LENTOKONEESTA TEHDYN LASERKEILAUKSEN KÄYTÖSTÄ GEOLOGISESSA TUTKIMUKSESSA JA KAIVOSSUUNNITTELUSSA. Kaivosseminaari , Kokkola. J.

Transkriptio

1 LENTOKONEESTA TEHDYN LASERKEILAUKSEN KÄYTÖSTÄ GEOLOGISESSA TUTKIMUKSESSA JA KAIVOSSUUNNITTELUSSA Kaivosseminaari , Kokkola J. Vanne

2 Geologinen kartoitus Perustietoa kaivannaisteollisuuden, maankäytön suunnittelun, rakentamisen ja ympäristönsuojelun tarpeisiin. Kartoitusohjelmat Kallioperä Maaperä Taajamat Lentogeofysiikka Merigeologia Painovoima

3 Luonnonvarojen etsintä ja arviointi Tieto luonnonvaroista ja niiden käytettävyydestä kestävän kasvun perustana. Ohjelmat Metallit Teollisuusmineraalit Luonnonkivet Kiviainekset Pohjavesi Turve

4 LASERKEILAUKSEN PERIAATE

5 ALS50-II Laserpulssi Talletetaan 3+1 paluupulssia Keilan suuruus riippuu lentokorkeudesta halkaisija 0,5 m 2200 metrin lentokorkeudelta Mahdollista tallettaa myös pulssin muoto

6 Multiple Returns All returns (16,664 pulses) 1 st returns 2 nd returns (4,385 pulses, 26%) 3 rd returns (736 pulses, 4%) 4 th returns (83 pulses, <1%)

7

8

9 Laser-pistepilven suodatus maastomalliksi

10

11

12 MML toimittaa luokitellut laserpistepilvet (*.las) EUREF-FIN/TM35FIN- koordinaattijärjestelmässä ja N2000 korkeusjärjestelmässä.

13

14

15

16

17

18

19 Profiili edellisen tervahaudan yli

20 Tar-Burning Pit in Ristiina Photo: Matti Paavonen Wikimedia

21

22

23

24

25 ALS-aineistoa on käytetty arvioitaessa alustavasti käyttökelpoisuutta: maaperäkartoituksessa maa-aines ja pohjavesiselvityksissä turvetutkimuksissa kiviaines-tilikirjanpidossa ja louhintamäärien laskennassa

26 Maaperäkartta 1:20 000

27 25x25 m

28 DeGeer 2x2 m

29 25x25 m

30 Dyynejä 2x2 m

31 25x25 m

32 Harju 2x2 m

33 Jokilaakso 2x2 m

34

35

36

37

38 Koeaineiston perusteella soveltuu käytettäväksi myös hyvinkin suuressa mittakaavassa (jopa 1:3 000). Maaperätulkinnassa päästään pitkälle jo pelkän laser-aineiston avulla ilman ilmakuvaa. Antaa maanpinnan muodoista stereoilmakuvaa yksityiskohtaisemman kuvan. Ilmakuvilla näkyy kuitenkin asioita, jotka eivät näy laser-aineistossa (esim. kosteusvaihtelut). Maaperäkartoituksessa voisi olla tehokkainta käyttää monoilmakuvan ja laser-aineiston yhdistelmää.

39 Maaperäkartoituksessa laser-aineistoa käyttäen päästään parempaan maaperäkuvioiden rajojen sijaintitarkkuuteen kuin pelkästään ilmakuvia käyttäen (mm. pienet muodostumat, kalliomaat, hienorakeisten sedimenttien rajat). Laser-aineisto soveltuu maaperän peruskartoituksen kuvioinnin parantamiseen päätetyöskentelynä. Laadittaessa maaperän peruskartoitusaineiston pohjalta suurimittakaavaisia karttatuotteita laseraineiston käyttö vähentää maastotöiden tarvetta. Laser-aineisto soveltuu hyvin myös pienimittakaavaisten (1: : ) maaperäkarttojen tekoon.

40 Laserkeilausaineiston tuottamasta tarkasta korkeusmallista voidaan tehdä geomorfologiaan perustuen lajittuneiden muodostumien (esim. harjut, reunamuodostumat) rajaukset, sekä tehdä alustavia arvioita niiden eri osien sisältämien lajitteiden laadusta (hiekka, sora, moreeni) ja mahdollisista piilokallioalueista muodostuman alueella, jolloin tarkentavat tutkimukset (esim. kairaus, seisminen tutkimus, maatutka) voidaan kohdentaa paremmin alueelle. Laserkeilausaineisto soveltuu erittäin hyvin kasvillisuudesta vapaiden soramonttualueiden kartoitukseen ja niiden vaihtelevien pohjantasojen (z -arvo) määrittämiseen.

41 Laserkeilausaineistosta laadittu korkeusmalli soveltuu erinomaisesti maa-ainesmuodostuman massalaskennan maanpintamalliksi. Korkeusmallista saadaan usein riittävän tarkka maanpinnan korkeusarvo (z-arvo) kairauspisteille, maatutkalinjoille ja seismisille linjoille. Harjualueiden rakennetutkimuksissa laser-aineisto soveltuu erinomaisesti maanpinnan tasomallin laadintaan, joka on yhtenä tärkeänä perustana 3-D rakennemallin laadinnassa.

42 Tarkan pintamallin avulla myös maastotutkimuksia voidaan kohdentaa tärkeille alueille ja myös suunnitella geofysikaalisten mittauslinjojen sijoittamista optimaalisesti. Kalliopohjavesitutkimuksissa tärkeiden kallioperän ruhjevyöhykkeiden paikantamiseen laserkeilausaineisto soveltuu erinomaisesti.

43 25x25 m

44 Pyysuo 2x2 m

45

46 VRS-GPS

47

48

49 GTK tutkii vuosittain n. 300 keskimäärin 100ha:n turvekerrostumaa (=suota) Tärkeimmät profiililinjat on vaaittu viettojen selvittämiseksi, jotta tiedettäisiin, miten turvemassat makaavat, mihin suoyhdistymätyyppiin suot kuuluvat ja minne vedet suolta valuvat. (Aiemmin korkeuksia on yritetty selvittää mm. stereokuvamalleilta (Espan) Turvekerrostumista tehdään poikkileikkausprofiileita; pinnan topografiaan sijoitetaan GTK:n kairauksissa saamat havainnot turvelajeista ja maatumisasteista.

50 Laser keilausaineisto on testeissä todettu erinomaiseksi korkeuden määrityksissä (Verrattu vaaitustuloksia ja laser mallia) Tulevaisuudessa GTK:n turvevarojen kartoituksessa vaaitukset voidaan korvata MML:n laser keilausaineistosta saadulla maastomallilla.

51 Jalasjärvi, Lainesneva

52

53

54 Kolme profiilia Pohjanmaan radan poikki Pengerkorkeus Ojien etäisyys ja syvyys Mahdolliset rakennetut vastapenkereet tai muut vahvistukset Maastomalli

55 25x25 m

56

57 Paroc Oy:n Suomusjärven Salitun louhoksen louhintamäärät ( ) ovat yhteensä t. Petrofysiikan tietokannasta saatu alueen peridotiitin tiheyden keskiarvo on 3,005 g/cm³ eli louhoksen tilavuus on m³. Laser-keilauksen pistepilvestä laskettiin 2x2 m maastomalli, josta tulkittiin visuaalisesti kaltevuusmallia hyväksikäyttäen louhoksen pintaalaksi m². 3D-mallista saadaan tilavuudeksi m³. Lasermittauspisteitä osuu louhosalueelle kpl. Ilmoitettujen louhintamäärien ja lasermittauksista lasketun tilavuuden ero on n. 0,5 %.

58 Natural stone quarries

59 Leftover stone stockpile Lidar: Points Bottom area m² Height 20 m Volume m³ Stereo interpretation: Points 1428 Volume m³ Lidar/ Stereo interpretation difference 4.5 %

60 GTK 2x2 m maastomalli (DTM) tilanne

61 Mahdollisia käyttökohteita jatkossa: Entistä tarkempi muinaisten vesistövaiheiden visualisointi (muut sovellukset arkeologiassa mm. pyyntikuoppien etsintä). Entistä tarkempi topografiakorjauksen laskenta gravimetrisissä mittauksissa Maanpintamalli seismisissä mittauksissa. Postglasiaalisten siirrosten määrittäminen.

62 Käyttö kaivossuunnittelussa Kaivosten (entiset, nykyiset, tulevat) ympäristöselvitykset (mm. arvio vaikutuksista maisemaan +/- puusto ja rakennukset) Näkemäesteet, maastomalli melulaskennassa +/- puusto ja rakennukset Pohja- ja pintavesien virtaussuunnat, valuma-alueet, kuivatus Rikastushiekka-altaan uusiokäyttöselvitykset Läjitysalueiden suunnittelu ja seuranta Kalliopaljastuma-alueiden heikkousvyöhykkeiden kartoitus

63 Muita kehityskohteita: Geomorfologia, geomorfometria Pintalohkareisuus -> rakennettavuus, kulkukelpoisuus (edellyttää primäärimittausaineiston käyttöä) Intensiteetin käyttö Las-tiedostoja voi tarkastella mm. VG4D-ilmaisohjelmalla tai FUSION:lla Who is she?

64 GTK:n stereo 3D-virtuaalihuone Kuopiossa

65