Laserskannaus- ja ehkä yleisemminkin mittausmaailmassa vuoden 2017 teemaksi on mainosten mukaan nousemassa ”skannauksen demokratisoituminen”. Perusteiksi mainitaan mittauslaiteiden halpeneminen, jolloin lähes kuka tahansa voi ryhtyä skannailemaan. Monella alalla sama demokratisoituminen tapahtui jo menneillä vuosikymmenillä.

Mutta onko tosiaan näin? UAV-kuvauslennokkitekniikan kehittäminen viime vuosina on tuonut ilmakuvauksen monien uusien käyttäjien ulottuville ja pienet, edulliset käsi-, kännykkä- ja esineskannerit ovat puolestaan laajentaneet laserskannausten tekijäjoukkoa. Samaan aikaan robottiautojen kehittäminen on aloittanut suoranaisen hyökyaallon ”lidarien” kehityksessä, mikä heijastuu jo valtamedian julkaisuissa. Valitettavasti valtayleisölle ”lidar” tai laserskannaus on uusi sana, jota käytetään ymmärtämättä ollenkaan minkälaisen eri tekniikkojen riemukirjon käsite sisältää.

Analogiana voidaan käyttää vaikkapa autoilun maailmaa: kaikki tietävät markkinoilla olevan monia erityyppisiä ajoneuvoja kuten isoja, raskaita ajoneuvoja rekkoja; nopeita, vauhtiin optimoituja kilpa-autoja tai vaikkapa pieniä mopoautoja.

Kaikille erityyppisille ajoneuvoille löytyy yleensä optimaalinen käyttötarkoitus ja samoin myös erityypisille laserskannereille/lidareille. Joissain sovelluksissa vaaditaan suurta tarkkuutta, toisissa taas nopeus ratkaisee. Mittausetäisyys vaihtelee useista sadoista sadoista kilometreistä (satelliittilidar), muutamasta kilometrista satoihin metreihin (ilmalaserskannaus), metristä satoihin metreihin (mobiili- ja maalaserkeilaus) tai vaikkapa muutamista senteistä (teollisuusskannaus). Puhumattakaan ihan toisista sovellusaloista (kuin etäisyydenmittauksesta) kuten ilman molekyylipitoisuuksien mittauksista (DIAL Lidar) tai kohteen nopeuden mittauksesta (Doppler Lidar).

Jotkut skannaustekniikoista ovat alttiita auringonpaisteen tuottamille häiriöille, toiset eivät taas ole moksiskaan ympäröivän valaistuksen vaihteluista. Tyypillistä kaikille ns. ”lidar”-tekniikoille on, ettei ulkoista valaistusta tarvita, vaan voidaan toimia täysin pimeässä, koska laite lähettää aktiivisesti lasersäteitä.

Mittausalan ammattilaisille laitteiden tärkeä ominaisuus on edelleenkin niillä saavutettavan mittauksen tarkkuus. Siirryttäessä muille aloille, tarkkuus saattaa tuntua kiusalliselta yksityiskohdalta, sillä päätarkoitus saattaakin olla vaikkapa kohteen 3d-mallinnus noin suunnilleen tai vaikkapa esteiden tunnistaminen. Tosin esteidenkin kohdalla halutaan tietää, kuinka kaukana kyseinen este on laitteesta = kulma- ja etäisyysmittauksen tarkkuus.

Sinänsä uusien käyttäjäryhminen syntyminen on hyvin positiivinen asia, sillä suuremmat käyttäjämäärät lisäävät kehitystä. Esimerkiksi juuri automaattiseen liikenteeseen kohdistuva kehitysbuumi lisää kokonaisuudessaan laite- ja ohjelmistokehitykseen kohdistettuja rahoja. Tosin kannattaa autopuolen analogiaa mukaillen muistaa, että nyt kehitetään siis vain yhdentyyppisiä laserskannauslaitteita – ei erityyppisiä ajoneuvoja.

Kun näitä tiettyyn käyttötarkoitukseen optimoituja laitteita aletaan sitten soveltaa muissa käyttötarkoituksissa, niin kannattaa muistaa tarkistaa niiden soveltuvuus tehtävään.  Jos kaupan jakelutehtäviä hoitavat kuorma-autot korvataan mopoautoilla, koska ne ovat ”edullisia ja myös tehty kuljetukseen”, niin yrittäjä ottaa tässä riskin saman tavaramäärän viemisestä perille yhtä edullisin kustannuksin kuin suuremmassa mittakaavassa tehdään rekoilla ja kuorma-autoilla.

Laserskannausmaailman puolella ongelman aiheuttaa se, että kaikille laitteille ilmoitetaan suunnilleen millimetrien mittaustarkkuus, jolloin mittauksen maailmasta tietämättömät kuvittelevat oikeasti laitteiden olevan hyvinkin tarkkoja. Näinhän ei suinkaan ole, vaan mittauksen lopullinen tarkkuus riippuu monesta osatekijästä. Kuka tietää, onko laitteen ilmoitettu mittaustarkkuus saavutettavissa vain laboratorio-olosuhteissa jos sielläkään tai se on vaikkapa ratkaistu ohjelmallisesti yhtä lahjakkaasti kuin dieselautojen päästölukemat? Toimiiko laite Suomen sääolosuhteissa? Yms.

Jos demokratisoitumiskehityksen halutaan oikeasti ulottuvan ammattimittauksen maailmaan, niin se vaatii demokraattisilta kansalaisilta vähintäänkin mittaustekniikan perusteiden oppimista hyvien lopputulosten saavuttamiseksi. Mobiilimittaustekniikoiden puolella vaaditaankin jo edistyneemmän tason saavuttamista.

3D-malleja saa nykyään aikaan ihan tavallinen tallaaja, mutta toivottavasti jonkinlaiset varoituksen kellot soivat päässä silloin, jos malleja aletaan ottaa mittatarkkuutta vaativan suunnittelun tarpeisiin kuten on jo nähty tapahtuvan. Jossain vaiheessa se mallin mukana kulkeva metatieto katoaa niin, että loppukäyttäjä kuvittelee kyseessä olevan tehtävän vaatimusten mukaisen mittatarkan mallin. Sitten kiistellään oikeudessa asti kuka maksaa jopa miljooniin nousseet ylimääräiset kulut.

Lennokkiskannauksella tuotettua aineistoa Porista.

Laserskannauksen demokratisoitumisella halutaan siis ensisijaisesti ajaa laitteiden halpuutta, käytön helppoutta, saavutettavuutta ja työn edullisempaa hintaa. Samoin kuin muillakin aloilla tämä tarkoittanee tulevaisuudessa perusmittauksen ja mallinnuksen automatisointia ja vähitellen jopa sen ihmiskäyttäjän poisjättämistä. Tulevaisuudessa tarvitaan siis osaavia asiantuntijoita vain ongelmatilanteiden selvittelyyn ja haastavampien kohteiden mittaamiseen.

Ilmalaserskannauspuolella, suuria aloja kartoitettaessa, demokratisoitumista ei ole edes nähtävillä, vaan uudet tekniikat näyttävät raporttien mukaan keskittyvän kalleudellaan vain muutamien tahojen käsiin koko maapallolla. Jos kehitys todellakin jatkuu tähän suuntaan, edessä on alan globaali monopolisoituminen vain muutaman ison operaattorin käsiin. Noh, tämä ilmiö on myös meille tuttu monelta alalta, joten ”don’t panic”!

Onko sinulla tarvetta mittausratkaisuille? Ota meihin yhteyttä ja löydetään ratkaisut yhdessä!

Mielenkiinnolla seuraamme kaikkia laserskannaukseen liittyvien mittausjärjestelmien kehittämistä ja tällä kertaa tarkastelun alla on Mitsubishin upouusi MMS-G220. Kyseessä on uudistettu versio Mitsubishin ensimmäisestä mobiilimittausjärjestelmästä ja sen takana on 15 isoa japanilaista teollisuusyritystä.

Käytännössä ykkösversio mittausjärjestelmästä on laitettu uusiin kuoseihin, mutta lopputuloksen luvut eli kartoituksen speksit eivät ole muuttuneet. Nyt luvataan 10 cm absoluuttista sijaintitarkkuutta 7 m päässä mittauslaitteesta. Sen sijaan laitteiston kompaktius, helppo siirrettävyys ja vähäinen virrankäyttö nostetaan muutoksessa etusijalle. Kiva kun tuo auton takakontti on nyt tyhjä ja järjestelmä on helpommin siirreltävissä 😉

Vertailu Mitsubishin vanhan ja uuden järjestelmän välillä.

Kehityksen takana on Japanin hallituksen suuri digitalisaatioprojekti, joka ulottuu kaikkialle rakentamisesta liikenteeseen. Liikenteen puolella valmistaudutaan tietysti robottiautojen tuloon ja sitä myötä tarvittaviin tarkempiin karttoihin väylistä. Tämä on siis japanilainen vastine esim . Google Mapsille ja Herelle – tarkkojen 3D-karttojen osalta siis. Kuten muistamme, Heren johto on haastattelussa kertonut absoluuttisen tarkkuuden vaihtelevan jopa 5 m sisällä – näille firmoille aineiston suhteellinen tarkkuus on tässä vaiheessa se tärkeämpi juttu. Samoin kuin järjestelmän rakentamisen kustannusten optimointi suhteessa vaadittavaan mittaustulokseen. Tosin viime vuosina olemme kauhuksemme huomanneet, että laitteiston rakentamiseen vaadittavaa todellista tietotaitoa on todella harvalla taholla.

Mittaustarkkuudesta ja kartoituksesta pääosin kiinnostuneille tahoille kuten meille tällainen järjestelmä sijoittuu enemmän ns. amerikkalaiseen GIS-kategoriaan eli ympäristön mallintamiseen ilman merkittävämpää tarkkuutta. Suunnittelumallin pohjaksi vaadittavaa tarkkuutta näillä laitteistoilla ei esimerkiksi saavuteta, koska silloin vaatimuksena on tyypillisesti 10 – 20 mm XY sekä Z. Kenellekään ei liene epäselvää, että mitä heikompilaatuista aineistoa suunnittelun pohjana käytetään, sen kalliimmaksi rakentaminen tulee.

Järjestelmän mittausnopeudeksi ilmoitetaan 40 km/tunnissa, joka on huomattavan hiljainen vauhti mobiilimittauksen kehittyessä jo toimimaan muun liikenteen tahdissa – parhaimmillaan jo runsaasti yli 100 km tuntinopeuksilla. Edelleenkin voimme vaan todeta, ettö inertianavigointi nauttii kovasta kyydistä ja tulokset paranevat vauhdin myötä.

Tästä pääsemmekin aasinsillalla taas siihen iäsyysaiheeseen eli mihin näitä ns. GIS-tarkkuuksisia mobiilimittauksia oikein tarvitaan? Eikö tule kalliimmaksi mitata väylät useampaan otteeseen aluksi hieman karkeammin ja koko ajan tarkentaen? Sen sijaan, että mittaus tehdään kerralla kunnolla, jonka jälkeen samaa aineistoa voi käyttää useampaan käyttötarkoitukseen alkaen suunnittelusta ja jaaduntarkkailusta ja päätyen vaikka kaupunkimallinnukseen.

Mitsubishin järjestelmän kohdalla tulee ensimmäiseksi mieleen, että nyt Japanin hyvin sisämarkkinavetoisilla ja suojelluilla markkinoilla on taas kehitetty mobiililaserskannaukseen oma järjestelmä ilman suurempaa kilpailua. Ulkomaalaiset tahot eivät pääse suojelluille markkinoille, jolloin menestys on taattu. Mutta miten käy järjestelmän ulkomaanvalloituksen? Nopeasti kehittyvillä mobiililaserskannausmarkkinoilla uutuusjärjestelmä haiskahtaa valitettavasti teknisesti vanhentuneelta jos syntyessään. Vai näetkö tilanteen toisin?

Mitsubishin järjestelmän kuvaillut sovellusalueet.