Kukko kehitti selässä kannettavan laserkeilauslaitteiston, joka on lajissaan ensimmäinen maailmassa. Sen ultranopea keilaustekniikka kerää tietoa miljoona pistettä sekunnissa.
AKHKA-nimen saanut laserkeilausjärjestelmä voidaan sijoittaa kantolaitteen lisäksi mihin tahansa ajoneuvoon, kuten mönkijään, autoon, veneeseen tai junaan. Järjestelmä määrittää GNSS-satelliittipaikannuksen avulla paikan ja inertiamittauslaitteiston kiihtyvyysanturien tuottaman mittaustiedon perusteella liikkeen.
Ennen AKHKA-järjestelmää Kukko kehitti tieympäristöjen kartoitusta varten ajoneuvoon asennettavan ROAMER (Road Environment Mapper) -järjestelmän. AKHKA-järjestelmässä sovelletaan ROAMER-järjestelmän mittalaitteita ja synkronointielektroniikkaa.
Väitöstyössään Kukko rakensi ja kokosi tarvittavat laitteistot ja tutki niiden suorituskykyä sekä sopivia sovelluskohteita. Järjestelmillä kerättiin väitöstyön aikana tietoa monista erilaisista ympäristöistä.
Kuva 2: AKHKA-järjestelmä valmiina tarkkaan maastomittaukseen Valenciassa maaliskuussa 2012. Kannettavalla laitteistolla mittaus voidaan tehdä hankalassakin maastossa.
Maalla, merellä ja metsässä
Liikkuvaa laserkeilausta voidaan käyttää muun muassa rakennetun kaupunkiympäristön ja tieympäristön kartoitukseen. Mittaukset voidaan tehdä autoon asennetulla laitteistolla muun liikenteen seassa. Mitattu aineisto muodostaa tietovaraston, jota voidaan käyttää hyväksi, mikäli kohdetta halutaan myöhemmin kartoittaa yksityiskohtaisemmin.
Kartoitettavina kohteina ovat muun muassa rakennukset, tie- ja katualueet, päällysteiden reunat, valaisinpylväät, portaikot, liikennemerkit ja sillat.
Veneeseen asennetulla laserkeilauslaitteistolla voidaan mitata tarkasti veden päällisiä kohteita, kuten rantavalleja ja tulvapenkereitä. Jokiuomien ja valuma-alueiden kartoituksella saatavaa tietoa käytetään esimerkiksi tulvatutkimuksissa.
Kannettavaa laitteistoa käytetään kohteissa, joissa ajoneuvoilla kulkeminen on hankalaa, mahdotonta tai kielletty vaikkapa ympäristön herkkyyden takia. Menetelmä soveltuu hyvin esimerkiksi metsävarojen kartoitukseen.
- Kannettavalla laserkeilauslaitteistolla voidaan kerätä tietoa metsäalojen puustosta, runkoluvusta, puiden pituudesta ja rinnankorkeusläpimitasta. Tieto on objektiivista ja luotettavaa, ja sitä saadaan kerättyä tehokkaasti, Kukko sanoo.
Huipputarkkaa mittausta
Liikkuva laserkeilaus täydentää muita, jo aiemmin käytössä olleita laserkeilausmenetelmiä: maa- ja lentolaserkeilausta. Sopivin menetelmä tai menetelmien yhdistelmä riippuu kartoituskohteesta ja mittauksen tavoitteista. Liikkuva laserkeilaus antaa ympäristöstä huomattavasti tarkempaa tietoa kuin lentolaserkeilaus. Maalaserkeilaus on menetelmistä tarkin, mutta sen haittana on mittauksen hitaus.
Kun Kukko alkoi kehittää ROAMER-järjestelmää vuonna 2005, oli markkinoilla yksi liikkuva laserkeilausjärjestelmä. Sen pistemittauksen nopeus ei kuitenkaan tyydyttänyt suomalaisia kartoittajia, jotka pyrkivät automaattisiin tulkintamenetelmiin. ROAMER-järjestelmä pystyi tuolloin mittamaan yli 100 000 pistettä sekunnissa. Nykyisin pistemittausnopeus on noin miljoona pistettä sekunnissa.
Nyt markkinoilla on jo puolenkymmentä kaupallista liikkuvaa laserkeilausjärjestelmää. Vertaillakseen järjestelmiä Geodeettinen laitos järjesti kansainvälisen vertailututkimuksen Espoonlahteen perustetulla testikentällä. Tutkimuksessa analysoitiin siihen osallistuneiden mittauslaitteistojen tuottamien pistepilvien geometrista tarkkuutta.
- ROAMER oli tasotarkkuudeltaan huippuluokkaa ja korkeustarkkuudeltaankin kärkijoukossa. Tasotarkkuuden hajonta oli noin 10 mm, korkeustarkkuuden noin 20 mm. Se riittää vaativiinkin mittauksiin, Kukko sanoo.
Kuva 3: Interaktiivinen virtuaalimalli Espoon Tapiolasta perustuu ROAMERilla kerättyyn mittaustietoon. Yläkuva: Kartoitusajoneuvolla voidaan nopeasti tuottaa laajojakin kolmiulotteisia aineistoja kaupunkialueen kartoituksen ja mallinnuksen tarpeisiin yksityiskohtaisuutta unohtamatta.
TkL Antero Kukko väitteli 21.12.2013 Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, maankäyttötieteiden laitoksella. Väitöskirjan nimi on Mobile Laser Scanning – System development, performance and applications, Liikkuva laserkeilaus – Järjestelmäkehitys, suorituskyky ja sovellukset.
Väitöskirjan verkko-osoite: http://urn.fi/URN:ISBN: 978-951-711-307-6
Väittelijän yhteystiedot:
Antero Kukko,
puh. +358 9 295 55 301,
antero.kukko@fgi.fi
Teksti: Timo Hämäläinen