KORKEUSMALLI 2 m LAATUMALLI STATUS Pvm Laatinut: KM2laatu/tto-projekti 27.10.2014 Tarkastanut: Päiväys Hyväksynyt: Päiväys Versio no: Ver 1.0 Tiedoston nimi: Tallennushakemisto:
1 (11) Sisällysluettelo 1. Korkeusmallin 2 m laatuluokka... 3 1.1. Laatuluokat... 3 1.1.1. Laatuluokka I... 3 1.1.2. Laatuluokka II... 3 2. Laatutekijät... 4 2.1. Mitattavat laatutekijät... 4 2.1.1. Sijaintitarkkuus... 4 2.1.1.1. Korkeussijaintitarkkuus... 4 2.1.1.2. Rinteen kaltevuuden vaikutus... 4 2.1.1.3. Maanpintapisteiden tiheyden vaikutus... 4 2.1.2. Ajallinen tarkkuus... 5 2.1.2.1. Ajanmukaisuus... 5 2.1.3. Korkeusmallin visualisointikuvan eheys... 5 2.1.4. Korkeusmallin tiedostojen eheys... 5 2.2. Kuvailevat laatutekijät... 6 2.2.1. Historiatiedot... 6 2.2.2. Käyttötarkoitus... 6 2.2.3. Käyttökokemukset... 6 3. Laatuvaatimukset... 7 3.1. Korkeussijaintitarkkuus... 7 3.2. Rinteen kaltevuuden vaikutus... 7 3.3. Maanpintapisteiden tiheyden vaikutus... 7 3.4. Ajanmukaisuus... 7 3.5. Korkeusmallin visualisointikuvan eheys... 7 3.6. Korkeusmallitiedostojen eheys... 8 4. Arviointimenettely... 8 4.1. Ulkoinen tarkistus... 8 4.1.1. Mitattavat laatutekijät... 8 4.1.2. Arviointimenetelmä... 8 4.1.2.1. Otos... 8 4.1.2.2. Referenssiaineisto... 8 4.1.2.3. Laatutarkistuksen tulokset... 8 4.2. Sisäinen tarkistus... 9 4.2.1. Mitattavat laatutekijät... 9 4.2.2. Arviointimenetelmä... 9 4.2.2.1. Otos... 9 4.2.3. Laaduntarkistuksen tulokset... 9 Liite: Tiedonkeruun laadunhallinnasta... 10
2 (11) Esipuhe Laserkeilaukseen perustuva korkeusmalli 2 m tuotanto alkoi vuonna 2008. Tuotanto käynnistettiin maa- ja metsätalousministeriön asettaman korkeustieto-yhteistyöryhmän toimesta. Tuotannossa ja sen suunnittelussa on huomioitu laajasti sidosryhmien käyttötarpeet mm. laserkeilausten hankinta on toteutettu keskitetysti Maanmittauslaitoksen toimesta. Korkeusmalli 2 m laatumalli on osa maastotietojärjestelmää ja se on tarkoitettu ensisijaisesti sisäiseen käyttöön. Laatumalli kuvaa korkeusmalli 2 m tuotteen laadun arviointimenettelyn. Laatumallia tullaan jatkossa kehittämään yhdessä koko maastotietojärjestelmän laatumallin kanssa. Laatumallin rakenteessa on sovellettu JHS160 suosituksen mukaista kuvausta arviointimenettelystä. Laatumalli ei kuitenkaan vastaa JHS160 suositusta eikä korkeusmalli 2 m metatiedot ole rakenteeltaan yhteensopivat JHS158 suosituksen kanssa.
3 (11) 1. Korkeusmallin 2 m laatuluokka Korkeusmalli 2 m on maanpinnan grid-malli 2 metrin ruutukoolla. Korkeusmalli 2 m laatuluokat esitetään roomalaisina numeroina I: ensimmäinen ja II: toinen. Numeroinnilla pyritään välttämään päällekkäisyydet keilausaikaikkunoiden 1 A, B ja C kanssa. 1.1. Laatuluokat 1.1.1. Laatuluokka I Perustuu pääsääntöisesti A tai B keilausaikaikkunaan. Korkeusmallille on tehty vuorovaikutteinen tarkastus ja muokkaus. Laatuluokan korkeusmallin korkeustarkkuus on keskimäärin (RMSE) 0.3 metriä. Laatuluokassa I maanpintamalli on yksiselitteisillä pinnoilla keskimääräistä parempi. Jyrkissä kohteissa, jyrkkäpiirteisillä alueilla ja tulva-alueilla tarkkuus voi olla paikallisesti huonompi. Yksiselitteisellä pinnalla tarkoitetaan kovien ja paljaiden pintojenlisäksi pintaa, jonka päällä voi olla puustoa, mutta pinta itsessään on rakenteeltaan selkeä, ja pintakasvillisuutta ei ole tai sitä on hyvin vähän. 1.1.2. Laatuluokka II Perustuu pääsääntöisesti C keilausaikaikkunaan. Korkeusmalli tuotetaan laskennollisesti automaattisen maanpintaluokittelun mukaisesti. Vuorovaikutteisena käsittelynä tehdään ainoastaan vakavesien maskaus -toimenpide. Laatuluokassa II korkeusmallin keskimääräiseen 0.3 metrin korkeustarkkuuteen syntyy paikallinen kasvillisuuden aiheuttama, korkeustasoa nostava vaikutus. Tämä systemaattisen kaltainen, mutta paikallisesti sattumavarainen poikkeama, aiheuttaa 0.3-1.0 m suuruista vaihtelua korkeustarkkuuteen. Yli metrin poikkeama on vähän. Korkeustarkkuus heikkenee, mitä rehevämpää aluskasvillisuus on. Yksiselitteisillä pinnoilla ei ole laatuluokkien välillä merkittävää eroa. 1 Keilausaikaikkuna tarkoittaa tiettyä laserkeilauslennon suorittamiseen soveltuvaa ajanjaksoa tai ajanjaksoja. Keilausaikaikkunoita on kolme (3). Keilausikkuna A on alkukevään keilaus, B on kevätkeilaus ja C on kesäkeilaus. A:n ja B:n oletusaikaikkuna on maaliskuun lopusta toukokuun loppuun, C:n oletusaikaikkuna on kesäkuun alkupuolelta elokuun loppuun.
4 (11) 2. Laatutekijät 2.1. Mitattavat laatutekijät 2.1.1. Sijaintitarkkuus 2.1.1.1. Korkeussijaintitarkkuus JHS 160 liite II (laatumittarit) id=41 Absoluuttinen korkeustarkkuus, kun Todellinen Z:n arvo tunnetaan (z t ). Tästä lasketaan mitattujen arvojen (Z mi ) neliöllisten erotusten neliöjuuri, kaavalla = RMSE = 2.1.1.2. Rinteen kaltevuuden vaikutus Korkeussijaintitarkkuutta kuvataan rinteen kaltevuuden muuttuessa. Neliökeskivirhe johdetaan kaltevuusasteittain. Kuvaaja esitetään kahden muuttujan korkeussijaintitarkkuuden (RMSE) ja rinteen kaltevuuden ( ) suhteen. Juha Oksanen/GL gisruk 2013 2.1.1.3. Maanpintapisteiden tiheyden vaikutus Korkeussijaintitarkkuutta kuvataan maanpintapisteiden tiheyden muuttuessa. Neliökeskivirhe johdetaan suhteessa tiheyteen. Kuvaaja esitetään kahden muuttujan korkeussijaintitarkkuuden (RMSE) ja maanpinta pistetiheyden (pistettä/m 2 ) suhteen. Maanpintapisteiden tiheys kuvaa myös kasvillisuuden vaikutusta korkeusmallin korkeussijaintitarkkuuteen. Juha Oksanen/GL gisruk 2013
5 (11) 2.1.2. Ajallinen tarkkuus Korkeusmallille on määritelty aineistopäiväys korkeusmallin kantaan vienti päivämäärän mukaan. Korkeusmallin aineistopäiväys on kerätty 1:5000 karttalehdittäin TM35- lehtijaossa. 2.1.2.1. Ajanmukaisuus Ajantasaisuuden laatu, tietojen oikeellisuus ajan suhteessa. Ajantasaisuuden tunnusluku käytetään lauseketta T+V, missä T on sovittu ajantasaistusväli ja V on poikkeama tästä. 2.1.3. Korkeusmallin visualisointikuvan eheys Korkeusmallin valmistukseen liittyy oleellisena osana laserpistepilven oikea luokittelu. Visualisointikuva kuvaa korkeusmallin oikeellisuutta ja loogisuutta luokittelun jälkeen. Visualisointikuvassa korkeusmallin korkeudet esitetään väreillä. Värit skaalataan liukuvasti kullekin karttalehdelle lehden minimi- ja maksimikorkeuksien perusteella. Visualisointikuva on lisäksi vinovalovarjostettu. Visualisointikuva 2.1.4. Korkeusmallin tiedostojen eheys Tuotantoprosessissa käsiteltävät pistepilvet on tallennettu LAS/LAZ tiedostoina. Valmis korkeusmalli tarkistetaan visualisointikuvan avulla, joka tallennetaan TIFF muodossa. Tiedostot tallennetaan karttalehdittäin keskitetylle levypalvelimelle.
6 (11) 2.2. Kuvailevat laatutekijät Laatutekijät joita ei mittaamalla todenneta. Jotka tulee dokumentoida osana tietoaineistojen muita metatietoja. Metatietoja ei sisällytetä laaturaporttiin. 2.2.1. Historiatiedot Korkeusmalli 2 m metatiedot on esitetty taulukossa. Tiedot tallennetaan maastotietokantaan TM35-lehtijaossa (1:5000, 3*3 km). Taulukossa metatieto on jaoteltu JHS160 suosituksen mukaisesti kuvaileviin laatutekijöihin alkuperätieto ja prosessointihistoriaan. Metatieto Määrittely Kuvaileva laatutekijä Korkeusjärjestelmä N2000 Alkuperätieto Tasokoordinaattijärjestelmä TM35FIN Alkuperätieto Laserkeilauksen päivämäärä Keilauksen ajankohta Prosessointihistoria Laserkeilauksen tunniste- Laserkeilauslennon numero Alkuperätieto numero Laserkeilauksen pistetiheys Korkeusmallin muodostus päivämäärä Korkeusmallin kantaan vienti päivämäärä Korkeusmallin pisteväli Korkeusmallin jäykkyysarvo Korkeusmallin sijaintitiedot Laserpisteiden tiheys, ei pelkästään maanpintaluokkapisteiden määrä Korkeusmallin tallennuspäivämäärä tietokantaan Korkeusmallin tuotantosuunnitelman rekisteröinti päivämäärä Korkeusmalli ruudukon koko metreinä Laskennassa käytetty vakioarvo Karttalehden vasemman alanurkan koordinaatit sekä rivien ja sarakkeiden määrän Prosessointihistoria Alkuperätieto Alkuperätieto Alkuperätieto Prosessointihistoria Alkuperätieto 2.2.2. Käyttötarkoitus Korkeusmalli 2 m tietoaineistolle ei ole asetettu käyttörajoituksia. 2.2.3. Käyttökokemukset Käyttökokemuksia ei ole kerätty. Maanmittauslaitos johtaa korkeusmallista korkeudet maastotietokannan kaikille kohteille.
7 (11) 3. Laatuvaatimukset Korkeusmallin laatuluokille asetetaan muilta kuin korkeussijaintitarkkuuden, visualisointikuvan ja tiedoston eheyden osalta samat laatuvaatimukset. Korkeussijaintitarkkuus ei koske laatuluokan II keilaushetkellä peitteisiä alueita, eikä laatuluokan I peitteisiä alueita, jos keilaus on tehty C-aikaikkunassa. Visualisointikuvan ja tiedostojen eheys laatuvaatimus ei koske laatuluokka II korkeusmallia. Laatuluokassa II ei synny vuorovaikutteisesti luokiteltua pistepilviaineistoa. 3.1. Korkeussijaintitarkkuus Keskimääräinen korkeussijaintitarkkuus on parempi kuin (RMSE) 30 cm. 3.2. Rinteen kaltevuuden vaikutus Korkeussijaintitarkkuus on parempi kuin RMSE 30 cm, kun rinteen kaltevuus on enintään 30 astetta. 3.3. Maanpintapisteiden tiheyden vaikutus Korkeussijaintitarkkuus on parempi kuin RMSE 30 cm, kun maanpintaluokkaa luokiteltujen pisteiden pistetiheys on vähintään 0.5 pistettä/m 2. 3.4. Ajanmukaisuus Ei ole asetettu toistaiseksi. 3.5. Korkeusmallin visualisointikuvan eheys Visualisointikuvalta etsitään todennäköisiä ja mahdollisia korkeusmallin virheitä. Yksiselitteisiä ja tarkasti mitattavia vaatimuksia visualisointikuvasta ei voida asettaa. Visualisointikuva havainnollistaa kuitenkin hyvin herkästi korkeuserojen keskinäisiä suhteita ja ilmentää näin tehokkaasti korkeusmallin oikeellisuutta ja loogisuutta. Visualisointikuvalta havaitaan maanpinnan poikkeamia mm. teiden, penkereiden ja vallien katkoina. Virtavesiuomiin liittyvät luokittelemattomat sillat, on yksi tärkeimmistä poikkeamista, joita visualisointikuvan avulla voidaan nopeasti ja helposti havaita. Vuosittain käydään laaduntarkistajien kesken visualisointikuvan eheystarkistusta läpi. Aikaisempien havaintodokumenttien avulla voidaan varmistaa sisäisen tarkistuksen yhtenäisyys. Laadunvalvonnassa korkeusmallin pistepilven käsittelyyn on käytössä TerraScanohjelmisto. Tarkempaan tarkasteluun aineistoa voidaan ladata myös EspaEngineen/EspaCity-ympäristöön, jolloin mm. saadaan ilmakuvien käyttö osaksi laaduntarkistusta.
8 (11) 3.6. Korkeusmallitiedostojen eheys Tuotantoprosessissa kaikki korkeusmallituotannon pistepilvenluokitteluun ja visualisointiin liittyvät LAS/LAZ ja tiff tiedostot on tallennettava. Tiedostojen lukumäärän ja osin myös tiedostokoon on vastattava lähtöaineistoa. 4. Arviointimenettely 4.1. Ulkoinen tarkistus Laadun mittaaminen ja arviointi kohdistuu 2m korkeusmalliin. 4.1.1. Mitattavat laatutekijät Mitattavat laatutekijät ovat korkeussijaintitarkkuus, rinteen kaltevuus vaikutus ja maanpinta pisteidentiheys vaikutus. 4.1.2. Arviointimenetelmä Arviointi suoritetaan otantatutkimuksena. Laadun arviointimenetelmänä on suora ulkoinen arviointi, jossa referenssi-aineisto on riippumaton korkeusmallituotannosta. Otannassa alueet valitaan harkinnanvaraisesti, yleispiirteisesti otanta-asetelmat on kuvattu JHS 160 Paikkatiedon laadunhallinta liitteessä III. 4.1.2.1. Otos Määritellään myöhemmin erikseen. 4.1.2.2. Referenssiaineisto Soveltuvia referenssiaineistoja ovat mm. Ilmalaserkeilaus ja mobiilikeilaus. Ilmalaserkeilausaineiston soveltuvuudesta referenssiaineistoksi tulee kiinnittää huomiota lentokorkeuteen ja pistetiheyteen. Mobiilikeilauksen osalta aineiston käytettävyyttä arvioitaessa huomiota on kiinnitettävä alueen kattavuuteen ja käytettyyn pistetiheyteen. 4.1.2.3. Laatutarkistuksen tulokset Tulokset on esitettävä laatutekijöiden mukaisesti suhteessa määriteltyihin laatutekijöiden laatuvaatimuksiin.
9 (11) 4.2. Sisäinen tarkistus Laadun mittaaminen ja arviointi kohdistuu korkeusmallin 2m tuotantoprosessiin. 4.2.1. Mitattavat laatutekijät Mitattavat laatutekijät ovat visuallisointikuvan ja laserpistetiedoston eheys. 4.2.2. Arviointimenetelmä Arviointi perustuu yksinkertaiseen satunnaisotantaan työ-alueista (1:5000 karttalehti). Karttalehdet numeroidaan ja otos poimitaan satunnaislukujen avulla. 4.2.2.1. Otos Otos kohdistetaan edellisen vuoden rekisteröityihin tuotantosuunnitelmiin. Toiminnan vuosisuunnittelun yhteydessä sovitaan käytettävät resurssit tarkistustyöhön, jonka jälkeen voidaan asettaa otoksen koko. 4.2.3. Laaduntarkistuksen tulokset Tuloksista esitetään raportti, jonka yhteenvedossa on kerrottu otoksen koko suhteessa edellisvuoden kokonaistuotantomäärään. Kustakin havaitusta laatupoikkeamasta esitetään selvitys/laatupalaute sekä korkeusmallityön tekijää että raporttia varten. Selvityksestä on käytävä ilmi seuraavat seikat: - Havainnon sijainti - Havainnon luonne esim. Alikulku, maanpinta ei kulje alinta pintaa ja osa pisteistä sillalla on luokittunut virheellisesti luokaan - ground - Korjaustoimenpide/korjauskehote siltä osin kuin tarvittavaa toimenpidettä ei katsota täysin rutiiniluontoiseksi.
10 (11) Liite: Tiedonkeruun laadunhallinnasta Suunnittelu Laatuluokkien mukaisesti korkeusmalli voidaan kerätä joko laatuluokassa I tai laatuluokassa II. Tavoitteena on saada mahdollisimman suuri osuus pinta-alasta laatuluokkaan I. Suunnittelun yhteydessä on ratkaistava erityistapauksissa eri keilausaikaikkunoiden merkitys laatuluokan valinnassa. Laatuluokassa I voidaan hyväksyä C-keilausikkuna, kun tuotantosuunnitelman alueella kasvillisuuden vaikutus arvioidaan vähäiseksi (Pohjois- Suomi). Suunnittelua ohjaa keskeisesti valtakunnallinen sidosryhmäyhteistyö. Laserkeilaus ja automaattinen maanpintaluokitus Laserdataa hankitaan sekä ostopalveluna, että Maanmittauslaitoksen omilla keilauksilla. Laserkeilausaineistojen laaduntarkastus suoritetaan pääosin Terrasolid-ohjelmistolla. Varsinkin pikatarkastuksessa käytetään myös Lastools-ohjelmistoa. Absoluuttisen tasotarkkuuden tarkastuksessa käytetään Espa-ohjelmistoa stereomallien mittaamiseen. Laaduntarkastusten ohessa aineistolle tehdään automaattinen maanpintaluokitus Terrascan-ohjelmalla. Luokitusta varten käsiteltävästä aineistosta valitaan vain viimeiset tai ainoat paluupulssit. Näistä poistetaan Maastotietokannasta saatavien rakennuksia kuvaavien vektoreiden avulla rakennusten kohdalle osuvat pisteet. Tämän jälkeen jäljellä oleville pisteille tehdään varsinainen maanpintaluokitus, erityisesti korkeusmallituotantoa varten valituilla luokitteluparametreilla. Operaattorit Operaattorin merkitys on keskeinen, koska tuotantoprosessi sisältää vuorovaikutteisen työskentelyn. Uusille operaattoreille on järjestettävä riittävä koulutus ja perehdyttämisjakso. Koulutuksella varmistetaan operaattorin sovellusohjelmien osaaminen. Perehdyttämisellä varmistetaan operaattorin kyky havaita pistepilven, ilma- ja visualisointikuvan avulla poikkeamia, ja kykyä suorittaa havainnoista tarvittavat korjaukset pistepilven luokittelussa. Laatu työasematyöskentelyssä Korkeusmalli 2 m tuotannosta on laadittu erillinen työohje. Ohjeen ylläpito on osa tuotevastaavan ja MARA - tukitiimin tehtäviä. Työskentelyn tukena on muistilista.