Fotogrammetrinen kartoitus, luento 9

Maa-57.220 Fotogrammetrinen kartoitus

(Henrik Haggrén, 25.10.2002)

Luento 9: Kartoitusprojektit I.

AIHEITA

Paikkatietoaineistot

Kartat, mallit, ortokuvat käsitteinä?

**Paikkatietoaineistot**
Mittakaava	Mallin yksityiskohtaisuus	Mallin ulottuvuus						Lähin tarkastelu- etäisyys
1 : 10 000 000	1 km	*						2500 km
1 : 5 000 000	500 m	G						1250 km
1 : 2 000 000	200 m	L						500 km
1 : 1 000 000	100 m	O	*					250 km
1 : 500 000	50 m	B	N					125 km
1 : 200 000	20 m	A	A					50 km
1 : 100 000	10 m	L	T					25 km
1 : 50 000	5 m	*	I	*				12.5 km
1 : 20 000	2 m		O	R				5 km
1 : 10 000	1 m		N	E				2.5 km
1 : 5 000	0.5 m		A	G				1.25 km
1 : 2 000	0.2 m		L	I				500 m
1 : 1 000	0.1 m		*	O	*			250 m
1 : 500	50 mm			N	L			125 m
1 : 200	20 mm			A	O	*		50 m
1 : 100	10 mm			L	C	I		25 m
1 : 50	5 mm			*	A	N	*	12.5 m
1 : 20	2 mm				L	D	P	5 m
1 : 10	1 mm				*	O	R	2.5 m
1 : 5	0.5 mm					O	O	1.25 m
1 : 2	0.2 mm					R	D	50 cm
1 : 1	0.1 mm					*	U	25 cm
2 : 1	0.05 mm						C	12.5 cm
5 : 1	0.02 mm						T	5 cm
10 : 1	0.01 mm						*	2.5 cm

Paikkatietoaineiston yksityiskohtaisuutta 1:1 tarkastelun tarpeisiin voidaan arvioida lähtien ihmissilmän lähinäön erotuskyvystä, joka on 0.1 mm. Kun tämä muunnetaan lineaarisesti mittakaavan mukaan, saadaan oheinen vastaavuustaulukko 3D mallin yksityiskohtaisuuden ja 2D karttojen mittakaavatasojen välille.

3D mallin vaatimukset muuttuvat havainnollistamisen ulottuvuuksien lisääntyessä 2D kartasta 3D malliksi. Kartalla mittakaava muuttuu karttatasoittain ja samanaikaisesti esitetään vain yhtä 2D karttatasoa. 3D mallilla mittakava muuttuu perspektiivin mukana ja samanaikaisesti on esitettävä mittakaavaltaan useita eri tasoja. Tämä asettaa havainnollistettavan paikkatietoaineiston hallinnoimiselle erityisiä vaatimuksia, koska samaan näkymään on tuotava sisältöä eri tasoilta, eri etäisyyksillä ja erilaisella yksityiskohtaisuudella.

Suurikaavainen kartoitusprojekti

Suurikaavainen kartoitus 1:500 - 1:2,000 tehdään yleisesti numeerisena kaavoituksen pohjakartaksi tai kunnallistekniikan suunnittelua varten. Ohjeena voidaan käyttää maanmittauslaitoksen kaavoitusmittausohjeita. Nykyisin kartoitus tehdään yhä useammin myös suunnitelmien visualisoimiseksi.
Kartan tuottajan kannalta fotogrammetrisessa kartoitusprojektissa on useimmiten kyse kertaluonteisesta perusaineiston toimittamisesta. Kartoitus tehdään ilmakuvilta stereokartoituksena.
Suomessa suurikaavaiset kartoitustyöt tehdään pääasiassa kartoitusprojekteina alan konsulttiyrityksissä. Pääkaupunkiseudun kunnat sekä Tampereen kaupunki tekevät kartoituksia omiin tarpeisiinsa.
Maastotyöt ennen kuvausta ja maastotäydennykset kartoituksen jälkeen kartan käyttäjä tekee usein itse, samoin myöhemmät täydennysmittaukset.
Digitoituihin ilmakuviin perustuvat ajantasaistustehtävät voidaan suorittaa yhä useammin myös käyttäjän toimesta.
Yrityksiä

Maa ja Vesi Oy
FM-kartta Oy
SITO Oy

Viitteet

Manmittauslaitoksen karttakohdemalli kaavan pohjakartoille

Käsikirja karttakohteiden mallinnuksesta ja esitystavasta suurimittakaavaisissa kartoissa. Maanmittauslaitoksen julkaisuja n:o 85.. Tuotekoodi 1183. ISBN 951-48-0152-0. ISSN 1236-5084. Painopaikka: Yliopistopaino, Helsinki 1997.

http://www.nls.fi/kartta/julkaisu/kmo/index.html

Esimerkki

SITO-yhtiöt, Suomalainen Insinööritoimisto SITO Oy ja CityCAD Oy

Tutustuminen yhtiön kartoitustoimintaan 19.10.2001

Tj. Erkki Jännes, Veikko Korhonen ja Erno Puupponen

Päätoimialat (SKOL luokituksen mukaan)

Geotekniikka
Liikennetekniikka
Siltatekniikka
Mittaus- ja kartoitustekniikka
Rakennetekniikka
Tie- katu- ja aluetekniikka
Tutkimus ja kehitys
Maisemasuunnittelu
Tele- ja turvatekniikka
Ympäristösuunnittelu
Yhdyskuntasuunnittelu ja kaavoitus

Henkilökunta konsernissa 115 henkilöä ja liikevaihto n. 40 Mmk

Tuotteet ja palvelut

Numeeriset kartat
3-D mallit
Digitaaliset ortokuvat
GIS-konsultointi
Maastomittaukset (täydentävää kartoitusta)
Erikoisfotogrammetria (esim. julkisivukartoituksia, kattokartoituksia)
Kehityshankkeet

Mittausmenetelmät

Maastomittaukset
Perinteinen fotogrammetria (stereodigitointia analyyttisellä stereokartoituskojeella)
Kuvakorrelaatio (automaattista pintamallin laskentaa digitaalisilta sterokuvilta)
Globaali rekonstruktio (automaattista korkeusmallin ja ortokuvan laskentaa digitaalisilta pienkamerakuvilta, KADIP)
Laserkeilaus
Maastomittaukset

Kartoitusprojekti "Vuores", Tampereen ja Lempäälän rajalla

Numeerinen kartta ja maastomalli

kaavan pohjakartta mittakaavaan 1 : 1'000
kaksi kuntaa ja kaksi korkeusjärjestelmää, joten erilaiset korkeuskäyrät

mitataan maastomalli, josta käyrät lasketaan

Työvaiheet

valmistelevat maastotyöt (IV-2001)

runkoverkon rakentaminen, mittaus ja signalointi
harva runkoverkko ( < 1 lähtöpiste / malli)
rajapyykkien signalointi tarvittavilta osin

osa mitataan pistetihennyksenä, osan kunnat mittaavat itse

ilmakuvaus (1/V-2001)

1 : 3'300, kuvauskorkeus 500 m, 350 kuvaa

laserkeilaus ja kuvaus digitaalikameralla (4/V-2001)

laserilla kyetään kuvaamaan manpintaa myös peitteisellä alueella, mikä vähentää täydentävän kartoituksen tarvetta
kuvaus helikopterilla, kuvauskorkeus 300 m

ilmakuvakartoitus

projektiokeskusten GPS-hvainnoilla tuettu ilmakolmiointi
stereodigitointi analyyttisillä kartoituskojeilla (Wild Aviolyt BC2)

laseraineiston käsittely

maanpinnan pintamallin suodatus pistepilvestä

ortokuvan laskenta digitaalikameran kuvista

mosaikointi ja pakkaus

jatkokäsittely

numeerisen kartan editointi kartan kuvausteknisten vaatimusten mukaan

kiinteistöt
rakenteet (rakennukset, tiet, sähkölinjat, pylväät, kaivot, jne.)
käyrät, poistetaan rakennuksien ja teiden kohdalta
pyykit, numerot
maastomallin erikoismerkit (viettoviivat, korkeusluvut, maanpinnan korkeuspisteet)
tienpinnan laatu, ojien virtaussuunnat
erikoismerkit (sähkölinjan Z, nurmi, metsä, jne.)

maastomallin tarkistus

maastomallin pistetiheyden riittävyyden ja taiteviivojen edustavuuden arviomiseksi
vertailuprofiilit (laskettu - mitattu)

toimitetaan asiakkaalle
laaditaan Tielaitoksen tarkan maastomallin vaatimusten mukaisina

maastomallista laskettu
samalta stereomallilta mitattu, mutta maastomallia huomattavasti tiheämmällä pistevälillä

katvealueiden määrittäminen
laser- ja stereoaineiston yhdistäminen
korkeuskäyrien laskenta

Kehityshankkeita

KADIP

digitaalikameran kuvien käyttö korkeusmallin ja kuvamosaiikin tuottamiseen PC-klusterilla
tavoite 10 cm korkeustarkkuus, saavutettiin 1 m

OMEGA

jäätikköalueiden maastomallin laskenta eri menetelmin

syskuussa 2001 kuvattu 550 digitalista kuvaa, pituuspeitto 60 %, sivupeitto 40 %

Lasekeilaus

maanpinna ja rakenteiden kartoitus

"True"-ortokuvat

rakenteiden oikaisu pystyyn
katveiden tekstuurit viereisiltä kuvilta

Kartoitusprojektin vaiheet

Kartoitusprojekti sisältää työsuunnitelman, aikataulun, resurssivaraukset, kustannusarvion. Kartoitusprosessi sisältää työmenettelyn kartan valmistamiseksi.
Projekti on valmis, kun kartta on valmis ja vastaa sille asetettuja vaatimuksia, ja sekä asiakas eli kartan käyttäjä ja tuottaja eli kartan tekijä ovat kummatkin tyytyväisiä lopputulokseen.
Projektin vaiheet

Tarjouspyyntö

selvitys aineistoista, joilla kartan tekemisen kannalta on merkitystä: aiemmat kartoitukset alueella, pisterekisteri, pyykkien koordinaatit..?
selvitys muista mittaustarpeista: kaivot, viemärit, maanalaiset johdot..?
asiakkaan tiedostoformaatit: Fingis, Tekla, Intergraph..?
muut kartoitusprosessiin vaikuttavat tarpeet: 3-D digitointi, pistetihennys..?

Työsuunnitelma

Asiakkaan kannalta hyvä aikataulu on seuraava

tammi-helmikuu: tarjouspyynnöt
toukokuu: kuvaus
kesäkuu: stereokartoitus
elokuu: maastotäydennykset
joulukuu: lopputarkastus

Kuvaus

lentokorkeus h = 600 m, kuvausmittakaava 1:4,000, kuvaus väripositiivifilmille

Pistetihennys
Stereokartoitus

Suomessa käytössä olevalla kojekannalla

analogiakojeilla 1:1,000 - 1:2,000

koje: Wild A8, ..
kartoitusohjelmisto: CADMAP, ...

analyyttisillä stereokartoituskojeilla

koje: Wild BC2, Zeiss Planicomp P3, ..
kartoitusympäristö: Intergraph InterPro, Zeiss Phocus, ..
päällenäyttö

digitaalisilla stereokartoituskojeilla

kojeiden kuntotestit säännöllisesti

järjestelmäkalibrointi
seurantakalibrointi joka projektin yhteydessä, alussa ja lopussa

Maastotäydennykset

räystäsmittaukset
mahdolliset sokkelimitat asiakkaalta

Kartan editointi

paikkatietoaineiston muokkaus
graafinen työasema
koordinaatistomuunnokset
visualisointi
tulostus: elektrostaattisella piirturilla

Kartan tarkistus

graafinen
numeerinen: heti stereotyön jälkeen!

Kartan tulostus

graafisesti muoville: Wild TA10, ..
numeerisesti: korppu, disketti, nauha, ..

Kustannukset

Seuraavassa on esimerkki kustannusten jakaantumisesta yhdessä kartoitusprojektissa. Esitetyt kustannukset eivät perustu todelliseen tapaukseen, vaan ovat kuviteltuja. Luvuilla on kuitenkin tarkoitus antaa todenkaltainen käsitys siitä, mitä resurssivarauksia stereokartoitus analyyttistä stereokojetta käyttäen 1990-luvun puolivälissä edellyttää. Esimerkissä on huomattava, ettei siinä ole maastotöiden kustannuksia huomioitu lainkaan.
Numeerinen kartta 1:1000, 430 ha, yhteensä 317,000.- mk (n. 750.- mk/ha)