Built Environment Process Re-Engineering PRE

Transkriptio

1 Built Environment Process Re-Engineering PRE InfraFINBIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä (täydennykset , , ja ) MAINTENANCE BIM TULOSRAPORTTI

2 SISÄLLYSLUETTELO ALKUSANAT 3 TIIVISTELMÄ 4 1 JOHDANTO Käytetyt termit (kursivoidulla InfraBIM Sanaston määritelmät) Tausta Tavoite 8 2 PROJEKTIN TOTEUTUS Mt116-pilotin toteutus Kt51-pilotin toteutus Vt6-pilotin toteutus 17 3 TULOKSET Mt116-pilotin tulokset Kt51-pilotin tulokset Vt6-pilotin tulokset 37 4 ARVIOINTIA Mt116-pilotin tulosten arviointi Kt51-pilotin tulosten arviointi Vt6-pilotin tulosten arviointi Tietomallintamisen haasteellisuuden arviointi / Arviointisapluuna Jatkotutkimus- ja kehitysehdotuksia 53 LIITELUETTELO 57 2 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

3 ALKUSANAT MAINTENANCE BIM -projekti on yksi RYM Process Re-Engineering (PRE) tutkimusohjelman InfraFINBIM-työpaketin pilottiprojekteista, jossa erityishuomio on tietomallintamisen hyödyntämismahdollisuuksissa tieväylien ylläpidossa ja hoidossa. Projekti toteutetaan aikana. Tämä raportti dokumentoi erityisesti vuoden 2012 piloteista saatuja kokemuksia. Pilottien toteutukseen ovat NCC Roads Oy:n (Manu Marttinen) ja Oulun yliopiston (Rauno Heikkilä) lisäksi osallistuneet Liikennevirasto (Katri Eskola), Kaakkois-Suomen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus Liikenne ja infrastruktuuri -vastuualue (Antero Arola), Carement Oy (Jari Marjeta), Destia Oy (Mika Jaakkola), Finnmap Infra Oy (Markku Pienimäki), Geotrim Oy (Anna Klemets), Mittaustekniikka Oy (Jari Rönkkö), Pöyry CM Oy (Harri Spoof), Sitech Finland (Geotrim Oy v.2012) (Janne Paitsola), Sito Oy (Taina Rantanen), Terrasolid Oy (Esa Haapa-aho) ja Tietomekka Oy (Keijo Pulkkinen). Suluissa on mainittu kunkin osallistuneen tahon vastuuhenkilö. Lausumme parhaat kiitokset hienosta ja tuloksellisesta yhteistyöstä vuoden 2012 rymistelyissä. Mainittakoon tässä, että kunnia sanan rymistely lanseerauksesta kuuluu Sami Horttanaiselle, NCC Roads Oy:stä. Kyisestä sanaa käyttäen Sami kysyi Manu Marttista edustamaan yhtiötä RYM Oy:n PRE ohjelmaan ja Infra FINBIM työpakettiin syksyllä Vantaalla, Manu Marttinen Rauno Heikkilä Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 3

4 TIIVISTELMÄ Maintenance BIM -osaprojektin tavoitteena oli kehittää tieväylien hoidon ja ylläpidon tietomallipohjainen toimintaprosessi sekä ottaa tämä hallitusti käyttöön Suomessa. Tieväylien mallipohjainen ylläpito voidaan jakaa kolmeen osakokonaisuuteen: 1) ylläpidon tietomallipohjainen kokonaistoimintaprosessi (mallipohjainen lähtötietojen hankinta, suunnittelu, toteutus), 2) Suomen tieverkon ja siihen liittyvien tietovarastojen hallinta mallipohjaisesti ja 3) investointihankkeen tuottamien tietomallien hyödyntäminen ylläpidossa, sekä ylläpidon mallivaatimukset toteumamalleille (as built). Vuoden 2012 piloteissa keskityttiin pääosin osakokonaisuuteen yksi. Vuoden 2012 tarkempia osatavoitteita hoidon ja ylläpidon toimintaprosessin kehittämiseksi olivat: - kokeilla lähtötietojen hankinnassa mobiilikartoitusmenetelmää kolmiulotteisen lähtötietomallin määrittämiseksi - kokeilla suunnittelun kehittämisessä kolmiulotteiseen lähtötietomalliin perustuvaa optimointia - kokeilla toteutuksen kehittämisessä työkoneiden 3D-ohjausta tasausjyrsinnässä, massatasauksessa ja asfaltinlevityksessä. Mobiilikartoitus osoittautui nopeaksi, tarkaksi, tietorikkaaksi ja turvalliseksi mittausmenetelmäksi ylläpidon lähtötietojen hankinnassa. Mallipohjainen suunnittelu ja toteutus koneohjauksen avulla onnistuivat hyvin erilaisissa kokeilluissa toimintaympäristöissä. Tilaajalle pystyttiin tuottamaan jo suunnitteluvaiheessa tarkkaa kustannustietoa toteutuksesta. Tämä voi parantaa ja tarkentaa kustannushallintaa hankkeiden suunnittelu- ja hankintavaiheissa. Maintenance BIM tutkii tätä tarkemmin vuoden 2013 pilottikohteissa. Mobiilikartoituksen laajempaa käyttöönottoa ja hyödyntämistä ylläpidon toimialueella kannattaa voimakkaasti tukea ja edistää. Periaatteessa vuosittain tehtävät palvelutasomittaukset voidaan korvata mobiilikartoitusmittauksilla, joiden tuloksista voidaan suhteellisten epätasaisuussuureiden (IRI, URA) lisäksi tuottaa huomattavasti monipuolisempia ja tarkempi kuva tienpinnan epätasaisuudesta ja ongelmakohdista kuten vaarallisista heitoista. Mobiilikartoitus voisi tulevaisuudessa mahdollistaa sekä ohjelmointi- että hanketason mittaukset. Lisäksi mittaustarkkuus on riittävä automaattisen työkoneohjauksen käyttöönottamiseen myös ylläpidossa ja etenkin työkohteissa, joissa absoluuttiseen korkeusasemaan esimerkiksi asfaltin jyrsinnässä tai levityksessä on lopputuotteen kannalta välttämätöntä. Tarkka jatkuva mittaus mahdollistaa tulevaisuudessa ns. jatkuvan siirtymäkiilan periaatteen käytön ylläpidossa. Menetelmässä jokaiseen eri tienkohtaan tai jaksoon voidaan suunnitella optimaalinen täsmäkorjaustoimenpide. Maintenance BIM tutkii tätä tarkemmin vuoden 2013 pilottikohteissa. 4 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

5 1 JOHDANTO 1.1 Käytetyt termit (kursivoidulla InfraBIM Sanaston määritelmät) 3D ohjaus Elinkaarimalli Koneohjausmalli Työkoneen tai sen työstön ohjaaminen 3D avaruudessa haluttuun XYZ paikkaan esimerkiksi täkymetrin avulla VISIO: Väylän tai muun infraomaisuuden koko elinkaaren kattava 4D malli, joka sisältää kaiken hankkeen mallinnukseen liittyvät tiedon. Oleellista elinkaarimallissa olisi tiedon aikariippuvuus. Mallissa olisi mahdollista tarkastella samanaikaisesti esimerkiksi rakentamisen aikaista suunnitelmaa, rakentamisen toteumaa, ylläpidon aikaista suunnittelua ja toteumaa, sekä korjausrakentamiseen liittyvää suunnitelmaa. Toteutusmallin muoto, jossa ohjataan automaattisesti itse työkonetta ilman, että koneenkuljettajan tarvitsee puuttua työkoneen tekemän työstön (höylässä terä, asfaltinjyrsimessä rumpu, asfaltinlevittäjässä perä) ohjaamiseen. Koneohjausmallia käytettäessä koneenkuljettaja ohjaa kuitenkin yleensä työkoneen liikkumista työmaalla. Maintenance BIM 2012 piloteissa koneohjausmallit tehtiin aina tasauspintaan, jolloin niitä pystyi käyttämään suoraan tehtäessä massatasausta ja tasausjyrsintää. Loppulista pintaa levitettäessä koneohjausmalliin syötettiin työmaalla lopullisen asfalttilaatan paksuinen offset (mallia nostettiin tasaisesti ylöspäin) InfraBIM Sanasto: Työkoneiden ohjausjärjestelmissä tarvittava jatkuva (3D) pinta- ja/tai linjamalli. Voi sisältää myös yksittäisiä (3D) pisteitä, joita voidaan hyödyntää työkoneiden ohjauksessa. Lähtötietomalli Tietovarasto hankeen lähtötiedoista mallinnettuna ja/tai visualinen ilmentymä tästä. Lähtötiedot ovat yleensä mitattua tietoa tai rekistereistä tuotua metatietoa. InfraBIM Sanasto: Eri tietolähteistä saadut tai mitatut tuotteiden, toiminnan ja palveluiden suunnittelua varten hankitut lähtötiedot mallinnettuna digitaalisessa muodossa. Tällaisia ovat esimerkiksi maastomalli, kaavamalli, maaperämalli sekä nykyisten rakenteiden malli. Suunnitelmamalli Suunnittelijan tuottama malli tehtävästä uudesta rakenteesta tai ylläpidollisesta toimesta (suunnitelma), jonka avulla luodaan työmaalla hyödynnettävä toteutusmalli. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 5

6 Toteutusmalli Tietomalli, jonka avulla ohjataan työsuoritetta työmaalla. Mallilla voidaan ohjata a) työntekijää / työryhmää tuomalla heille malli esimerkiksi tietokoneella tai mobiililaitteella työmaalle, b) suoraan työkonetta tuomalla malli työkoneen sähköhydrauliseen ohjausjärjestelmään (tällöin kyseessä on koneohjausmalli). Toteutusmalli on yksi suunnitelmamallin ilmentymistä. Käsitettä toteutusmalli voi laajentaa myös koko työmaan ohjaamisen (aikataulutus). InfraBIM Sanasto: Infrarakenteen tai -järjestelmän tuotemallin tietosisällön osajoukko, joka kattaa toteutuksen näkökulman. So. rakentamisen tehtävät, resurssit, ajoituksen jne. Voi tarkoittaa myös suunnittelumallista jalostettuja työkoneiden koneohjausmalleja tai mittauksia varten laadittuja paikalleenmittausmalleja. Toteumamalli Rakentamisen (tai ylläpidollisten toimien) jälkeen suoritettu mittaus toteutuneesta työstä. Mittaus voidaan tehdä erillisenä toimena toteutuksen jälkeen tai työtä tekevällä koneella. Toteumamallin ero toteutusmalliin kuvastaa tehdyn työn toteutuksen epätarkkuutta. Toteumamallin eroa toteutusmalliin voidaan käyttää rakentamisenlaadun määrittämiseen (onko rakennettu toleranssiin?) ja laadun osoittamiseen. InfraBIM Sanasto: Infrarakenteen tai -järjestelmän tuotemallin tietosisällön osajoukko (vaiheistus), joka kattaa suunnitelmien ja toteutuksen lopullisen toteuman. Ylläpitomalli VISIO: Ylläpidon oma paikkaan sidottu tietomalli tulevaisuudessa. Metatietovarasto, jota infran omista pystyy hyödyntämään omaisuuden hallinnassa ja ylläpidossa. Tietoa siitä missä on tieto. Toteumamalli (tai sen sijaintitieto palvelimella) aiemmin tehdyistä toimenpiteistä olisi yksi ylläpitomallissa oleva tieto. Oleellista ylläpitomallissa olisi myös historiatiedon seuraaminen: eri mittauskertojen välillä havaittu väylän tai infraomaisuuden vaurioitumismekanismi, ja sen perusteella määritetty vaurioitumisen syy. InfraBIM Sanasto: Infrarakenteen tai -järjestelmän tuotemallin tietosisällön osajoukko (vaiheistus), joka kattaa ylläpidon näkökulman. So. käytön ja ylläpidon aikaiset tehtävät, muutokset jne. 6 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

7 1.2 Tausta Tämä osahanke liittyy RYM PRE -tutkimusohjelman Infra FINBIM -työpakettiin, tavoitteet. Infra FINBIM -työpaketin (projektin) päätavoitteena on tietomalleja ja -automaatiota hyödyntävän maailman parhaan uuden toimintamallin ja -prosessin kehittäminen ja systemaattinen käyttöönottaminen Suomen infrapalveluiden hankinnassa ja toteuttamisessa. Uuden toimintamallin tavoitteena on, että erilaisin kehittynein mittaus- ja suunnittelutyömenetelmin luotuja informaatiorikkaita ja rakenteellisesti älykkäitä tietomalleja voidaan mahdollisimman hyvin käyttää ja hyödyntää kaikissa prosessivaiheissa infratuotteiden koko elinkaaren ajalla. Tavoitteena on myös kehittää ja parantaa koko infra-alan ja sen eri toimijoiden kansainvälistä kilpailukykyä. Kyseessä on systeeminen muutos, jossa siirrytään perinteisestä vaiheajattelusta älykkääseen koko elinkaaren ja kaikki osa-alueet, toimijat ja toiminnot kattavaan tietomalleja hyödyntävään palvelutuotantoon. Tähän sisältyvät myös uudet hankintamenetelmät. Muutoksen seurauksena ja sen avulla alan toimintatavat, yhteistyö, intressipiirien keskinäinen ymmärrys ja suunnittelun, rakentamisen sekä ylläpidon tuottavuus paranevat olennaisesti, sekä tieto välittyy koko prosessin ajan samansisältöisenä. Suomessa tieverkon ylläpidon töiden ohjelmointi perustuu tieväyliltä mitattujen ja visuaalisesti kerättyjen havaintojen perusteella. Kaikki ylemmän tieverkon tieväylät mitataan joka vuosi PTM (palvelutasomittaus) -autoilla. Mittaushavainnoista lasketaan IRI- ja URA -parametrit (pituus- ja poikkisuuntaiset epätasaisuudet), jotka tallennetaan edelleen tierekisteriin. Alemman tieverkon tiet mitataan joka toinen tai kolmas vuosi. ELY -keskukset laativat edellä mainittujen mittaustietojen pohjalta toimenpideohjelman, jossa kohdesuunnittelun pariin otettavat tieosuudet valitaan. ELY - keskukset teettävät erikseen rakenteen parantamista edellyttäville kohteille tarkemman suunnittelun, jonka lähtötiedoiksi ei välttämättä nykyprosessissa siirretä PTM -tuloksia eikä hoitourakoitsijoiden tekemiä erillisiä havaintoja esimerkiksi TM -Autori- tai NovapointGO -sovelluksia käyttäen. Ajoneuvolaserkeilausjärjestelmät (ns. mobiilikeilaus) ovat viime vuosina kehittyneet erittäin nopeasti. Järjestelmillä kyetään nykyisin mittaamaan normaali liikennenopeuksissa jopa pistettä sekunnissa suoraan haluttuun koordinaatistojärjestelmään. Mittaustarkkuudet ovat tyypillisesti cmluokkaa. Kaikki nykyiset ylläpidon ohjelmoinnin lähtötietojen hankintaan käytettävät PTM - mittaukset Suomessa voitaisiin periaatteellisesti korvata ajoneuvolaserkeilauksella. Suomessa Roadscanners Oy ja Norjassa TerraTec AS ovat integroineet mobiilikeilaukseen myös 3Dmaatutkausjärjestelmän (3D-GPR). 3D-maatutkauksen tarkkuutta on aiemmin tutkittu mm. Oulun yliopiston 3D-ROAD-tutkimusprojektissa (Roadscanners Oy:n teknologia) sekä Pyhäjoen ja Kalajoen kaupungeissa (TerraTecin teknologia). Tarkemmat tiedot TerraTecin järjestelmän toimivuudesta ja tarkkuuksista vielä puuttuvat. Mittausjärjestelmät kehittyvät edelleen jatkuvasti. Edellä mainitut mittausjärjestelmät mahdollistavat väylän nykyisen geometrian 3D-mallintamisen, joka puolestaan mahdollistaa väyläsuunnitteluohjelmien käytön väylän ylläpidon ja hoidon tuotemallintamiseen ja edelleen toimenpiteiden toteutuksessa tarvittavien toteutusmallien suunnitteluun. Myös 3Dkoneohjausjärjestelmien käyttö mahdollistuu ja tehostuu jatkuvan tietomallinnusprosessin ansiosta. Esimerkkinä jatkuva mittaus mahdollistaa rakenteen parantamistoimien täsmäsuunnittelun ja - toteutuksen (eri tienkohdissa tai jaksoissa erilainen toimenpide). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 7

8 1.3 Tavoite Maintenance BIM -osaprojektin tavoitteena on kehittää tieväylien hoidon ja ylläpidon tietomallipohjainen toimintaprosessi sekä ottaa tämä hallitusti käyttöön Suomessa. Vuoden 2012 osatavoitteita hoidon ja ylläpidon toimintaprosessin kehittämiseksi olivat: - lähtötietojen hankinnassa kokeilla mobiilikartoitusmenetelmää kolmiulotteisen lähtötietomallin määrittämiseksi - suunnittelun kehittämisessä kokeilla kolmiulotteiseen lähtötietomalliin perustuvaa optimointia - toteutuksen kehittämisessä kokeilla työkoneiden 3D-ohjausta tasausjyrsinnässä, massatasauksessa ja asfaltinlevityksessä Kohdennetut osatavoitteet vuoden 2012 piloteille olivat: - Mt116: mobiililaserkeilaustekniikan käyttökelpoisuuden testaus, visuaalisten havaintotietojen kerääminen ja yhdistäminen lähtötietomalliin - Kt51: rakennustyömaaympäristö, tarkka kiintopisteverkko; lähtötietomallin mittaus mobiililaserkeilauksen ja maatutkauksen avulla, korjaussuunnittelu ja optimointi lähtötietomallia käyttäen, toteutus koneohjauksen avulla - Vt6: kiintopisteverkkoa ei käytettävissä, toimiminen suhteellisesti tarkassa koordinaatistojärjestelmässä; lähtötietomallin mittaus mobiililaserkeilauksen ja maatutkauksen avulla, korjaussuunnittelu ja optimointi lähtötietomallia käyttäen, toteutus koneohjauksen avulla 8 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

9 2 PROJEKTIN TOTEUTUS Uuden toimintamallin perusideana on korvata nykyinen PTM-mittaus mobiililaserkeilauksella sekä tähän liitetyllä maatutkauksella, mallintaa em. mittaustiedot sekä muutkin kehittyneillä järjestelmillä kerätyt havainnot ylläpidon ja hoidon jatkuvaksi lähtötietomalliksi, käyttää väylämallinnusohjelmia ylläpidon ja hoidon suunnitteluun, siirtää tuotemallista edelleen kehitetty toteutusmalli suoraan toteutuksen ohjaukseen sekä toteutuman mittausten vertailukohdaksi. Mobiililaserkeilauksen avulla luodun pintamallin, olemassa olevien rekisteritietojen ja tiellä tehtyjen havaintojen avulla on mahdollista luoda kohdesuunnittelun tarpeisiin nykyisiä ohjelmia käyttäen mobiilityökalu, joka mahdollistaa täsmäsuunnittelun maastossa. - Toimenpiteiden sovitus maastoon (sivukalteva maasto, toimenpiteen vaikutus tien leveyteen) - Kuivatuksen täsmäsuunnittelu (sivu- ja laskuojat, rummut) - Rakenteen ongelmakohtien täsmäsuunnittelu (routiminen, kuormituskestävyys) Toimintamallia tarkennetaan projektin tässä vaiheessa pilottikohtaisesti. Kehitetyn toimintamallin, tiedonsiirron ja rajapintojen sekä hankintamenetelmien valittuja eri osia testataan ja kokeillaan pilottihankkeissa seuraavasti: PTM-mittauksen korvaaminen mobiililaserkeilauksella, pilotti A Pilotissa tutkitaan mobiilikartoitusjärjestelmän käyttöönottoa hoidon ja ylläpidon lähtötietojen mittausmenetelmänä. Pilottikohteena on Lohjalla sijaitseva Mt116 1/2000-2/7118 (yhteensä 10,5 km). Tieosuus mitataan Trimble MX8-mobiilikartoitusjärjestelmällä (laserkeilaus ja valokuvaus). Laserkeilatusta pistepilvestä lasketaan IRI- ja URA-arvot, joita verrataan vastaaviin palvelutasomittaustuloksiin. Tutkitaan mittausprosessia, epätasaisuuksien todellisia mittaustarkkuuksia vertailtavilla menetelmillä sekä mittauksilla saavutettua informaation määrää ja hyödyllisyyttä. Suoritetaan mittausmenetelmien kustannusanalyysi. Selvitetään, mobiilikeilauksen tämän hetkinen hintataso, mihin hintataso asettuisi, jos kaikki nykyiset PTM-mittaukset korvattaisiin mobiilikeilauksella. Tämän pilotin lopullinen toteutus jätetään Maintenance BIM hankkeen ulkopuolelle. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 9

10 Sivukaltevuusongelmaisen ja urautuneen ja heittoja sisältävän tien korjaaminen, pilotti B Pilotin tavoitteena on mitata tienpinta jatkuvana mallina sekä suorittaa korjaustoimenpiteet työkoneautomaatiolla (tasausjyrsintä, massatasaus). Mittaukset suoritetaan Trimble MX8- mobiilikartoitusjärjestelmällä ja/tai takymetrilla. Suunnittelu toteutetaan mallipohjaisesti käyttäen lähtökohtana Destian kehittämää toteutusmallimäärittelyä. Tutkitaan ja kehitetään massojen optimointimenetelmää ja -työkaluja (tasausjyrsintä vs. massatasaus; parametreina URA, IRI, sivukaltevuus, xxx ja päällysteen paksuus). Lisäksi kokeillaan toteutuman automaattista mittausta, vertailua ja tallennusta tietorekisteriin. Pilottikohteena on 2012 Kt51 Kivenlahti Kirkkonummi ja kohde Vt6 Parikkala KaS-ELY-alueella. Kohdesuunnittelun tekeminen laserkeilattua väylämallia käyttäen, pilotti C Pilotissa kehitetään rakenteen parantamistöihin tarvittavaa kohdesuunnittelua. Kohde mitataan mobiilikartoitusjärjestelmällä ja maatutkalla, joiden avulla luotu lähtötietomalli siirretään kohdesuunnitteluun. Mobiilikartoituksen toteutus suunnitellaan mahdollisimman tarkasti hyödyntäen aikaisemmasta pilotista A saatuja kokemuksia ja tuloksia. Hoidon alueurakoitsijan tekemät visuaaliset havainnot kerätään, tallennetaan ja edelleen siirretään tietomalliin. Myös muuta metatietoa (tierekisteri, aiemmat tutkimukset, kiinteistötietojärjestelmä) siirretään tietomalliin. Aiheesta teetetään kandidaatintyö Havaittujen vaurioiden tuonti ylläpitomalliin avoimella tiedonsiirrolla Oulun yliopistossa. Kohdesuunnittelun kokeilu tehdään mobiilisti ja mallipohjaisesti työmaalla. Toteutus Manteinance BIM 2013 KaS-ELY-alueella, kohde Mt Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

11 2.1 Mt116-pilotin toteutus Mt116 on Länsi-Uudellamaalla sijaitseva, Lohjalta Siutioon kulkeva maantie, jolla on pituutta noin 12 kilometriä. Kyseinen tie valittiin ensimmäisen mobiilikartoituksen kohteeksi, koska tielle oli juuri ( ) tehty palvelutasomittaus, ja tieltä löytyi tämän mittauksen perusteella reilusti urasyyttä ja epätasaisuuksia. Mobiilikartoituksen vertailu palvelutasomittaukseen olisi tarvittaessa helppo tehdä. Kohteen mobiilikartoitus suoritettiin Geotrim Oy:n Trimble MX8-mobiilikartoitusjärjestelmällä Mobiilikartoitusprosessin kuvaus on raportin liitteenä 1. Pistepilven ja valokuva-aineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti Terrasolid Oy. Raportti on liitteenä 2. Visuaalinen havainnointikokeilu älypuhelimella toteutettiin Eija Heikkilän kandidaatintyönä. Kandidaatintyö on liitteenä 3. Mt116 oli ensimmäinen InfraFINBIM-pilotti mobiilikartoitukseen. Tarkoituksena oli tuoda tekniikka tutuksi kesän 2012 pilotteja varten. Referenssipisteitä eli signaaleja maalattiin 17 kpl tienpintaan 500 m välein. Mobiilikartoitus suoritettiin km/h nopeuksilla ja se kesti 41 minuuttia. Sää oli pilvinen ja tienpinta kuiva. Referenssipisteet mitattiin Trimble R8 GNSS-järjestelmällä ETRS.GK30FIN N2000 -koordinaatistojärjestelmässä keskiarvoistamalla noin 9 mittaushavaintoa kolmella eri alustuksella. Mittauksessa käytettiin oikeiden fyysisten tukiasemien sijaan VRS-palvelua (Virtual Reference Station). Jälkiprosessointi kesti Getrim Oy:ltä noin yhden päivän. Mobiilikartoitetun mittausaineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti tässä kohteessa Kjell Tuominen Terrasolid Oy:stä. Prosessoinnin keskeiset työvaiheet olivat keilauksen GNSS-ratkaisun tarkkuuden arviointi (sovituslaskennan jäännösvirheiden tarkistaminen), laserdatan kalibrointi, ajolinjojen yhteensovittaminen ja tien mediaanipinnan lopullisen tarkkuuden määrittäminen. Erillistä kalibrointiajoa ei kohteessa tehty. Mobiilikartoituksessa käytettyjen kahden laserkeilaimen yhteensopivuus tarkistettiin ja havaitut pienet poikkeamat kalibroitiin TerraMatch-ohjelmalla. Lopuksi tarkistettiin ja kalibroitiin ajolinjojen keskinäinen yhteensopivuus samoin TerraMatch-ohjelmalla. XYtason kalibroinnissa verrattiin mobiilikartoitusaineistossa havaittujen signalointimerkkien intensiteettikuvioiden keskipisteitä mitattuihin referenssiarvoihin. Z-kalibrointi tehtiin laskemalla tien mediaanipinnan ja referenssipisteen välinen korkeusero. Lisäksi yhteensovittamiseen käytettiin 2-4 m välein laskettuja vertailuviivoja ajolinjojen yhteensovittamista varten. Eija Heikkilän kandidaatintyön lähtökohtana mallintamisen kannalta oli tutkia alueurakoitsijan tekemien havaintojen tuomista ylläpidon tuotemalliin eli ylläpitomalliin (Maintenance BIM 2013). Tiedonkeruulaitteistona käytettiin Tietomekka Oy:n TM-autori järjestelmää, joka oli asennettu Nokian 5230-matkapuhelinta. Paikantamiseen käytettiin ulkoista GPS-vastaanotinta, joka välitti Bluetoothilla paikannustiedot matkapuolimeen ja siinä toimivaan Autori-sovellukseen. Havainnointikokeilu suoritettiin Mt116:lla. Tehdyt havainnot yhteensä 17 kpl vietiin Google Earth ohjelmaan.kmz -tiedostona. Mahdollisesti yhteistyössä Terrasolid Oy:n kanssa toteutetaan vielä kokeilu havaintojen yhdistämisestä mobiilikartoitettuun lähtötietomalliin. Eija Heikkilän kandidaatin työ valmistui Suunnitteluun ja toteutukseen liittyviä kokeita ei Mt116-pilotissa tehty. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 11

12 kuva 1. tietoketjun ja tiedonsiirron kaavio Mt116 pilotissa 12 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

13 2.2 Kt51-pilotin toteutus Kt51 pilottikohde sijaitsi kyseisen tien Espoon Kivenlahti Kirkkonummi välillä, Liikenneviraston investointihankkeella, jossa Destia Oy muutti kyseisen yksiajorataisen maantien kaksiajorataiseksi moottoritieksi. Rakentaminen tehtiin muuttamalla vanha ajorata moottoritiekaltevuuteen ja rakentamalla uusi ajorata vanhan viereen. Mobiilikartoituksen suoritti Geotrim Oy Trimble MX6-mobiilikartoitusjärjestelmällä Mobiilikartoitusprosessin kuvaus on raportin liitteenä 4. Pistepilven ja valokuva-aineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti Terrasolid Oy. Raportti on liitteenä 5. Maatutkaluotauksen suoritti huhtikuussa 2012 Destia Oy. Raportti on liitteenä 6. Kohteen uuden tasauksen suunnitteli Destia Oy (Jyrki Toivonen). Raportti on liitteenä 7. Päällysteen jyrsinnän suoritti NCC Roads Oy. Laadunvalvontamittaukset suoritti takymetrilla Mittaustekniikka Oy. Geotrim Oy (Janne Paitsola) teki vertailun koneohjausmallin ja mitatun toteumamallin välillä. Vertailu on liitteenä 8. Koordinaatistojärjestelmä oli KKJ2. Referenssipisteitä eli signaaleja maalattiin 200 m välein. Mobiilikartoitus suoritettiin km/h nopeuksilla, ja se kesti 57 minuuttia. Käsittelemättömän mobiiliaineiston koko on noin 27 Gb. Pistepilvi tuotettiin LAS 1.2 -muotoon ja kuvat.jpg -muotoon. Sääolosuhteet olivat suhteellisen huonot. Kartoituspäivä oli sateinen. Referenssipisteet mitattiin Destia Oy:n toimesta takymetrilla käyttäen työmaan kiintopisteverkkoa. Jälkiprosessointi kesti Getrim Oy:ltä noin yhden päivän. Mobiilikartoitetun mittausaineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti tässä kohteessa Kjell Tuominen Terrasolid Oy:stä. Prosessoinnin keskeiset työvaiheet olivat keilauksen GNSS-ratkaisun tarkkuuden arviointi (sovituslaskennan jäännösvirheiden tarkistaminen), laserdatan kalibrointi, ajolinjojen yhteensovittaminen ja tien mediaanipinnan lopullisen tarkkuuden määrittäminen. Mobiilikartoituksessa käytettyjen kahden laserkeilaimen yhteensopivuus tarkistettiin ja havaitut pienet poikkeamat kalibroitiin TerraMatch-ohjelmalla. Lopuksi tarkistettiin ja kalibroitiin ajolinjojen keskinäinen yhteensopivuus samoin TerraMatch-ohjelmalla. XY-tason kalibroinnissa verrattiin mobiilikartoitusaineistossa havaittujen signalointimerkkien intensiteettikuvioiden keskipisteitä mitattuihin referenssiarvoihin. Z-kalibrointi tehtiin laskemalla tien mediaanipinnan ja referenssipisteen välinen korkeusero. Lisäksi yhteensovittamiseen käytettiin 2 m välein laskettuja vertailuviivoja ajolinjojen yhteensovittamista varten. Ajolinjojen pistepilvet georeferoitiin ja sovitettiin keskenään ajolinjojen laatuluokituksen perusteella. Suunnittelijan ohjeiden mukaisesti hajapisteistöä harvennettiin raja-arvoilla; pisteväli ei saa olla suurempi kuin 0,5 m ja korkeusero ei saa poiketa enemmän kuin 1 cm alkuperäisestä tien mediaanipinnasta. Tämän lisäksi digitoitiin tien keskilinja varjostetun (shading) pinnanmuodon avulla. Maatutkaus suoritettiin GSSI:n SIR-20-maatutkalaitteistolla 1 GHz ja 400 MHz antenneilla. Mittausten yhteydessä tehtiin myös videotallenteet. Maatutkauksen tavoitteena oli päällysteen paksuuden määrittäminen. Paaluvälillä mitattiin tutkalinjat eteläisen reunaviivan, keskiviivan ja pohjoisen reunaviivan kohdalla. Paaluvälillä mitattiin linjat eteläisen reunaviivan ja keskiviivan kohdalla. Mittaukset ja tulkinnan toteutti Minna Löytynoja Destia Oy:stä. Tutkausdatan tulkinnassa apuna käytettiin referenssikairaustuloksia (päällysteen paksuus). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 13

14 Tasauksen suunnittelu tehtiin Tekla Civil -ohjelmalla (Destia Oy, Jyrki Toivonen), johon lähtötiedoiksi luettiin mobiilikartoituksesta Terrasolid Oy:n mallintamat tulokset harvennettuna (vanhan päällysteen pinta, noin 30 cm pistetiheys). Ajoradan keskelle ajokaistojen väliin luotiin mittalinja, jonka vaakageometria ja paalutus noudattivat moottoritien mittalinjaa. Linjalle tehtiin kaltevuuskuvaaja ajoradan sivukaltevuudelle rakennussuunnitelman mukaisesti. Mittalinjan pystygeometria tehtiin lähtökohtaisesti suunnitelmakorkoon normaaleilla geometrisilla elementeillä (suora, kaari). Rakennussuunnitelman tasausviiva sijaitsi sisäpuolen maaliviivassa, joka huomioitiin jyrsinnän mittalinjassa (3.5 m sivussa) kaltevuuden mukaisesti. Rakennesovelluksessa muodostettiin yksinkertainen rakennemalli päällysrakenteen yläpinnalle tyyppipoikkileikkauksen mukaisena. Jyrsintäpinta muodostettiin 8 cm päällysrakenteen yläpinnan alapuolelle eli uusien rakenteiden ABK -kerroksen yläpinnan tasoon. Jyrsintäpinnan uloimmat rakennepisteet tehtiin lopullisen päällystekerroksen ulottuman mukaisesti (päällystekerrosten levenemä 1:1.5). Lisäksi malliin muodostettiin piennartaitteelle oma rakennepiste. Eritasoliittymän ramppien erkanemis- ja liittymiskohtiin tehtiin rakenne, jossa oli myös rampin vaatima levennys ja sivukaltevuus mukana, vaikkei rampin kohtia ollutkaan tarkoitus jyrsiä. Tämä oli kuitenkin suunnittelijasta oleellista jyrsintämallin selkeyden vuoksi. Rakennemalliin lisättiin kaksi rakennepintaa, päällysrakenteen yläpinta (tämä siis vain poikkileikkausten selkeyttämiseksi) sekä jyrsintäpinta. Lisäksi rakenteeseen lisätään massalaskentamäärittely (pintojen välinen tilavuus) jyrsinnälle ja tasaukselle. Rakenne kytkettiin edelleen mittalinjaan. Poikki- ja pituusleikkauksista tarkasteltiin jyrsintätason ja asfaltin pinnan välistä eroa. Maasto- ja karttatilassa tarkasteltiin pintojen välistä eroa ohjelmiston visualisointityökalulla. Värivalööriasteikko skaalattiin siten, että kuvasta löytyy heti yli 8 cm jyrsintä- sekä tasaussyvyyden rajakohdat. Suurimmat tasauksen muutokset olivat yli 30 cm suuruusluokkaa, johtuen vanhan ajoradan muodosta sekä tien painumista. Muutokset mittalinjan tasaukseen tehtiin tekemällä hienovaraisia muutoksia pystygeometrian pääpisteiden korkeuksiin sekä tarvittaessa myös pyöristyssäteisiin. Geometriaan voitiin lisätä myös lisää elementtejä, jolloin voitiin huomioida vanhan ajoradan pituussuuntaista muotoa, kuitenkin huomioiden riittävät pyöristyssäteiden arvot. Jyrsintä- ja tasausmassa-alueiden määrät voitiin nähdä helposti massalaskennan visualisointitoiminnalla. Kun jyrsintälinjan massat on lasketettu, voitiin tulos leikkaus/tasaus nähdä erivärisinä alueina kartalla. Ohjelma ilmoitti myös kyseisten alueiden pinta-alat ja keskimääräiset vahvuudet. Vertailemalla jyrsintä- ja tasausmassojen neliömäärien suhdetta sekä liukuväriskaaloja paalukohtaisten poikkileikkausten kanssa rinnakkain, muodostui kokonaisuudesta ja määristä suunnittelijalle varsin hyvä kokonaiskuva. Näiden perusteella tehtiin jyrsinnän mittalinjaan tarvittavat lisäkorjaukset, kunnes haluttu lopputulos on saavutettu. Kohteessa isoimmat erot aiheutti kaksipuolisen harjallisen poikkileikkausmuodon muuttaminen yksipuoleiseksi. Siinä toivotulla 8 cm maksimijyrsintäsyvyydellä suunniteltuna aiheutti 30 cm tasausmassatarpeen ulkopientareen taitteelle. Toinen erityispiirre oli lyhyehköillä matkoilla (40-80m) sijainneet painumaosuudet. Nämä kohdat pääsääntöisesti korjattiin purkamalla vanha tierakenne ja rakentamalla uudet päällysrakennekerrokset jyrsintämallin mukaiseen tasoon. 14 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

15 Malli työkoneohjausta varten kirjoitettiin Tekla Civilistä rakentajamuotoisena tiedostona. Taiteviivojen pistetiheydeksi valittiin kohteessa 2 m sekä työkoneen paalusijainnin määrittämiseksi jyrsinnän mittalinja vgp -muotoisena tiedostona. Jyrsinnän koneohjaukseen käytettiin Trimble GCS900-järjestelmää, joka asennettiin NCC Roads Oy:n Wirtgen W2100 -jyrsimeen. Asennukset sisälsivät tarvittavat kaapeloinnit, prisman masto ja telineet (1 työvuoro) sekä varsinaisen järjestelmän asentaminen ja kalibrointi (15 minuuttia). Destia toimitti toteutusprosessia varten seuraavat aineistot (suluissa käytetty tiedonsiirtoformaatti): - tiegeometria (VGP) - 3D-taiteviivat (GT) - jyrsinnän / tasauksen erokuvat (VGP) ja - kiintopisteet (GT). Geotrim Oy (Janne Paitsola) teki ja muunsi koneohjausmallit käyttäen Trimblen Business Centerohjelmistoa: - aineistot luettiin sisään - 3D-taiteviivoista muodostettiin pintamalli - suoritettiin visuaalinen tarkastus ja todettiin mallin olevan kunnossa - uloskirjoitus GCS900-järjestelmään tiemallina (mukana pintamalli ja tien geometria, taustakartaksi määriteltiin taiteviivat ja jyrsinnän/tasauksen erokuvat helpottamaan jyrsintätyötä maastossa) sekä - kiintopisteet syötettiin TCU-maastotietokoneelle orientointia varten. Päällysteen jyrsinnän koneohjausjärjestelmää käyttäen suoritti NCC Roads Oy. Jyrsimeen asennettua prismaa paikannettiin yhdellä Trimble SPS930-robottitakymetrilla. Takymetrin siirron ajaksi jyrsintä keskeytyi. Takymetrikojeasemat valittiin 300 m välein. Kokeessa käytettiin kahta erillistä takymetria, toista työkoneen automaattiseen ohjaukseen ja toista laadunvalvontamittauksiin. Molempia takymetreja käytti sama mittamies. Kohteen pääurakoitsija Destia Oy oli aiemmin rakentanut ja tarkemitannut tarvittavat työmaan kiintopisteet ja niiden koordinaatit. Takymetrit orientoitiin vapaan kojeaseman menetelmää käyttäen työmaan kiintopisteitä käyttäen työmaakoordinaatistoon. Orientoinnin tarkkuuden tarkisti sovituslaskennan jäännösvirheitä käyttäen kokenut mittamies. Jyrsinkonetta ohjattiin mittamiehen tienpintaan maalaamien ajoviivojen mukaan. Jyrsimen terä säätyi automaattisesti koneohjausmallin ja mitatun terän sijainnin perusteella. Koneohjausjärjestelmän 3Dnäyttöä seurasi ja käytti jyrsinkoneen näyttömies. 3D-näyttö oli asennettu jyrsinkoneen oman 2Dautomatiikkanäytön viereen. Kouluttajana ja käytönopastajana Geotrim Oy:n Janne Paitsola. Koneohjausjärjestelmälle suoritettiin myös hienosäätöä korkeuden osalta (offset) rutiininomaisesti perustuen erilliseen robottitakymetrimittaukseen jyrsityltä pinnalta. Mittauksen suoritti Mittaustekniikka Oy (Jorma Lavonen). Tällainen hienosäätökalibrointi suoritettiin tyypillisesti uuden jyrsintäkaistan aloituksessa ja tarvittaessa muulloinkin. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 15

16 Tasausjyrsintöjen pinta-alat ja tasot on kuvattu liitetiedostoissa: - Kohde 1: plv liite 9 - Kohde 2: plv liite 10 - Kohde 3: plv liite 11 Laadunvalvontamittaukset suoritti erillisellä robottitakymetrilla Mittaustekniikka Oy (Jorma Lavonen). Takymetrin orientointiin käytettiin samoja työmaan runkopisteitä mitä käytettiin myös koneohjauksessa käytetyn takymetrin orientointiin. Mittaukset suoritettiin mittaamalla jyrsityn pinnan poikkileikkauksia (6 mittausta/poikkileikkaus, jyrsittyjen kaistojen molemmat reunat) noin 5 metrin välein. Analyysivaiheessa Geotrim Oy (Janne Paitsola) laski mittaustulosten korkeussuuntaiset poikkeamat koneohjausmallin nähden. Tasomaisuutta tarkkailtiin myös oikolautaa käyttäen. Tasausmassan levityksen suoritti NCC Roads Oy Destia Oy:n mittamiehen tienpintaan 5x5 m2 ruutuihin merkitsemien tasausmassan paksuuksien perusteella. Asfaltinlevitintä ohjattiin manuaalisesti. Tarvittaessa tasausmassaa levitettiin tiivistyksen jälkeen lisää. kuva 2. tietoketjun ja tiedonsiirron kaavio Kt51 pilotissa 16 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

17 2.3 Vt6-pilotin toteutus Vt6 pilottikohde sijaitsi Etelä-Karjalassa, Parikkalan kunnan alueella tierekisteriosoitteessa 6/323/3500-6/328/3461. Kyseisen väli oli KaS-ELY 2012 päällystysurakan kohde. Urakoitsijana kyseissä urakassa toimi NCC Roads Oy. Vanhan päällystepinnan IRI ja URA arvot mittasi Destia Oy Mittauksen perusteella rakennuttajakonsulttina toiminut Pöyry CM Oy teki alustavan tasaussuunnitelman koko noin 21,3 km pitkälle kohteelle. Lisäksi mittauksen perusteella valittiin maastokatselmuksen yhteydessä laserkeilattavat kohteet (3x500m), joille laadittiin tarkemmat tasaussuunnitelmat. Kohteiden tierekisteriosoitteet olivat 324/ /3020 (kohde A), 325/ /2140 (kohde B) ja 325/ /4400 (kohde C). Mobiilikartoituksen suoritti Geotrim Oy Trimble MX6-mobiilikartoitusjärjestelmällä Mobiilikartoitusprosessin kuvaus on raportin liitteenä 12. Pistepilven ja valokuva-aineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti Terrasolid Oy. Raportti on liitteenä 13. Maatutkaluotauksen päällystepaksuuksien määrittämiseksi suoritti Carement Oy. Raportti on liitteenä 14a. Kohteen uuden tasauksen suunnittelivat Finnmap Infra Oy (Markku Pienimäki, kohteet 325/ /2140 ja 325/ /4400) ja Sito Oy (Taina Rantanen, 324/ /3020). Päällysteen jyrsinnän ja päällystyksen suoritti NCC Roads Oy. Koneohjausmalli tehtiin uuden päällysteen pinnoille, josta 40 mm offset-siirrolla kopioimalla tehtiin jyrsinnän ja massatasauksen koneohjausmallit. Laadunvalvontamittaukset suoritti robottitakymetrilla Mittaustekniikka Oy (Jorma Lavonen). Jyrsinpinnan toteutumamittauksia verrattiin koneohjausmalliin. Raportti on liitteenä 15. Finnmap Infra Oy (Petri Niemi) teki vertailun päällystyksen koneohjausmallin ja päällysteen toteumamallin välillä. Raportti on liitteenä 16. Lopuksi uuden päällysteen PTM-mittauksen suoritti Andament Oy Analyysin uuden päällysteen PTM -tuloksista ja laadun riittävyydestä suorittivat Manu Marttinen ja Rauno Heikkilä. Raportti on liitteenä 17. Koordinaatistojärjestelmä oli ETRS.G30FIN ja N2000. Referenssipisteitä eli signaaleja maalattiin 50 m välein. Referenssipisteiden z-koordinaatit tarkkavaaittiin (Trimble DiNi -tarkkavaaituskoje) ja XY - koordinaatit mitattiin RTK-GNSS -mittausjärjestelmällä. Mobiilikartoitus suoritettiin km/h nopeuksilla, ja se kesti 67 minuuttia. Käsittelemättömän mobiiliaineiston koko on noin 109 Gb. Pistepilvi tuotettiin LAS 1.2 -muotoon ja kuvat jpg -muotoon. Sääolosuhteet olivat hyvät. Työmaan runkopisteitä ei ollut eikä niitä rakennettu erikseen, vaan työmaakoordinaatisto luotiin käyttäen pelkästään signalointipisteitä. Jälkiprosessointi kesti Getrim Oy:ltä noin yhden päivän. Mobiilikartoitetun mittausaineiston käsittelyn ja mallintamisen suoritti tässä kohteessa Kjell Tuominen Terrasolid Oy:stä. Jokaiselle kohdealueelle mitattiin yksi tukiasema GNSS-mittauksena useammalla alustuksella 3 x 30 havainnon sarjoilla (Geotrim Oy, Kostamo). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 17

18 Prosessoinnin keskeiset työvaiheet olivat keilauksen GNSS-ratkaisun tarkkuuden arviointi (sovituslaskennan jäännösvirheiden tarkistaminen), laserdatan kalibrointi, ajolinjojen yhteensovittaminen ja tien mediaanipinnan lopullisen tarkkuuden määrittäminen. Mobiilikartoituksessa käytettyjen kahden laserkeilaimen yhteensopivuus tarkistettiin ja havaitut pienet poikkeamat kalibroitiin TerraMatch-ohjelmalla. Lopuksi tarkistettiin ja kalibroitiin ajolinjojen keskinäinen yhteensopivuus samoin TerraMatch-ohjelmalla. XY-tason kalibroinnissa verrattiin mobiilikartoitusaineistossa havaittujen signalointimerkkien intensiteettikuvioiden keskipisteitä mitattuihin referenssiarvoihin. Z-kalibrointi tehtiin laskemalla tien mediaanipinnan ja referenssipisteen välinen korkeusero. Lisäksi yhteensovittamiseen käytettiin 4 m välein laskettuja vertailuviivoja ajolinjojen yhteensovittamista varten. Ajolinjojen pistepilvet georeferoitiin ja sovitettiin keskenään ajolinjojen laatuluokituksen perusteella. Tien mediaanipinnan ja referenssipisteiden lopulliset saavutetut jäännösvirheet olivat + 0,000 m (keskiarvo), 0,001 m (keskihajonta), -0,003 m (minimi) ja +0,004 m (maksimi). Suunnittelijan ohjeiden mukaisesti hajapisteistöä harvennettiin raja-arvoilla; pisteväli ei saa olla suurempi kuin 0,5 m ja korkeusero ei saa poiketa enemmän kuin 1 cm alkuperäisestä tien mediaanipinnasta. Tämän lisäksi digitoitiin tien keskilinja, reunaviivat ja päällysteen reunat. Kuva 3. Laserdatasta digitoidut tien keskilinja, reunaviivat ja päällysteen reunat (Terrasolid Oy). 18 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

19 Kuva 4. Vaakageometrian sovitttaminen laserdataan (Terrasolid Oy). Maatutkaus suoritettiin GSSI:n SIR-20-maatutkalaitteistolla 1 GHz antennilla. Maatutkauksen tavoitteena oli päällysteen paksuuden määrittäminen. Mittaukset tehtiin oikealta ajouralta kumpaankin suuntaan. Tutkausdatan tulkinnassa apuna käytettiin referenssikairaustuloksia (päällysteen paksuus) jokaiselta kohteelta yhdeltä pisteeltä, yhteensä kolmesta kohdasta. Kuva 5. Vt6-pilottikohteet lähde: maatutkaraportti (Carement Oy). Suunnittelutyön tavoitteena oli sivu- ja pituuskaltevuuden korjaaminen sekä korjausrakentamisen kustannusten optimointi. Lisäksi tavoitteena oli arvioida mallintamismenetelmän soveltuvuutta päällystystyön optimointiin. Suunnittelussa optimoitiin tasausjyrsinnän ja massatasauksen menekkejä siten, että tasausjyrsintää suosittiin sen halvemman yksikköhinnan vuoksi massatausta enemmän; kuitenkin niin, että jäljelle jäänyt päällyste yhdessä uuden AB16 100kg/m2 päällystelaatan kanssa säilytti riittävän kuormituskestävyyden ja että olemassa olevaa päällystettä ei jyrsitty puhki (vähimmäispaksuus 4 cm). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 19

20 Tasauksen suunnittelun tehtiin Finnmap Infra Oy:ssä Bentleyn Inroads -ohjelmalla ja Sito Oy:ssa Tekla Civil -ohjelmalla. Saatu aineisto oli DGN- ja LAZ/LAS-muodoissa. DGN-tiedostosta luettiin suoraan niissä olleet taiteviiva-aineistot suunnittelujärjestelmään. Laserkeilausformaatit (LAZ/LAS) muunnettiin ensin tekstimuotoisiksi koordinaattitiedostoiksi, joihin saatiin laserkeilauspisteiden XYZ - koordinaatit. Nämä koordinaattitiedostot luettiin sitten pintamalliksi suunnittelujärjestelmään, joka aineiston luvun jälkeen automaattisesti kolmioi aineiston perusteella pinnan korkeusmallin (nykyisen päällysteen pinta). Aineiston koordinaatti- ja korkeusjärjestelmille ei tehty mitään muunnoksia. Suunnittelutoimistot laativat osuuksille koneohjausmallit jyrsintää ja massatasausta varten. Koneohjausmalli tehtiin pituus- ja poikkileikkauksen korjaaville tasauksen pinnoille (massatasaus, tasausjyrsintä), josta 40 mm offset-siirrolla kopioimalla tehtiin lopullisen pinnan koneohjausmalli (päällystelaatta). Toimenpiteiden suunnittelussa pyrittiin kokonaiskustannusten optimointiin kunkin toimenpiteen yksikkökustannuksia käyttäen. Kohteessa A korjattiin erityisesti oikean kaistan reunassa ollut painuma. Suunnittelukohde oli kokonaan suoralla, ja muutoksia voitiin tehdä vain sivukaltevuusprosentilla suunnitteluohjeiden antamissa rajoissa, joissa tarkastellaan samanaikaisesti pituusprofiilia. Optimoinnin reunaehdoiksi määritettiin jäävän päällystepaksuuden minimi toiminnallisesti niin, että päällysteen arvioitiin säilyvän ehjänä. Tavoitearvo asetettiin niin, että tuleva päällyste ja olemassa oleva päällyste täyttävät yhdessä mitoitusarvon 170 mm. Tasausmassan määrän minimointi on myös deformaation kannalta tärkeää. Tästä syystä päädyttiin suuremman tasausmassatarpeen välttämiseksi tien vasemmalla kaistalla käyttämään 2 % sivukaltevuutena. Tämän vuoksi tien tasausviiva ja tien oikea reuna eivät nousseet liikaa. Oikean kaistan sivukaltevuutena käytettiin 3 %. Sivukaltevuuden vaikutus kuivatukseen ja liikenneturvallisuuteen arvioitiin ottamalla sivukaltevuuden lisäksi huomioon tien pituuskaltevuus. Kuva 6. Kohde A 6/324/2740, suunnitelma mäessä, jossa suunniteltu sivukaltevuus kaistojen välillä keskenään erilainen. 20 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

21 Kohteessa B optimoitiin jyrsintää ja massatasausta. Suunnittelukohteen oleellisin kohta sijaitsi paalulla (vasen kaista), jossa siirryttiin suoralta klotoidille. Koneohjauksen käyttö massatasaukseen oli tässä kohdassa erittäin tarpeellista sivukaltevuuden muuttuessa jatkuvasti tien kaarteessa. Kohteessa C rakennettiin oikea sivukaltevuus molemmille kaistoille etupäässä jyrsimällä. Sivukaltevuutta oli kohteessa tuskin ollenkaan. Päällysteen paksuus oli mitattu maatutkalla. Lähtökohtana oli, että vanhaa päällystettä tuli jättää jyrsimättä vähintään 40 mm. Optimoinnissa ensisijaisena tavoitteena oli jyrsiä mahdollisimman paljon päällystettä aina tasausviivaan saakka, mutta tasausviivaa kuitenkaan alentamatta. Jyrsitylle pinnalle levitettiin lopuksi 40 mm paksuinen asfalttilaatta. Taulukko 1. Toimenpiteiden optimointiesimerkki. Lisäksi pohdittiin paalulla noin 4300 olevan pituussuuntaisen painuman korjaamista tasausmassalla. Tästä laadittiin erillinen suunnitelma, jota ei kuitenkaan toteutettu. Suunnitteluohjeiden mukaisen pystygeometrian saavuttamiseksi olisi tarvittu noin 50 m 3 täyttöä eli tasausmassaa. Maastokatselmuksessa urakoitsija ja tilaaja havaitsivat yhdessä rekkaliikennettä seuraamalla, että pituussuuntainen painuma ei aiheuttanut havaittavia haittoja liikenteelle ja sen turvallisuudelle. Kuva 7. Painumakohdan tarkastelu suunnittelujärjestelmässä. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 21

22 Kohteen molempiin päihin suunniteltiin sovitusalueet, joissa korjattu sivukaltevuus muutettiin, suunnitteluohjeet huomioiden, riittävän pitkällä matkalla nykyisen tilanteen mukaiseen sivukaltevuuteen. Kaistakohtaiset sovitusalueet sisällytettiin myös koneohjausmalliin. Kuva 8. Esimerkki koneohjausmallien tarkistuksesta Trimble Business Centerissä. Kuva 9. Periaatekuva tien poikkileikkauksen sivukaltevuuksista kaarteessa. 22 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

23 Kuva 10. Käyttöliittymä päällysteoptimoinnista Bentley InRoads -ympäristössä. Suunnittelutoimistojen luomat mallit muunsi koneohjausjärjestelmään soveltuvaksi Geotrim Oy (Janne Paitsola). Mallit saatiin XML -tiedostoina joka pätkästä sisältäen kyseisen pätkän 3D-taiteviivat ja pintamallin. Tien geometriaa ei ollut käytettävissä. Kiintopisteet tulivat Geotrim Oy:ltä tarkkavaaittuina (CSV). Mallien luontiprosessi tehtiin Business Center-ohjelmistolla. Aineistot luettiin ensin sisään, suoritettiin visuaalinen tarkastus ja todettiin mallin olevan kunnossa, lopuksi tehtiin uloskirjoitus pintamallina. Kaikille kolmelle pätkälle laadittiin oma mallinsa. Mukana oli pelkästään pintamalli. Taustakartaksi määriteltiin taiteviivat. Kiintopisteet syötettiin TCU -maastotietokoneelle orientointia varten. Samaa koneohjausmallia hyödynnettiin myös 3D-levityksessä. Mallia nostettiin tulevaan asfaltin yläpintaan. Mallin nosto tehtiin suoraan levittimen GCS900-järjestelmässä. Koneohjausjärjestelmät asennettiin jyrsimeen ja levittäjään siten, että paikantamiseen käytetty prismamasto sijaitsi työkoneen oikealla puolella. Työn tekemistä varten suljettiin liikenteeltä työkohteena ollut kaista. Paikannuskatveiden välttämiseksi prisma tuli olla aina tien ojan puolella. Tämä määritti työkoneen kulkusuunnan. Paikannukseen käytettiin kahta robottitakymetria (yhtä kerrallaan, toista siirrettiin työn edetessä) ja maksimietäisyytenä työkoneeseen 150 m. Takymetrit orientoitiin käyttäen laserkeilausta varten luotuja signalointipisteitä sekä näiden avulla luotuja apupisteitä (signaalipisteet (maalimerkki asfaltissa) hävisivät jyrsintä- ja levitystyön edetessä). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 23

24 Kaikki tasausjyrsinnät suoritettiin onnistuneesti koneohjauksen avulla. Tasausjyrsintöjen pinta-alat ja tasot on kuvattu liitetiedostoissa. - Kohde A: liite 18 - Kohde B: liite 19 - Kohde C: liite 20 Tasausmassan levityksen koneohjausta varioitiin pilotissa seuraavasti: Kohde A: - vasemman kaistan vähäiset tasausmassat levitettiin ennen oikeaa kaistaa ilman koneohjausta ns. lippakoneella tierekisterin suunnan vastaisesti paalun 3000 kohdalle - oikean kaistan tasausmassat levitettiin vasemman kaistan jälkeen koneohjauksen avulla tierekisterin suuntaisesti paaluvälille (reunapainuma mäessä) Kohde B: - vasemman kaistan tasausmassat levitettiin ensin koneohjauksen avulla tierekisterin vastaisesti paalulle (siirtyminen suoralta kaarelle ja klotoidille) - oikean kaistan tasausmassat levitettiin koneohjauksen avulla vasemman kaistan jälkeen tierekisterin suuntaisesti koko kohteelle Kohde C: - kohteelle ei tullut käytännössä erillisiä tasausmassoja, vaan tasaus levitettiin laatan kanssa samanaikaisesti. Lopullisen laatan levityksen koneohjausta varioitiin pilotissa seuraavasti: Kohde A: - vasen kaista levittiin ennen oikeaa kaistaa koneautomaation avulla tierekisterin vastaisesti - oikea kaista levitettiin vasemman kaistan jälkeen levittäjän oman kallistus- ja saumaautomatiikan avulla tierekisterin vastaisesti Kohde B: - vasen kaista levittiin ennen oikeaa kaistaa koneautomaation avulla tierekisterin vastaisesti - oikea kaista levitettiin vasemman kaistan jälkeen levittäjän oman kallistus- ja saumaautomatiikan avulla tierekisterin vastaisesti Kohde C: - vasen kaista levittiin ennen oikeaa kaistaa levittäjän oman kallistusautomatiikan avulla tierekisterin vastaisesti siten, että laatta oli kaistan reunalla (tasausjyrsitty pinta) vakiopaksuinen ja harjan vieressä hieman tätä paksumpi - oikea kaista levitettiin vasemman kaistan jälkeen levittäjän oman kallistus- ja saumaautomatiikan avulla tierekisterin vastaisesti. 24 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

25 Laadunvalvontamittaukset suoritti erillisellä robottitakymetrilla Mittaustekniikka Oy (Jorma Lavonen). Takymetrin orientointiin käytettiin samoja työmaan signalointipisteitä kuin mitä käytettiin myös koneohjauksessa käytetyn takymetrin orientointiin. Myös uusia apupisteitä käytettiin vastaavasti. Mittaukset suoritettiin mittaamalla tasatun pinnan poikkileikkauksia (6 mittausta/poikkileikkaus) noin 5 metrin välein. Vertailun koneohjausmalliin nähden teki Finnmap Infra Oy (Petri Niemi). Tasomaisuutta tarkkailtiin myös oikolautaa käyttäen. Tasausjyrsintä-, massatasaus- ja valmispintatarkkeet on esitetty erokuvina liitteissä: - Kohde A: liite 21 - Kohde B: liite 22 - Kohde C: liite 23 kuva 11. tietoketjun ja tiedonsiirron kaavio Vt6 pilotissa Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 25

26 3 TULOKSET 3.1 Mt116-pilotin tulokset Mobiilikartoituksen perushavainnot käsiteltiin Trimblen Applanix POS Pac MMS -ohjelmistolla (ns. paikannustiedon jälkiprosessointi). Tulokseksi saatiin prosessoitu ajorataratkaisu (liite 1). Trimble T3D GPS -ohjelmalla luotiin sbet-ajoratkaisun perusteella pistepilvelle ja kuville omat paikannustiedot. Jälkiprosessoidun paikannustiedon perusteella laskettiin Trimble Trident Analyst - ohjelmistolla pistepilven pisteille uudet sijainnit. Tämän jälkeen tarkistettiin visuaalisesti aineiston laatua. Lopuksi eksportoitiin pistepilvi LAS 1.2 -muotoon ja kuvat jpg -muotoon. Mittaustulosten tarkkuutta kuvattiin suureilla Down Position error RMS (korkeussuunta), East Position error RMS (tasosuunta) ja North Position error RMS (toinen tasosuunta). Laskennan tuottamien kuvaajien perusteella korkeusratkaisun tarkkuus on vaihdellut tässä prosessoinnin vaiheessa noin 1 3 cm välillä, tasotarkkuus 5 19 mm välillä ja toisessa suunnassa 8 30 mm välillä. Mittausalueen aluksi ja loppuosassa on ilmennyt tunnistamattomista syistä poikkeavaa epätarkkuutta. Nämä tulokset kuvaavat mobiilikartoituksen sisäistä mittaustarkkuutta silloin, kun referensseinä toimivia signalointipisteitä ei käytetä. Kuva 12. Esimerkki - ajorataratkaisun korkeussuuntainen tarkkuus (Mt116). 26 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

27 Mobiilikartoituksella saatiin jatkuva mitattu 3D-lähtötietomalli nykyisestä tienpinnasta ja sen epätasaisuuksista käytetyssä väyläkoordinaatistossa. Terrasolid Oy:n Microstation-ympäristössä toimivilla sovelluksilla tehtiin pistepilven peruskäsittelyt sekä epätasaisuuksien laskennat ja havainnollistukset. Pistepilvi oikeassa tarkassa koordinaatistojärjestelmässä mahdollistaa mallipohjaisen väylän korjaussuunnittelun. Numeerisessa muodossa epätasaisuustietoja ei vielä ole saatu tuotettua. Tuotettu lähtötietomalli oli erinomainen malliesimerkki myös urien havainnollistamisesta ja johti keskusteluun palvelutasomittausten ja mobiilikartoitusten vertailusta. Suoritetussa virheanalyysissa tien mediaanipinnan ja referenssipisteiden lopulliset saavutetut jäännösvirheet olivat + 0,002 m (keskiarvo), 0,004 m (keskihajonta), -0,0012 m (minimi) ja +0,005 m (maksimi). Kuva 13. Näkymä mobiilikartoitettuun pistepilveen. Oranssilla värjätty tien vertailupinnasta yli 20 mm syvemmät urat ja painaumat. Koko tieosuutta voitiin havainnollisesti tarkastella kohta kohdalta videoanimaationa. Eija Heikkilän kandidaatintyössä kehitettiin uusi tieväylien vaurioinventointiluokittelu (taulukko 2). Uusi luokitteluehdotus on Liikenneviraston nykyisissä ohjeissa kuvattua inventointimenettelyä yksityiskohtaisempi ja tarkempi. Menetelmää kokeiltiin Mt116-pilotissa käyttäen Tietomekka Oy:n TM-Autori -sovellusta kännykkää päätelaitteena käyttäen. Tehdyt havainnot siirrettiin Google Earth - sovellukseen, joissa niitä saattoi helposti ja havainnollisesti tarkastella. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 27

28 Taulukko 2. Tieväylien vaurioinventointiin yhteistyössä Pohjois-Suomen ELY-keskuksen kanssa tarkennettu taulukko. Kuva 14. Vaurioiden tallentaminen Autori-testisovelluksella. 28 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

29 Kuva 15. Autori-sovelluksen käyttöliittymä. Kuva 16. Vaurion tarkastelu Street View sovelluksella Google Earth -ympäristössä. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 29

30 Kuva 17. Havaitut vauriot havainnollisesti Google Earth -ympäristössä. Kuva 18. Älykästä metatietoa routavauriosta Google Earth -ympäristössä. 30 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

31 3.2 Kt51-pilotin tulokset Mobiilikartoituksen perushavainnot käsiteltiin Trimblen Applanix POS Pac MMS -ohjelmistolla (ns. paikannustiedon jälkiprosessointi). Tulokseksi saatiin prosessoitu ajorataratkaisu (liite 4). Trimble T3D GPS -ohjelmalla luotiin sbet-ajoratkaisun perusteella pistepilvelle ja kuville omat paikannustiedot. Jälkiprosessoidun paikannustiedon perusteella laskettiin Trimble Trident Analyst - ohjelmistolla pistepilven pisteille uudet sijainnit. Tämän jälkeen tarkistettiin visuaalisesti aineiston laatua. Lopuksi eksportoitiin pistepilvi LAS 1.2 -muotoon ja kuvat jpg -muotoon. Mittaustulosten tarkkuutta kuvattiin suureilla Down Position error RMS (korkeussuunta), East Position error RMS (tasosuunta) ja North Position error RMS (toinen tasosuunta). Laskennan tuottamien kuvaajien perusteella korkeusratkaisun tarkkuus on vaihdellut tässä prosessoinnin vaiheessa noin 1 5 cm välillä, tasotarkkuus 5 18 mm välillä ja toisessa suunnassa 7 24 mm välillä. Mittausalueen loppuosassa on ilmennyt tunnistamattomista syistä poikkeavaa epätarkkuutta. Nämä tulokset kuvaavat mobiilikartoituksen sisäistä mittaustarkkuutta silloin, kun referensseinä toimivia signalointipisteitä ei käytetä. Kuva 19. Esimerkki - ajorataratkaisun korkeussuuntainen tarkkuus (Kt51). Terrasolid Oy:n suorittaman prosessoinnin jälkeen tien mediaanipinnan ja referenssipisteiden lopulliset saavutetut jäännösvirheet olivat + 0,000 m (keskiarvo), 0,003 m (keskihajonta), -0,005 m (minimi) ja +0,005 m (maksimi). Maatutkaustulokset ovat liitteenä 6. Maatutkauksen tavoitteena oli varmistaa, että vanha päällyste ei mene tasausjyrsinnässä puhki. Maatutkaustulosten perusteella päällysteen paksuus on vaihdellut cm. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 31

32 Kuva 20. Esimerkki tulkittu maatutkaustulos (Kt51). Kohteen uuden tasauksen suunnitelma (Destia Oy, Jyrki Toivonen) voitiin tehdä Tekla Civil - ohjelmassa. Toimitetut poikkileikkaukset sekä tasausjyrsinnän ja massatasauksen erokuvat palvelivat toteutusta hyvin. Toteutusmallit, jotka oli laadittu Trimblen Business Center -ohjelmassa, toimivat tarkoituksen mukaisesti. Tasausjyrsinnän ja massatasauksen optimointi jäi vähäiseksi, koska väyläosan geometria oli jo pääosin suunniteltu ja lukittu. Optimoinnissa vertailtiin jyrsinnän ja massatasauksen massamääriä. Optimoinnissa haettiin massamäärien perusteella iteroimalla paaluväleittäin parasta uuden tasauksen korkeustasoa. Optimointiin ei Tekla Civil -ohjelmassa ollut automatisoituja työkaluja. Optimointiratkaisun hyvyydestä ei saatu tarkempia tietoja. Vertailua ei voitu tehdä, koska ei ollut käytettävissä soveltuvaa referenssiä vertailua varten. Optimointimalli jäi tarkemmin selvittämättä ja dokumentoimatta. Periaatteellisesti optimoinnissa on kysymys vastaavasta tehtävästä kuin uudisrakentamishankkeen tiensuunnittelusta, jossa pyritään löytämään mahdollisimman optimaalinen tienpinnan korkeussuuntainen geometriaratkaisu (tasausviivan taitekohdat, suorat, kaaret ja klotoidit). Ylläpitohankkeessa optimoidaan tasausviivaa mitatun epätasaisen tienpinnan suhteen, jossa haetaan periaatteellisesti paras mahdollinen korjattu geometria hyväksyttävissä olevilla rakentamiskustannuksilla ja muilla reunaehdoilla (esimerkiksi olemassa olevien liittyvien rakenteiden korkeusasemat, tierakenteiden kuormituskestävyys ja päällysrakenteen taipumat). Optimointi voidaan tehdä ainakin teoriassa tehokkaimmin, jos laserkeilaamalla mitattuun epätasaiseen tienpinnan pistepilveen on laskennallisesti sovitettu tiegeometrian matemaattiset parametrit eli taitekohdat, suorat, kaaret ja tarvittaessa klotoidit. 32 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

33 Kuva 21. Esimerkki Kt51-poikkileikkaus suunnitteluvaiheessa. Perustilanne suoralla tasauksella: vanhasta yksiajorataisesta tiestä (kaksisuuntainen liikenne, kaksipuoleinen sivukaltevuus) jyrsittiin harja pois ja ajoradan reuna täytettiin tasausmassalla ja näin saatiin molemmat kaistat yhteen suuntaan kaltevaksi. Kuvassa ei näy toista ajorataa. Kuva 22. Esimerkki tasausjyrsinnän ja massatasauksen erokuva suunnitteluvaiheessa. Vihreä väri 0 8 cm jyrsintää, sininen 8 30 cm jyrsintää, musta 0 8 cm tasausmassa, punainen 8 30 cm tasausmassa ja keltainen ei toimenpiteitä. Kuvassa näkyy myös uusi ajorata. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 33

34 Tiedonsiirto Tekla Civil -suunnitteluvaiheesta Trimble Business Center -ohjelmaan onnistui ilman havaittuja ongelmia. Valmista koneohjausmallia voitiin tarkastella Business Centerissä varsin monipuolisesti mm. vapaavalintaisten 3D-näkymien avulla, mallia voitiin vapaasti pyörittää ja zoomata näytöllä sekä tarkastelemalla mallia vapaavalintaisissa poikkileikkausnäkymissä. Malli on sidottu geometrian kautta paalulukemiin. Lisäksi voidaan ottaa vapaita leikkauksia mallista ja suorittaa erilaisia virtuaalinen ajoja mallin päällä. Myös erilaisia törmäystarkasteluita ja muita tarkistuksia voitiin tehdä. Valmis koneohjausmalli siirrettiin koneohjausjärjestelmään USB-muistitikulla binäärisessä SVD- ja SVL-formaateilla. SVD-tiedosto sisältää pintamallin ja SVL-tiedosto kaikki viivamaiset objektit. Binäärisen formaatin käyttö pienentää tiedostokokoa oleellisesti helpottaen ja nopeuttaen tiedonsiirtoa. Suuretkin aineistot on mahdollista viedä työkoneelle ilman aineiston pätkimistä pieniin palasiin. Tiedostoja voidaan lähettää myös helposti sähköpostilla esimerkiksi työmaalla olevaan kannettavaan tietokoneeseen. Päällysteen tasausjyrsinnän, massatasauksen ja päällystelaatan (tasapaksu) levitystyön ja tiivistyksen suoritti NCC Roads Oy. Jyrsinnän 3D-koneohjaus onnistui hyvin. Järjestelmän asentamisen jälkeisiä kalibrointeja tarvittiin vähän. Kallistusanturi kalibroitiin yhden kerran työkauden alussa. Jyrsintärummun piikkien jyrsintätasoa ei tarvinnut kalibroida työn aikana uudestaan. Jyrsintätason hienosäätöä suoritettiin jatkuvasti, jolloin päästiin jyrsityn pinnan tarkkuudessa tarkkuusluokkaan -6 ± 10 mm (keskiarvo ±keskihajonta, minimi -69 mm, maksimi +37 mm, havaintoja 3146 kpl). Tasausmassapinnan ja lopullisen asfalttilaatan pinnan tarkkuutta ei tutkittu. Koneohjauksessa yhden takymetrin käyttö ei ole riittävää. Jyrsintätyön etenemiseksi sujuvasti ilman yhden takymetrien siirtojen aiheuttamia taukoja tarvitaan vähintään kaksi takymetria. Yksi mittamies ehtii käyttämään molempia ohjaavia takymetreja jyrsintätyön edetessä, sekä varmistamaan laadun työn alussa. Näyttömiehen lisäksi myös kuljettajalla tulisi olla oma riittävän iso näyttö, josta kuljettaja voi nähdä paalulukemat sekä jyrsittävien alueiden ja taiteviivojen sijainnit. Tällöin mittamiehen ei tarvitsisi etukäteen merkitä maalaamalla ohjausmerkkejä tienpintaan. Takymetripaikannukseen aiheutui silloin tällöin katkoksia työmaaliikenteestä (kuorma-autot). Työmaaliikenne tulisi mahdollisuuksien mukaan järjestää ja ohjeistaa siten, ettei näkymäesteitä takymetrille aiheutuisi. Koneohjausjärjestelmän tulisi myös varoittaa kuljettajaa paikannuskatveesta esimerkiksi merkkiäänellä. Kt51-investointihanke oli korjaus- ja samalla uudisrakentamishanke, jossa asfaltin jyrsintää ja levitystä tehtiin mallipohjaisesti, kuten sitä tehtäisiin geometrian optimointia vaativassa mallipohjaisessa ylläpitohankkeessa. Ylläpidon tietomallit ovat uudisrakentamiseen nähden jonkin verran erilaisia tietosisällöltään ja tarkkuudeltaan. Mobiilikartoitetut tienpinnan lähtötietomallit ja niiden mittausprosessi kokonaisuutena on uutta infra-alalla, eikä niiden tekemiseen ole vielä yleisiä ohjeita. Korjaussuunnittelussa lähtökohtaisena tavoitteena on optimoida tasausjyrsintä ja massatasaus samalla geometriaa mahdollisimman hyvin parantaen. Tässä projektissa tarkasteltiin suunnitteluvaiheitta ja väylän tuotemallia vain asfalttitöiden laajuudessa. Pääurakoitsija Destia Oy on todennäköisesti käyttänyt mallipohjaista suunnittelua itse rakennussuunnittelussa. Toteutusmallia käytettiin asfalttijyrsimen koneohjaukseen, levitysryhmän mittamiehen lähtötietoina ja mallipohjaisessa laadunvarmistuksessa. Toteumamalli koostuu mittamiesten mittaustuloksista, jotka tallennettu Exceltaulukkoihin. Erillistä toteumamallikuvaa ei tuotettu. 34 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

35 Kuva 23. Esittelykuva kt51 hankkeen tietomalliprosessissa tehdyistä toiminnoista. Kuva 24. Kt51-hankkeessa käytetty toteutusmalli jyrsinnän 3D-ohjaukseen (Trimble Business Center, Geotrim Oy). Kuvan 3D-malleissa ei näy 2D-mallinnettuja jyrsintä- ja massatasausaluerajoja, jotka olivat myös oleellisia mallinnettuja tietoja toteutukseen. Aluerajat näkyivät xy-tason kuvassa koneohjausjärjestelmän näytöllä. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 35

36 Kuva 25. Kt51-hankkeessa käytetty toteutusmalli jyrsinnän 3D-ohjaukseen (Trimble Business Center, Geotrim Oy). Kuvassa näkyvät myös 2D-mallinnetut jyrsintä- ja massatasausaluerajat. 36 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

37 3.3 Vt6-pilotin tulokset Ennen päällysteen korjaustoimia mitatut PTM-mittaustulokset (mittaus ) on koottu tiivistetysti taulukoihin 3-5. Mittaussuureet on laskettu 10 m välein. URA-arvot ovat pääosin tyydyttäviä, joitakin huonoja kohtia. IRI-arvot osoittavat erittäin hyvää pituustasaisuutta. Taulukko 3. PTM-mittaustulokset - kohde A (6/324/2440-6/324/3020). Taulukko 4. PTM-mittaustulokset - kohde B (6/325/1620-6/325/2140). Taulukko 5. PTM-mittaustulokset - kohde C (6/325/3900-6/325/4400). Taulukko 6. Poikkisuuntaisen tasaisuuden (URA) arviointi (Tienpinnan laserrst-kuntoparametreista Suomessa, Ramboll Finland Oy). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 37

38 Taulukko 7. Pituussuuntaisen tasaisuuden (IRI) arviointi (Tienpinnan laserrst-kuntoparametreista Suomessa, Ramboll Finland Oy). Reunapainuman sivukaltevuuden mittaustulokset kohteesta A (oikea kaista) osoittavat sivukaltevuuden vaihdelleen 4 7 % välillä (taulukko 8): Taulukko 8. Reunapainuman sivukaltevuuden mittaustulokset, kohde A, tierekisteripaaluväli 6/324/2660-6/324/2880. Sivukaltevuustulokset kohteesta C (vasen kaista: keskiarvo -2.03, keskihajonta 0,95, minimi -4.03, maksimi 0.19, oikea kaista: keskiarvo -1.30, keskihajonta 0.66, minimi -2.24, maksimi 0.87) osoittivat sivukaltevuuden olevan selvästi liian pientä suoralla tieosuudella. 38 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

39 Taulukko 9. Sivukaltevuuden arviointi (Tienpinnan laserrst-kuntoparametreista Suomessa, Ramboll Finland Oy). Mobiilikartoituksen perushavainnot käsiteltiin Trimblen Applanix POS Pac MMS -ohjelmistolla (ns. paikannustiedon jälkiprosessointi). Tulokseksi saatiin prosessoitu ajorataratkaisu (liite 12). Trimble T3D GPS -ohjelmalla luotiin sbet-ajoratkaisun perusteella pistepilvelle ja kuville omat paikannustiedot. Jälkiprosessoidun paikannustiedon perusteella laskettiin Trimble Trident Analyst - ohjelmistolla pistepilven pisteille uudet sijainnit. Tämän jälkeen tarkistettiin visuaalisesti aineiston laatua. Lopuksi eksportoitiin pistepilvi LAS 1.2 -muotoon ja kuvat jpg -muotoon. Mittaustulosten tarkkuutta kuvattiin suureilla Down Position error RMS (korkeussuunta), East Position error RMS (tasosuunta) ja North Position error RMS (toinen tasosuunta). Laskennan tuottamien kuvaajien perusteella korkeusratkaisun tarkkuus on vaihdellut tässä prosessoinnin vaiheessa noin 1 18 cm välillä, tasotarkkuus 1 15 cm välillä ja toisessa suunnassa 1 18 cm välillä. Mittausalueen loppuosassa on ilmennyt tunnistamattomista syistä poikkeavaa epätarkkuutta. Nämä tulokset kuvaavat mobiilikartoituksen sisäistä mittaustarkkuutta silloin, kun referensseinä toimivia signalointipisteitä ei käytetä. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 39

40 Kuva 26. Esimerkki - ajorataratkaisun korkeussuuntainen tarkkuus (Vt6). Geotrim Oy:n toimittaman pistepilven tarkkuus referenssipisteiden koordinaatteihin verrattuna oli pisteiden x-koordinaateissa + 0,020 m (keskiarvo), 0,025 m (keskihajonta) ja 0,073 m (maksimipoikkeama), y-koordinaateissa + 0,060 m (keskiarvo), 0,077 m (keskihajonta) ja 0,254 m (maksimi) sekä z-koordinaateissa + 0,126 m (keskiarvo), 0,153 m (keskihajonta) ja 0,343 m (maksimi). Terrasolid Oy:n suorittaman prosessoinnin jälkeen tien mediaanipinnan ja referenssipisteiden lopulliset sovituksen sisäiset jäännösvirheet olivat + 0,000 m (keskiarvo), 0,001 m (keskihajonta), -0,003 m (minimi) ja +0,004 m (maksimi). Nämä tulokset eivät kuvaa todellista mittaustarkkuutta, vaan ainoastaan referenssipisteiden yhteensopivuuden kalibroituun pistepilveen nähden, joka tuloksen perusteella on onnistunut erittäin tarkasti. 40 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

41 Kuva 27. Mobiilikartoitetun pistepilven mittaustarkkuuden laskentamenetelmä käyttäen eri referenssipistevälejä (Terrasolid Oy). Käytettäessä 500 m välein olevia referenssipisteitä pistepilven kalibrointiin saavutettu pistepilven z- mittaustarkkuus kaikkiin referenssipisteisiin nähden oli + 0,025 m (keskiarvo) ± 0,019 m (keskihajonta). Käytettäessä 200 m välein referenssipisteitä, saavutettu z-mittaustarkkuus oli + 0,005 m (keskiarvo) ± 0,007 m (keskihajonta). Käytettäessä 100 m välein referenssipisteitä, saavutettu z- mittaustarkkuus oli + 0,003 m (keskiarvo) ± 0,005 m (keskihajonta). Tarkastelu kuvaa pistepilven mittaustarkkuutta hyvin suhteessa referenssipisteväliin. Taulukko 10. 3D-pistepilven mittaustarkkuus referenssipisteväliä (100 m, 200 m, 300 m) varioiden (Terrasolid Oy). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 41

42 Maatutkaustulokset Carement Oy:n tekemästä GPR-mittauksesta määrittivät päällystepaksuudet 1 m välein keskiarvoistettuna (liite 14b). Mittausten resoluutio (eli erottelukyky) oli mm. Mittaustarkkuutta ei ilmoitettu mittausraportissa. Kohde A 6/324/2440 6/324/3020 (580 m): Ensimmäiseltä osuudelta otettiin yksi referenssiporapala paalulta 2512 m. Porapalan paksuus oli 180 mm. Tulkitun päällysteen rajapinnan perusteella, päällystepaksuus vaihteli koko osuudella suuntaan yksi (tierekisterin suunta, oikea kaista) mm ja suuntaan kaksi mm. Kohde B 6/325/1620 6/325/2140 (520 m): Toiselta osuudelta otettiin yksi referenssiporapala paalulta 1865 m. Porapalan paksuus oli 175 mm. Tulkitun päällysteen rajapinnan perusteella, päällystepaksuus vaihteli koko osuudella suuntaan yksi mm ja suuntaan kaksi mm. Kohde C 6/325/3900 6/325/4400 (500 m): Kolmannelta osuudelta otettiin yksi referenssiporapala paalulta 4183 m. Porapalan paksuus oli 175 mm. Tulkitun päällysteen rajapinnan perusteella, päällystepaksuus vaihteli koko osuudella suuntaan yksi mm ja suuntaan kaksi mm. Kuva 28. Esimerkki pituusprofiili maatutkalla mitattuna kohteelle A (6/324/2440-6/324/3020). 42 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

43 Kohteiden suunnittelu tehtiin Tekla Civil- ja Inroads- ohjelmilla. Mobiilikartoitetun 3D-pistepilven käyttö suunnittelussa ja optimoinnissa sujui kaikissa kohteissa ilman ongelmia. Sivukaltevuuden optimointi ja samalla tehdyn jyrsinnästä jäävän päällystepaksuuden tarkastelu onnistui käytetyillä ohjelmilla. Mitään erityisiä ongelmia tai muita havaintoja eivät suunnittelutoimistot raportoineet. Kohdesuunnittelu vaati konsulteilta työaikaa keskimäärin arviolta noin 20 henkilötyötuntia/kohde. Kohteessa A oleellisin tutkittava asia oli minimoida reunapainuman tasaamiseen tarvittavaa massamäärää tietyin reunaehdoin. Kohteessa B oleellisin tutkittava asia oli sivukaltevuuspuutteen korjaaminen kaarteessa. Kohteessa C oleellisin asia oli korjata suoralla tiellä oleva sivukaltevuuspuute sekä tarkastella pitkää ja loivaa pituussuuntaista heittoa. Tässä käytettyjä suunnittelumenetelmiä ei ylläpidon puolella ole vielä dokumentoitu ja ohjeistettu. Koneohjausmallien tuottaminen ja tiedonsiirto onnistui ongelmitta vastaavasti kuin se tehtiin Kt51- pilotissa. Kaikille kolmelle kohteelle A, B ja C tehtiin omat pintamallit. Tiedonsiirto koneohjausjärjestelmiin tehtiin USB -muistitikulla SVD -binääriformaatissa. Kaikissa työvaiheissa käytettiin samaa Trimble CSC900 -koneohjausjärjestelmää. Koneohjausmallien laadinta sujui ilman ongelmia, suunnittelijoilta saadut aineistot todettiin tekniseltä laadulta hyviksi ja koneohjaukseen sopiviksi. Koneohjaus jyrsinnässä ja levityksessä suoritettiin kahden takymetrin avulla. Takymetrien vaihtaminen lennosta onnistui ongelmitta. Työkoneella kuitenkin pysähdyttiin takymetria vaihdettaessa pieneksi hetkeksi, tällöin vaihdettiin radiokanavaa ja varmistettiin uuden takymetrin hakeutuminen ja kiinnittyminen työkoneen prismaan. Kohteessa A jyrsintäpinnan (havaintoja 146 kpl) tarkkuus koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m), kohteessa B jyrsintäpinnan (havaintoja 84 kpl) tarkkuus koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m), ja kohteessa C jyrsintäpinnan (havaintoja 109 kpl) koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m). Kohteessa A massatasauspinnan (havaintoja 42 kpl) tarkkuus koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m), ja kohteessa B massatasauspinnan (havaintoja 125 kpl) tarkkuus koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m) Kohteessa C erillistä massatasausta ei tehty. Kohteessa A päällystelaatan (havaintoja 187 kpl) tarkkuus koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m), kohteessa B päällystelaatan (havaintoja 179 kpl) tarkkuus koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m), ja kohteessa C päällystelaatan (havaintoja 142 kpl) koneohjausmalliin nähden oli ± m (keskiarvo ± keskihajonta, minimi , maksimi m). Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 43

44 Toimenpiteiden jälkeen mitattujen tarkemittausten avulla suunnitelmakorkoihin tehtyjen vertailujen keskiarvot ja keskihajonnat kuvastavat hyvin työn onnistumista. Sen sijaan suuret erot minimeissä ja maksimeissa saattavat johtua mittavirheistä. Työssä ei katsottu järkeväksi tutkia näitä mittavirheitä, koska myös työnaikainen tarkkailu osoitti menetelmät toimiviksi. Tasausjyrsinnän ja massatasauksen arvioidut ja mitatut toteumat ovat lähellä toisiaan. Tasausjyrsinnän toteutunutta massamäärää (m 3 ) ei voitu mitata. Suunnitteluvaiheessa laadittu optimointiratkaisu voitiin koneohjausta hyödyntäen toteuttaa. Taulukko 11. Vt6-toteutumien vertailua suunnitelmaan. 44 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

45 4 ARVIOINTIA 4.1 Mt116-pilotin tulosten arviointi Mobiililaserkeilauksella voitiin mitata tarkka, tietorikas ja havainnollinen kolmiulotteinen malli epätasaisesta tienpinnasta. Visuaalinen havainnointi mobiililla päätelaitteella ja ohjelmoidulla käyttöliittymällä onnistui toiminnallisesti. Nämä tiedot voitiin siirtää havainnollistavaan Google Earth -ympäristöön. Eija Heikkilän kandidaatintyössä kehitettyä uutta ja tarkempaa havainnointimenetelmää ja vaurioluokittelua kannattaa kehittää edelleen ja mahdollisuuksien mukaan ohjeistaa alalla yleisesti hyödynnettäväksi. Tiedonsiirtoa ja yhdistämistä mobiilikartoitettuun malliin ei ehditty tekemään. Palvelutasomittausten korvaaminen mobiililaserkeilauksella on tulevaisuudessa mahdollista. Mobiililaserkeilauksen tarkkuus tulee kuitenkin hyvin suurella todennäköisyydellä paranemaan. Mobiililaserkeilauksen tuottama lisäinformaatio palvelutasomittaukseen verrattuna on suuri. Esimerkkinä mainittakoon erilaiset inventoinnit (varusteet ja laitteet; liikennemerkkien kunto, reunakaiteen korkeus) ja pistepilven intensiteettiin perustuva tiemerkintöjen kuntomittaus. URA parametrina pystytään määrittämään mobiilikeilausaineistosta ja sen säilyttäminen ohjelmointiparametrina on järkevää. IRI parametrin korvaamista mobiilikartoitetun aineiston pistepilvestä laskettavista pituus- ja poikkisuuntaisista muutoksista on syytä tutkia. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 45

46 4.2 Kt51-pilotin tulosten arviointi Mobiililaserkeilauksella voitiin mitata nopeasti tarkka, tietorikas ja havainnollinen kolmiulotteinen malli epätasaisesta tienpinnasta. Maatutkaluotauksen tarkoituksena oli varmistaa, ettei vanhaa päällystettä jyrsitä tasausjyrsinnässä puhki. Muutamassa kohdassa päällyste kuitenkin jyrsittiin kokonaan, mikä herätti kysymyksen maatutkauksen mittaustarkkuuden hallinnasta ja riittävyydestä. Suunnitteluratkaisun optimointiin ei käytetyssä väylämallinnusohjelmassa ollut riittävästi valmiita työkaluja. Vapaata optimointia rajoitti myös suuren työmaan jo aiemmin lukitut geometriaratkaisut. Suunnittelija onnistui kuitenkin löytämään toteutukseen käyttökelpoisen optimointiratkaisun. Tiedonsiirrossa koneohjausjärjestelmään ja itse koneohjauksessa ei ollut esille nostettavia ongelmia. Laadunvalvontamittausten perusteella kohteen tasausjyrsintä onnistui hyvin. Tasausmassaa ja lopullista päällystelaattaa ei levitetty koneohjauksen avulla. Tarkemittauksia päällystetyltä pinnalta ei tehty. Ne tehdään 2017 lopullisen kulutuspinnan levityksen jälkeen. Suurin hyöty saavutettiin tarkan lähtötietomallin avulla tehtävästä tarkasta massalaskelmasta sekä toteutuksen ohjaukseen ja itse toteutukseen tarvittujen resurssien pienentymisestä. Toteutuksen ohjauksessa käytetyt maastomittaukset pystyttiin koneohjauksen ansiosta jättämään kokonaan pois. Koneohjauksen avulla laadullisesti riittävä lopputulos saavutettiin yhdellä työstökerralla. Destian mittauspäällikkö Sonja Chakrounin mukaan perinteisellä menetelmällä toteutuksen ohjauksessa vaaditaan yleensä vähintään kolme mittauskertaa ja itse toteutuksessa vähintään kaksi työstökertaa. Lisäksi mobiilikartoitus- ja koneohjausmenetelmät parantavat oleellisesti työturvallisuutta vähentämällä ajoradalla tehtävää mittaustyötä. Taulukko 12. Perinteisen ja tasausoptimointimenetelmän vertailu Kt51-hankkeessa. 46 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

47 4.3 Vt6-pilotin tulosten arviointi Vt6-pilotti osoittaa, että mallipohjaista suunnittelua ja koneohjausta on mahdollista hyödyntää ilman työmaalle tarkoitusta varten rakennettua kiintopisteverkkoa. Tällöin mobiilikartoituksessa käytettyjen signalointipisteiden keskinäinen sijainti mitattiin korkeussuunnassa erittäin tarkasti työmaalla käytetyssä koordinaatistojärjestelmässä (tarkkavaaitus). Vaakasuunnassa signalointipisteet mitattiin epätarkemmin VRS -palvelua käyttäen RTK-GNSS -menetelmällä. Kohteissa A, B ja C olleet erityyppiset ongelmat pystyttiin korjaamaan koneohjauksen avulla tehtyjen suunnitelmien ja mitattujen lähtötietojen perusteella. Koneohjausmallit olisi hyvä luoda suunnitellussa sekä tasaukselle että lopulliselle pinnalle. Tässä pilotissa lopullisen pinnan koneohjausmallina käytettiin tasauspinnan mallia 40 mm offsetilla nostettuna. Koneohjausmalleista olisi syytä tehdä myös riittävän leveitä, jotta työkoneen mallin ulkopuolelle joutumisen vaaraa ei olisi. Ratkaisu voisi perinteisellä yksi ajorataisella tiellä olla: 1) määritetään taiteviiva normaalisti tien harjalle 2) määritetään taiteviiva normaalisti tien / päällysteen reunalle 3) lasketaan sivukaltevuus normaalisti 4) lisätään yksi apu taiteviiva tien ulkopuolelle siten, että poikkileikkausta jatketaan samassa lasketussa sivukaltevuudessa. Arvioitaessa mallipohjaisen tasauksen vaikutusta lopullisen pinnan laatuun ja ajettavuuteen, on IRI tämänhetkisistä parametreista ainut jonka avulla arviointia voi tehdä pituussuunnassa. Absoluuttisen korkeusaseman tarkastelu on turhaa ympäristössä, jossa tie on kulkenut samassa paikkaa jo vuosikymmenet. Kaikilta koneohjauskohteilta yhteenlaskettu, molempiin suuntiin mitattu IRI oli ennen korjaustoimenpiteitä 1.50 ± 0.59 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi 0.61, maksimi 4.54) Korjausten jälkeen mitatut arvot olivat 1.04 ± 0.41 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi 0.36, maksimi 3.44) Parantumista oli siis tapahtunut (yksikköä) 0.46 ± 0.18 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi 0.25, maksimi 1.10) Vertailu voidaan tehdä koko vuoden 2012 päällystekohteeseen, pituus metriä. Muilla osilla kyseistä kohdetta ei tasaustoimenpiteitä tehty. Koko päällystyskohteelta yhteenlaskettu, molempiin suuntiin mitattu IRI oli ennen korjaustoimenpiteitä 1.50 ± 0.68 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi 0.39, maksimi 6.58) Korjausten jälkeen mitatut arvot olivat 0.96 ± 0.46 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi 0.29, maksimi 5.84) Parantumista oli siis tapahtunut (yksikköä) 0.54 ± 0.22 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi 0.10, maksimi 0.73) Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 47

48 IRI arvojen osalta voidaan siis päätellä, että keskimäärin koneohjauskohteet parantuivat, kuten kohde parani ylipäätään. Sen sijaan koneohjauksen avulla ne kohdat, joissa IRI arvo kuvasti suurta epätasaisuutta, paranivat paremmin. IRI tarkastelussa on syytä ottaa huomioon, että IRI ei ollut se parametri, jonka perusteella kohteet valittiin. Lisäksi tarkastelun lopputuloksena voi kyseenalaistaa IRI arvon käytön kuntoparametrina. Kohteella C sivukaltevuuden mitattu arvo oli ennen toimenpiteitä 1.66 ± 0.89 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi -4.03, maksimi 0.87 (kovera)) Korjausten jälkeen mitatut arvot olivat 2.98 ± 0.46 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi -3.20, maksimi -1.00) Parantumista oli siis tapahtunut (yksikköä) 1.32 ± 0.44 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi -0.83, maksimi 1.87) Kohteella A suunnassa 1 plv sivukaltevuuden mitattu arvo oli ennen toimenpiteitä 5.18 ± 0.87 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi -7.02, maksimi -4.09) Korjausten jälkeen mitatut arvot olivat 3.16 ± 0.08 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi -3.30, maksimi -3.00) Parantumista oli siis tapahtunut (yksikköä) 2.02 ± 0.79 (keskiarvo ± keskihajonta, minimi -3.72, maksimi -1.09) Kohteilla A ja C tehdyt kaltevuusmittaukset ennen ja jälkeen toimenpiteiden osoittivat erinomaista parannusta koneohjaustoimenpiteen jälkeen. 48 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

49 4.4 Tietomallintamisen haasteellisuuden arviointi / Arviointisapluuna Infra FINBIM -hanketta varten VTT on kehittänyt arviointisapluunan, jonka avulla arvioidaan pilottihankkeiden tietomallinnusvalmiuksia. Arviointisapluuna on jaettu 11 kategoriaan ja kussakin kategoriassa on kuusi valmiustasoa. Arvioitavat kategoriat ovat seuraavat: A: Procurement and delivery method B: BIM skills C: Project participant roles D: Process description E: Initial data F: BIM scope G: GIS-BIM integration H: Geometric modelling I: OpenBIM/Standards J: Information delivery management K: As-built information Arviointisapluunaa käytetään eri pilottihankkeiden tietomallinnusvalmiuksien vertailuun ja haasteellisuuden arviointiin sekä tavoitteiden asettamisessa ja niiden saavuttamisen todentamisessa. Arviointisapluunan kategoriat ja niiden valmiustasot on esitetty kuvassa 29. Kuva 29. Arviointisapluunan kategoriat ja valmiustasot Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 49

50 Infra FINBIM -hankkeen alussa arviointisapluunan avulla määriteltiin infrarakentamisen tietomallinnuksen nykytila ja hankkeen jälkeinen tavoitetila. Tulokset on esitetty kuvissa 30 ja 31. Määrittely tehtiin esteidenpoistoryhmässä, johon kuuluivat seuraavat henkilöt: Kimmo Laatunen Harri Mäkelä Antti Karjalainen Juha Liukas Tapani Toivanen Rauno Heikkilä Juha Hyvärinen Tarja Mäkeläinen VR Track Oy Innogeo Oy WSP Oy Sito Lemminkäinen Oyj Oulun yliopisto VTT VTT Kuva 30. Esteidenpoistoryhmän näkemys infrarakentamisen tietomallinnuksen nykytilasta arviointisapluunan kategorioiden perusteella ennen Infra FINBIM -hanketta. 50 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

51 Kuva 31. Esteidenpoistoryhmän näkemys infrarakentamisen tietomallinnuksen tavoitetilasta Infra FINBIM -hankkeen jälkeen. Arviointisapluunatutkimus on tehty pilottihankkeen loppuvaiheessa tai hankkeen päättymisen jälkeen haastattelututkimuksena. Haastattelussa pilotin vastuuhenkilö on arvioinut pilotin tason oman näkemyksensä mukaisesti. Maintenance BIM -pilotissa osapilotin D (sivukaltevuusongelmaisen tien korjaaminen) arvioinnin teki Manu Marttinen NCC Roads Oy:stä. Arvion tiedonsiirron toimivuudesta (kategoria I) teki Markku Pienimäki FINNMAP Infra Oy:stä sähköpostitse. Tulokset on esitetty kuvassa 32. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 51

52 Kuva 32. Maintenance BIM pilotin tulokset (osapilotti D, sivukaltevuusongelmaisen tien korjaaminen). Tuloksista nähdään, että Maintenance BIM:n osapilotissa D saavutettu taso on varsin hyvä verrattuna infra-alan yleiseen lähtötasoon. Esteidenpoistoryhmän asettama tavoitetila saavutettiin tai jopa ylitettiin viidessä kategoriassa (B, C, D, E ja F). Tämä on signaali siitä, että pilottiin sitoutuneet tahot ovat ottaneet merkittäviä askelia kohti infrarakentamisen tietomallipohjaista tulevaisuutta. Selvästi tavoitetilaa alemmalle tasolle jäätiin kategoriassa A (procurement and delivery method), koska pilotoinnin kohteena ei ollut mallipohjaisten palvelujen hankinta. Kategorioissa H, I ja J pilotin valmiustaso oli 3. Esteidenpoistoryhmän näkemys alan lähtötasosta on 2 ja tavoitetasosta 4 näissä kategorioissa. Maintenance BIM:n osapilotin D kannalta vaikeasti arvioitava kategoria oli K (as-built information). Työkoneet mittaavat työmaalla toteumaa mallipohjaisesti, mutta tieto ei siirry automaattisesti eteenpäin. Toinen kategoria, jossa arviointi ei ollut yksiselitteistä, oli G (GIS-BIM integration). Osapilottiin D kuului kaksi kohdetta, Kt51 ja Vt6. Näistä Kt51:ssä käytettiin runkopisteverkkoa, joka oli kiinnitetty EUROFIN-koordinaatistoon. Vt6:n osalta luotiin paikalliskoordinaatisto. Näin ollen näiden kahden kohteen valmiustasot kategoriassa G poikkeavat merkittävästi toisistaan. On huomattava, että kuvaa 32 varten kategorioiden G ja K valmiustasoksi on asetettu arvo 1, vaikkei tämä tasoarvio kattavasti kuvaa pilotin tilannetta. 52 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

53 4.5 Jatkotutkimus- ja kehitysehdotuksia Lähtötietojen hankinta ja mallintaminen (vrt. AP3): Mobiilikartoitus osoittautui nopeaksi, tarkaksi, tietorikkaaksi ja turvalliseksi mittausmenetelmäksi ylläpidon lähtötietojen hankinnassa. Mobiilikartoituksen laajempaa käyttöönottoa ja hyödyntämistä ylläpidon toimialueella kannattaa voimakkaasti tukea ja edistää. Periaatteessa vuosittain tehtävät palvelutasomittaukset voidaan korvata mobiilikartoitusmittauksilla, joiden tuloksista voidaan suhteellisten epätasaisuussuureiden (IRI, URA) lisäksi tuottaa huomattavasti monipuolisempia ja tarkempi kuva tienpinnan epätasaisuudesta ja ongelmakohdista. Pistepilvestä voidaan automaattisesti laskea ja tunnistaa erilaisia matemaattisia parametreja nykyisen tien geometriasta ja epätasaisuuksista. Mobiilikartoitus voi tulevaisuudessa mahdollistaa sekä ohjelmointi- että hanketason mittaukset. Lisäksi mittaustarkkuus on riittävä automaattisen työkoneohjauksen käyttöönottamiseen myös ylläpidossa. Mobiilikartoituksessa 50 m väli signalointipisteillä riittää koneohjaukseen tarvittavaan mallinnustarkkuuteen. 500 m pistevälillä ei saavuteta riittävää tarkkuutta. Jossain olosuhteissa m pisteväli voi olla riittävä. Maatutkauksessa referenssiporapaloja tulisi ottaa systemaattisesti nykyistä enemmän, jotta saavutettua mittaustarkkuutta voitaisiin arvioida ja parantaa (minimi 3 kpl/mittausalue, ei pitäisi olla kustannuskysymys). Suunnittelu mallintamalla (vrt. AP3): Mallipohjainen suunnittelu ja toteutus koneohjauksen avulla onnistuivat hyvin erilaisissa kokeilluissa toimintaympäristöissä. Tilaajalle pystyttiin tuottamaan jo suunnitteluvaiheessa tarkkaa kustannustietoa toteutuksesta. Tämä voi parantaa ja tarkentaa kustannushallintaa hankkeiden suunnittelu- ja hankintavaiheissa. Maintenance BIM tutkii tätä tarkemmin vuoden 2013 pilottikohteissa. Suunnittelussa on myös otettava huomioon, että työkoneen prisma on oltava koko ajan koneohjausmallin sisällä, ts. mallit on suunniteltava riittävän leveiksi. Tarkka jatkuva mittaus mahdollistaa tulevaisuudessa ns. jatkuvan siirtymäkiilan periaatteen käytön ylläpidossa. Menetelmässä jokaiseen eri tienkohtaan voidaan suunnitella optimaalinen täsmäkorjaus. Maintenance BIM tutkii tätä tarkemmin vuoden 2013 pilottikohteissa. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 53

54 Toteutus mallin avulla (vrt. AP3): Koneohjaus toteutettiin kaikissa pilottikohteissa takymetria paikannustekniikkana käyttäen. Työssä käytettiin kahta takymetriä: toisen takymetrin ohjatessa työkonetta toista takymetriä siirrettiin seuraavalle asemapaikalle. Perussääntönä voi pitää, että matka työkoneelta takymetrille saa olla maksimissaan 150 metriä. Tällöin yhden takymetrin vaikutusalueella päästiin etenemään maksimissaan 300 metriä. Työkoneeseen oli kiinnitettynä yksi prisma koneen oikealle puolelle. Teiden ylläpito kohteissa ajosuunta on tällöin suunniteltava siten, että prisma on aina ojan puolella, jotta liikenteellä olevalla kaistalla kulkeva raskas liikenne ei katko prisma-takymetri -yhteyttä. Myös kuperien taitteiden kohdalla ja harjojen kohdalla ajosuunnan suunnittelulla on merkitystä, koska korkeusasema tulee suunnitelmasta aina prisman kohdalta. Levitystyössä päästiin parhaaseen lopputulokseen silloin kun levitintä ohjaava takymetri oli levittimen kulkusuuntaan nähden etupuolella: tällöin levittimen takana tapahtuva liittymien ja lippojen jyräystyö ei häiritse prisma-takymetri -yhteyttä. Toteutuman mittaaminen mallintamisprosessissa (vrt. AP3): Piloteissa toteumat mitattiin takymetrilla. Takymetrimittausten oikeellisuus ja virheettömyys tulisi voida tarkistaa jo mittausten aikana. Nykyinen toimintamalli, jossa mittamies vain mittaa paikkatietoa kentältä ja vasta työmaatoimistolla tarkistaa tulosten oikeellisuuden, saattaa johtaa virheellisten mittatulosten toimittamiseen urakoitsijalle ja sitä kautta mahdollistaa virheellisen toteutuksen. Avoimen tiedonsiirron mahdollisuudet ja toimivuus (vrt. AP2): Tieverkon ylläpidossa ELY-keskukset hankkivat etenkin rakenteenparannustöissä kohdesuunnittelun suunnittelutoimistolta A ja kohteen toteutuksen urakoitsijalta B. Perinteissä prosessissa tieto lähtötietojen hankinnan syistä ja ajankohdasta ei siirry suunnittelijalle. Myöskään tieto suunnittelijan käyttämistä ratkaisuista ei siirry urakoitsijalle. Toiminnot ovat toisistaan toimijoiden näkökulmasta katsottuna erillisiä. Myöskään palautetta urakoitsijalta suunnittelijalle ei synny. Kuvassa 29 on kuvattu ylläpitomallin tai GIS-pohjaisen, älykkään metatietovaraston hyödyntämismahdollisuuksia tiedonkulun välineenä toimintakentällä. Ylläpidon oma ylläpitomalli, metatietovarasto voisi tulevaisuudessa sisältää paitsi mitattua lähtötietoa myös rekisteripohjaista tietoa ja eri toimijoiden tai tienkäyttäjien havaintoja. Kuvassa 30 on kuvattu ylläpitomalli mahdollista tietosisältöä. Mallipohjainen tiedonsiirto ylläpidon eri prosessien välillä mahdollistaisikin tulevaisuudessa paremman vuorovaikutuksen ja tiedonkulun, sekä olemassa olevan tiedon hyödyntämisen ylläpidon eri toimijoiden välillä. Kyseisen prosessin testausta suoritaan Maintenance BIM 2013 hankkeessa. 54 Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM MAINTENANCE-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä

55 Kuva 33. Vuorovaikutteisuuden haasteet ylläpidon eri sektoreiden välillä. Kuva 34. Hahmotelmaa ylläpidon omasta tietomallista. Built Environment Process Re-engineering PRE INFRA FINBIM Maintenance-BIM Manu Marttinen, Rauno Heikkilä 55