VUOSIKERTOMUS 2012 ANNUAL REPORT 2012
Paikkatietoa Maasta avaruuteen Geodeettisessa laitoksessa tehdään paikkatietoinfrastruktuureja tukevaa tutkimusta ja kehitystyötä. Geodeettinen laitos: tarjoaa tieteellisen perustan Suomen kartoille, paikkatiedoille ja paikannukselle tutkii ja kehittää paikkatietojen mittaus-, tuottamis- ja hyödyntämismenetelmiä tekee yhteistyötä yritysten, yliopistojen, tutkimuslaitosten ja julkisyhteisöjen kanssa Geoinformation from space to Earth The Finnish Geodetic Institute (FGI) carries out research and development for spatial data infrastructures. The FGI: provides a scientific basis for Finnish maps and geospatial information carries out research and development on methods for the measurements, data acquisition, processing and exploiting of geospatial information co-operates with industry, universities and governmental organisations nationally and internationally
Sisältö 6 Johdon katsaus 10 Referenssijärjestelmät 24 Mobiili geomatiikka 38 Paikkatietoinfrastruktuurit 46 Muuttuva Maa 50 Henkilöstö ja talous 54 Julkaisut 2012 Contents 6 FGI Executive Board s review 10 Reference systems 24 Mobile geomatics 38 Spatial data infrastructures 46 Changing Earth 50 Personnel and finance 54 Publications 2012 64 Publications 2011
Johdon Ylijohtajan katsaus katselmus Tutkimuksen toimintaympäristö ja vaatimukset muuttuvat. Geodeettinen laitos on vuoden 2012 aikana osallistunut lukuisiin tieteellisiin tilaisuuksiin ja ollut aktiivisesti esillä myös muissa ammatillisissa ja julkisissa tapahtumissa. Laitoksen näkyvyyttä on osaltaan lisännyt Geodeettisen laitoksen visuaalisen ilmeen ja www-sivujen uudistus. Laitos on esitellyt tutkimusprototyyppien demonstraatioita kansainvälisissä ja lukuisissa kansallisissa tilaisuuksissa. Geodeettisen laitoksen MenoksiMetsään!-projekti on ollut osa World Design Capital Helsinki 2012 -ohjelmaa. Tapiolan 3D mallia ja Tassu-monikosketuskarttaa on esitelty Tampereen asuntomessuilla, Kampin Laiturissa Fiilari-näyttelyssä sekä Paikkatietomarkkinoilla Messukeskuksessa. 3D Tapiola löytyy myös Google Play:stä. Geodeettinen laitos on ollut mukana eurooppalaista avaruustoimintaa esittelevässä European Space Expossa, Helsingin Narinkkatorilla. Tutkimustuloksia on esitelty jopa vuosittaisessa maailman suurimmassa mobiilialan Mobile World Congress (MWC) Barcelona 2012 tapahtumassa. Tekniikka&Talous-verkkolehdessä on ollut lehtijuttu laitoksen kehittämästä ensimmäisestä monikanavaisesta laserkeilaimesta, jolla saadaan kolmiulotteista väritietoa, mikä on maailmanlaajuisesti täysin uutta kohteiden tunnistuksessa. Geodeettisen laitoksen GPS-häirintätutkimusta on esitelty Ylen Prisma Studiossa. Syyskuussa 2012 järjestetty Pohjoismaisen geodeettisen komission syyskoulu keräsi lähes 50 osallistujaa Pohjoismaista ja Baltian maista. Geodeettisen laitoksen, pohjoismaisen navigointiyhdistyksen (NNF) ja Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) järjestön koordinoimaan navigoinnin ja sisätilapaikannuksen konferenssiin Helsingissä osallistui 123 tutkijaa. Nämä kuluneen vuoden tapahtumat ja demonstraatiot ovat esimerkkejä Geodeettisen laitoksen halusta olla entistä aktiivisemmin vuorovaikutuksessa yhteiskunnan eri osa-alueilla. Tutkimustulosten esittely laajalle yleisölle vaatii kuitenkin paitsi paljon uurastusta, myös merkittävät resurssit. Ulkopuolisen rahoituksen osuus Geodeettisen laitoksen kokonaisrahoituksesta vuonna 2012 oli 33 prosenttia. Tärkeimmät tutkimushankkeiden rahoittajatahot ovat Suomen Akatemia, Tekes, EU, Euroopan FGI Executive Board s review The environment and demands for research are changing. In 2012, the Finnish Geodetic Institute (FGI) was actively involved in addition to scientific events in a broader range of professional and public events. Renewing the visual look and web pages of the FGI has also enhanced the institute s visibility. The new research prototypes developed at FGI have been demonstrated at numerous national and international events. The FGI s MenoksiMetsään! project was approved as part of the World Design Capital Helsinki 2012 programme. A 3D model of Tapiola and a Tassu multi-touch screen map were introduced to the public at a recent housing fair in Tampere, at the Fiilari exhibition in Kamppi s Laituri and at the GIS Expo (Paikkatietomarkkinat) in the Helsinki Exhibition and Convention Centre. The 3D Tapiola city model is also available for Android devices in Google Play. The Finnish Geodetic Institute also took part in the European Space Expo held at Narinkkatori in the centre of Helsinki. Furthermore, some of the FGI s research achievements were presented at the largest event in the mobile industry, the annual Mobile World Congress (MWC) in Barcelona. The web magazine Tekniikka&Talous published an article on the hyperspectral laser scanner developed by the FGI, which produces spectral information in 3-dimensions from objects. This is unique on a world scale in the field of object recognition. Research on GPS jamming and spoofing was presented in Yle s Prisma Studio. The autumn school of the Nordic Geodetic Commission, which was organised by the FGI in September, attracted nearly 50 participants from the Nordic and Baltic countries. In total, 123 researchers attended the Ubiquitous Positioning, Indoor Navigation and Location-Based Service (UPINLBS) conference organised by the FGI, the Nordic Institute of Navigation (NNF) and the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). These events and demonstrations are examples of the FGI s desire to actively interact with society in various areas. Disseminating our research findings to a wide audience requires not only dedicated work, but also financial resources. The amount of external funding of the FGI was 33% of the total funding in 2012. The most crucial bodies for research funding include the Academy of Finland, the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation (Tekes), the EU, the European Space Agency (ESA), the Ministry of Agriculture and Forestry and the Ministry of Defence s Scientific Advisory Board for Defence (Matine). Financial resources from international funding bodies are being applied for more and more intensively. For several 6
Avaruusjärjestö (ESA), Maa- ja metsätalousministeriö sekä Matine. Kansainvälistä rahaa haetaan entistä ahkerammin. Laitoksessa on ollut jo usean vuoden ajan yli 10 Suomen Akatemian hanketta, mikä kuvaa tutkimuksen laatua, kuin myös se, että laitoksen johtama Laserkeilaustutkimuksen huippuyksikköhakemus valittiin Suomen Akatemian huippuyksikköohjelmaan kaudelle 2014 2019. Vuosiksi 2012 2016 laitokselle on budjetoitu 8,1 miljoonaa euroa Metsähovin tutkimusaseman kehittämiseen. Suomen satelliittipaikannuksen runkoverkon (FinnRef ) uudistus on meneillään, samoin satelliittilaserin, painovoima- ja VLBI -mittauskaluston hankinta. Ensi vuonna Geodeettinen laitos avaa paikannussignaalin korjausta tarjoavan avoimen palvelun. Tutkimuksen vaikuttavuuden kannalta laaja-alainen yhteistyö tutkimus- ja yritysosapuolten kanssa on välttämätöntä. Yhden kanavan tähän yhteistyöhön tarjoaa strategisen huippuosaamisen keskittymät eli SHOKIT. Geodeettisesta laitoksesta tuli kesäkuussa 2012 Energian ja ympäristön strategisen huippuosaamisen keskittymän CLEEN Oy:n osakas. Laitos on toiminut myös aktiivisesti Luonnonvara- ja ympäristötutkimuksen yhteenliittymässä (LYNET). Geodeettisen laitoksen kannalta on tärkeää, että yhteistyö eri toimijoiden kanssa lisääntyy ja syvenee tulevaisuudessa. Geodeettisessa laitoksessa puhaltavat muutosten tuulet. Tutkimus- ja innovaationeuvosto asetti joulukuussa 2011 asiantuntijaryhmän tekemään ehdotuksen valtion tutkimuslaitoskentän kokonaisuudistuksesta. Asiantuntijaryhmän tehtävänä oli valmistella ehdotus malliksi, jolla toteutetaan valtion tutkimuslaitoskentän rakenteellinen ja rahoituksen uudistaminen, vahvistetaan tutkimuslaitosten ohjausta ja parannetaan voimavarojen kohdentumista yhteiskunnan tarpeiden mukaisesti. Työryhmän raportti Valtion tutkimuslaitokset ja tutkimusrahoitus: esitys kokonaisuudistukseksi julkaistiin syyskuussa 2012. Maa- ja metsätalousministeriössä käynnistettiin vuoden vaihteessa Suunnitelma tieto- ja paikkatietotekniikkaan liittyvien kehittämis-, tuki- ja tutkimustehtävien kokoamiseksi MMM:n hallinnon alalla. Laitos on aktiivisesti osallistunut tähän ns. Elma-hankkeeseen ja etenkin tutkimusta koskevaan esiselvitykseen. Jäämme Geodeettisessa laitoksessa odottamaan tutkimuslaitosselvityksen mukaisen paikkatiedon tutkimuslaitoksen syntyä. years, the FGI has had more than ten ongoing projects funded by the Academy of Finland, which, together with the success of the Centre of Excellence in Laser Scanning Research selected as one of the Academy of Finland s Centres of Excellence in Research (CoE) for the period of 2014 2019, calls attention to the quality of the research being conducted at the Institute. For the period 2012-2016, 8.1 ME has been budgeted for the development of the Metsähovi research station. The Finnish permanent Global Navigation Satellite System (GNSS) network (FinnRef ) as well as the equipment for satellite laser, gravity and VLBI measurements are also currently being renewed. In 2014, a service for correcting GNSS positioning signals will be opened to the public. Broad-based cooperation between research and private sector stakeholders is crucial to the exploitation of the research results. The strategic centers for Science, Technology and Innovation (SHOK) represent one channel for this cooperation. In June 2012, the FGI became a stakeholder in the CLEEN ltd, Cluster for Energy and Environment. Moreover, the institute has been an active member of the Finnish Partnership for Research on Natural Resources and the Environment (LYNET). The FGI emphasises further increasing and deepening the level of cooperation with different actors in the future. The winds of changes are blowing at the FGI. In 2011, the Research and Innovation Council decided to appoint an expert group to prepare a proposal on the overall reform of the national research institute sector. The task of the group was to suggest a model that could be employed for the structural reform of the state research institute sector and its funding and also to strengthen the steering of research institutes and improve the targeting of resources in accordance with the needs of society. The report of the expert group, State research institutes and research funding: proposal on a comprehensive reform, was published in September 2012. At the beginning of 2013, the Ministry of Agriculture and Forestry launched the Plan to gather together the spatial data and technology and IT development, support and research being conducted under the Ministry of Forestry and Agriculture. The FGI has actively participated in this so-called Elma project, and in particular it has helped prepare a feasibility study on the research being done in the organisations. We look forward to implementing the Finnish Institute of Geospatial Data and Information Technology as an outcome of the proposal by the expert group. 7
Johdon katsaus Kuva: Anttoni Jaakkola Photo: Anttoni Jaakkola Tiina Sarjakoski Ylijohtaja ma. Juha Hyyppä Osastonjohtaja Kaukokartoitus ja fotogrammetria Heidi Kuusniemi Osastonjohtaja ma. Navigointi ja paikannus Markku Poutanen Osastonjohtaja Geodesia ja geodynamiikka Tapani Sarjakoski Osastonjohtaja Geoinformatiikka ja kartografia Etunimi.Sukunimi@fgi.fi Tiina Sarjakoski acting Director General Juha Hyyppä Head of Department Remote Sensing and Photogrammetry Heidi Kuusniemi acting Head of Department Navigation and Positioning Markku Poutanen Head of Department Geodesy and Geodynamics Tapani Sarjakoski Head of Department Geoinformatics and Cartography Firstname.Lastname@fgi.fi 8
9
Referenssijärjestelmät Uusien 3D multi- ja hyperspektraalien ilmakartoitusjärjestelmien kalibrointi ja testaus Ympäristönmuutoksesta aiheutuvat ääri-ilmiöt ja ajantasaisen karttatiedon vaatimus lisäävät tarkan, nopeasti ja kustannustehokkaasti kerättävän ympäristöä koskevan kaukokartoitustiedon tarvetta. Vuonna 2012 kansallisesti ajankohtaisia ympäristömittausten sovellusalueita Suomessa olivat muun muassa suurtulvien ja myrskytuhojen kartoitus sekä kaivosympäristöjen valuma-alueiden kartoitus ja seuranta. Tehokkaiden ja luotettavien mittausten edellytys ovat laitteiden tarkka kalibrointi sekä laitteiden ja menetelmien suorituskyvyn tunteminen ja testaus. Metsähovissa 10 x 10 km:n alueelle levittäytyvä tiedonkeruujärjestelmien testikenttä sisältää referenssi- Reference systems Calibrating and validating new 3D multi- and hyperspectral airborne mapping systems Changes in the environment and the demand for upto-date spatial information are increasing the need for quick, cost-efficient and precise remote sensing information on the environment. Examples of environmental disasters in Finland in 2012 requiring fast remote sensing methods included the mapping of floods and storm damage and the mapping and monitoring of quarry catchments. The perquisites for efficient and reliable remote sensing measurements are an accurate calibration and knowledge about the performance of the methods being used. The Metsähovi remote sensing test field, which spans an area of 10 km by 10 km, includes reference targets for geometric, radiometric and spatial resolution calibration Kaksikymmentäkanavainen spektrikuutiomosaiikki Metsähovin testikentän ympäristöstä. Kuvat keräsi Lentokuva Vallas Oy pienlentokoneesta pilvien alta uudella Fabry- Perot interferometriaan (FPI) perustuvalla hyperspektrikameralla pilvisessä ja sateisessa säässä. Referenssiaineistot, Maanmittauslaitos, Väriorto ja Korkeusmalli 10 m, 01/2013, http://www.maanmittauslaitos.fi/avoindata_ lisenssi_versio1_20120501. A spectral data cube mosaic with twenty layers collected from the surroundings of the Metsähovi test field. The images were collected by Lentokuva Vallas Oy using a single engine aircraft below clouds in cloudy and rainy weather conditions with the new Fabry-Perrot interferometry (FPI) based small hyperspectral camera. Reference materials, Maanmittauslaitos, Väriorto ja Korkeusmalli 10 m, 01/2013, http://www.maanmittauslaitos.fi/ avoindata_lisenssi_versio1_20120501. 10
kohteita ilma- ja satelliittikuvauslaitteiden geometriseen, radiometriseen ja erotuskyvyn kalibrointiin ja testaukseen. Testikenttä soveltuu viiden metrin tai paremmille maastoerotuskyvyn kuville. Suomalaiset ilmakuvatuottajat käyttävät geometristä testikenttää ilmakuvausjärjestelmiensä vuosittaiseen kalibrointiin ja testaukseen. Testikenttää kehitetään ja ylläpidetään. Vuonna 2012 kalibrointi- ja testaustutkimuksen keskeisiä kohteita olivat nopeat ja joustavat kaukokartoitusmenetelmät, erityisesti kevyet lentokone- ja lennokkikäyttöiset kuvausjärjestelmät, sekä niillä tuotettavat 3D-pintamallit ja kohteiden heijastavuustieto. Keskeinen tutkimuskohde oli Geodeettisen laitoksen hankkiman Fabry-Perot interferometriaan perustuvan erittäin pienikokoisen hyperspektrikameran käyttöönotossa ja sillä kerättyjen kuvien prosessointimenetelmien kehityksessä. Laitteen avulla pystytään keräämään kohteesta heijastavuustietoa ja tuottamaan tarkka 3D-pintamalli. Oheisessa kuvassa on esimerkki laitteella tuotetusta 20-kanavaisesta ortokuvamosaiikista, joka tuotettiin Geodeettisella laitoksella kehitetyllä uudella menetelmällä. and performance evaluations of manned and unmanned aerial imaging systems. The test field is suitable for images with a ground sampling distance of 5 metres or better. The Finnish image provides use the geometric test field in the annual calibration and validation of their imaging systems. The test field is continuously being maintained. The main research topics in 2012 for calibration and validation were new fast and flexible remote sensing methods, especially light-manned and unmanned imaging systems, and the reflectance information and 3D surface models collected when using them. One of the main research topics had to do with implementing a new Fabry-Perot, interferometry-based miniature hyperspectral sensor and developing image processing methods for this sensor. With this sensor, it is possible to collect hyper-spectral reflectance information and create 3D surface models. Figure 1 shows an example of a 20-channel image mosaic collected with the sensor at an average flying height of 400 m late in the autumn during dark and rainy weather; the mosaic was calculated using the new method developed by the Finnish Geodetic Institute. The campaign was organized in co-operation with Lentokuva Vallas Oy. During the campaign, Luode Oy performed water quality reference measurements in Lake Petäjärvi to facilitate the assessment of the new data using the water quality measurements. Metsähovin radiometrisen testikentän referenssikohteiden heijastusspektrit, jotka perustuvat hyperspektrikameran radiometriseen laboratoriokalibrointiin (vasen) ja testikenttäkalibrointiin (oikea). Kuvat otettiin AisaEAGLE-II hyperspektraalilla ilmakuvauslaitteella ja kohteiden sävyarvot korjattiin heijastuksiksi ATCOR-4 ilmakehäkorjausohjelmistolla. Reflectance spectra of Metsähovi radiometric test field reference targets. Spectra based on the radiometric laboratory calibration (left) and test field based vicarious radiometric calibration (right) of the airborne hyperspectral AisaEAGLE-II sensor. Images were radiometrically corrected to surface reflectance using ATCOR-4 atmospheric correction software. 11
Referenssijärjestelmät Kuvaus suoritettiin pienlentokoneesta noin 400 metrin korkeudesta (hämärässä ja sateisessa syyssäässä) yhteistyössä Lentokuva Vallas Oy:n kanssa. Kuvauksen aikana Luode Oy teki veden laadun referenssimittauksia alueella sijaitsevalla Petäjärvellä vesistöanalyysien suorittamista varten. Kuvansovitukseen perustuva 3D-pintamallituotanto on voimakkaasti kehittyvä ja kustannustehokas teknologia, jota voidaan käyttää esimerkiksi puuston määrän arviointiin, myrskytuhojen tunnistamiseen ja viljakasvuston korkeuden määrittämiseen. Kuvansovituksella tuotettujen pintamallien laatua ja ominaisuuksia sekä niiden tarkkuuden analysointiin soveltuvia menetelmiä tutkittiin monissa tutkimushankkeissa. Kuvan sävyarvojen korjaaminen ilmakehän, sensorin ja kohteen anisotropian vaikutuksilta ja muuntaminen kohteen fysikaalisia ominaisuuksia vastaaviksi heijastusarvoiksi parantaa merkittävästi monien kuvan sävyarvoihin perustuvien sovelluksien suorituskykyä. Taulukossa näkyy, miten testikentällä suoritettu AisaEAGLE-II hyperspektraalin ilmakuvauslaitteen radiometrinen kalibrointi paransi ilmakehäkorjatuilta kuvilta mitattujen spektrien laatua. Tutkimusta tehtiin Tekesin, maa- ja metsätalousministeriön sekä Suomen Akatemian rahoittamissa projekteissa. 3D surface models based on image matching is a rapidly evolving, cost-efficient method that is suitable, for example, for estimating growing stock, detecting storm damage and measuring the height of grain crops. The quality and performance of the digital surface model generation were investigated in several research projects in 2012. The radiometric correction of images from the effects of atmosphere, sensor and target anisotropy on such physical quantities as reflectance improves the performance of various image analysis tasks based on using the images. Figure 2 shows the effect of test field-based vicarious radiometric calibration on the reflectance spectra of radiometrically corrected hyperspectral images collected with an airborne AisaEAGLE-II sensor. The research was carried out as a part of projects funded by Tekes, MAF and the Academy of Finland. Contact persons: Eija Honkavaara and Lauri Markelin Yhteyshenkilöt: Eija Honkavaara ja Lauri Markelin 12
Ensimmäiset Galileo-satelliitit Euroopan omassa Galileo-satelliittipaikannusjärjestelmässä tulee olemaan vuoteen 2020 mennessä 30 satelliittia kolmella Maata kiertävällä ratatasolla, noin 23000 kilometrin korkeudessa merenpinnalta. Galileo tulee tarjoamaan EU-maille muista valtioista riippumattoman paikannusjärjestelmän paremmalla paikannustarkkuudella ja paikannuksen luotettavuudella kuin nykyiset Yhdysvaltojen (GPS) ja Venäjän (GLONASS) järjestelmät. Lokakuussa 2011 saatiin kiertoradoilleen kaksi ensimmäistä virallista Galileo-satelliittia (IOVsatelliitit, in orbit validation). Molemmat satelliiteista ovat alkaneet lähettää varsinaista paikannussignaalia. Lokakuussa 2012 laukaistiin kiertoradoilleen kaksi Galileo-satelliittia lisää, joten tällä hetkellä Maata kiertää jo neljä Galileo-järjestelmän satelliittia, mikä on tarpeeksi maanpäällisen vastaanottimen paikan, ajan ja nopeuden selvittämiseksi reaaliajassa. Geodeettisen laitoksen tutkijat seuraavat kaikkien neljän Galileo-järjestelmän IOV-satelliittien signaaleja avoimella tutkimuskäyttöön suunnitellulla ohjelmistopohjaisella paikannussatelliittivastaanottimellaan, FGI- GSRx, Geodeettisen laitoksen tiloissa Kirkkonummella. Tutkimusvastaanottimella on varmistettu, että satelliitit lähettävät tarkkoja ja määrittelyn mukaisia signaaleja. Geodeettisen laitoksen tutkimusvastaanotin on ainutlaatuinen alusta Suomessa analysoimaan Galileon lähettämiä signaaleja. Esimerkiksi viranomaiskäyttöön tarkoitettuja julkisesti säänneltyjä PRS-signaaleja (public regulated service) tai signaalien häirinnänkestoa voidaan tarkastella joustavasti ja kehitellä yhä parempia paikannusmenetelmiä vastaanottamaan Galileo-signaaleja haastavissakin signaaliympäristöissä kuten kaupunkiolosuhteissa. Tracking the First Galileo Satellites The fully deployed Galileo system will consists of 30 satellites positioned in three circular, Medium Earth Orbit (MEO) planes at approximately 23000 km above the Earth s mean sea level. The system is expected to be operational by the year 2020. Galileo will provide EU countries with an independent navigation system that has better positioning accuracy and reliability compared to the current satellite systems being used in the US (GPS) and Russia (GLONASS). The first two operational Galileo satellites (in orbit validation (IOV) satellites) were launched in October 2011. Two more followed in November 2012. This is already enough satellites to determine the position, time and speed of a terrestrial Galileo receiver in real-time. Researchers at the Finnish Geodetic Institute are tracking signals from all four IOV satellites in the Galileo system with their software-defined satellite navigation receiver FGI-GSRx, which has been developed for research purposes. So far, the platform has been used to verify that the Galileo satellites are sending accurate signals, as defined in the Galileo system specifications. The software receiver is a unique platform in Finland for analyzing Galileo signals. For example, PRS (public regulated service) signals, which are intended for official use only, can be monitored and assessed with the software receiver. Furthermore, better positioning methods utilizing Galileo signals can be developed, especially for challenging environments such as urban and indoor spaces. Contact persons: Heidi Kuusniemi, Zahidul Bhuiyan and Tuomo Kröger Yhteyshenkilöt: Heidi Kuusniemi, Zahidul Bhuiyan ja Tuomo Kröger Geodeettisen laitoksen Galileotutkimusvastaanotin. Kuva: Tuomo Kröger The Galileo software receiver developed at the Finnish Geodetic Institute. Photo: Tuomo Kröger 13
Referenssijärjestelmät Kiintopistemittauksiin julkisen hallinnon suositus ja laskentapalvelu Suomessa on siirrytty käyttämään uusia yleiseurooppalaisia koordinaatti- ja korkeusjärjestelmiä. Sekä EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmä että N2000-korkeusjärjestelmä on luotu Geodeettisessa laitoksessa. Järjestelmien määrittelyt ja suositukset niiden käytöstä on julkaistu aiemmissa Julkisen hallinnon suosituksissa 153, 154 ja 163. Näiden järjestelmien mukaan laaditut aineistot ovat yhteensopivia INSPIRE-direktiivin määrittelemällä tavalla valtioiden rajoista riippumatta ja ne mahdollistavat myös Suomessa aineistojen tehokkaan yhteiskäytön. Järjestelmien mukaiset valtakunnalliset tai paikalliset realisaatiot on luotu mittaamalla maastoon riittävän tiheät kiintopisteistöt. Toistaiseksi on puuttunut ohjeistus miten uusien kiintopisteiden mittaus ja niiden liittäminen järjestelmiin tapahtuu. Pisteiden hierarkkisuuteen perustuva jako, niihin liittyvät tarkkuusvaatimukset ja hyväksytyt mittausmenetelmät eivät myöskään ole olleet ajan tasalla. A Public Administration Recommendation and computing service for reference point measurements New European reference and height systems are being put to use in Finland. Both the EUREF-FIN reference system and the N2000 height system have been created at the Finnish Geodetic Institute. Definitions of the systems and recommendations for their use were previously published in Public Administration Recommendations (JHS) 153, 154 and 163. Data and other materials compiled according to these recommendations comply with the INSPIRE directive and are independent of country of origin. This also enables effective shared use of data. National or local realizations of the systems rely on a set of reference points. Thus far, there has been a lack of proper instructions on how such points should be measured and how they are connected to the reference system. The hierarchical classification, the related requirement for accuracy and precision, and a list of acceptable measuring techniques have also been outdated. New instructions were prepared in a joint working group of the Finnish Geodetic Institute, the National Land Survey and the Association of Finnish Local and Regional Authorities. These instructions were accepted in EUREF-FIN-kiintopisteiden luokittelu. Classification of EUREF-FIN reference points. Valtakunnalliset E1-E2-luokat on esitetty punaisella kehyksellä. Katkoviivoin reunustetut laatikot ovat aktiivisia ja yhtenäisillä viivoilla reunustetut laatikot passiivisia kiintopisteitä. Yhtenäiset viivat laatikkojen välillä kuvaavat hierarkkista mittaamista Katkoviivat laatikkojen välillä kuvaavat luokkarajojen yli tapahtuvaa mittaamista 14
Geodeettisen laitoksen, Maanmittauslaitoksen ja Kuntaliiton yhteisessä työryhmässä laadittiin uusi ohjeistus, joka joulukuussa 2012 hyväksyttiin Julkisen hallinnon suositukseksi 184, Kiintopistemittaus EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmässä. Suosituksessa määritellään EUREF-FIN -kiintopisteiden luokittelu, hyväksytyt mittausmenetelmät, koordinaattien määrittäminen ja tarkkuusvaatimukset käyttäen ISO19111:n ja INSPIREdirektiivin mukaista termistöä. Suositus on tarkoitettu EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmässä kiintopistemittauksia tekeville kunnille, julkiselle hallinnolle sekä näille mittauksia tekeville yrityksille. Suosituksen mukaista kiintopisteiden luokittelua, kiintopisteiden mittausmenetelmiä ja tarkkuusvaatimuksia on käytettävä, jos mittaukset ja kiintopisteet halutaan luokitella virallisesti johonkin EUREF-FIN -luokkaan. Valtakunnallisia peruskiintopisteitä ovat luokat E1-E2, paikallisia peruskiintopisteitä luokat E3-E4 ja paikallisia käyttökiintopisteitä luokat E5-E6. Suosituksessa on myös ensimmäistä kertaa luokiteltu aktiiviset kiintopisteet ja kiintopisteverkot. Aktiivisilla kiintopisteillä tarkoitetaan pysyviä, jatkuvasti havaitsevia GNSSlaitteistoja. Pysyvien asemien määrä ja käyttö on kasvanut voimakkaasti sekä valtakunnallisessa että paikallisessa käytössä, ja markkinoilla on myös kaksi valtakunnallista palveluntarjoajaa. Aktiivisen kiintopisteen tai kiintopisteverkon luokittelemiseksi E2-luokkaan on laadittu erillinen ohje, joka löytyy GL:n verkkosivulta, ja johon liittyy myös GL:n ylläpitämä laskentapalvelu pisteiden EUREF- FIN -koordinaattien laskemiseksi ja asemien stabiilisuuden seuraamiseksi. EUREF-FIN E1-E2 luokat FinnRef (13) E1(100) E1b (350) E2 (~4800) December 2012 as Public Administration Recommendation nr. 184: Point measurements in the EUREF-FIN coordinate reference system. The recommendation defines the classification of EUREF-FIN reference points and the accepted measurement techniques and how to determine the coordinates and accuracy requirements using Lisätietoa: JHS184: http://www.jhs-suositukset.fi/suomi/jhs184 EUREF-FIN E2-laskentapalvelu: http://euref-fin.fgi.fi/fi/ Markku Poutanen ja Pasi Häkli (JHS); Sonja Nyberg ja Hannu Koivula (E2-laskentapalvelu) Valtakunnalliset EUREF-FIN-pisteet luokissa E1-E2, pisteiden lukumäärät suluissa. National EUREF-FIN reference points for classes E1-E2 (number of points in parenthesis). 15
Referenssijärjestelmät the terminology defined in ISO19111 and the INSPIRE directive. The recommendation is meant for municipalities, public administration and private companies that are measuring reference points in according to the EUREF-FIN reference system. It is mandatory to follow the requirements of the recommendation if the points are to be included in the EUREF-FIN classification system. Classes E1-E2 include national reference points, E3-E4 pertain to local reference points and classes E5-E6 are users points. The recommendation classifies first time the active reference points and networks of reference points. Active reference points are those with a permanent, continuously observing GNSS receiver. The number of permanent GNSS station networks has increased rapidly both locally and at the national level, and there are already two commercial providers with a nationwide active network. A separate instruction for how to classify an active station as part of the E2 class was provided on the FGI s web page. The instructions are related to the recently launched FGI computing service, which must be used for E2 active stations to compute their official EUREF-FIN coordinates and to ensure the stability of a station. JHS154:ssä määritellyn kolmioittaisen affiinisen muunnoksen muunnosvirheiden alueellinen jakautuma n. 7000 testipisteen avulla laskettuna. Areal distribution of errors of the affine transformation in a triangle, as defined in JHS154, when using about 7000 test points. More information: JHS184: http://www.jhs-suositukset.fi/ web/guest/jhs/recommendations/184 EUREF-FIN E2 computing service (in Finnish): http://euref-fin.fgi.fi/fi/ Markku Poutanen and Pasi Häkli (JHS); Sonja Nyberg and Hannu Koivula (E2 computing service) Sallitut mittausmenetelmät eri EUREF-FIN -kiintopisteluokissa. Acceptable measuring techniques for the different classes. Mittausmenetelmä E1-E2 E3-E4 E5-E6 Staattinen GNSS Reaaliaikainen GNSS Takymetrimittaukset Technique E1-E2 E3-E4 E5-E6 Static GNSS Real time GNSS Tacheometer measurements 16
Suomeen on mitattu GPS:llä tuhansia pisteitä EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmään. Kun vanha ja uusi kohtaavat, tarvitaan luotettavat muunnokset koordinaatistosta toiseen. Kuva: Pasi Häkli Thousands of GPS points have been measured in Finland using the EUREF-FIN reference system. When the old and new systems meet, it is important to have a reliable way of transforming the coordinates. Photo: Pasi Häkli 17
Referenssijärjestelmät Koordinaattimuunnosten tarkkuustutkimus Julkisen hallinnon suosituksessa JHS154 määritelty koordinaattimuunnos on laajassa käytössä aineistojen muuntamiseen kartastokoordinaattijärjestelmästä (kkj) EUREF-FIN:iin tai päinvastoin. Se on saatavissa mm. GL:n koordinaattimuunnospalvelun kautta (http:// coordtrans.fgi.fi). Suosituksessa määritellyllä kolmioittaisella affiinisella muunnoksella pyritään ottamaan huomioon kkj:n vääristymät mahdollisimman hyvin. EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmän ylläpitoon liittyen tutkittiin nykyisen muunnoksen tarkkuutta sekä testattiin tiheämmän kolmioverkon vaikutusta muunnoksen tarkkuuteen. Tarkkuustutkimuksen teki ajankohtaiseksi useiden kuntien ja kaupunkien siirtyminen EUREF-FIN-koordinaattijärjestelmään ja sitä kautta lisääntynyt tarve muunnosten käytölle. Lisäksi alkuperäisen muunnoksen julkaisun jälkeen on mitattu tuhansia uusia kiintopisteitä EUREF-FIN -koordinaattijärjestelmään. Testipisteiden runsaan määrän (lähes 7000) vuoksi oli mahdollista valita mahdollisimman hyvät pisteet ja hylätä epävarmat pisteet (mm. alemman luokan pisteitä tai epäilyt pisteen liikkumisesta). Tämän vuoksi tutkimus antaa kattavan ja luotettavan kuvan muunnoksen tarkkuudesta koko Suomen alueella. Tuhansien testipisteiden aineistolla nykyisen muunnoksen tarkkuudeksi (rms) saatiin 31 mm (95 % virheistä on pienempiä kuin 61 mm ja suurin virhe 141 mm). Tulos tarkentaa alkuperäistä JHS 154:ssä annettua virhearviota ja kuvaa virheiden alueellista jakautumaa huomattavasti entistä paremmin. Lisäksi tutkittiin onko muunnoksen tarkkuutta mahdollista parantaa tiheämmällä kolmioverkolla. Tiheämmällä verkolla laskettu muunnos pystyy odotetusti korjaamaan paremmin kkj:n vääristymiä ja se voi olla tarpeellinen joissakin erityistapauksissa. Research on the accuracy of coordinate transformations The coordinate transformation defined in the Public Administration Recommendation (JHS154) is widely used to transform coordinates from the Finnish Map Grid Coordinate System (kkj) to the EUREF-FIN reference system, or vice versa. It is available as part of the FGI s coordinate transformation service (http://coordtrans.fgi. fi). Using the affine transformation in a triangle makes it possible to correct the kkj distortions as much as possible. Related to the maintenance of the EUREF-FIN reference system, the accuracy of the transformation was tested as well as the effect of densifying the original triangle network. The research became topical because many cities and municipalities are beginning to use the EUREF- FIN reference system and the need for transforming the systems is increasing. Moreover, since the original transformation, thousands of new points have been measured in EUREF-FIN reference system. The high number of test points (almost 7000) made it possible to select good points and remove uncertain ones (e.g. lower order points or points suspected of being unstable). Therefore, this research gives a comprehensive and reliable view of the accuracy of the transformation process throughout Finland. Using several thousand test points, the accuracy of the current transformation is 31 mm (rms, with 95% of errors being smaller than 61 mm, and the largest error being 141 mm). The result improves the original error estimation in the JHS154 recommendation and gives a better picture of the areal distribution of errors. We also studied the effect of a denser triangle network on the accuracy of the transformation. As expected, a denser network describes better local distortions and it may be necessary in certain special cases. More information: Pasi Häkli and Simo Marila Lisätietoa: Pasi Häkli ja Simo Marila 18
Metsähovin perusparannukseen rahoitus Maa- ja metsätalousministeriö myönsi kahdeksan miljoonaa euroa Metsähovin perusparannukseen ja Suomen pysyvän GNSS-verkon, FinnRefin, uudistamiseen. Rahoitus on viisivuotinen, ja sen aikana uusitaan Metsähovin laitekanta ja FinnRef-verkko täydellisesti. Vuonna 2012 hankittiin 19 uutta GNSS-vastaanotinta tarkkuusantenneineen. FinnRef-verkkoon lisätään kuusi uutta asemaa, jolloin asemien kokonaismääräksi tulee 19. Vanhat asemat jatkavat toimintaansa toistaiseksi uusien rinnalla. Noin puolet asemista on asennettu vuoden 2012 aikana, ja loput pystytetään vuonna 2013. Uudistuksen jälkeen laitteet pystyvät seuraamaan kaikkia paikannussatelliitteja. Asemien data tulee verkon valmistumisen ja testaamisen jälkeen vapaasti saataville vuonna 2014 ja samalla käynnistyy myös noin puolen metrin tarkkuuden antava paikannuspalvelu. Metsähovin observatorion laitteista uusi suprajohtava gravimetri on tilattu. Alkuvuodesta 2013 asennettava gravimetri korvaa vuodesta 1994 havainneen laitteen, jonka oletettu käyttöikä on jo aikaa sitten ylitetty. Suprajohtavaa gravimetriä käytetään äärimmäisten pienten painovoimamuutosten monitorointiin ja muun muassa Maan sisärakenteen tutkimukseen. Myös FG5-absoluuttigravimetri uudistuu. Laite päivitetään vastaamaan tämän päivän tekniikkaa. FG5 on kansallinen mittanormaali, johon Suomen painovoimajärjestelmä perustuu. Suomen painovoiman peruspiste on Metsähovissa. Special funding for Metsähovi renewal The Ministry of Agriculture and Forestry allocated a total of 8 million euros for the renewal of the Metsähovi geodetic station and the permanent Finnish GNSS network, FinnRef. During the five-year funding period, all of the major instruments in Metsähovi and the FinnRef network will be fully renewed. In 2012, a total of 19 new GNSS receivers were acquired together with geodetic precision antennas. Six new stations will be added to the network; so the total number of stations will amount to 19. For now, the 13 old stations will continue to operate along with the new ones. About half of the new stations were installed in 2012, and the remaining will be installed in 2013. After the renewal, the network will be able to track all GNSS satellites. Station data will be freely available after the network has been completed and tested in 2014. At the same time, a half metre positioning service will be released. A new superconducting gravimeter for Metsähovi was purchased in 2012. It will replace the old instrument, which has been operational since 1994. It will be installed during the first half of 2013. A superconducting gravim- FinnRef-uudistuksen vuonna 2012 valmistuneet asemat on kuvattu keltaisilla ympyröillä. Loput asemat (purppurat ympyrät) rakennetaan vuoden 2013 aikana. Joidenkin uusien asemien paikat saattavat vielä tarkentua. Asemapaikkojen sijoittelussa on kiinnitetty huomiota asemien valtakunnalliseen kattavuuteen, jotta muunnokset GNSS-järjestelmien koordinaateista EUREF-FIN:iin ja paikannuspalvelu olisivat mahdollisimman luotettavia. Renewal of the FinnRef network. The stations that were renewed in 2012 are shown with yellow dots. The other stations (purple dots) will be renewed in 2013. The final locations of some new stations will be determined in 2013. When choosing the locations for new stations, special attention was paid to spatial coverage so as to enable a reliable and accurate positioning service and transform the GNSS-based system into the national EUREF-FIN reference frame. 19
Referenssijärjestelmät Vuoden 2012 aikana on valmisteltu uuden satelliittilaserin hankintaa. Laitteisto käsittää kaukoputken, jonka pääpeilin läpimitta on noin 50 cm. Kaukoputken läpi ammutaan lyhyitä laserpulsseja kohti satelliittia. Pulssit heijastuvat satelliitissa olevasta prismasta ja ne vastaanotetaan samalla kaukoputkella. Kulkuajasta voidaan määrittää satelliitin etäisyys. Havaintoja käytetään muun muassa satelliittien ratojen määritykseen ja Maan massakeskipisteen liikkeen seurantaan. Maailmassa on kolmisenkymmentä toiminnassa olevaa laserlaitteistoa, mutta monet näistä ovat jo varsin iäkkäitä. Myös Metsähovissa on laserhavaintoja tehty vuodesta 1978 lähtien, mutta vanha laitteisto on ollut viime vuodet epäkunnossa. Uusi teleskooppi tilataan vuoden 2013 alkupuolella ja odotettu toimitusaika on pari vuotta. Aalto-yliopiston radioteleskoopilla on tehty geodeettisia pitkäkantainterferometriahavaintoja (VLBI) vuodesta 2004 lähtien muutaman kerran vuodessa olleissa kampanjoissa. Havaintoja käytetään muun muassa Maan asennon määritykseen avaruudessa ja globaalien eter detects extremely small changes in gravity and it can be used, for example, for studies of the internal structure of the Earth. The FG5 absolute gravimeter will also be updated. FG5 is the national standard for the acceleration of free fall, and it is basis for the national gravity system. The fundamental point of gravity is at Metsähovi. In 2012, preparations were made to purchase a new Satellite Laser Ranging (SLR) telescope. The SLR system consists of a telescope with the diameter of the main mirror being about 50 cm. Short laser pulses are sent towards a satellite, and the return pulses are detected with the telescope. The distance of the satellite can be calculated from the travel time of a pulse. The observations can be used, for example, to determine satellite orbits and observe temporal variations of the Earth s centre of mass. There are approximately 30 active SLR systems in the world, but many of them are relatively old. Also, at Metsähovi the SLR observations have been made since 1978, but the old system has been out of order during the past few years. A new telescope will be ordered in 2013 and the expected delivery time is a couple of years. Since 2004, geodetic VLBI (Very Long Baseline Interferometry) observations have been made at Metsähovi a Asennustyöt ovat käynnissä Joensuun FinnRef-asemalla. Pasi Häkli on tarkistamassa vuonna 1996 asennetun Euroopan laajuiseen EPN-verkkoon kuuluvaa GPS-antennimastoa. Taustalla on uudistuneen FinnRef:n uusi GNSSantennimasto. Kuva: Simo Marila Installation work taking place at the Joensuu GNSS station. Pasi Häkli is checking the old antenna mast, which has been a part of the European EPN network since 1996. The new antenna mast is in the back. Photo: Simo Marila 20
koordinaattijärjestelmien ylläpidossa. Mittaustekniikka on muuttumassa ja havainnot tulevat olemaan jatkuvia, joten tätä varten hankitaan oma radioteleskooppi yksinomaan geodeettisia VLBI-havaintoja varten. Alustava suunnittelu on aloitettu, ja hankinta on tarkoitus toteuttaa niin, että teleskooppi on havaintokunnossa vuonna 2016. Uudistuksen jälkeen Metsähovi on eräs moderneimmista ja monipuolisimmista geodeettisista havaintoasemista maailmassa. Se on yksi perusasemista, jonka havaintoja käytetään niin maailman koordinaattijärjestelmien ylläpitoon, paikannussatelliittien tarkkojen ratojen määritykseen kuin Maan asennon monitorointiin, jota tietoa puolestaan tarvitaan paikannussatelliittien toimimiseen. Yhteyshenkilöt: Markku Poutanen (Metsähovin uudistus), Hannu Koivula (FinnRef-uudistus) few times per year using Aalto University s radio telescope. The observations are used, for example, to determine the Earth Orientation Parameters in space and to maintain global reference frames. The technique is changing and in the future the observations will be continuous. Therefore, a new radio telescope is needed, one that is dedicated only to making geodetic VLBI observations. The planning for this has already started, and the telescope should be operational in 2016. After the renewal, Metsähovi will be one of the most modern and versatile geodetic stations in the world. Metsähovi is one of the geodetic fundamental stations and its data are used to maintain global reference frames and determine the orbit of GNSS satellites. The data are also used for monitoring the orientation of the Earth in space; this information is necessary for GNSS satellites. Contact persons: Markku Poutanen (Metsähovi renewal), Hannu Koivula (FinnRef renewal) Hobartiin Tasmaniaan vuonna 2010 pystytetty radioteleskooppi on ensimmäisiä uuden sukupolven VLBI-teleskooppeja. Metsähoviin suunnitellaan samankaltaista teleskooppia. Kuva: Markku Poutanen One of the first new generation VLBI telescopes began to be used in Hobart, Tasmania, in 2010. A similar telescope is planned for Metsähovi. Photo: Markku Poutanen 21
Jyri Näränen tutustuu Daejeonissa Etelä-Koreassa KRISSin FG5- absoluuttigarvimetrin uudistettuun malliin. GL:n absoluuttigravimetri päivitetään vastaavanlaiseksi. Vasemmalta Jyri Näränen, Ho Suhng Suh ja In-Mook Choi. Kuva: Markku Poutanen Jyri Näränen is becoming familiar with the updated model of the FG5 absolute gravimeter at KRISS in Daejeon, South Korea. FGI s FG5 gravimeter will be updated in the same manner. From left: Jyri Näränen, Ho Suhng Suh and In-Mook Choi. Photo: Markku Poutanen 22
23
Mobiili geomatiikka Kuvapaikannus Isossa Omenassa Avarissa ulkotiloissa satelliittien avulla tapahtuva paikannus (kuten Global Positioning System, GPS) antaa nykyään tarkat koordinaatit käyttäjän sijainnista ja se on myös melko häiriötöntä ja vaivatonta. Jalankulkijan navigointia tarvitaan kuitenkin eniten kaupunkialueilla, joissa korkeat rakennukset häiritsevät satelliittisignaalien etenemistä, sekä sisätiloissa, joihin signaalit eivät aina edes pääse. Muita navigointitekniikoita tarvitaan, jotta jalankulkijan navigoinnista saadaan saumatonta, tarkkaa ja vaivatonta. Sisätiloihin ja kaupunkiympäristöihin sopivammilla tekniikoilla saatava paikkatieto, kuten WLAN-paikannus (Wireless Local Area Network) ja inertiasensorit (esimerkiksi kiihtyvyysanturit ja gyroskoopit), on kuitenkin yhä liian hankalasti saatavilla ja epätarkkaa jalankulkijan tarpeisiin. Nykyajan älypuhelimet ovat oivallisia navigointialustoja. Satelliittipaikannuksen mahdollistavan vastaanottimen lisäksi lähes kaikissa puhelimissa on WLAN, kiihtyvyysanturi, ja useimmissa lisäksi gyroskooppi. Kaikissa älypuhelimissa on myös kamera, jota voidaan käyttää apuna paikannuksessa. Jalankulkijan kävelemä matka ja kulkusuunta voidaan laskea kahdesta peräkkäisestä valokuvasta kuvissa esiintyvien hahmojen ja piirteiden siirtymistä tarkkailemalla. Kun nämä tiedot liitetään muista sensoreista saatuun paikkatietoon, saadaan lasketuksi navigoijan suhteellinen sijainti tarkemmin ja nopeammin. Mobile Geomatics Visual navigation in the Iso Omena shopping mall Satellite-based positioning, such as the Global Positioning System (GPS), provides accurate coordinates for the user location and is also effortless to use in open outdoor environments. However, pedestrian navigation is mainly needed in areas where satellite signals are degraded or even unavailable, such as in urban areas, where high buildings disturb the propagation of the signals, or in indoor spaces, which are often beyond the reach of the signals. Supplementary navigation techniques are needed for pedestrian navigation to be seamless and accurate. Techniques more suitable for indoor and urban areas, such as WLAN positioning (Wireless Local Area Network) systems or inertial sensors (accelerometers and gyroscopes), do not yet provide the needed accuracy or are too laborious to use. Today s smartphones are ideal platforms for navigation applications. In addition to providing the means for satellite-based positioning, almost all smartphones are Vasemmalla on kuvapaikannukseen käytetty näkymä Iso Omenan kauppakeskuksesta ja oikealla visuaalinen gyroskooppi Nokia N8 -älypuhelimeen toteutettuna. Kuva: Laura Ruotsalainen Visual positioning in the Iso Omena shopping mall (left) and the visual gyroscope implemented in Nokia N8 smartphone. Photo: Laura Ruotsalainen 24
Geodeettisella laitoksella kehitetyt menetelmät visuaalinen gyroskooppi ja visuaalinen odometri tarjoavat tarkkaa tietoa jalankulkijan kulkusuunnan vaihtelusta ja tietyn ajan aikana kulkemasta matkasta. Menetelmät eivät kärsi julkisissa tiloissa usein kuvapaikannukseen virheitä tuovista dynaamisista objekteista, eli näissä ympäristöissä kulkevista ihmisistä ja kulkuneuvoista. Menetelmät sietävät myös hyvin sisätilojen ajoittaista pimeyttä. Molemmat käyttävät hyväkseen jalankulkijan älypuhelimen automaattisesti ottamia kuvia ja koska menetelmät käyttävät hyväkseen vain kahta peräkkäistä kuvaa, ne ovat lisäksi nopeita eivätkä vaadi puhelimelta paljoa talletustilaa. Menetelmää on testattu lupaavin tuloksin kuvapaikannukselle vaikeassa ympäristössä, Ison Omenan kauppakeskuksessa Espoossa. Iso Omena tarjoaa haastavuudellaan parhaan mahdollisen testipaikan kuvapaikannukselle suuren kerrosalansa ja runsaiden asiakasmääriensä takia. Yhteyshenkilöt: Laura Ruotsalainen ja Heidi Kuusniemi equipped with WLAN, an accelerometer and often even a gyroscope. All smartphones also have a camera, which may be used for aiding navigation. The distance and direction travelled by a pedestrian may be calculated from consecutive images using the motion of the features found in the images. When this information is integrated with the position information obtained from other sensors, the relative position of the pedestrian may be computed more quickly and with better accuracy. Two concepts, a visual gyroscope and a visual odometer, have been developed at the Finnish Geodetic Institute. They provide accurate information on the pedestrian s direction of travel as well as on the distance travelled in a certain amount of time. The methods do not suffer from the aspects usually disturbing visual positioning in public surroundings, namely such dynamic objects as other pedestrians and vehicles in the environments. The methods can also tolerate occasional darkness in the observed indoor spaces. Both of the methods utilize the images taken automatically by the smartphone, and since only two images are needed at a time for making calculations, they operate quickly and do not demand much memory. The methods have been verified with promising results in an environment that is challenging for pedestrian positioning and visual navigation, namely in the Iso Omena shopping centre in Espoo. Iso Omena is an ideal testing environment because it has a large floor area and often great numbers of customers moving in the vicinity of the operation. Contact persons: Laura Ruotsalainen and Heidi Kuusniemi 25
Mobiili geomatiikka Liikkuva laserkeilain repussa: tekniikka, suorituskyky ja sovellukset Akhka Liikkuva laserkeilaus (MLS, mobile laser scanning) on aktiivinen mittaustekniikka, jossa kohdetta havainnoidaan mittalaittein liikkeestä. Yleensä alustana on ajoneuvo, juna tai vene. Liikkuvan kartoituksen mahdollistavat sovellukseen nähden riittävän tarkka satelliittipaikannus ja inertiamittaus. Kohdetta havainnoivina mittalaitteina käytetään laserkeilaimia; kameroita hyödynnetään kuvamittaustiedon tuottamiseen ja teksturointiin. Akhka on kannettava kartoitusjärjestelmä, joka on kehitetty Kaukokartoituksen ja fotogrammetrian osastolla soveltaen ROAMER (Road Environment Mapper) -järjestelmän mittalaitteita ja synkronointielektroniikkaa. Järjestelmän paikan ja liikkeen määrittäminen perustuu GPS-IMU -paikannukseen, ja laserkeilain tuottaa tiheää ja tarkkaa pistemittaustietoa kohteesta suurella keilaus- ja pistemittaustaajuudella. Yhdistämällä yleensä jälkilaskennassa tuotettu kulkureitti ja lasermittaukset toisiinsa saadaan muodostettua kolmiulotteisia pistepilviä kartoituksen ja mallinnuksen tarpeisiin ajoneuvokeilauksen tapaan. Oheisessa kuvassa suoritetaan kohteen kartoitusta habitaattimallinnuksen tarpeisiin Rio Cabrielilla Espanjassa. Akhka on tarkoitettu käytettäväksi kartoitussovelluksissa etupäässä tilanteissa, joissa maasto on ajoneuvomittaukselle kulkukelvotonta tai tila ei riitä ajoneuvomittaukseen esimerkiksi kasvillisuuden tiheyden tai katujen kapeuden takia. Kannettavaa mittausmenetelmää on tarkoitus soveltaa myös sisätilamallinnuksen tutkimuksessa. A Backpack MLS: Technique, performance and applications Akhka Mobile laser scanning (MLS) is an active surveying technique where the target objects are observed with sensors while on the move. Typically, MLS is operated on top of a vehicle, train or a boat. Mobile laser scanning is made possible by GNSS-IMU positioning that is accurate enough for the given application. Laser scanners are used to collect geometric information about the objects, while digital cameras are used for collecting imagery for photogrammetric measurements and for texturing. Akhka is a backpack mapping system developed at the Department of Remote Sensing and Photogrammetry by applying the sensor and synchronization instrumentation originating from the ROAMER (Road Environment Mapper). The trajectory of the system is determined based on GPS-IMU positioning; the laser scanner produces dense and precise point cloud information at a high scan frequency and point measurement rate. Three-dimensional point cloud data for mapping and modelling purposes are processed by combining the trajectory computed during post-processing with the raw laser data in a similar manner as with the vehicle-mounted MLS. In the figure below, the Akhka MLS is used for mapping a trout habitat at Rio Cabriel in Spain. Akhka is primarily being developed for and aimed at mapping applications in situations where the terrain is too rugged for a vehicle-mounted MLS or where the vegetation is too dense or the width of the streets too narrow for a vehicle to pass. The backpack MLS should be used in studies involving indoor mapping. Maastomittausta Akhkalla Rio Cabrielilla Castilla-La Manchassa, Espanjassa. Kuva: Harri Kaartinen Topographic mapping with Akhka at Rio Cabriel in Castilla-La Mancha, Spain. Photo: Harri Kaartinen 26