{"id":2753,"date":"2018-04-03T10:37:09","date_gmt":"2018-04-03T07:37:09","guid":{"rendered":"http:\/\/www.geocenter.fi.testwww.yritysweb.fi\/NGC\/blogi\/?p=2753"},"modified":"2018-04-03T13:52:06","modified_gmt":"2018-04-03T10:52:06","slug":"jarjestelmakalibroinnin-tarkeydesta","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/jarjestelmakalibroinnin-tarkeydesta\/","title":{"rendered":"J\u00e4rjestelm\u00e4kalibroinnin t\u00e4rkeydest\u00e4"},"content":{"rendered":"

Tauno Suominen mainitsi Maanmittausp\u00e4ivien 2018 esityksess\u00e4\u00e4n<\/a> Tampereen Hervannassa sijainneen takymetrien j\u00e4rjestelm\u00e4kalibrointiin tehdyn rakennusmittausten testikent\u00e4n. Koska yrityksess\u00e4mme on paljon muistoja tuohon kyseiseen, jo tuhoutuneeseen kentt\u00e4\u00e4n liittyen, niin kerrottakoon kent\u00e4st\u00e4 hieman l\u00e4hemmin alla. Lis\u00e4ksi Tampereella testattiin stereo-operaattoreita ja Ruskossa sijaitsi fotogrammetrinen testikentt\u00e4.<\/p>\n

Silloisten TTY:n tutkijoiden nerokkaasti suunnittelemalla rakennusmittausten testikent\u00e4ll\u00e4 oli peruskallioon mitattuja pisteit\u00e4, joiden v\u00e4linen et\u00e4isyys oli tyypillisesti 50 -60 m ja joiden v\u00e4lill\u00e4 oli huomattavia korkeuseroja.<\/p>\n

\"\"

Kuvassa Heinosen Hannu pohtii selv\u00e4sti jalustan pystytt\u00e4mist\u00e4 lumen peitt\u00e4m\u00e4lle monikulmiopisteelle 1990-luvulla.<\/p><\/div>\n

Tampereen kent\u00e4ll\u00e4 pisteiden v\u00e4linen et\u00e4isyys oli optimaalinen haluttaessa eliminoida ymp\u00e4rist\u00f6n ja s\u00e4\u00e4n vaikutus optisen mittauksen virhetekij\u00f6ist\u00e4. Vaakatasosta poikkeavat t\u00e4ht\u00e4yskulmat ovat my\u00f6s tyypillisi\u00e4 k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6n rakennusmittauksissa, mutta valmistajat ilmoittavat laitteiden tiedoissa mittaustarkkuuden vain vaakatasossa teht\u00e4ville mittauksille. N\u00e4in Tampereella saatiin selville, millaisiin tarkkuuksiin laitteistoilla voidaan p\u00e4\u00e4st\u00e4 k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6n mittaustilanteissa.<\/p>\n

Kent\u00e4n pisteet oli mitattu huolellisesti \u2013 kulmat sveitsil\u00e4isen Kernin parhaalla DKM-3 optisella teodoliitill\u00e4 ja et\u00e4isyydet saman valmistajan Mekometer ME5000 elektronisella, eritt\u00e4in tarkalla et\u00e4isyyden mittauslaitteella sek\u00e4 korkeudet sveitsil\u00e4isen WILD Heerbruggin valmistamalla WILD N3 tarkkavaaituskojeella. N\u00e4in toteutettiin vanha periaate astetta tarkemmilla instrumenteill\u00e4 tehdyist\u00e4 referenssimittauksista kuin vertailtavat laitteistot, tyypillisesti takymetrit. Kent\u00e4n suunnittelusta ja mittauksista tehtiin huolellinen dokumentointi.<\/p>\n

\"\"

Kuvassa n\u00e4emme kalliot\u00f6pp\u00e4reelle sijoitetun pisteen.<\/p><\/div>\n

Testaajat saapuivat kent\u00e4lle mittauslaitteistoineen mukaan lukien laitteiden jalustat, pakkokeskistyslaitteet ja prismat eli koko oma mittauskalusto. He mittasivat nelj\u00e4n t\u00e4yden havaintosarjan mukaisesti havaintoja pisteelt\u00e4 toiselle kaikkiin suuntiin (kaikilta pisteilt\u00e4 kaikille pisteille, jolloin my\u00f6s pisteiden v\u00e4liset l\u00e4vist\u00e4j\u00e4t mitattiin) ja n\u00e4iden verkkomaisten havaintojen perusteella laskettiin geodeettinen verkko. Verkkomainen pisteist\u00f6 antoi mahdollisuuden laskea monikulmiojonoja eri pisteiden kautta, jolloin laitteiden mittaustarkkuuksia pystyttiin analysoimaan ja laitteiden ja koko kaluston kuin my\u00f6s havaitsijoiden virheet paikallistamaan sek\u00e4 kohdistamaan virheen aiheuttajaan, virhel\u00e4hteeseen.<\/p>\n

Moni mittaryhm\u00e4 l\u00e4hti varsin n\u00f6yr\u00e4n\u00e4 pois kent\u00e4lt\u00e4, kun millimetrien tarkkuuksia mittaavilla laitteistoilla saatiin useiden senttien virheit\u00e4 verkkomittauksissa. Pitk\u00e4n p\u00e4\u00e4lle virhel\u00e4hteiden selvitt\u00e4minen ja sit\u00e4 kautta mittaustulosten parantuminen vaikutti positiivisesti mittaajien ammattitaitoon ja mittausj\u00e4rjestelmist\u00e4 alettiin pit\u00e4\u00e4 parempaa huolta. Tauno Suomisen mukaan iso osa virhel\u00e4hdett\u00e4 olivat jalustat.<\/p>\n

Heinosen Hannun kokemukset virhel\u00e4hteist\u00e4 liittyv\u00e4t puolestaan isolta osin prismoihin. Takymetreiss\u00e4 k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4t prismat olivat asennetut runkoihinsa joko nodaalipisteens\u00e4 kohdalta tai nollapisteens\u00e4 kohdalta. Nollapistekiinnitteisiss\u00e4 prismoissa prismalasi oli kiinnitetty niin, ett\u00e4 mittauss\u00e4teen prisman sis\u00e4ll\u00e4 kulkema poikittainen matka oli huomioitu kiinnityksess\u00e4 tuomalla prisma mitattavan pisteen etupuolelle (takymetriin p\u00e4in) jolloin prismavakio oli nolla. Nodaalikiinnitteisess\u00e4 prismassa prismalasi on kiinnitetty prisman sis\u00e4ll\u00e4 n\u00e4kyv\u00e4n hiontas\u00e4rmien kuvajaisen kohdalta ja prismalle on laskettu matemaattinen korjausarvo, prismavakio esim. 35,73 mm. T\u00e4llaiseen prismaan mitattu matka on tuon matemaattisen prismavakion verran liian pitk\u00e4, joten t\u00e4ss\u00e4 tapauksessa takymetrin prismavakioksi on asetettava -35,73mm.<\/p>\n

Eri l\u00e4pimitan ja eri pituuden omaavilla prismalaseilla on siis erilainen matemaattinen prismavakio, joka mittaajan on tiedett\u00e4v\u00e4. Riippumatta siit\u00e4 onko kyseess\u00e4 nolla- vai nodaalikiinnitteinen prisma, jokaisessa prismassa on viel\u00e4 yksil\u00f6llinen nollapistevirhe, jopa pari kolme milli\u00e4, joten kaikki prismat olisi kalibroitava yksil\u00f6llisesti ja aina yhdess\u00e4 kyseisen mittauslaitteen kanssa.<\/p>\n

Kaiken tuon lis\u00e4ksi prismojen soveltuvuuteen kyseisen takymetrin kanssa k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4ksi vaikuttaa prismalasin lasiseos. Nikonin sek\u00e4 Zeissin osalta laitevalmistajan oli helppo tehd\u00e4 uudet prismat, sill\u00e4 optisen lasin valmistus tapahtui molemmissa yrityksiss\u00e4 konsernin sis\u00e4ll\u00e4. Japanilaiset takymetrien valmistajat k\u00e4yttiv\u00e4t tuolloin tyypillisesti Nikonin lasitehtaan valmistamia optisen lasin lasiseoksia ja eurooppalaiset puolestaan Zeiss Schottin<\/a> lasitehtaan valmistamia optisen lasin lasiseoksia. N\u00e4in ollen mekaanisen rakenteen lis\u00e4ksi prismat voitiin tehd\u00e4 laitteiston mittauss\u00e4teen kannalta optimaalisesta lasiseoksesta. Ja mittaustulokset parantuivat.<\/p>\n

Testikent\u00e4ll\u00e4 mitattaessa huomattiin melko nopeasti, ett\u00e4 nollakiinnitteisill\u00e4 prismoilla ei saatu tarkkoja lopputuloksia, joten testimittauksissa siirryttiin k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4\u00e4n nodaalikiinnitteisi\u00e4 prismoja. Syy t\u00e4h\u00e4n on yksinkertainen ja yksiselitteinen. Tarkkoja havaintoja teht\u00e4ess\u00e4 takymetrill\u00e4 on kohdistettava t\u00e4ht\u00e4ys prisman sis\u00e4ll\u00e4 n\u00e4kyv\u00e4\u00e4n hiontas\u00e4rmien muodostamaan kuvajaiseen eli nodaalipisteeseen, joka on aina tarkasti mitattavan pisteen p\u00e4\u00e4ll\u00e4 vaikka prisma ei olisikaan absoluuttisen tarkasti suunnattuna takymetriin.<\/p>\n

Nollakiinnitteisess\u00e4 prismassa tuo kyseinen kuvajaispiste, nodaalipiste, on aina hieman suunnaltaan poissa mittaussuunnassa mitattavaan pisteeseen n\u00e4hden joko korkeussuunnassa tai sivusuunnassa ja useimmiten molemmissa. T\u00e4t\u00e4 virheen eliminoimista testattiin useaan otteeseen Hervannassa ja todettiin, ett\u00e4 nollakiinnitteinen prisma ei koskaan ollut suunnattuna riitt\u00e4v\u00e4n tarkasti kohti takymetri\u00e4 ellei mittaaja takymetrill\u00e4 t\u00e4ht\u00e4\u00e4m\u00e4ll\u00e4 prismaan antanut hienos\u00e4\u00e4t\u00f6ohjeita jalustalla pakkokeskisteisesti olevan prisman kohdistamiseksi kohti takymetri\u00e4. 5-10 minuutin \u00e4hellyksen j\u00e4lkeen prisma oli saatu yleens\u00e4 suunnatuksi riitt\u00e4v\u00e4n hyvin, mutta n\u00e4inh\u00e4n ei voida normaalissa mittauksessa menetell\u00e4, joten nodaalikiinnitteiset prismat todettiin ainoiksi toimiviksi tuotteiksi.<\/p>\n

Nikonin prismat olivat tuolloin nollakiinnitteisi\u00e4, joten Hannu suunnitteli ja piirsi piirustukset nodaaliprisman valmistamiseksi. Zeissilta l\u00f6ytyi Nikonin takymetrin aallonpituudelle sopiva lasiseos ja kun Zeiss hioi tarvittavat prismat, syntyi GTP1 nodaaliprisma ja Nikonin takymetrikalustosta tuli tarkka ja menestyksek\u00e4s laitteisto markkinoille.<\/p>\n

Mik\u00e4h\u00e4n mahtaa olla nykyisten automaattisesti kohdistavien robottitakymetrien 360-prismojen todellinen mittaustarkkuus sivu-, korkeus- ja et\u00e4isyydenmittaussuunnassa – sentti taitaa olla jo vaikeasti saavutettavissa? Hervannan vanhaa testirataa tarvittaisiin tuon asian toteamiseksi.<\/p>\n

\"\"

Kuvassa Zeissin silloinen geodesian myyntip\u00e4\u00e4llikk\u00f6 Hansselman ja mittaajana Zeissin kehityspuolen tohtori.<\/p><\/div>\n

Er\u00e4s mielenkiintoisimpia kent\u00e4n mittausten avulla havaittuja laiteongelmia oli Taunon ja Hannun Zeissin tarkkuustakymetrissa havaitsema vaakatason kallistuma, 10,8 cc. Valmistajan omalla kalibrointiradalla virhett\u00e4 ei havaittu, eik\u00e4 sit\u00e4 vuosien mittaan olleet huomanneet muutkaan asiakkaat tai tutkijat sen enemp\u00e4\u00e4 Saksassa kuin muualla maailmalla. Tauno oli itsen\u00e4isiss\u00e4 laskelmissaan tullut t\u00e4m\u00e4n kaltaiseen tulokseen ja ep\u00e4ilykseen laitteiston systemaattisesta virheest\u00e4. Tilanne varmistettiin toistotesteill\u00e4 Hervannan kent\u00e4ll\u00e4 ja lis\u00e4ksi Hannu meni tekem\u00e4\u00e4n havaintoja Otaniemeen TKK:n isoon ja tarkkaan kollimaattoriin. Kun tiesi mit\u00e4 etsi\u00e4, niin sielt\u00e4h\u00e4n se samainen virhe l\u00f6ytyi my\u00f6s kollimaattoritestiss\u00e4. Ei tosin normaaleilla kollimaattorihavainnoilla vaan pitk\u00e4n pohdinnan j\u00e4lkeen keksityll\u00e4 tavalla. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen k\u00e4dess\u00e4 olikin vankkaa keskustelunaihetta Saksaan viet\u00e4v\u00e4ksi. Pari kolme p\u00e4iv\u00e4\u00e4 tuota asiaa Hannu piirteli ja selvitteli Zeissin tohtoreille ja ep\u00e4ilyjen j\u00e4lkeen tohtorit joutuivat toteamaan valmistusvirheen sek\u00e4 korjaamaan sen. Lopputulemana Zeissilla todettiin virheen olleen ainakin 10 vuotta kaikissa laitteissa.<\/p>\n

Eiv\u00e4t my\u00f6sk\u00e4\u00e4n tuolloin tarkkoina mittauslaitteina tunnetut merkit kuten Nikon ja Wild\/Leica, selvinneet puhtain paperein testikent\u00e4st\u00e4. Molemmista edell\u00e4 mainituista l\u00f6ytyi muun muassa mitoitusvirheit\u00e4 prismakannattimien korkeuksista, jotka eiv\u00e4t vastanneet takymetrin akselikorkeuksia ja tehtaat korjasivat nuo virheet tuotannossaan v\u00e4litt\u00f6m\u00e4sti.<\/p>\n

\"\"

Kuvassa Zeissin tohtori ja Tauno Suominen. Kuvan mittaukset liittyv\u00e4t pakkastestehin, joita Zeiss teki kent\u00e4ll\u00e4 yli 25 asteen pakkasissa yll\u00e4kuvatun virheen jo selvitty\u00e4.<\/p><\/div>\n

Tampereen vanhan kent\u00e4n j\u00e4\u00e4ty\u00e4 rakennusten alle Tampereella toteutettiin my\u00f6s uudempi testikentt\u00e4 2000-luvun alussa, standardien mukaan. Sen pisteet sijaitsivat keskin\u00e4isesti varsin samoilla korkeuksilla ja pisteiden v\u00e4linen et\u00e4isyys oli jo tuplasti suurempi, jolloin vanhan kent\u00e4n hy\u00f6dyt j\u00e4iv\u00e4t saavuttamatta. Lis\u00e4ksi pisteiden p\u00e4\u00e4ll\u00e4 on kiinte\u00e4 pilari, jolle mittauslaite sijoitettiin. N\u00e4in mittausj\u00e4rjestelm\u00e4n kokonaistarkkuus ei selvi\u00e4, sill\u00e4 normaalimittauksessa k\u00e4ytetyn jalustan ja pakkokeskistyslaitteiden vaikutus j\u00e4\u00e4 huomioimatta.<\/p>\n

Kehitys ei aina vie suoraviivaisesti eteenp\u00e4in ja Taunon ja Hannun mielest\u00e4 ennen valmistettiin tarkempia optisia mittauslaitteita. Ne olivat kalliita ja kaupallinen paine\/koventunut kilpailu on heikent\u00e4nyt laatua. Kalleimmat mittauslaitteet j\u00e4tet\u00e4\u00e4n nykyisin my\u00f6s valmistamatta kalliiden tuotantokustannusten vuoksi, vaikkei niit\u00e4 ennenk\u00e4\u00e4n tehty kuin muutama kappale erikoismittauksiin. Siit\u00e4 huolimatta niit\u00e4 haluttiin valmistaa yksitt\u00e4isten laitteiden tuotantokustannuksista piittaamatta, koska valmistajat halusivat pit\u00e4\u00e4 yll\u00e4 kokonaistuotantoa.<\/p>\n

T\u00e4m\u00e4n hetken mittaustrendien mukaan halvoilla laitteilla pit\u00e4\u00e4 mitata vain paljon havaintoja, jolloin mittauksen keskiarvo on automaagisesti oikea. Matemaattisesti ajateltunahan asia on n\u00e4in, keskiarvo tarkentuu, mutta mittauksissa on yksi m\u00e4\u00e4r\u00e4tty vakio, joka ei ole suurten lukujen keskiarvo vaan tarkasti m\u00e4\u00e4ritetty metri<\/strong><\/a>. T\u00e4st\u00e4 syyst\u00e4 emme ole viel\u00e4 n\u00e4hneet t\u00e4m\u00e4n keskiarvotusteorian toteutuneen kertaakaan halvoilla laitteilla tarkkuusmittauksissa.<\/p>\n

Yhten\u00e4 johtop\u00e4\u00e4t\u00f6ksen\u00e4 tuosta noin 15 vuotta kest\u00e4neest\u00e4 takymetrien testaustoiminnasta voidaan todeta, ett\u00e4 mittauskalustolle pit\u00e4isi tehd\u00e4 jatkuvasti kentt\u00e4testauksia. Tuotannossa tapahtuu v\u00e4\u00e4j\u00e4\u00e4m\u00e4tt\u00f6m\u00e4sti aina virheit\u00e4, ne ovat joko alihankkijoiden mitoitusvirheit\u00e4 tai materiaalivirheit\u00e4, jotka vaikuttavat kentt\u00e4mittauksessa mittausten lopputuloksiin merkitt\u00e4v\u00e4sti, mutta eiv\u00e4t v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 tule esille sis\u00e4ll\u00e4 vakio-olosuhteissa tehdyiss\u00e4 pelk\u00e4n mittalaitteen testeiss\u00e4.<\/p>\n

TVH\/Tielaitos hy\u00f6dynsi testikent\u00e4n tuloksia kilpailutuksissaan, sill\u00e4 vain kent\u00e4n l\u00e4p\u00e4isseet laitteistot saivat osallistua kilpailutuksiin. Koska mittaustulokset ovat my\u00f6s riippuvaisia mittaajista, niin aikoinaan keskusteltiin my\u00f6s mittaajien testauttamisesta. Ymm\u00e4rrett\u00e4v\u00e4sti ammattiyhdistysliikkeet eiv\u00e4t innostuneet ajatuksesta eli ihmisten asettamisesta paremmuusj\u00e4rjestykseen. Kentt\u00e4testiss\u00e4, jota Hervannan verkko edusti parhaimmillaan, testattiin kuitenkin k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 koko kalusto mittaajineen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Tauno Suominen mainitsi Maanmittausp\u00e4ivien 2018 esityksess\u00e4\u00e4n Tampereen Hervannassa sijainneen takymetrien j\u00e4rjestelm\u00e4kalibrointiin tehdyn rakennusmittausten testikent\u00e4n. Koska yrityksess\u00e4mme on paljon muistoja tuohon kyseiseen, jo tuhoutuneeseen kentt\u00e4\u00e4n liittyen, niin kerrottakoon kent\u00e4st\u00e4 hieman l\u00e4hemmin alla. Lis\u00e4ksi Tampereella testattiin stereo-operaattoreita ja Ruskossa sijaitsi fotogrammetrinen testikentt\u00e4. Silloisten TTY:n tutkijoiden nerokkaasti suunnittelemalla rakennusmittausten testikent\u00e4ll\u00e4 oli peruskallioon mitattuja pisteit\u00e4, joiden v\u00e4linen et\u00e4isyys oli […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[138,13],"tags":[],"class_list":["post-2753","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-koulutus","category-takymetrit"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2753","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2753"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2753\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2753"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2753"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/geocenter.fi\/blogi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2753"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}