet, joita pyrimme pikimmiten päivittämään sivuillemme. Voit myös tutustua Rieglin mobiiliskanneriin VMX-2HA, jollaisen otamme juuri käyttöömme täällä Suomessa.

Meiltä saat myös messulipun, joten ole yhteydessä ennen tapahtuman alkua.

Stuttgartissa on myös paljon muuta nähtävää eli matkaan voi lähteä koko perheen voimin. Autoista kiinnostuneet voivat käydä Mercedes-Benzin ja Porschen museoissa katsomassa merkkien tuotantoa historiasta nykypäivään, taiteen ystäville löytyy useita museoita, historian ystäville löytyy vanhoja linnoja, muodin ystäville kauppoja, ruuan ystäville hyvää ruokaa, yms.

Nähdään Stuttgartissa!

PS. Muista ottaa käteistä matkaan! Tämä on vanhoille saksankävijöille tuttua, mutta yllättää satunnaisen turistin.