Aihearkisto: Inertianavigointi

Tehoa ja tarkkuutta mobiililaserskannaukseen – RIEGL VMX-2HA22

Vastaa

RIEGL VMX-2HA22 on tehokas mobiilikartoitusjärjestelmä, joka soveltuu erinomaisesti hyvän tarkkuuden geodeettisen* laserskannaukseen ja siten sen aineistoja voidaan käyttää vaativien infrasuunnitelmien lähtöaineistoina. Kaksoiskannerikokoonpanon, nopeuden ja kehittyneen LiDAR-tekniikan ansiosta VMX-2HA on suunniteltu eri alojen ammattilaisille, kuten liikenneinfrastruktuurin, kaupunkimallinnuksen ja rakentamisen ammattilaisille. Tässä blogikirjoituksessa syvennytään RIEGL VMX-2HA -laserskannerin ominaisuuksiin ja etuihin.

RIEGL VMX-2HA22
RIEGL VMX-2HA laserskannausjärjestelmä suosimallamme ja testaamallamme BMW X5 alustalla.

Yleiskatsaus laserskannausjärjestelmään

RIEGL VMX-2HA22 on suorituskykyinen mobiili kartoitusjärjestelmä, joka yhdistää kaksi RIEGL VUX-1HA LiDAR -anturia tarkkaan inertianavigointijärjestelmän (INS-GNSS). Käytetty Applanix POS LV -järjestelmä on Applanixin paras siviilisektorin laite, jonka saa vientirajoitteiden takia yleensä edes tuoda Eurooppaan. RIEGL skannerit mittaavat nopeimmillaan 3,6 miljoonaa mittausta/500 skannausprofiilia sekunnissa, mikä tuottaa tiheää ja tarkkaa tietoa kunhan niihin integroitu INS-GNSS on myös laadukas. Järjestelmässä käytettyjen komponenttien täytyy siis tukea toisiaan laadukkaan aineiston aikaansaamiseksi. Järjestelmä mittaa 475 metriin asti, ja se toimii silmäturvallisesti laserluokka 1 -standardien mukaisesti.

RIEGL VMX aineistoa

RIEGL VMX-2HA22 on sijoitettu aerodynaamisesti muotoiltuun suojakoteloon, joka parantaa sen siirrettävyyttä ja kestävyyttä. Alustana on vankka alumiinilevy, joka takaa stabiilit mittaukset. Lisäksi järjestelmä tukee liitäntää jopa yhdeksälle valinnaiselle kameralle, minkä ansiosta käyttäjät voivat täydentää LiDAR-dataa korkearesoluutioisilla kuvilla yksityiskohtaista analysointia ja dokumentointia varten.

Laserskannausjärjestelmän edut

RIEGL RIEGL VMX-2HA22 tarjoaa käyttäjilleen useita keskeisiä etuja:

  • Nopea tiedonkeruu: VMX-2HA voi kerätä tietoja jopa 2 miljoonan mittauksen sekuntinopeudella ja 500 skannausprofiilin sekuntinopeudella, mikä mahdollistaa laajojen tieverkostojen nopean kartoituksen liikenteen nopeudella. Tämä ominaisuus on ratkaisevan tärkeä liikennehankkeissa, joissa tarvitaan oikea-aikaista tiedonkeruuta, jotta projektin määräaikoja voidaan noudattaa.
  • Tiheät ja tarkat tiedot: Kaksoiskannerikokoonpano Crossfire-pistekuviolla tuottaa tiheän pistepilven, jonka resoluutio on 1 000-4 000 pistettä neliömetriä kohti. Tämä yksityiskohtaisuus on välttämätöntä tieolosuhteiden tarkalle arvioinnille, ominaisuuksien tunnistamiselle ja perusteellisten analyysien tekemiselle.
  • Monimutkaiset kohteet: Järjestelmän kyky kuvata useita kohteita yhdellä skannauksella parantaa sen tehokkuutta monimutkaisissa ympäristöissä, joissa eri piirteet voivat olla päällekkäisiä. Tämä on erityisen hyödyllistä kaupunkiympäristöissä, joissa infrastruktuuria paljon ja lähellä toisiaan. Tästä hyvänä esimerkkinä olemme menestyksellisesti skannanneet esimerkiksi Göteborgin kehätien monimutkaisia ja monitasoisia risteysalueita liittyminen.
  • Mainittakoon vielä, että osalla Lidar-skannereista on vaikea mitata korkeaheijasteisten kohteiden kuten liikennemerkkien vieressä sijaitsevia huonosti heijastavia kohteita, mutta RIEGLin aaltomuodon analyysiin perustuvalla teknologialla tätä vaikeutta ei ole (kts. lisää alempana).
  • Monipuoliset sovellukset: Järjestelmä on suunniteltu erilaisiin liikenteeseen liittyviin sovelluksiin, kuten tienpinnan mittauksiin, kaupungin mallintamiseen ja tieympäristön monitorointiin. Järjestelmän joustavuuden ansiosta se mukautuu erilaisiin projektivaatimuksiin ja ympäristöihin, olipa kyse sitten moottoriteistä tai kaupunkien kaduista. Olennaista on projektin laajuus, sillä VMX-järjestelmät ovat kustannustehokkaampia isoissa projekteissa.
  • Saumaton työnkulku: RIEGLin ohjelmistopaketti helpottaa tehokasta tiedonhankintaa, käsittelyä ja säätöä, mikä sujuvoittaa työnkulkua tiedonkeruusta analyysiin. Tämä käyttäjäystävällinen lähestymistapa vähentää liikennehankkeille tyypillisten suurten tietokokonaisuuksien hallintaan tarvittavaa aikaa ja vaivaa.
  • Kestävyys ja luotettavuus: Aerodynaamisesti muotoiltuun suojakoteloon sijoitettu VMX-2HA on rakennettu kestämään erilaisia ympäristöolosuhteita säilyttäen samalla suorituskyvyn eheyden. Tämä rakenteellinen kestävyys ja siihen läheisesti liittyvä järjestelmäkalibroinnin stabiilius on ratkaisevan tärkeää pitkäaikaisissa hankkeissa, joissa laitteet voivat altistua ankarille sääolosuhteille. Kun kaikki on kunnossa, niin tätä järjestelmää ei tarvitse kalibroida pitkänkään mittauskampanjan aikana.
  • Kuvantamisjärjestelmien integrointi: VMX-2HA tukee jopa yhdeksää valinnaista kameraa, jolloin käyttäjät voivat täydentää pistepilviä korkearesoluutioisilla georeferoiduilla kuvilla. Tämä integrointi tarjoaa monipuolisemman tietokokonaisuuden, joka auttaa visuaalisissa tarkastuksissa ja liikenneinfrastruktuurin olosuhteiden yksityiskohtaisessa raportoinnissa.
  • Silmäturvallinen käyttö: Laserluokan 1 standardien mukainen toiminta varmistaa, että RIEGL VMX-2HA:ta voidaan käyttää turvallisesti asutuilla alueilla ilman, että siitä aiheutuu vaaraa ihmisille tai eläimille, joten se soveltuu kaupunkien kartoitussovelluksiin.

Mikä tekee Riegl-teknologiasta erityistä

  • Reaaliaikainen aaltomuotoanalyysi. RIEGLin mittausalgoritmin perusta on digitaalinen signaalinkäsittely. Sen sijaan, että tallennettaisiin vain erillisiä pisteitä, tämä tekniikka tallentaa koko heijastuneen lasersignaalin, mikä mahdollistaa erilaisten kohteiden ja materiaalien yksityiskohtaisen mallintamisen. Analysoimalla ominaisuuksia, kuten pulssin amplitudia, kaiun leveyttä ja aaltomuodon muotoa, täydellisellä aaltomuotoanalyysillä voidaan erottaa toisistaan esimerkiksi kasvillisuus ja kiinteät pinnat, mikä rikastuttaa aineistoja. Koordinaattien ja intensiteettiarvon lisäksi RIEGLin aineistoissa on paljon muitakin analyysejä helpottavia muuttujia.
  • Monipistemittaus eli usean kaiun mittaus: Yhtä lähetettyä pulssia kohden skanneri voi mitata useita kaikuja, jolloin esimerkiksi voidaan mitata kasvillisuuden peittämiä kohteita. Tosin kuin osassa Lidar-skannereita, kaikkia tallennettuja kaikuja on mahdollista käyttää.
  • Korkea laserpulssien toistotaajuus: Jopa 3,6 MHz:n taajuudella skanneri tallentaa hienoja yksityiskohtia jopa suurilla nopeuksilla.
  • RIEGLin kirjaston avulla järjestelmäintegraattorit ja ohjelmistojen kehittäjät voivat halutessaan luoda omat sovelluksensa suoraan RIEGLin skannerien rajapintaan.

Mittausjärjestelmän käytön aloittaminen

RIEGL VMX-2HA:n käyttöönotto edellyttää, että käyttäjät ovat saaneet koulutusta ja he ymmärtävät mitä he ovat tekemässä. Tästä syystä koulutus kuuluu aina järjestelmän hankintaan.

1.            Tutustu järjestelmän teknologiaan ja käyttöön: Tutustu RIEGLin toimittamaan käyttöoppaaseen ja koulutusmateriaaliin.

2.            Asenna järjestelmä: Asenna skanneri sopivaan ajoneuvoon, jossa on vakaa alusta. Kiinnitä erityistä huomiota jatkuvaan virransaantiin ja moottorin/ajoneuvon tuottamiin värinöihin, jotka pahimmillaan heikentävät aineiston laatua. Jos inertiajärjestelmän aineistoa tarkastellaan erikseen, niin siinä heijastuvat pienimmätkin yksityiskohdat kuten esimerkiksi auton renkaiden kovuus.

3.            Määritä kameravaihtoehdot: Valitse kamerakokoonpanot projektin vaatimusten mukaan. Huomaa, että kamerajärjestelmä voi rajoittaa varsinaista mittausta monin tavoin esimerkiksi nopeuden suhteen. Ilman kameroita voit mitata myös pimeässä.

4.            Suorita testiskannaukset: Suorita ensimmäiset skannaukset tutuissa ympäristöissä asetusten kalibroimiseksi.

5.            Käytä RIEGL-ohjelmistoa: Käytä RIEGLin kinemaattisia ohjelmia tiedonkeruuseen ja -käsittelyyn optimaalisten tulosten varmistamiseksi.

RIEGL VMX-järjestelmiä myydään vakiokokoonpanoina, mutta myös käyttäjille räätälöityinä paketteina. Hankintaan liittyy aina myös koulutusta, mikä parantaa huomattavasti ymmärrystä ja toiminnan tehokkuutta. Koulutetut asiakkaat ovat myös meille maahantuojina ja RIEGL:lle asiakkaina parempia, sillä he tarvitsevat paljon vähemmän käyttötukea. Asiansa osaavat ja hyviä mittaustuloksia tarjoavat asiakkaat ovat meille ja laitevalmistajalle parasta mainosta.

Yhteenveto

RIEGL VMX-2HA22 laserskannausjärjestelmä on merkittävä edistysaskel mobiilissa laserkeilaustekniikassa. Järjestelmän nopeat ominaisuudet, kahden skannerin kokoonpano ja saumaton integrointi kuvantamisjärjestelmiin tekevät siitä korvaamattoman työkalun maanmittauksen, rakentamisen ja kaupunkisuunnittelun ammattilaisille. Kun organisaatiot etsivät jatkuvasti tehokkaita tiedonkeruumenetelmiä, VMX-2HA erottuu luotettavana ratkaisuna, joka täyttää vaativat vaatimukset ja tarjoaa samalla poikkeuksellista tarkkuutta ja yksityiskohtaisuutta.

Maahantuojana RIEGL:in VMX-järjestelmät ovat myös käytännössä hyvin tuttuja staattisten laserskannerien ohella, sillä olemme tehneet laitteistoilla käytännön tutkimustyötä jo vuodesta 2014 alkaen. Alla olevassa kuvassa näkyvät virallisemmat virstanpylväät, mutta luonnollisesti olemme tehneet testausta myös kymmenissä muissa käytännön mittausprojektissa.

Olemme myös myyneet useamman mittausvalmiin VMX-järjestelmän (kokoinen mittausjärjestelmä alustoineen eli tässä tapauksessa autoineen) asiakkaillemme ja vielä enemmän olemme myyneet tämän järjestelmän RIEGL VUX-1HA laserskannereita mittausjärjestelmien rakentajille.

Testeissä tämä laserskannausjärjestelmä on osoittanut todeksi sen vanhan totuuden, että geodeettisia mittalaitteita ei voi arvioida ilmoitettujen tietojen vaan ainoastaan kenttämittausten eli todellisten tulosten perusteella. Tästä syystä monet tahot maailmalla järjestävät edelleenkin kenttämittaustestejä, kun taas Suomessa näytetään nykyään luotettavan laitevalmistajien antamiin tietoihin. Niitähän ei ole kaikkia edes standardoitu. Myös meillä vanhan Tielaitoksen aikakaudella geodeettiset mittalaitteet luokiteltiin karkeasti teknisten esitteiden tietojen perusteella, mutta lopullinen luokittelu perustui käytännön testeihin. Näissä testeissä koettiin aikoinaan paljon yllätyksiä tarkkuuksien osalta ja lisäksi laitteiden kenttäkäytettävyys selviää myös vasta käytännön mittauksissa. Mittauslaitteiden, myös ei-geodeettisten sellaisten, testauksesta löytyy paljon tutkimusta ja tuloksia. Kannattaa muuten muistaa, että hyvä testaaminenkin on tietotaitoa, jota kaikilla ei ole. Parhaillaan on esimerkiksi käynnissä ns. autolidarien testimenetelmien kehittämistyö, jotta autolidareita voisi vertailla keskenään.

Etsitkö laserskannaus/Lidar/laserkeilaus ratkaisuja? Nordic Geo Center Oy tarjoaa ratkaisuja monenlaisiin käyttötarpeisiin ja myös koulutusta laitteiden käyttöön. Emme ole ihan eilisen teeren poikia vaan yritys täyttää tänä vuonna 20 vuotta. Maanmittausalan maahantuontikokemus ulottuu tästä vielä useamman vuosikymmenen taakse. Ota yhteyttä ja poikkea Kulosaaren toimistollamme!

*Geodeettiset mittaukset erottuvat muun tyyppisestä mittaustoiminnasta ainakin metatietoihin kuuluvasta kuvauksesta mittausten tarkkuudesta. Aineiston tarkkuuden analysointi on perusedellytys aineistojen luotettavuudelle. Tarkkuus (accuracy) ja toistotarkkuus (precision) ovat edelleen käytössä olevia termejä, vaikka muilta aloilta mukaan on nykyään livahtanut myös tutuksi tullut mittausepävarmuuden käsite (kts. esimerkiksi Persson).

Mobiiliskannausta RIEGLin staattisella VZ-600i laserskannerilla

Vastaa

Kun RIEGL Laser Measurement Systems esitteli uusimman maalaserskannerinsa tuotenimellä VZ-600i, niin siitä tuotiin esiin kolme pääkohtaa. RIEGL VZ-600i on

1) Staattinen maalaserskanneri, joka mittaa 0,5 m – 1000 m etäisyyksiä jalustalle sijoitettuna. Skannerin mittauksen tarkkuusarvot kerrotaan seuraavasti:

  • Etäisyysmittauksen tarkkuus 5 mm@100 m (1 sigma)
  • 3D-sijaintitarkkuus 3 mm@50 mm ja 5 mm@100 m (1 sigma)
  • Etäisyysmittauksen toisto tarkkuus 3 mm@100 m (1 sigma)

2) Teollisuusmittauksen soveltuva staattinen laserskanneri

  • Etäisyysmittauksen toistotarkkuus 1 mm@100 m (1 sigma)

3) Kinemaattinen eli mobiili laserskanneri

Isoisän sillan mittausta Mustikkamaalta Kalasataman suuntaan.

Laser – etäisyysmittaus ja kulmamittaus – toimii kinemaattisessa mittauksessa yhtä tarkasti kuin staattisessakin, mutta virhebudjettiin täytyy nyt lisätä muitakin tekijöitä. Pistepilven sijaintitarkkuus saadaan reaaliaikaisesta RTK-mittauksesta mutta lopputuloksen tarkkuuteen vaikuttaa myös esimerkiksi skannerin sisäinen IMU, mittausalusta ja laskenta-algoritmi, jossa hyödynnetään myös laserin mittaustarkkuutta.

Talvella aloimme esittelemään pikkuskanneria staattisten maalaserskannerien perinteisellä käyttötavalla eli jalustalta yksittäisiä asemia mitaten. VZ-600i:n edeltäjiä on voinut kaiken aikaa käyttää myös kinemaattisessa mittauksessa ja olemmekin myyneet muutamia tällaisia skannausjärjestelmiä RIEGL VMZ-nimikkeellä. Seuraavaksi vuorossa oli VZ-600i -skannerin käyttö kinemaattisena skannerina ja tarkempi perehtyminen sen ominaisuuksiin tässä käytössä.

Keväällä 2024 Riegl VZ-600i mittasi uuden raitiotielinjan 13 kinemaattisesti.

Raitiolinja 13 – kinemaattinen/mobiili/liikkuva laserskannaus

Muutaman pienen kokeilun jälkeen saimme tilaisuuden mitata avoimen tilan ulottuvuuden (ATU) Helsingin uusimmalla raitioväylällä 13. Tätä kirjoittaessa raideliikenne on jo koeajossa, mutta keväällä lumien sulaessa rakennustyö oli vielä kesken.

Raitiolinja 13 on noin 4,5 km pitkä ulottuen Nihdistä Pasilaan, joten se on ihan sopivan kokoinen projekti kinemaattiselle mittaukselle, jossa maksiminopeus on 10 km/h. Tällöin skanneri pyörii 3D-mittausmoodissa. Mittausta teimme siis noin 9 km eli koko linja kahteen suuntaan. Jos skannerilla mittaa 2D-profiileja, niin maksiminopeus on 15 km/h. Koska olemme RIEGL VMX-skannerien myötä tottuneet mittamaan liikenteen tahdissa kevyesti jopa 120 km/h nopeudella, niin edessä oli taas erilainen kokemus.

Mittaus tehtiin kahdessa osassa, koska linja jakautuu eri rakentajien kesken. Osuus Nihdistä Mäkelänkadulle mitattiin ensin ja skanneri asennettiin kiskoilla liikkuvaan mönkijään. Laadun varmistamiseksi mittasimme kiskot molempiin suuntiin ja ajo/skannaus yhteen suuntaan kesti 30 minuuttia.

Jälkimmäinen osuus käsitti sitten raitiotieosuuden Mäkelänkadulta Pasilaan ja tällä kertaa skanneri oli asennettu sähköauton katolle. Koko mittaus oli valmis noin 20 minuutissa eli supernopeasti. Pasilan osuus oli jo käytössä, joten turvallisuussyistä mittaus tehtiin tällä kertaa yöllä.

Molempien mittausten jälkeen aineisto prosessointiin RIEGL RiSCAN PRO-ohjelmassa, johon nyt nyt uuden skannerin myötä integroitu kinemaattiseen aineiston prosessointimoduuli. Näin vältytään ohjelman vaihtamiselta, sillä muut RIEGLin muiden kinemaattisten skannerien aineistot eli ilma-, drooni- ja maan pinnalla mittaavat 2D-skannausjärjestelmät, prosessoidaan RiPROCESS-ohjelmistossa. VZ-600i-laserskannerin 3D-aineisto on kuitenkin lähtökohtaisesti erilaista kuin muiden Rieglin kinemaattisen skannerien, joten prosessointiohjelmisto on vaatinut lisäkehitystä. Tästä kehittämistyöstä kerrotaan hieman enemmän tämän kirjoituksen lopussa.

RIEGL VZ-600i-laserskannerin kinemaattinen aineistoa näkyy alla olevassa kuvassa. Sen laatu on yllättänyt meidätkin positiivisesti, mutta kun trajektorilaskenta on saatu kuntoon, niin RIEGLin skannereiden tunnusomainen erinomainen laserteknologia näyttää vahvuutensa.

Tässä ATU-alueiden raitiotiemittauksessa aineiston suhteellinen tarkkuus oli etusijalla, sillä ATU-analyysissa selvitetään, osuuko raitiovaunun tielle mitään rakenteita tai vaikkapa kasvillisuutta. Kaarteissa täytyy huomioida radan kallistuminen ja myös raitiovaunun nopeudella on merkitystä ATU-alueen ulottuvuuksiin. Radan rakentamisen jäljiltä reitillä oli kuitenkin näkyvissä mittausperustan pisteitä, joista luotimme kiinteissä rakenteissa kuten rakennusten julkisivuissa ja kallioissa sijaitseviin pisteisiin. Sen sijaan sähkö- ja valaisinpylväissä sijaitsevat pisteet ovat ajan myötä epäluotettavia, koska nämä rakenteet liikkuvat monivuotisten projektien aikana.

Iloksemme huomasimme, että RTK-paikannettu aineisto istui mittausperustaan hyvin kiintopisteiden ollessa noin tuuman sisällä ja virheen ollessa saman suuntainen. Sisäisesti tarkempi aineisto olisi siis tarvittaessa helppo kalibroida vielä tarkemmin paikoilleen. ATU-alueiden tarkastelussa raitiovaunun profiilia varoalueineen kuljetetaan pistepilven läpi ja hyvää suhteellista tarkkuutta tarvitaan erityisesti pysäkkien kohdalla. Kiveykset on rakennettu lähes kiinni vaunujen viereen niin, ettei kukaan pääse putoamaan väliin. Iso-Britanniassa vierailleet tunnistanevat kuuluisan ”Mind the Gap” käsitteen raideliikenteessä.

Taustaa RIEGL VZ-600i -laserskannerin kinemaattiselle prosessoinnille

Käytännön selvityksen jälkeen on syytä käydä läpi millainen ajatusmaailma VZ-600i -laserskannerin kinemaattisen mittauksen taustalla on ja millaista kehitystyötä RIEGL on joutunut tekemään saadakseen aineistosta näinkin tarkkaa. Muistutetaan siis lukijaa: tämän skannerin kohdalla staattisesti skannatessa aineisto on tarkempaa kuin kinemaattisessa mittauksessa.

Kinemaattisen mittauksen kohdalla VZ-600i-laserskannerin suurin heikkous on sen heikko (ja halpa) inertiamittausyksikkö (IMU). Rieglin kinemaattisten skannerit integroidaan tyypillisesti laadultaan huomattavasti parempien INS-GNSS-järjestelmien kanssa, jolloin liikeradasta saadaan parempi ja siten koko pistepilviaineistosta kaikin tavoin laadukkaampi. Mitä halvempi IMU, sen huonolaatuisempi aineisto on se tyypillinen tarina.

Tästä syystä ns. tyypillisellä kinemaattisten aineistojen prosessoinnilla VZ-600i-laserskannerin aineistosta ei saada kovin hyvää, vaikka sen laserkomponentti olisi hyvin tarkka. Myöskään SLAM-teknologia ei RIEGLin mielestä tarjoa vastausta paremman tarkkuuden saavuttamiseksi. Itävallan tutkimuksen edistämisen virasto rahoituksella yhteistyössä Wienin teknisen ylipiston kanssa aloitettiinkin trajektorin laadun parantamiseen keskittyvä projekti, jonka hedelmistä nautimme nyt ja tulevaisuudessa kaikkien Rieglin kinemaattisten laserskannerien aineistojen prosessoinnissa. Pelkistettynä ajatus on robotiikasta tuttu kokonaisvaltainen menetelmä GNSS-, IMU- ja LiDAR-tietojen integroimiseksi, joka perustuu kaikkien mittaustietojen samanaikaiseen mukauttamiseen tarkan liikeradan ja siten pistepilven saamiseksi.

Käytännössä skannereissa tehdään anturitason virhemallinnus, joka puolestaan mahdollistaa inertiasensoreiden virhekomponenttien (esim. kiihtyvyysanturin ja gyroskoopin virheisen) luotettavamman arvioinnin. Tämän seurauksena jopa edullisia inertiasensoreita voidaan käyttää niin, että lopulliset tiedot ovat tarkkoja. Koko menetelmä perustuu siis virheiden tarkkaan tunnistamiseen, mallintamiseen ja niiden eliminointiin mittaustapaa myöten. Tästä syystä skannerissa kannattaa esimerkiksi käyttää mittauksen aikana mielellään vuorottelevaa kiertokuviota. Skanneri pyörii tietyllä nopeudella tietyn ajan ja vaihtaa sitten pyörimissuuntaa.

RIEGL VZ-600i -laserskannerissa kinemaattisen mittauksen voi myös nähdä klassisen stop-and-go -laserskannauksen työnkulun laajennuksena. Stop-and-go -aineiston hankinnassa laserkeilain asennetaan moottoroidulle alustalle, mutta tiedonkeruu suoritetaan vain alustan ollessa paikallaan. Nyt täydennetään tällaista stop-and-go-työnkulkua. Sen sijaan, että tietoja kerättäisiin vain pysäytysvaiheen aikana, lisätietoja voidaan kerätä myös liikkeellelähtövaiheen aikana. Lisäksi tarkempana pidettyä staattisesti mitattua pistepilveä voidaan myös käyttää rajoittamaan kinemaattista pistepilveä ja siten auttamaan liikeradan arvioinnissa. Toisaalta kinemaattisesti mitattujen pisteiden lisääminen johtaa tiheämpään ja yksityiskohtaisempaan lopulliseen pistepilveen ja auttaa täyttämään puuttuvat tiedot, jos kohteet ovat peittyneitä ja jos niitä ei ole havaittu näkyvissä staattisista skannauspaikoista.

Mutta millaisiin tarkkuuksiin RIEGL VZ-600i -laserskannerin kinemaattisella mittaustavalla voi saavuttaa? Edellä mainitussa artikkelissa on saavutettu RMSE-tarkkuus on jatkuvasti parempi kuin σ = 5 mm tasaisilla pinnoilla. Muilla alueilla RMSE on 3,6 cm. Mutta laskennan kehitys jatkuu edelleen. Näin ollen odotammekin tuloksia mielenkiinnolla myös RIEGLin kinemaattisessa prosessointiohjelmassa RiPROCESS, mitä työtä tuore artikkeli valaisee mielenkiintoisesti. Tässä kehityksessä olemme myös siinä ikuisuuskysymyksessä, mikä on fyysisen laitteen ja ohjelmiston keskinäinen suhde. Tehokkaimmissa laitteissa ohjelmisto on näet tiukasti integroitu laitteeseen tehostaen sen käyttöä.

Kiinnostuitko laserskannereistamme? Toimistomme sijaitsee Helsingin Kulosaaressa ja työmaamme kaikkialla Suomessa, Virossa ja Ruotsissa. Ota yhteyttä ja saavu paikan päälle, niin kerromme lisää.

Geodesian alamäki läntisessä maailmassa &Kiina

Vastaa

Rakennus- ja infrasektorin käytännön ongelmat Suomessa

Tänäkin vuonna geodesian osaaminen noussut on jälleen noussut keskusteluihin monissa yhteyksissä, kun projektit eivät suju ihan niin kuin pitäisi. Meille kantautuu rakennus- ja infrasektorilla jatkuvaa nahinaa siitä, kuka on mitannut väärin kun virheistä aiheutuneille kustannuksille entistään maksajaa. Olemme olleet myös mukana selvittämässä isojen infrakohteiden virheitä. Nyt joulukuussa vastaan tuli vaihteeksi vastaan rakennussektorin kohde, jossa kyse on niinkin pienestä asiasta kuin koordinaatistojen ymmärtämisestä, mutta virheet ovat kulminoituneet yli sadan tuhannen euron lisäkustannuksiin tässä vaiheessa. Isoissa infraprojekteissa kerrannaisvaikutukset lasketaan miljoonissa.

Rakennusteollisuuden tuottama lisäarvo vuodessa vastaa noin 15 % bruttokansantuotteesta ja kiinteistöt – sekä nimenomaan rakennettu infra -muodostavan ison osan kansallisvarallisuudestamme. Sektori on siis merkittävä osa suomalaista yhteiskuntaa. Näin ollen alan ongelmakohtien selvittämisen luulisi kiinnostavan monia tahoja mukaan lukien koulutus.

Geodesian kriisi Yhdysvalloissa

Tässä mielessä on ollut mielenkiintoista seurata geodesian kriisin keskustelua USAssa. Geodesian osaajia on enää vähän, mutta tarpeet senkun kasvavat. Geodesia tarvitsee siis puhtaan geodesian sekä sitä soveltavien alojen kuten rakennusteollisuuden ongelmat ymmärtäviä osaajia kehittyäkseen. Tammikuussa 2022 julkaistu raportti Geodesy in Crisis kuvaa valaisevasti tilannetta esimerkiksi eri geodesiaa hyödyntävissä tutkimuslaitoksissa, joissa ei enää ole töissä edes geodesian tohtoreita. Myös USAn puolustusteollisuudessa ja puolustusvoimissa on sama tilanne. Kuvaavaa on, että puolustusvoimien alaisessa National Geospatial Intelligence Agencyssa on nykyään noin 2000 GIS-erikoisosaajaa, mutta vain kaksi geodesian tohtoria, joista toinen on lähellä eläkeikää.

Käytännössä rahoituksen alamäki näyttää alkaneen 1990-luvulla samaan aikaan, kun kylmä sota loppui. Nimenomaan kouluttajien puuttumisen takia USAssa on puolestaan paljon nuoria paikkatieto- ja GIS-insinöörejä, joiden oman ydinalan osaaminen on heikolla tieteellisellä ja käytännön osaamisen pohjalla. Samaan aikaan geodesiasta riippuvaiset geospatiaaliset alat ovat vain kasvaneet ja USAssa on muodostunut alla olevan kuvan mukainen kärjellään seisova pyramidi. Geodesia kannattaa yli 1000 miljardin USAn dollarin teollisuutta.

Tämä kriisi on havaittu ja tunnistettu kunnolla muutama vuosi sitten ja raportissa kuvataan muutoksia ja syitä tapahtumiin. Yksi perussyistä lienee geodesian muuttuminen näkymättömäksi – se on kaikkialla, mutta jopa alan sisällä on sen tunnistamisvaikeuksia. Suomessa on muuten samankaltainen tilanne.

Geodesian kukoistus Kiinassa

Samaan aikaan Kiinassa koko 2000-luku geodesiaan on panostettu valtavasti niin, että siellä on nykyään noin 150 oppilaitosta, joissa on geodesian ja kartoituksen perus- ja jatko-opinto-ohjelmia. Raportin tekijät arvioivat, että vuosittain ohjelmiin otetaan 9000–12500 opiskelijaa. Kiinan kasvaneen koulutustarjonnan myötä Kiina on nykyään geodesian koulutuksen ykkösmaa ja pelkästään Wuhanin yliopistossa ja tutkimuskeskuksissa on enemmän geodesian maisteriopiskelijoita ja tohtorikoulutettavia kuin koko USAssa. Koko maailmaa ajatellen Kiinassa on nykyään enemmän koulutettuja geodeetteja kuin muualla maailmassa yhteensä. Myös tutkimusjulkaisuissa Kiina on mennyt ohitse sekä määrällisesti että laadullisesti ja nyt lisääntyy vain kiinaksi kirjoitettujen julkaisujen määrä. Kiinan virallisen politiikan mukaan tieteiden saavutuksia ei halutakaan enää jakaa kaikkien kanssa, vaan ne pidetään kielimuurin takana. Kyseessä ovat näet myös kaupalliset edut. Tämän tekstin kirjoittaja huomasi saman taktiikan jo vuosia sitten seuratessaan kiinalaisten julkaisuja oman GNSS-inertia-laskennan kehittämisestä. Aluksi projektia ja sen kehittämistä esiteltiin, mutta sitten julkaisut kansainvälisillä alustoilla loppuivat vaikka projekti jatkui.

Valtavan rahoitus- ja kehitystyön tuloksena geodesian rahoitus Kiinan eri tutkimuslaitoksissa ja yliopistoissa on huomattavasti paremmalla tasolla kuin muualla maailmassa. Koska osaajia on, niin valtiolla on varaa rahoittaa useampia saman ongelmakentän parissa työskenteleviä tutkimusryhmiä, jolloin todennäköisyys ratkaisujen löytämiseen on tietysti suurempi. Raportin kirjoittajien mukaan esimerkiksi BeiDou (Compass) on vähintään yhtä hyvä järjestelmä kuin GPS ja osin se on jopa parempi. Sillä on nykyään myös maailmanlaajuisesti suurempi määrä käyttäjiä kuin GPS:llä. Geodesian laaja osaaminen on mahdollistanut myös esimerkiksi Kiinan kuuprojektin, autonomisten ajoneuvojen kehittämisen sekä vaativat ja tarkkuutta vaativat isot infrastruktuuriprojektit. Kaukana ovat ajat, jolloin Suomen 1950-luvulla siteeratuin tiedemies V. A. Heiskanen koulutti salaa geodesiaa myös NASAn kuuprojektin tiedemiehille Ohion Kolumbuksessa.

Raportissa viitataan myös Eurooppaan ja todetaan geodesian koulutuksen olevan täällä paremmassa tilassa. Käytännössä viitataan vain tiettyihin maihin kuten Saksaan ja samalla todetaan Saksankin osaamisen nojautuvan tänä päivänä hyvin paljon Kiinaan. Esimerkiksi Saksan geotieteiden tutkimuskeskuksen avaruusgeodesian osastolla noin puolet tohtoreista on saanut koulutuksensa Kiinassa.

Suomen tilanne

Millainen tilanne on sitten Suomessa vuoden 2023 kynnyksellä? Geodesian kriisi havaittiin täällä jo varhain, joten meillä on toteutettu korjaavia toimenpiteitä. Markku Poutanen kirjoitti esimerkiksi seuraavasti Maankäytön numerossa 3/2007:

Yhtenä syynä lienee se, että geodesian menetelmiä ja geodeettisten havaintoverkkojen ja pysyvien, stabiilien vertausjärjestelmien merkitystä ei tunneta. Tutkimuksen lisäksi yhteiskunnallisten tarpeiden huomioonottaminen ja geodeettisten menetelmien tunnetuksi tekeminen ovat lähivuosien suuria haasteita.

sekä

Viime aikojen muotina on ollut koko geodesia-sanan hävittäminen niin alan laitosten kuin geodesian opetuksen nimistä. Miksi? Tilalle ovat tulleet sellaiset mitään tarkoittamattomat sanahirviöt kuin geomatiikka. Kun alan opiskelijat on menetetty samassa myllerryksessä, on koko tarpeeton geodesian opetuskin voitu lakkauttaa. Mistä löytyvät tulevaisuuden osaajat ja kuka kykenee jatkossa luomaan ja ylläpitämään koordinaattijärjestelmiä?

Päättäjiin kohdistetun tiedottamisen myötä Suomessa on löytynyt rahoitusta muun muassa geodeettisen perusinfrastruktuurin ylläpitämiseen ja uudistamiseen. Tietoisuuden kohottamiseksi on julkaistu myös visio ja strategia geodesialle Suomessa 2017-2026, jossa käydään myös läpi heikkouksia mukaan lukien alan koulutus Suomessa. Aalto-yliopistossa on saatu pidettyä geodesian apulaisprofessori sekä työelämäprofessori. Kaikeksi onneksi myös geodesia-nimike on palautettu arvoonsa, sillä maailmanlaajuinen geomatiikkaseikkailu ei tehnyt geodesialle kuin hallaa (tätä käsitellään myös USAn raportissa).

Suomen geodeettisen vision ja strategian päämäärien viimeinen kohta on ”metrologisesti luotettavat ja tarkat koordinaatti-, korkeus- ja painovoimajärjestelmät tarjoavat helposti saatavilla olevat paikkatiedot kaikkien käytössä olevien sovellusten tarpeisiin”. Koko raportti käsittelee siis pääosin ylätason rakenteita ja toimenpiteitä, kun taas sovellettu geodesia eri aloilla ei oikeastaan esiinny siinä laisinkaan. Geodesian infrastruktuuri tuotetaan siis kaikkien sovellusten tarpeisiin, mitä oikeastaan heijastaa kuvan 1 pyramidi, ja pohjalta ylöspäin siirryttäessä sen nimi näytetään muutettavan meillä paikkatiedoksi.

Sovellusaloja ja tekijöitä on paljon, mutta varsinaista geodesian osaamista on muilla aloilla tyypillisesti vähän. Teoriassa koulutus ja tutkimus heijastavat tietämystä muille aloille, mutta koska geodesian koulutus on sen ydinalalla heikoilla kantamilla, niin ei ole paljoakaan mitä heijastaa. Tai se mitä on, suuntautuu lähinnä avaruusgeodesiaan. Valitettavasti toinen tuore strategia, Kansallinen paikkatietostrategia 2022-2025 ei vastaa millään tavalla myöskään osaamisen haasteisiin käytännössä. On kyllä keksitty toistaa aikakautemme mantraa osaajien maahantuonnista ulkomailta:

”Maahamme on saatava ulkomaisia alan osaajia ja lisättävä muiden alojen asiantuntijoiden paikkatieto-osaamista. Paikkatieto-alan osaajien palkkauksen on oltava tasolla, joka motivoi työnhakijoita tilanteessa, jossa IT-osaajista on pulaa.”

No, tiedämme missä maassa ne oikeat osaajat nykyään ovat, joten ilmeisesti rekrytointi Kiinasta käy kuumana.

Lopuksi

Toimiva geodeettinen infrastruktuuri ei siis riitä siihen, että esimerkiksi rakennusalalla saavutettaisiin parempaa laatua ja vältyttäisiin isoilta virheiltä. Geodesian tietotaidon pitäisi heijastua paremmin sekä kartoittajien ja maanmittaajien koulutukseen, jotta he osaisivat soveltaa sitä onnistuneesti käytännön projekteissa – monet toimivat rakennusalalla. Toisaalta käytännön tason toimijoiden osaaminen ja ymmärrys ei riitä, koska geodeettinen osaaminen on nykyään olematonta myös ylätasoillä – sekä tilaaja –että suunnitteluorganisaatioissa. Esimerkiksi merkittäviä mittausprojekteja tilaavilla ja hallinnoivilla yksityisillä ja julkisilla organisaatioilla ei tyypillisesti ole yhtään geodesian osaajaa talossa. GIS-analyytikolla ei ole riittävää osaamista ja IT-ammattilainen ei normaalisti tiedä mittauksesta mitään. Saatava lopputulos on usein sen mukaista. Koska ongelmatilanteita ja rahallisia korvauksia ei ratkota julkisuudessa, niin tietoisuus ongelmista ei leviä. Tilinpidossa kustannukset jakautuvat eri kustannuspaikoille, joten ongelmien rahallista vuosikustannusta Suomessa ei tiedä kukaan.

Nahina jatkuu. Näihin hiukan synkkiin ajatuksiin päätämme vuoden 2022 kirjoitukset. Tästä huolimatta toivotamme kaikille lukijoillemme Valoisaa Uutta Vuotta 2023!

Uusi RIEGL VMX-2HA liikkuva laserskannausjärjestelmä

Vastaa

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Training: geodetic monitoring using mobile laser scanning

Vastaa

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

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

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

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

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

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

Koulutus, osa nn: tunnelit

Vastaa

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

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

Alla muutama kuva mitatuista aineistoista Vuosaaresta ja Kalasatamasta.

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

Venelaserskannauksen tuloksia

Vastaa

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

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

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

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

Rannalta käsin mitattu aineisto istuu tosiaan erinomaisesti veneestä mitattuun aineistoon

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

Tästä on hyvä jatkaa!

UAV/droonilaserskannauksen virheistä

Vastaa

Hienoa kun kissa nostetaan pyödälle eli tässä tapauksessa keskustellaan miehittämättömistä lennokeista eli drooneista tehtävästä laserskannauksesta. Ja kuvauksesta myös. Järjestelmien ja siten mittaustulosten välillä on suuria eroja.

Otsikolla ”Detox: Not every UAV lidar sensor is right for your project” varustetussa artikkelissa kerrotaan viime kuussa ILMF-konferenssissa pidetystä esityksestä, jossa Helimap System SA -niminen yritys oli vertaillut omiin tarkoituksiinsa kuvausjärjestelmää ja kahta Lidar-järjestelmää. Näistä jälkimmäinen sisälsi Riegl VQ-480-skannerin, jonka kevyemmät ja nopeammat VUX-sarjan skannerit ovat nykyään jo käytännössä syrjäyttäneet. Jopa tämä vanhempi laite päihitti tuotantotehokkuudessaan ja tarkkuudessaan kevyesti muut verrattavat järjestelmät.

On hienoa, jos käyttäjäkunta alkaa vihdoin keskustella laitteistojen eroista, jottei jokaisen tarvitse tehdä samoja hankintavirheitä. Autonomisten ajoneuvojen kiihkeän kehityksen myötä markkinoille purskahtaa koko ajan lisää ”Lidareita”, joita joita halutaan myös edullisina käyttää drone-kartoituksen tarpeisiin. Auton törmäyksenestoanturi ja mittauslaite ovat käytännössä varsin erilaisia laitteita, jolloin suuri osa noista uutuuksista ei sovi mittaustehtäviin. Edelläkävijät ovat tämän jo omissa kokeiluissaan huomanneet, mutta nyt suurempi yleisö seuraa perässä samoin testein.

Kirjoitus päättyy pohdintaan pääomakustannuksista eli kalliimmasta hankintahinnasta verrattuna siihen työmäärään, jota joudutaan uhraamaan heikkojen järjestelmien aineistoihin, jotka eivät välttämättä kelpaa edes työn vaatimuksiin. Huono mittaustulos maksaa.

Tämän vuoksi lähtökohtamme laitteitojen myyntidialogeissa on aina vaadittu työn tarkkuus. Ja juuri käytännön mittausten tarkkuuksien verifioinnissa meillä on pitkä kokemus – kättä on väännetty myös monen laitevalmistajan kanssa hyvien lopputulosten saavuttamiseksi.

Kerrataanpa vielä lopuksi mistä kaikenlaisen mobiilin eli liikkuvan mittausjärjestelmän virhebudjetti koostuu. Karkeasti ottaen

  • Komponttivirheet – IMU, laserskanneri, GNSS, boresight (IMUn ja skannerin keskinäinen kulman virhe) ,lever arms (komponenttien sijainti ja offsetit toisiinsa nähden) yms. Mukaanlukien myös mittausalustan tuottamat virheet.
  • Laiteintegrointi eli miten järjestelmä on rakennettu
  • Mittauksen suunnittelun/toteutuksen virheet
  • Käyttäjän muut virheet

Esimerkkinä alustaa myöten suunnitellusta UAV-kartoitusjärjestelmä kelpaa tarkastella Riegl RiCopteria.

Loppujen lopuksi kokonaisvirhe – mittauksen epävarmuus ilmoitetaan vain kohtisuoraan (kovaan) pintaan nähden hyvissä GNSS-olosuhteissa ja oletuksena on osaava käyttäjä. Tästä syystä todellinen koetinkivi kaikille järjestelmille ovat kenttäolosuhteet eli reaalimaailma.

Huojuvia trajektoreja ja muita kertomuksia

Vastaa

Viikko on kulunut jälleen rattoisasti mobiili- ja staattisia skannausaineistoja työstäessä, kouluttaessa ja seminaarissa. Perjantaina istuimme jälleen hetken yhdessä keskustellen viikon tapahtumista ja aihepiireistä, jolloin nousi esille eri tavalla tuotettujen spatiaalisten aineistojen yhteensovittaminen – kuulemma suuri ongelma monissa organisaatioissa. No aihepiiriä on työstetty jo useita vuosikymmeniä, joten on se vallan ihmeellistä ettei tämän enempää edistymistä ole tapahtunut. Aineistot eivät vaan edelleenkään sovi yhteen.

Uutena terminä kuulimme myös käsitteen ”huojuvat trajektorit” – mikä on esittelijän mukaan kuvaus tyypillisestä mobiilaserkeilausaineistosta ja meistä vallan mainio nimitys. Näitä huojuvatrajektorisia mobiilipistepilviaineistoja yhdistellään sitten ilmalaserkeilausaineistoihin, joiden avulla huojuvaa trajektoria laitetaan kuriin. Vau!

Trajektori on mobiilimittauslaitteiston liikerata asentoineen ja se näkyy esimerkkikuvassa punaisella. Trajektori lasketaan tyypillisesti IMUn ja GNSS-havaintojen perusteella; myöhemmin sitä voidaan myös tarkentaa laseraineistolla.

Vaikka ajatus tuntuu aluksi varsin absurdilta – mobiililaserskannausaineisto on parhaimmillaan huomattavasti tarkempaa kuin ilmalaserkeilausaineisto – niin tarkemmin asiaa ajatellessa on tunnustettava se tosiasia, että valtaosalla maailman kirjavista mobiililaserskannausjärjestelmistä tuotetaan jo lähtökohtaisesti aika kuraa. Jos järjestelmän tekninen taso on siedettävä, niin käyttäjien osaamattomuus tuhoaa laadukkaankin järjestelmän aineiston. Lopputulos aineistojen mittauksellisen laadun suhteen on siis aivan Gaussin käyrän mukainen. Huipulla ei ole tungosta.

Tähän tulokseen pääsee varsin helposti seuraamalla lukuisten kartoitusalan startupyritysten kertomuksia tuotantoprosessistaan. Tuotetaan millin tai sentintarkkaa aineistoa useimmiten robottiautojen vaatimaksi lähtöaineistoksi – niin kutsutuksi High Definition -kartaksi. Tässä vaiheessa on useimmiten paras olla kysymättä, onko mittausten metriluku lähellä oikeaa. Kateellisena voimme vain seurata sivusta, kuinka helppoa millintarkan aineiston tuottaminen on kaikennäköisillä räppänöille. Sehän on vaan, öhöm, Big Datan prosessointia.

Startupmaailman ulkopuolella on paljon vaikeampaa tuottaa näin supertarkkaa aineistoa, sillä sopimusten mukaan aineiston tuottaja on oikeudellisesti vastuusta aineiston laadusta ja joutuu siis oikeasti kaivamaan rahapussia jos tulos ei vastaa tilattua. Koska Suomen mobiililaserskannausmarkkinat on viimeisen 10 vuoden aikana kustu huonoilla aineistoilla, niin mekin olemme lähteneet useaan projektiin mukaan periaatteella, että saamme rahat vain jos aineisto vastaa laatuvaatimuksia. Niin monta kertaa tilaajien käsiin on jo päätynyt luokatonta dataa! Kertaakaan maksu ei muuten ole jäänyt saamatta.

Huojuvat trajektorit voivat syntyä monestakin syystä, mutta ensimmäisenä tulee mieleen järjestelmän inertianavigointijärjestelmä. Se kaikessa mobiilimittauksessa tärkeä komponentti, jonka hankinnassa halutaan säästää. Inertiajärjestelmien hinnoittelupolitiikka on hyvin yksinkertainen – mitä parempi laite sen kalliimpi sen on.

Toinen, se ikävämpi syy, on käyttäjien osaamattomuus. Hyvän tuloksen saaminen edellyttää hyvää mittausprojektin suunnittelua, toteutusta ja prosessointia. Niin, siis geodesian osaamista.

Laadukkaassa aineistossa mobiililasermittausen trajektori ei siis huoju holtittomasti niin, että se pitää laittaa kuriin kontrollipisteillä. Tämä prosessi on sitäpaitsi täysin hyödytön sillä kontrollipisteiden välillä aineisto on taas missä sattuu. Me puhumme tässä yhteydessä makkarasta, jonka pursuaa sinne tänne.

Laadullisesti hyvä mobiililaserskannausaineisto on jo sisäisesti niin jämäkästi paikoillaan, että se voidaan muutamalla pisteellä kalibroida paikoilleen korkeuden ja tason suhteen paikalliseen järjestelmään. Tällainen aineisto paljastaa jopa armotta vaikkapa geoidimallin virheet – sekin on vain approksimaatio, jossa on omat virheensä.

Laadullisesti hyvä aineisto kelpaa erinomaisesti suunnittelun lähtöaineistoksi ja vaikkapa tarkentamaan ilmalaserkeilausaineistoa aineistojen yhteensovittamisella. Kuten me teimme esimerkiksi Hankiviki-projektissa vuonna 2014 erinomaisin tuloksin.

Laadukas mobiililaserkeilausaineisto paljastaa myös takymetri- ja GPS-mittausten virheet. Varsinkin kokemattomien mittamiesten on vaikea uskoa miten paljon pielessä mittaukset välillä ovat.

Laadukas aineisto tuotetaan laadukkaalla järjestelmällä. Hyvä tapa erottaa jyvät akanoista on tehdä koemittaus peitteisellä alueella. Avoimella alueella erot laadussa voivat olla pienempia. mutta GNSS:än heikentyessä trajektorit alkavat huojua.

Reaaliaikaista mittausta UAV:llä

Vastaa

Suomen ensimmäisen Riegl RiCopterin käyttöönotto alkaa olla käsillä ja lennokkiskannauspalvelua saa jatkossa Vitomittaus Oy:n kautta. Tuodaanpa saman tien esille yksi vähemmän mainittu ominaisuus tästä tehopaketista: aineistojen reaaliaikainen lataaminen skannerista etäkäyttäjän koneeseen mittauksen vielä jatkuessa. Georeferoinnin laskentaan käytetään tällöin luonnollisesti reaaliaikaista trajektoria.

Heti käytössä olevan mittatiedon saatavuus tuo luonnollisesti uusia sovelluskenttiä skannerin käytölle. Näitä ovat muun muassa pelastusoperaatiot (search and rescue) sekä nopeasti muuttuvien ympäristöjen kartoitus.

RIEGL RiCopter taitolentönäytöksessä.

RIEGL RiCopter taitolentönäytöksessä.

Normaaleissa kartoitusoperaatiossa käytetään edelleenkin tyypillisesti jälkilaskentaa, sillä näin saadaan tarkempi trajektori ja sitä myöten myös tarkempi lopputulos mittausten osalta. Aihepiiriä tuntemattomille mainittakoon, että Rieglin järjestelmillä tuotetaan tyypillisesti suunnittelun lähtöaineistoksi kelpaavia mittaustarkkuuksia lasermittauksen sisäisen tarkkuuden ollessa alle 1 cm ja aineiston absoluuttisen tarkkuuden muutama sentti.

Tutustu Riegl VUX-1UAV-skannerin ominaisuuksiin ja ota yhteyttä lisätietojen saamiseksi! Riegl RiCOPTER VUX-1UAV-skannerin kanssa on näytteillä osastollamme A7 Paikkatietomarkkinoilla 8.-9. marraskuuta.

Älä unohda myöskään tuoretta uutuutta Riegl miniVUX-skanneria. Se on suunnattu lennokkiskannauksen ensiaskeleeksi laajemmille käyttäjäpiireille. Kuten VUX-skannerien kohdalla, liikkeelle voi lähteä pelkällä skannerihankinnalla ja rakentaa järjestelmänsä itse, mutta hyvä lopputulos vaatii tietotaitoa. Toinen vaihtoehto on hankkia lennokkiin asennusvalmis ja kalibroitu miniVUX-SYS-järjestelmä, joka sisältää myös GNSS-IMU-komponentit.

minivux-data

Riegl miniVUXilla skannattua aineistoa

Skannerinhankinta on myös taitolaji, joten kerro meille tavoitteesi, jolloin me voimme kertoa millainen skanneri sopii tarkoitukseesi.

Laserskannerilla on väliä!

Vastaa

Malesian trooppisista metsistä saapuu video, jossa esitellään digitaalisen maastomallin tekemistä RIeglin VUX-skannerin tuottamasta laserskannausaineistosta. Tässä tapauksessa VUX on laitettu Riegl RiCopter UAV-kopterin kyytiin, mutta sehän sopii erinomaisesti myös helikopteriin tai maassa liikkuvaan mobiilimittausjärjestelmään.

Meillä on mitattuna vastaavia metsäaineistoja Suomesta, mutta tämä kyseinen kohde taitaa olla vielä tiheämpi kuin meidän vastaavamme. Tai tiedä häntä, Suomen pöpeliköt ovat pahimmallaan aika hurjia 😀

metsa

Aineiston käsittelyä esittelevässä videossa on leikattu pieni pala aineistoa, jossa näkyy sekä kasvillisuudesta paljasta maata että metsää. Ylemmässä kuvassa vihreänä näkyvä kasvillisuus on jo suodatettu pois maastomallin pisteistä ja alhaalla näkyy puolestaan maaston pisteet sekä niistä tehdyt korkeuskäyrät. Videosta näet miten prosessi toimii Rieglin RiScan Pro-ohjelmassa.

ground

Ihan vertailun vuoksi, alla vastaavalla lennokkiin asennettavalla skannerilla mitattu aineistoa sademetsästä tai oikeammin puuston yläpinnasta. Tämän mittauksen noin 600 000 pisteestä 673 löysi tiensä maanpintaan.

canopy

Oikea vertailu saataisiin tietenkin mittaamalla sama kohde suhteellisen samanaikaisesti eri skannereilla, mutta todettakoon joka tapauksessa, että skannereissa on muitakin eroja kuin hinta. Tämän vuoksi jaksamme aina puhua mittausalgoritmeistä, jotka ovat lähes kaikkien muiden mielestä tylsä ja tarpeeton aihepiiri. Mutta niillä on merkitysta! Signaalinkäsittelyllä on merkitysta!

Näiden kahden kyseisen laitteen kohdalla puhumme lopputuloksessa muun muassa tunkeutuvuudesta kasvillisuuden läpi eli kyvystä mitata maanpintaa tai kasvillisuuden rakenteita, tarkkuuksista ja skannnausnopeudesta, mikä vaikuttaa suoraan tuottavuuteen. Tervetuloa juttelemaan aihepiiristä kanssamme!

Riegl RiCopter -esittely – viikon satoa

Vastaa

Jännittävä lennätysviikko on ohitse ja pääsimme nyt perjantaina takaisin kotitoimistollemme purkamaan matkatavaroita ja viikon kokemuksia.

Sipoon mittauskohde sisältää metsää, peltoa, 2 rakennusta ja sähkölinjan.

Sipoon mittauskohde sisältää metsää, peltoa, 2 rakennusta ja sähkölinjan.

Mittaustyöt onnistuivat hyvin ja pääsemme vasta nyt itsekin tutustumaan aineistoihin lähemmin. Alustava katsaus niihin vaikutti sekä meidät muut paikallaolijat – niin hyvin VUX-skannerin laseri tunkeutui metsään ja maanpintaan.

Kerromme aineistoista lisää myöhemmin, mutta tässä vaiheessa kiitämme lämpimästi kaikkia mukana olleita ja järjestelyissä auttaneita. Alla näkyy muutamia kuvia viikon varrelta ja niiden merkeissä toivotamme hyvää viikonloppua!

RiCopter laskeutumassa Porissa
Lennon valmistelua Porissa
Laskeutumisen jälkeen
Mustikkamaan tuloksia tarkastellaan lennon jälkeen
RiCopter Mustikkamaan kallioilla
RiCopter kartoittamassa
Mustikkamaan rannan ykistyiskohtia valokuvassa ja skannausaineistossa
RiCopter kartoittamassa
RiCopter on juuri lähdössä kartoitustyöhön
Porissa skannattiin rakennustyömaata
Sipoon metsissä

Riegl VUX-1HA reppuskannerina

Vastaa

Nyt kun Riegl VUX-1 saapuu Suomeen miehittämättömän ilma-aluksen kannattelemana, niin tuodaanpa esille myös tämän monipuolisen skannerin muita käyttömähdollisuuksia. VUX-1-perheen tarkin laite VUX-1HA (high accuracy) soveltuu nimittäin erinomaisesti maasta käytettäväksi mobiiliskanneriksi eli reppuun!

Tällä palstalla olemme tainneet jo aiemminkin mainita oman Maanmittauslaitoksemme olevan edelläkävijöitä reppuskannausjärjestelmien kehittäjinä ja viimeiseen versioon on hankittu juuri täma samainen VUX-1HA malli.

VUXin suhteen kuukauden heidän edelleen ehti kanadalainen yritys 6T3 Ltd, joka tekee tarkkoja malleja erilaisista urheiluradoista. ”On tärkeää tietää tarkalleen pompun sijainti ja korkeus, kun auto ajaa siihen 200 mailia/tunnissa.”

Reppuskannaus eli jalankulkijan tekemä mittaus on vasta nouseva trendi, mutta sillä on selkeästi oma roolinsa vaikeakulkuisessa maastossa ja kaikkialla, jonne ajoneuvolla ei pääse. Vaihtoehtoisesti osassa näitä paikkoja voi tietysti toimia myös staattisella keilaimella.

Kanadalaisten aineistoa voit katsella videolla:

Lue lisää reppuskannerista täällä.

Koulutusta & kukitusta

Vastaa

Eilen saimme näin upean kukkakimpun kiitoksena viimeisimmästä isosta koulutuksestamme. Samalla kukitettiin tietysti myös kurssilla koulutetut, jotka jaksoivat sitkeästi puurtaa aineistojen käsittelyn parissa. Tästä heidän on hyvä jatkaa uusien mittaustekniikoiden parissa, joita Helsingin kokoisessa kaupungissa joudutaan säännöllisesti ottamaan käyttöön.

kukkia_pieniAsiakkaan eli Helsingin kaupungin työntekijöiden kanssa käytiin pitkä yhteinen taival perehtyen mobiililaserskannaukseen ja erityisesti pistepilviaineistojen käsittelyyn suunnittelun tarpeisiin. Tämän kurssin aikana ei tutkailtu vaan mahdollisuuksia vaan tehtiin ihan käytännön työtä päivästä toiseen. Lopputuloksena luotiin suunnittelijoille kelpaavaa aineistoa Helsingin katujen mittausaineistoista. Ja samalla opittiin tukku uusia asioita.

koulutus2

Aineistoja mitattiin kahdella eri laitteistolla.

Koulutuksen sisältö käsitteli perusasioita mobiilimittausprojektin suunnittelusta alkaen. Suunnittelun ja käytännön toteutuksen lopputulosta pääsee parhaiten arvioimaan prosessoimalla aineistoja, jolloin esimerkiksi liikenteen määrän, mittauslaitteiston, ajotavan, sään ja valaistuksen vaikutus tulee parhaiten esille. Mittausolosuhteiden vaikutuksen näkyminen aineistossa auttaa siten seuraavien mittausten suunnittelussa. Jos joku ihmettelee tuota valaistuksen vaikutusta, niin todettakoon sen vaikuttavan ainoastaan mahdolliseen valokuvaukseen. Laserkeilaimen käyttö on valaistuksesta riippumatonta ja kohteen logistisen vaativuuden mukaan mittausta voidaan tehdä vaikka keskellä yötä.

trajectory

Tässä ajoneuvon tai oikeammin mittauslaitteiston IMU:n liikerataa visualisoituna.

Pääosa koulutuksen ajasta käytettiin itse mittausaineistojen prosessointiin suunnittelijan tarpeisiin käyttökelpoiseksi materiaaliksi.

koulutus

Kurssin aikana ei säälitty ketään, vaan jokainen joutui tekemään töitä itsenäisesti. Eteen tulevia ongelmia käsiteltiin ja niihin etsittiin ratkaisumalleja myös yhdessä.

Lopputuloksena oli upeaa huomata, miten kaikki koulutettavamme selvisivät ongelmanratkaisuun perustuvasta koulutuksestamme hyvin. Työmaalla tai työpöydän ääressä eri tyyppisiä ongelmia joutuu kuitenkin ratkomaan koko ajan, joten koulutuksissa on turha käsitellä vain helppoja tapauksia. Mobiilimittaus ajoneuvosta tai vaikkapa miehittämättömästä lennokista on kaupunkiolosuhteissa haastavaa puuhaa, jos halutaan tuottaa laadullisesti erinomaista mittausaineistoa.

RIEGLin liikkuvat uutuudet VMX-1HA ja VMQ-1HA

Vastaa

RIEGL Laser Measurement Systems on tänään esitellyt kaksi uutta mobiilaserskannausjärjestelmää: VMX-1HA ja VMQ-1HA. Miehittämättömiin ilma-aluksiin alun perin esitelty pieni ja nopea VUX-1HA-skanneri on nyt valjastettu maan pinnalle erilaisiin ajoneuvoihin, juniin tai veneisiin sopiviin liikkuviin kartoitusjärjestelmiin.

RIEGL VMX-1HA on avaimet käteen periaatteella toimitettava kahden skannerin mittausjärjestelmä, joka soveltuu vaativiin GNSS-olosuhteisiin ja tiukkoihin tarkkuusvaatimuksiin (suunnittelutarkkuus). Myös tunnelien kartoitus mobiilisti on mahdollista. 2 MHz:n mittaustaajuudella toimiva ja jopa 500 skannauslinjaa sekunnissa tuottava laitteisto tuottaa tiheän mittausaineiston myös suurilla ajonopeuksilla. Hyvän GNSS-IMU-yhdistelmän ja tiehän skannausaineiston takia liikenteen rytmissä liikkuminen ei tuota minkäänlaisia ongelmia tälle laitteistolle. Optiona järjestelmään voi lisäksi kytkeä erilaisia kameroita.

RIEGL VMX-1HA

RIEGL VMX-1HA

RIEGL VMQ-1HA on avaimet käteen periaatteella & edullisemmin hinnoiteltu yhden skannerin mittausjärjestelmä. Skannerin mittauskulmaa on helppo säätää etukäteen määriteltyjen kulmien avulla, jolloin erityyppiset kohteet on helppo mitata.

Molemmat uudet kartoitusjärjestelmät on optimoitu tyypillisiin liikkuvan kartoituksen kuten tie-ja vesiliikenneväylien, tien pinnan ja kaupunkimallinnuksen tarpeisiin. Luonnollisesti rakennustyömaat, kaivokset ja laajat ympäristöalueet voidaan myös mitata.

Molempien järjestelmien ensimmäiset laitteistot on myyty Yhdysvaltoihin ja toimitukset alkavat heti.

Päivitämme sivuille www.geocenter.fi tiedot uutuuksista heti kun tarkemmat tiedot ovat saatavilla. Sitä ennen tutustu Sparpointissa julkaistuu kuvaukseen uutuudesta ja katsele kuvia upeasta aineistosta!

Kuinka kärpäsestä tehdään härkänen

Vastaa

Viikon kuuma uutisointi satelliittipaikannuksen osalta lienee Helsingin Sanomissa ja muuallakin julkaistu tieto tutkimuksesta, jonka mukaan nyt on keksitty uusi laskentatapa saavuttaa merkittävää parannusta GPS-paikannuksen tarkkuudessa. Hesarin mukaan ”Gps-paikannus tarkentuu merkittävästi, ilman sen parempia laitteita kuin meillä jo nyt on älypuhelimissa ja autojen navigointilaitteissa.” Muutaman vuoden päästä tavallisilla laitteilla päästään senttimetriluokan tarkkuuteen.

Jaahas, koska kaikkiin lehtijuttuihin on pakko suhtautua nykyään ylikriittisesti, niin lähdimme tutkailemaan mitä alkuperäisessä julkaisussa on oikeasti kirjoitettu. Pakkohan se oli tehdä myös sen takia, että jo samana päivänä tavallinen kadunmies toisteli tätä uutista suurella vakaumuksella. Sellainen on median voima.

Niinpä selvisi, että Qualcomin insinööri (Chen), Googlen insinööri (Zhao) ja Kalifornian yliopiston (Riverside) professori (Farrell) puuhailevat kaikki muun ohessa itseohjautuvien autojen eli robottiautojen kehityksen parissa. He ovat kaikki taustoiltaan sähköinsinöörejä ja lisäksi erityisosaamista löytyy matematiikan, fysiikan ja softankehityksen aloilta. Näistä taustoista löytyy siis tutkimuksen motiivi, joka on parantaa liikkuvan kohteen GPS/GNSS-paikoitusta.

Kun nyt päästään tuohon liikkuvan kohteen paikoitukseen, niin ”yllättäen” mukaan tulee myös muitakin sensoreita eli vanha tuttavamme IMU (Inertial measurement unit). Se on satelliittinavigoinnista itsenäinen navigointijärjestelmä, jota tarvitaan erityisesti kertomaan mitä sille liikkuvalle kohteelle tapahtuu GPS-signaalien välissä sekä katvealueilla. Yhdistämällä näiden kahden navigointijärjestelmän tiedot saadaan liikkuvan kohteen sijainti paremmin selville tietyllä ajan hetkellä.

Tutkimuksessa käytettiin kuvan mukaista IMU-laitetta, jonka koko on 85 x 60 x 60 mm ja paino 350 g ilman virtalähdettä ja muita välttämättömiä härpäkkeita. Sieluni silmissä tämä ihan tyypillisen kokoinen lajinsa edustaja istuu mukavasti kiinni kännykässäni parantaen sen navigointiominaisuuksia huomattavasti. Autoon se mahtuu toki jo hyvin, mutta laitteen hinta on liian suuri massatuotantoauton komponentiksi.

NV1000

Kuituoptinen FOG -IMU.

IMUn lisäksi tutkijat kertoivat käyttäneensä satelliittipaikannuksen differentiaalista muotoa eli DGPS:ää. Ihan pelkkä satelliitteista tuleva signaali ei tähän järjestelmään riitäkään, vaan kokeen ehtona oli siis oma tukisasema max. 20 km etäisyydellä liikkuvasta kohteesta. Lähtötietona voitaneen mainita, että tällöin jo satelliittien avulla paikannuksessa voidaan päästä alle 1 m tarkkuuksiin, mutta tarkkuus heikkenee mitä kauemmaksi tukiasemasta mennään. Tukiaseman lähellä kyseessä on siis huomattavasti parempi tarkkuus kuin nykykännykällä tai käsi-GPS-laitteella saavutetaan.

Niin – näiden laitteiden lisäksi se loppu onkin sitten laskentaa jonka arviointia emme ole tehneet. Se on muuten tehty ihan pöytäkoneella, joten se kännykän laskentateho taitaa edelleenkin loppua kesken.

Lopputuloksena on paikannettu liikkuvan kohteen absoluuttista sijaintia muutaman sentin tarkkuudella. Tosin liikkuvan kohteen liikerataa ja sijaintia (ground truth) ei ole varmistettu toisella, tarkemmalla mittausmenetelmällä vaan ainoastaan laskennallisesti. Tämä on sitä samaa peruskauraa mitä me teemme mobiiililaserskannauksen prosessoinnissa, mutta me kontrolloimme mittauksen.

Mitä tällaisesta tutkimuksesta jää käteen? Sen voi todeta heti ensimmäiseksi, että käytettyjen komponenttien kehitys ei ole niin nopeavauhtista, jotta kyseisen tarkkuusluokan sensorit sopisivat parin vuoden sisällä kännykkään. Autojen kohdalla tilanne riippuu puolestaan kyseisten komponettien hintojen kehityksestä.

Meille jäi kuitenkin epäselväksi, saavutettiinko tässä tutkimuksessa oikeasti tuo kuviteltu tarkkuus? Termien sekoittaminen, epäselvä ja epätarkka tehdyn työn kuvaus jättää tilanteen varsin avoimeksi. On myös varsin erikoista, että tutkimuksessa kerrotaan osin saman tutkimusryhmän päässeen 6 cm absoluuttiseen tarkkuuteen jo vuonna 2000 julkaistussa tutkimuksessa, mutta miksi tuon työn tuloksia ei näy missään kaupallisessa sovelluksessa? Sotilaspuolellakin tällainen tarkkuus otettaisiin ilolla vastaan.

Erityisesti Google-yhteyksien takia luulisi Googlen robottiautojen paikannuksen olevan jo supertarkkaa, mutta käytännössä tutkimusryhmä on jo vuosien ajan kertonut aihepiiriin liittyvistä ongelmistaan. Käytännössä he haluaisivat tieinfraan asennettavan navigointia auttavia sensoreita. Jos nämä Googlen ilmeisesti rahoittamat tutkijat ovat oikeassa – halvoilla komponenteilla saadaan tarkkaa paikannusdataa – niin miksi Googlen auto ei pysy edes tiellä pelkän GPS-IMU-paikannuksen avulla?

Summa summarum: terve kriittisyys on aina paikallaan tarkasteltaessa nykytutkimuksen tuotteita.

Mobiililaserskannauksen monet tarkkuudet

Vastaa

Kaksi tuoretta mobiililaserskannausta käsittelevää kirjoitusta herättää huomiota kiinnostavuudellaan – nyt mennään asiaan. Ensimmäisessä käsitellään GNSS-teknologian valinnan vaikutusta mobiililaserskannauksen/UAV-skannauksen lopputulokseen ja toisessa HEREn varapresidentti kertoo millaista mobiililaserskannausta HEREssä tehdään – ensin on selkeästi määritelty millaista tarkkuutta tarvitaan ja sitten on valittu laitteet sekä prosessointipolku tarkkuuden saavuttamiseksi.

Tampereen ratikkaprojektissa vaadittiin lähtöaineistolta alla 2 cm absoluuttinen tarkkuus - toteutimme sen mobiililaserskannauksella.

Tampereen ratikkaprojektissa vaadittiin suunnittelun lähtöaineistolta alle 2 cm absoluuttinen tarkkuus – se toteutettiin mobiililaserskannauksella ilman laputtamista eli signaalipisteiden merkitsemistä.

GNSS-tekniikan hinta kasvaa tarkkuuden parantuessa ja huipputuloksiin tarvitaan hyvien laitteiden lisäksi luotettavat laskentaohjelmat. Mutta aivan oikein kirjoittaja toteaa lopuksi, ettei huippulaitteillakaan saada hyviä lopputuloksia, jolleivat niitä käytä osaavat käyttäjät. Näin se on, kompleksiset järjestelmät vaativat osaamista, jota hankitaan sekä koulutuksella että käytännön työnteolla. Laitteiden helppokäyttöisyyden lisääntyminen ei edelleenkään poista osaamisen tarvetta – pelkkä nappien painaminen ilman ymmärtämystä mitä pinnan alla tapahtuu ei tuota haluttua lopputulosta.

HEREn mobiilikartoitustoimintaa kuvaavassa kirjoituksessa kerrotaan puolestaan miten ja millaisella kalustolla kartoitusta tehdään, miten dataa prosessoidaan ja millaisiin tarkkuuksiin päästään. Kuten tyypillistä, ensin kerrotaan järjestelmän laserskannerin etäisyysmittauksen tarkkuus – 2 cm 100 metrin etäisyydellä. Tällaiseen tietoon moni mobiililaserskannausjärjestelmän hankkija tai aineiston tilaaja helposti sortuu, sillä laserskannerin etäisyysmittauksen tarkkuuden perustella kuvitellaan myös lopputuloksen olevan muutaman senttimetrin tarkkuista. Kirjoituksen myöhemmässä vaiheessa päästään kuitenkin kokonaistarkkuuksiin – HEREn prosessoitujen pistepilvien absoluuttinen sijaintitarkkuus on 5 m ja suhteellinen tarkkuus 100 metrin etäisyydellä on 20 cm. Huh!

Näistä luvuista voimme päätellä aika paljon järjestelmässä käytettyjen komponenttien – laserkeilaimen ja inertianavigointijärjestelmän laadusta ja siten hinnasta. Paljastettakoon lukijalle kuitenkin, ettei ihan halvasta järjestelmästä ole kysymys. Tämä kuitenkin riittää autojen navigoinnin lähtötiedoksi – vai riittääkö?

Kun kerromme asiakkaillemme mitä mobiililaserskannaus on, niin viittaamme usein Googlen ja HEREn kartoitustoimintaan, sillä suurina tekijöinä ne ovat tunnettuja ja tuttuja suurelle yleisölle. Olemme korostaneet ja korostamme näiden lukujen jälkeen toden totta jatkossakin, että meidän myymillämme järjestelmillä ja antamallamme koulutuksella pääsemme tarkkuuksissa huomattavasti tarkempiin lopputuloksiin. Eivät tie/infrasuunnittelijat voi käyttää noin heikkoja aineistoja suunnitelmien lähtöaineistoina, sillä muuten tämä maa ei toimisi.

Jos aihepiiri kiinnostaa enemmän, niin julkaisemme piakkoin mobiililaserskannausjärjestestelmän ostajan oppaan helpottamaan tähän mittaustapaan tutustumista. Ostajan opas auttaa myös perehtymään myös ilmasta tehtyyn lennokkilaserskannaukseen, sillä peruskomponentit ovat samat. Ja kuten aina, kerromme myös mielellämme aihepiiristä lisää ihan kasvokkain.

Lennokit Intergeossa

Vastaa

Miehittämättömien lennokkien buumi jatkuu ja se näkyy myös voimakkaasti Intergeo-messuilla. Tänä vuonna lennokeille on omistettu sessionsa ”interaerial SOLUTIONS”, joka koostuu näyttelyhalli 8:n messualueesta, interaktiivisesta forumista samassa hallissa sekä hallin vieressä olevasta ulkolennätysalueesta. Lennokkitoimintaa harjoittavat yritykset voivat rekisteröityä tähän tapahtumaan erikseen ja messujen kävijät voivat tietysti tutustua lennokeihin muiden mittausvälineiden lisäksi.

Vuoden 2015 messut järjestetään muuten normaalia aikaisemmin jo syyskuun puolivälissä, mikä taannee hyvät kelit lennokkien esittelyyn ulkonäyttelyalueella.

Tavataan Stuttgartissa!

Kuvassa RIEGL RiCOPTER ja VUX1-UAV-skanneri vuoden 2014 Intergeossa. Tänä vuonna messuilla nähdään myös VUX-skannerin uutuusmallit.

Kuvassa RIEGL RiCOPTER ja VUX1-UAV-skanneri vuoden 2014 Intergeossa. Tänä vuonna messuilla nähdään myös VUX-skannerin toukokuussa esitellyt uutuusmallit.

Rautateiden skannaus mobiilisti

Vastaa

Jason Amadori esittelee blogissaan Riegl VMZ-250 mobiiliskannerilla jo vuonna 2011 tehtyä ratamittausta. Mittauslaitteena on meillä Suomessakin olevan VMX-450:n pikkuveli ja edeltäjä.

Jasonin juttua lukiessa ja kuvia katsoessa tuli omista kokemuksistamme mieleen juuri niitä samoja ajatuksia, joita hän jutussaan sitten tuo esiin. Esimerkiksi hämmentävä mittatarkkuus, jolla kiiltävä kiskopari tallentuu mittaukseen ja sekä rataympäristöstötyössä korostuvat monet automaattisen mallinnuksen rutiinit. Kiiltävän kiskon skannaaminen ei nimittäin ole ihan triviaali tehtävä eikä se onnistu kaikilla skannereilla.

VMX-450:llä tehtyissä kaikentyyppisissä kartoitustehtävissä on myös korostunut tuo kirjoituksessa mainittu yksityiskohtaisuuden taso, jonka takia esimerkiksi takymetrillä tehtävien lisämittausten mittausten määrä on kutistunut olemattomiin. Lisäksi emme esimerkiksi maanteillä mitattaessa emme tarvitse signaloituja kontrollipisteitä ollenkaan. Huippulaitteistolla 3D-tarkkuudessa päästään siis alle 10 mm tarkkuuteen ilman erillisiä signaloituja tukipisteitä – kaikki mobiilimittausjärjestelmät eivät suinkaan tue tällaista työskentelyä.

Itse mittausaineistossa näkyy sitten kaikki rataympäristön yksityiskohdat toisin kuin esim. ilmalaserkeilausaineistoissa. Vertailu ilmalaserskannauksen ja mobiiliskannauksen välinen välillä onkin kyseisen blogikirjoitiksen kantava tarina. Kannattaa vilkaista Jasonin blogin kuvat samasta kohteesta ilmasta ja mobiililla mitattuna ja miettiä aineistojen eroja omiin tarpeisiinsa nähden.

RIEGLin mobiilijärjestelmän aineistoa visualisoituna Euclideonin ohjelmalla.

RIEGLin mobiilijärjestelmän aineistoa visualisoituna Euclideonin ohjelmalla.

Apropos, Ranskan valtiolliset rautatiet pääsi muuten VMX-450:llä 5 mm tarkkuuteen verrattaessa vektoroitua mallia pistepilveen. Sama tarkastelu tehtiin kaikkien loppusuoralle päässeiden kandidaattien kanssa ja kilpailu päättyi lopuksi Rieglin voittoon ja hankintaan. Ranskan rautateiden kokemuksista kerromme lisää myöhemmin, kun Riegllidar 2015 -käyttäjäpäivien esitykset julkaistaan.

Merelliset mittaukset

Vastaa

Laserskannaus toimii hyvin myös merellisissä olosuhteissa. Tyypillisiä skannattavia kohteita ovat muun muassa erityyppiset avomerellä sijaitsevat rakenteet, rannikon rakenteet kuten satamat ja itse rannikkon topografia. Samaan aikaan mitataan usein myös merenpohjaa esimerkiksi monikanava- tai viistokaikuluotaimella – tämä on mobiilimittausta parhaimmillaan.

meritaito

Merella etäisyydet muodostuvat helposti pitkiksi, joten skannerilta vaaditaan pitkää mittausetäisyyttä. Tällaisissa tehtävissä Rieglin skannerit VZ-400 ja VZ-1000 ovat siten omaa luokkaansa.

Rieglin etu on myös sen integroitavuus valmiisiin mittajärjestelmiin osaksi kokonaisuutta – mittausanturiksi muiden joukkoon. Kaikuluotaimien maailmassa hollantilaiseen Qinsy-ohjelmaan voi liittää monen eri valmistajan laitteita ja lisäksi myös Rieglin keilaimia. Qinsyssä mittausaineisto voidaan prosessoida reaaliaikaisesti tai skannausaineisto voidaan myös jälkiprosessoida RiProcessin avulla.

Miten tällainen järjestelmä toteutetaan ja millaisiin tuloksiin päästään? Näitä asioita voi tarkastella Hampurin HafenCity-yliopiston artikkelissa, jossa skanneri on liitetty Hampurin satamaviranomaisten kartoitusalukseen Ixbluen inertianavigointilaitteen kanssa. Lisäksi integroinnista on tehty diplomi-insinöörin opinnäytetyö (liite), jossa tarkastellaan erityisesti järjestelmän kokonaisepävarmuutta.

Suomessa on toteutettu vastaava Qinsyn, kaikuluotaimen&Riegl VZ-400 -yhdistelmä jo pari vuotta sitten Meritaito Oy:n ansiosta. Olemme kuulleet mobiilimittauksen olevan niin mukavaa, että staattiset mittaukset tuntuvat suorastaan kömpelöiltä rinnalla. Välillä niitäkin on tietysti pakko tehdä. Voit tutustua Meritaidon mittauksiin katsomalla alla olevan videon.

Tällä viikolla, 25.-28. maaliskuuta USA:ssa oleskelevat voivat myös käväistä New Orleansissa järjestettävässä Hydro 2013 -tapahtumassa. Messujen lisäksi RieglUSAn Joshua France kertoo lisäkokemuksia Rieglin hydrografisen ilmalaserkeilaimen VQ-820-G käytöstä otsikolla ”Continued Assessment of the RIEGL VQ-820-G in Various Environments”.

[embedplusvideo height=”379″ width=”625″ standard=”http://www.youtube.com/v/kai3wr024p0?fs=1&hd=1″ vars=”ytid=kai3wr024p0&width=625&height=379&start=&stop=&rs=w&hd=1&autoplay=0&react=1&chapters=&notes=” id=”ep9190″ /]