Johdatus mobiilikartoituksen maailmaan. Joni Salo, Geotrim Oy

Transkriptio

1 Johdatus mobiilikartoituksen maailmaan Joni Salo, Geotrim Oy

2 Luennot tänään Johdatus mobiilikartoitukseen Trimblen mobiilikartoitusratkaisut ja uusi MX Laitteistodemot ja lounastunti Mobiilikartoitusdatan prosessointi & ohjelmistot Sovelluksia ja käyttökohteita > Vierailijaluennoitsijat

3 Johdatus mobiilikartoitukseen 1. Mobiilikartoitusteknologian taustaa 2. Mobiilikartoituksen työnkulku 3. Mobiilikartoituksen käyttö organisaation näkökulmasta

4 Mobiilikartoitus? Paikkatiedon keräämistä liikkuvalta alustalta Laserkeilaimilla Kameroilla Tutkilla Paikkatieto sidotaan koordinaatistoon erittäin tarkoilla GNSS- ja inertiamittauksilla Tavoitteena tuottaa tehokkaasti mittatarkkaa pistepilvi- ja kuvatietoa

5 Historiaa 1991-> GPSVan Koodi-GPS + kamerat 2006-> Laserkeilaimet yleistyvät StreetMapper Optech Lynx Trimble MX > IMU-teknologia ja suora georeferointi yleistyy > Kaupallisten ratkaisujen yleistyminen

6 Mobiilikartoitusjärjestelmän osat Paikannusjärjestelmä Digitaalikamerat Muut osat: Operointi-, kiinnitys-, tietokone- ja virtajärjestelmät Laserskannerit

7 Suora georeferointi Suoralla georeferoinnilla tuotetaan GNSS/IMU-avusteisesti paikannusratkaisu ilman ulkoisia tukipisteitä Paikannusratkaisu sisältää sijainnin (XYZ) ja asennon (RHP) jopa 200Hz taajudella, sekä virhearviot joka parametrille Voidaan myös hyödyntää lisäsensoreita kuten GAMS ja DMI Paikannusratkaisun avulla asemoidaan varsinainen havaintoaineisto (laserkeilaus/kuvat)

8 IMU-teknologia IMU (Inertial Measurement Unit) mittaa sensorin kiihtyvyyksiä ja kallistuskulmia -> Mobiilikartoitusjärjestelmän sydän Kallistuskulmat yleensä määritelty Heading = suuntakulma Pitch = kallistus poikittaisakselin ympäri Roll = kallistus pituusakselin ympäri Modernit järjestelmät FOG-> huipputarkat järjestelmät MEMS -> halvemmat ja kevyet ratkaisut esim. UAV-käyttöön

9 Esimerkkejä GNSS/IMU-tyypeistä Trimble AP60 (FOG) Trimble AP15 (MEMS)

10 Lisälaitteet DMI Ajoneuvon renkaaseen kiinnitettävä etäisyysmittausanturi parantaa ratkaisua esimerkiksi GNSS-katkosten aikana GAMS Lisäantenni, jolla voidaan parantaa suuntakulman tarkkuutta etenkin haastavissa olosuhteissa

11 Suora georefeointi Applanixin tapaan

12 Haasteet paikannustekniikalle GNSS katkokset ja monitieheijastukset IMU:n driftaus Tarkkuus heikkenee ajan suhteen

13 Jälkilaskenta Raaka ajoratatieto korjataan jälkikäteen GNSS-tukiasematiedolla Päästään tarkkaan ratkaisuun, jopa senttimetrien tasolle Menetelmästä lisää prosessoinnin yhteydessä

14 Lopullisen tuotteen tarkkuus Ajorataratkaisu (jälkilaskettu) GNSS-olosuhteista ja tukiasemien laadusta riippuen parista sentistä ylöspäin Voidaan kontrolloida tukipisteiden avulla Systeemikalibrointi Vaikutus hyvin kalibroidussa järjestelmässä millimetriluokkaa Laserkeilaimen tarkkuus Keilaimen tarkkuudesta riippuen muutamasta millistä muutamaan senttiin

15 Laserkeilaintekniikasta Mitä ottaa huomioon laserkeilaimen tiedoissa? Tarkkuus -> pistepilven kohina Mittaustaajuus -> pisteiden määrä, yleensä pist/sek Skannauslinjojen määrä -> profiilien välimatka Skannereiden asento -> skannauskuvio Kantama Kustomoitavuus

16 Kameratekniikasta Mitä ottaa huomioon kameroiden tiedoissa? Resoluutio -> erotuskyky, datan määrä Laajakulmaisuus -> kattavuus, vääristymät Kameroiden suuntaus ja määrä Kuvanottoväli -> kattavuus, datan määrä Kameran laatu -> laatu eri valaistuksissa Tärkeintä: Mihin kuvia käytetään? Pistepilven värjäys Mittaus Visuaalinen tarkastelu

17 Mobiilikartoitusprojektin työnkulku

18 Mobiilikartoitusprojekti tulossa mistä liikkeelle? Tarkkuusvaatimus ja sovelluskohde Oikean laitteiston valinta Mahdollisen tukipisteistön rakentaminen Alue ja ympäristötekijät Miten alue ajetaan mahdollisimman tehokkaasti? Mikä voi aiheuttaa vaikeuksia (muu liikenne, katvealueet ) Sää ja ajankohta Kuiva keli, valaistusolosuhteet, liikenneolosuhteet Ajoneuvo Mihin laitteisto asennetaan? Lopputuote Mitä tietolajeja halutaan lopputuotteesta? Mihin järjestelmään lopputuote toimitetaan?

19 Laitteisto sovelluksen mukaan

20 Trimble-työnkulku Kerää Prosessoi Tuota Paikannustarkkuuden tarkkailu Kuvan- ja pistepilven tallennuksen tarkkailu Ajoradan jälkilaskenta Applanix POSPac Trimnet VRStukiasemien käyttö Ohjelmistot Trimble Trident Trimble MX Mittaa kuvista tai pistepilvestä Vektoroi, mallinna, luokittele... Kerää omaisuustietoa

21 Mobiilikartoitus organisaation näkökulmasta

22 Luettavaa Transportation Research Board: GUIDELINES FOR THE USE OF MOBILE LIDAR IN TRANSPORTATION APPLICATIONS

23 Väyliä hallinnoiva organisaatio ja paikkatieto Mobiilikartoitus on kustannustehokasta kun tuotettua aineistoa hyödynnetään kaikkien organisaation osastojen kesken Ideaalitilanteessa eri osastot hyödyntävät ja ylläpitävät mobiilikartoituksella luotua paikkatietokantaa

24 Organisaation laajuisen käytön hyötyjä Jaettu ja jatkuvasti päivitettävä tieto toimii myös jatkuvana laadunvarmistuksena Työskentely yhteisesti samalla aineistolla varmistaa yhtenäiset tiedot päätöksentekoon Mobiilikartoitusaineistosta voidaan todeta asioita jälkikäteen vuosienkin jälkeen Nopea päätöksenteko ilman maastokäyntejä Kustannusten jakaminen eri osastojen kesken Päällekkäisen työskentelyn väheneminen

25 Mobiilikartoitusaineiston hallinta Aineiston hallinnassa otettava huomioon Tallennuskapasiteetti Varmistus Tiedonsiirto Tietokoneiden teho IT-ympäristö Aineiston elinkaari Milloin aineisto todetaan vanhentuneeksi? Säilötäänkö kaikki data?

26 Mobiilikartoitusaineiston jakaminen Mihin ohjelmistoon data viedään? GIS, CAD Tiedonsiirtoformaatti? Pistepilven ja kuva-aineiston jakaminen Serveri/pilvipalvelut Mitä työkaluja palvelussa? Plug-init Jaossa oleva aineisto ja työkalut suoraan GIS/CAD-ohjelmaan

27 Kustannus-hyötyanalyysi Kustannus-hyötyanalyysissa tulee Huomioida kaikki aineiston mahdolliset sovellukset ja käyttäjät Arvioida laadunvarmistukseen tarvittava työpanos Arvioida, miten aineisto sopii olemassa oleviin työnkulkuihin ja miten uuden teknologian käyttö muuttaa näitä työnkulkuja Ymmärtää mahdollisuus jakaa aineistoa organisaation sisällä ja ulkopuolella Sisällyttää ja arvioida tarkkuusvaatimukset Ottaa huomioon mitä muuta aineistoa voidaan kerätä tai hallinnoida samalla alustalla

28 Pilotointi Pilotoinnissa tärkeää: Suunnitelmallisuus Selkeä työryhmä ja roolit Dokumentointi Tulosten jakaminen Harkitse näihin seikkoihin ulkopuolisia konsultteja: Laadunvarmistus Laitteiston omistajuus Tietotaito Kustannuskysymys

29 Mobiilikartoituksen tulevaisuus? Lasersensoritekniikan kehitys Multispektrikeilaus, single photon LiDAR, geiger-mode SLAM Rekisteröinnin reaaliaikainen parantaminen Älypistepilvet Yksittäinen piste tietää mihin objektiin kuuluu Sensorifuusio Tutkat, eri tyyppiset kamerat jne. Autonomiset ajoneuvot datan tuottajana

30 Kaukainen tulevaisuus