Muutama asia nousee aina vaan uudelleen esiin keskusteltaessa etäisyysmittauksen tarkkuuksista oli sitten kyseessä laserskannaus tai prismaton takymetrimittaus. Mitkä seikat vaikuttavat mittaustarkkuuteen (tietysti mittaajan lisäksi)? Miksi rakennuksen julkisivu alkaa kaartumaan? Miksi mitattu sisäkulman paikka sijaitsee väärässä paikassa?
Lähtökohtaisesti kannattaa muistaa, että laitevalmistajien ilmoittamat mittauslaitteiden tarkkuusarvot on mitattu laboratorioolosuhteissa kohtisuoriin pintoihin. Pintojen heijastuarvot ilmoitetaan tyypillisesti Kodakin harmaasävykorteilla korkeasti heijastavaan (90 %) ja matalasti heijastavaan (10…20 %) pintaan.
Rakennetussa ympäristössä mitattavat pinnat ovat kuitenkin paljon moninaisempia sekä materiaaleiltaan, heijastavuudeltaan, väreiltään että pinnan karkeudeltaan. Edellä mainitut ominaisuudet vaikuttavat mittaustulokseen, vaikka käytännössä niitä ei usein huomioida. Vastaavanlainen vaikutus on myös kohtauskulmalla mitattavaan kohteeseen. Aiheesta on julkaistu aika vähän tutkimuksia, mutta esimerkiksi Lambrou ja Pantazis ovat kaivautuneet pintaa syvemmälle vuonna 2010 julkaistussa artikkelissa ”Evaluation of the Credibility of Reflectorless Distance Measurement”.
Lambrou ja Pantazis mittasivat alle 50 m etäisyyksiä 4 eri takymetrillä kohteisiin, jotka edustivat 26 eri materiaalia. Kohteita mitattiin lisäksi kolmessa eri kohtauskulmassa. Lopputuloksena todettiin, että prismattomissa takymetreissä on vielä paljon kehittämistä, sillä esimerkiksi 50 m etäisyydellä 20-85% mittauksista oli ilmoittujen arvojen ulkopuolella. Valtaosa mittauksista kaikilla laitteilla oli lyhyempiä kuin todelliset etäisyydet.
Lisäksi käytännön ongelmia aiheuttavat ulko- ja sisäkulmat, johtuen säteen fyysisestä halkaisijasta kohteessa.
Yllä olevasta kuvasta voi miettiä, mikä mittauksen tulokseksi saadaan. Oikeasti mittaustulokseen vaikuttaa vielä mittauslaitteessa käytetty laskenta-algoritmi, joka siis vaihtelee laitteiden välillä. Näin ollen eri laitteet antavat samanlaisessa tilanteessa erilaiset tulokset. Mittaaja voi välttyä arpapelilta mittaamalla esimerkiksi kulman sijasta seinien tasot, jolloin kulman sijainti lasketaan tasojen leikkauksesta. Nikon tarjosi aikoinaan toista lähestymistapaa, sillä mittaaja joutui tarkentamaan sen säteen kohteeseen. Käytännössä säteen halkaisija kohteessa säädettiin hyvin pieneksi ja laite suostui mittaamaan kohteeseen vasta tarkennuksen jälkeen. Menetelmän johdosta mittaustapahtuma hidastui, mikä ei puolestaan ilahduttanut mittaajia sorvin ääressä.
Takymetrimittauksessa usein ihmetellään esimerkiksi julkisivun yläosan kaartumista sisään tai ulospäin tai seinän kaartumista pituussuunnassaan, joka puolestaan johtuu sekä etäisyyden laskenta-algoritmista että säteen kohtauskulmasta mitattavaan pintaan nähden. Sama mittausvirhe syntyy myös sisä- ja ulkonurkkien mittauksessa, kuten yllä olevasta kuvasta havaitaan.
Mikä on siis tilanne laserskannauksessa? Optisen mittauksen lainalaisuudet eivät katoa minnekään, vaan laserskannaus on pikemminkin tuonut selkemämmin esille esimerkiksi materiaalin vaikutuksen mittaustulokseen. Käytännössä tämän on voinut nähdä vaikkapa kohteissa, joissa on suuria värikontrastieroja. Vaikka kohteen pinta on tasainen, niin pistepilviaineistossa voi pahimmillaan nähdä korkeuseron värien kontrastirajalla. Prismattomassa takymetrimittauksessa tämä virhe on jäänyt huomaamatta, sillä harvoin kukaan mittaa takymetrillä pintoja yhtä tiheällä pistevälillä kuin 3D skannerilla mitataan.
Sisä- ja ulkokulmien sijaintitarkkuuden määrittää tarkimmin mallintamalla viereiset seinät ja muodostalla kulmapisteen tasojen leikkauksista. Yleisestikin ottaen pistepilviaineistojen todellinen tarkkuus tulee esille vasta käsiteltäessä mallinnettuja pintoja ja suorat mittaukset pistepilvestä ovat herkästi epätarkkoja. Luonnollisesti jos tarkkuuvaatimus ei ole suuri, niin karkeammilla mittauksilla voidaan toki päästä pitkälle.
Laserskannauksessa mittausten tarkkuutta voidaan parantaa kehittämällä signaalinkäsittelytekniikkaa esimerkiksi Rieglin kehittämällä tavalla. Täyden aallonmuodon analyysissä verrataan palautuvan signaalin muotoa valmiiksi kirjastoituihin vertailuarvoihin ja näin oikea etäisyys kohteen pinnasta saadaan lasketuksi tarkemmin. On kuitenkin huomattava, että kohtauskulman kasvaessa suureksi vertailu ei enää tuota optimaalista tulosta.
Sekä skannauksen että erityisesti takymetrimittausten kohdalla kannattaa muistaa, että parhaan mittaustuloksen saa aina mitattaessa mahdollimman kohtisuoraan kohteen pintaan nähden.
Joeckel, R. ; Stober, M. ; Huep, W. 2008. Elektronische Entfernungs- und Richtungsmessung und ihre Integration in aktuelle Positionierungsverfahren. Wichmann.
