23.2.2022
Antero Kukkoa,c, Harri Kaartinena,b, Hannu Hyyppäc,d
aMaanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus
bTurun yliopisto
cAalto-yliopisto, Rakennetun ympäristön laitos, MeMo
dMetropolia AMK, Rakentaminen ja arkkitehtuuri
Liikkuva laserkeilaus
Liikkuvalla laserkeilauksella tarkoitetaan laserkeilausta, joka tehdään droonin, ajoneuvon, selässä kannettavan repun tai jonkin muun helposti liikuteltavan alustan avulla. Liikkuvaa laserkeilausta voidaan käyttää rakentamisen ja kiinteistöalan tarpeisiin, koska sillä voidaan tehokkaasti kerätä kohteista suoraan kolmiulotteisia havaintoja. Keilain lähettää laservalopulsseja, joiden lentoajan perusteella määritetään kohteen etäisyys tietyssä suunnassa. Paikannusjärjestelmästä saadaan mittausjärjestelmän liikerata. Yhdistämällä etäisyys- ja kulmahavainnot liikeratatietoihin saadaan lopputuotteena kolmiulotteinen pistepilvi, jonka pisteiden sijainti tunnetaan tarkasti koordinaatistossa. (Kukko ym. 2021a; Kukko ym. 2021b)
Kaupunkien maankäytön hallintaan laserkeilaus ja fotogrammetriset kuvat tarjoavat kustannustehokkuutta
Ilmalaserkeilaus yhdistettynä ilmakuviin mahdollistaa maaston ja rakennuskannan laajamittaisen arvioinnin. Näin voidaan seurata talon-, kadun- ja maanrakentamista sekä saada työkaluja mahdollisten luvattomien toimien, kuten luvattoman rakentamisen, laittomien hakkuiden sekä kaatopaikkojen havaitsemiseen, tyypillisesti 10–50 cm:n tarkkuustasolla. (Kukko ym. 2021a)
Tiheää laserkeilausdataa kerätään ilmasta droonien avulla. Ilmaperspektiivi mahdollistaa pääsyn kohteisiin, joissa on esteitä, kuten aitoja, kaivauksia ja rakenteita sekä rakennusten kattorakenteiden ja voimajohtojen havainnoinnin. Tyypillisesti droonijärjestelmät tarjoavat myös tarkempia mittauksia kuin lentokoneella tai helikopterilla korkeammalta suoritettava laajojen alueiden ilmalaserkeilaus. Drooneilla saatu pistetiheys vaihteleekin tyypillisesti viidestäkymmenestä satoihin pisteisiin neliömetrillä. Tällaisia tietoja voidaan käyttää yksityiskohtaiseen katujen, päällysteiden, kuivatusrakenteiden, siltojen, pihojen ja leikkikenttien ja viheralueiden suunnitteluun sekä korjausrakentamiseen. Droonilaserkeilausdata antaa yksityiskohtaisen tilannekuvan. Eri pinnoista heijastuneen lasersäteen voimakkuudesta saadaan vihjeitä pintamateriaaleista ja tietoa voidaan käyttää kohteiden tunnistamiseen automaattisesti. (Kukko ym. 2021a). Tietoja hyödynnetään edelleen myös 3D-koneohjauksessa kaivuussa ja tiivistyksessä.
Droonidataa täydennetään usein maanpinnalla liikkuvilla ajoneuvoissa olevilla laserkeilausjärjestelmillä. Myös repussa tai kädessä kannettavia järjestelmiä voidaan käyttää tarvittavien aineistojen hankkimiseen. Tällöin saadaan yksityiskohtia korttelin sisätiloista, rakennuksista, käytävistä ja kaduista sekä niihin liittyvästä infrastruktuurista. (Kukko ym. 2021a)
Rakennussuunnittelua ja korjausrakentamista varten tarvitaan hyvää tarkkuutta ja erotuskykyä. Laserkeilatut pistepilvet voidaan viedä nopeasti arkkitehti- ja rakennussuunnitteluohjelmistoihin lähtötietoaineistoiksi. 3D-inventointimallinnus tehdään rakennuksen ajantasaisen (as-is) lähtötietomallinnuksen pohjaksi. Varsinkin vanhoissa rakennuksissa se on ainoa tapa saada ajantasaiset 3D-mallit ja piirustukset kohteesta. Pistepilvistä voidaan myös millimetritarkasti mitata rakenteiden taipumia tai muita muodonmuutoksia. Tarkat pistepilvet auttavat myös kiertotalouden tarpeissa uudenlaisten 3D-mallien muodossa. Nämä näkyvät varsinkin korjausrakentamisen, logistiikan ja purkuvaiheen sekä laajemmin kiinteistö-, isännöinti-, huolto- ja ympäristöalan toimijoiden tuottamissa palveluissa ja paikkatietoratkaisuissa.
Uudisrakentamisen työmaalla kerätyt 3D-tiedot mahdollistavat rakennusvaiheen nopean dokumentoinnin esimerkkeinä maankäytön toteuma, maanrakentamisen ja pintavesien ohjaamiseen toteutettujen rakenteiden korkeusasemat ja kaltevuudet, perustusten korkeusaseman sekä rakentamisen sijoittelun vertailun suhteessa rakennuslupaan ja kaavaan. Massanvaihtojen tarkkuuden arvioiminen etukäteen kadun- tai talonrakentamisessa on urakoitsijoille kustannustehokasta, varsinkin, kun voidaan seurata kaivauksen tai maansiirron etenemistä tarvittaessa reaaliaikaisesti. (Kukko ym. 2021a).
Rakentamisen seuranta ja laadunvalvonta
Rakentamisen valvonta on yksi kaupunkien ja kuntien maankäytön suunnittelun ja sääntelyn keskeisistä intresseistä. Liikkuvan laserkeilausdatan avulla voidaan saada tarkka ja ajantasainen tieto rakennusten sijainnista, perustusten korkeuksista suhteessa ympäröivään maastoon, maaston muodoista, hulevesien ohjauksesta ja sadevesikaivoista, kaduista, kulkuväylistä sekä liikennejärjestelyistä (Kukko ym. 2021a). Laserpistepilvistä kerätty tieto saadaan myös koko elinkaaren ajalle kiinteistöjen ylläpidon käyttöön.
Rakentamisen aikaiset järjestelyt
Turvallisuus- ja logistiikkanäkökulmista 3D-tiedot mahdollistavat työmaan suunnittelun ja hallinnan. Näin voidaan suunnitella dokumentoida rakennustyön aikaisia järjestelyjä, kuten aitoja työmaa-alueen erottamiseksi ja liikenteen ohjaamisesta työmaan ohi. Kallioperän louhinta, maanrakennustyöt sekä vastarakennetut kerrostalon perustukset voidaan dokumentoida parhaimmillaan sekunneissa. (Kukko ym. 2021a)
Virtuaalimallit liikkuvan keilauksen 3D-pistepilvistä
Liikkuvalla keilauksella voidaan nopeastikin tehdä myös sisätilamalleja ja helpottaa sisä- ja ulkotilamallien yhteensovittamista. Sisätilojen mittauksessa hyödynnetään tyypillisesti SLAM-teknologiaa (Simultaneous Localisation and Mapping) 3D-pistepilvien laskennassa.
3D-malleja pystytään hyödyntämään myös virtuaalitodellisuuden sovelluksissa. 3D-tilaan on mahdollista lisätä informaatiota ja luoda esimerkiksi virtuaalisia sisustusratkaisuja sekä lisätä vuorovaikutteisia ominaisuuksia, kuten esimerkiksi tiedon havainnollistamista, reaaliaikaista fysiikan ja valaistuksen simulointia sekä oppimista. Nämä mallit voivat tulevaisuudessa muodostua tärkeäksi resurssiksi myös kiinteistöalan koulutuksessa. 3D-malli toimii virtuaalisen toiminnan alustana samalla tavalla kuin itse fyysinen rakennus mahdollistaa toiminnan ja tapahtumat todellisessa maailmassa. Mallin tarkastelu virtuaalisesti antaa hyvän käsityksen tilasta ja sen mittasuhteista. 3D:n visuaaliset piirteet, immersiivisyys ja vuorovaikutteisuus lisäävät aktiivisuutta ja antavat oppimiskokemukseen syvällisyyttä täydentäen muuta oppimista. 3D-aineistot, virtuaalisuus ja pelillisyys opintomateriaalien tekemisessä voivat tulevaisuudessa muovata oppimisesta monimuotoisempia. (Virtanen ym. 2020; Maanmittauslaitos 2018)
Kiitämme seuraavia hankkeita: Suomen Akatemia – Road Distress Mapping (Quality4Roads), Uudenmaan liitto – Digitaaliset kaksoset kulttuurialan ekosysteemin elvyttämisessä (UKKE029), EAKR – Circular Green Blocks sekä STEK – Kiinteistötiedon hallinta.
Lisätietoja
Kukko, A., Kaartinen, H. ja Hyyppä, H. 2021a. Liikkuva laserkeilaus kaupunkien maankäytön ja infrastruktuurin kartoituksessa. Maankäyttö, 2021 (2), 28-30.
Kukko, A., Kaartinen, H. ja Hyyppä, H. 2021b. Liikkuvalla laserkeilauksella huipputarkkaa tietoa kaupungeista. 2021. Positio, 2021 (2), 17-21.
Maanmittauslaitos 2018. Rakennuksen energiakulutus kuriin 3D-mallin avulla https://www.maanmittauslaitos.fi/ajankohtaista/rakennuksen-energiakulutus-kuriin-3d-mallin-avulla
Virtanen, J.-P., Laitala, A., Suihkonen, P., Hyyppä, H., Ahlavuo, M., Julin, A. ja Kurkela, M. 2020. Virtuaalitodellisuudesta ratkaisu kiinteistön ylläpidon koulutukseen. Maankäyttö, 2020 (3), 34-37.
