3-D KARTTA - maastotietokanta, ympäristömallit, kaupunki- ja tilamallit
Maanmittaustieteiden päivät 23.-24.11.1995
Maanmittaustieteiden Seuran julkaisu n:o 32 (1995)
Julkaisun voi tilata osoitteesta:
- Maanmittaustieteiden Seura ry.
PL 84
00521 HELSINKI
Sisällys
Henrik Haggrén
Maanmittaustieteiden päivien esitelmät on tällä kertaa valittu kolmiulotteisen kartoituksen aihepiiristä.
Päivien työnimenä on ollut "3-D KARTTA".
Esitelmien aiheet on valittu digitaalisen fotogrammetrian sovelluksista.
Esimerkit pyrkivät kattamaan kartoitus- ja mittaustoimen tarpeet laajasti maastotietokannan ajantasaistamisesta kolmiulotteisten kaupunki- ja tilamallien käyttöön ja tuottamiseen.
Mikael Johansson, National Land Survey of Sweden, S-80182 Gävle, Sweden
Scott B. Miller, Helava Associates, Inc., 10965 Via Frontera, San Diego, CA 92127, USA
A. Stewart Walker, Helava Associates, Inc., 10965 Via Frontera, San Diego, CA 92127, USA
Abstract
The major product of the National Land Survey of Sweden (NLS) is the Economic Map, which has incorporated an image layer since 1937.
Increasing requirements for fast update, together with expanding vegetation mapping and repayment work both within Sweden and overseas, led to the purchase of a digital photogrammetric system in 1994.
High throughput, user interface and image quality were the principal criteria during the procurement phase, which resulted in the acquisition of a scanner, one monoscopic workstation and three stereoscopic workstations.
As a result, the Economic Map is available with a digital orthophoto component: the vectors and land use categories are stored as seamless databases, whereas the orthophotos remain as 5 km square tiles.
The orthophotos are also used in the production of 1:50,000 topographic maps, 1 :100,000 road maps and other series.
These datasets, together with the national digital elevation model, are manipulated with in-house GIS facilities to prepare databases for several major NLS customers. In addition to orthophotos, digital photogrammetric operations include automated triangulation, DTM production, strip image mapping for road design, and vector map compilation.
The new system is being integrated into a smooth, efficient flowline, from GPS-assisted aerial photography through to laser plots or digital deliverables.
Maastotietokannan ajantasallapidon vaihtoehdot
Antti Jakobsson, Maanmittauslaitos, Maastotietokeskus, Tuote- ja kehittämispalvelut, PL 84, 00521 Helsinki
[Antti.Jakobsson@mmh.fi]
Taustaa
Maanmittauslaitos kerää valtakunnallisesti tarkimmat tiedot maastotietokantaan, jonka valmistus aloitettiin vuonna 1992.
Ennen tätä oli peruskartta valmistunut vuonna 1975, minkä jälkeen oli siirrytty ajantasallapitoon.
1980-luvun lopussa oli kehitetty nopeutettu ajantasallapitomenetelmä -päällepainatus, jonka avulla pystyttiin painettujen peruskarttojen määrä pitämään vuosittain n. 300 kappaleessa.
Uudiskartoitusta tehtiin pääsääntöisesti maastokartoituksena, joka tuottikin hyvää tulosta, ongelmana oli ainoastaan hidas puhtaaksi piirtämisprosessi.
Käytännössä uudiskartoituksena tehtyjen painettujen peruskarttojen lukumäärä oli n. 150 kappaletta 1990-luvun alussa.
Maanmittauslaitoksen organisaation uudistuttua vuoden 1991 alussa päätettiin peruskarttatuotanto muuttaa numeeriseksi.
Vuosina 1991-1993 NPK-työryhmä kehitti maanmittauslaitoksen maastotietojärjestelmän, joka käsitti alunperin maastotietokannan ja siitä tehtävän maastokartan 1:20 000.
Topografisen kartan 1:50 000 tuotanto oli jo aiemmin siirretty puolittain numeeriseksi tuotannoksi, mutta tuotantotavoitetta n. 40 lehteä vuodessa ei oltu saavutettu.
Vuonna 1993 päätettiin liittää topografisen kartan 1:50 000 tuotanto osaksi maastotietojärjestelmää siten, että prosessi perustuu maastotietokannasta tehtävään yleistykseen.
Samoin pienimittakaavaisten karttojen tuotanto päätettiin liittää osaksi maastotietojärjestelmää.
Vuoden 1995 lopussa maastotietokannassa on n. 40 % maasta ja tavoitteena on, että maastotietokanta valmistuu vuonna 2000.
Vuonna 1994 maastotietokantaa tuotettiin 54 000 km2, joka vastaa n. 540 peruskarttalehteä.
Tuottavuuden nousu oli siis vanhaan prosessiin verrattuna 225 % (puhtaaksipiirrettiin n. 240 lehteä vuosittain).
Maastokartta 1:20 000 ja Maastokartta 1:50 000 valmistetaan maastotietokannasta yleistämällä.
Maastokarttojen tuotanto ei enää nykyisellään ole pullonkaula prosessissa.
Pienimittakaavaisista tietokannoista ovat valmiit 1:250 000, 1:500 000, 1:1 000 000, 1:2 000 000, 1:4 500 000.
1:100 000 tietokannan valmistus maastotietokannan tietoihin perustuen aloitetaan vuonna 1996.
Maastotietotuotannon kalibrointitarpeet
Hannu Salmenperä, Tampereen teknillinen korkeakoulu, PL 600, 33101 Tampere
Tiivistelmä
Kalibroinnin merkitystä ei yleensä aseteta kiistanalaiseksi.
Kuitenkin suomalaisessa maastonmittauksessa kalibrointitoiminta ei kaikilta osin ole riittävää.
Toisaalta ei ehkä ole tiedostettu esimerkiksi järjestelmäkalibroinnin merkitystä työn laadun ja toiminnan minimitekijöiden paljastajana.
Toisaalta on ajateltu, että lopputuloksen laadun määrittely on riittävää.
Mikään työprosessi ei kuitenkaan toimi optimaalisesti, ellei osaprosesseja valvota.
Kalibrointi- ja tarkastustoiminta ovat yhdessä varmistamassa sitä, että lopputuotteen laatu on määrittelyjen mukaista.
AVAINSANAT: Kalibrointi, tarkkuus, luotettavuus, jäljitettävyys, määrityskalibrointi, seurantakalibrointi, järjestelmäkalibrointi.
Ympäristö- ja kaupunkimallit
Jukka Mäkelä, Maa ja Vesi Oy, Itälahdenkatu 2, 00210 Helsinki
Tiivistelmä
Ympäristö- ja kaupunkimallit tarjoavat erinomaisen keinon mallintaa kolmiulotteista ympäristöä yhdyskuntateknisen suunnittelun käyttöön.
Ympäristömallit ovat osaltaan muokkaamassa uudentyyppistä suunnitteluorientoitunutta lähestymistapaa ympäristötietojen keruuseen ja hyväksikäyttöön.
Ympäristö- ja kaupunkimalleja tuotetaan kustannustehokkaimmin fotogrammetrisin menetelmin. Lähivuosina digitaalinen tiedonkeruutekniikka tulee tarjoamaan entistä tehokkaampia ja monipuolisempia ratkaisuja kolmiulotteiseen ympäristötietojen keruuseen ja 3D-mallinnukseen.
Rakennusten 3d-mallintaminen
Mauri Laasonen, Tampereen teknillinen korkeakoulu, Rakennetekniikan laitos, PL 600, 33101 Tampere
Tiivistelmä
Rakennusten mallintamisessa on tärkeää erottaa oikea terminologia.
Rakennuksen mallintamisella tarkoitetaan tietokoneella tehtyä älykästä tietokonemallia, joka koostuu geometriasta ja siihen liittyvästä oheistiedosta.
Tietokoneella tehty piirustus ei ole rakennuksen malli.
Mallintamisen kolmiulotteisuus on perusteltua sen sisältämän suuremman informaation ja etenkin havainnollisuuden takia.
Tietokoneiden ja ohjelmistojen kehittyessä kolmiulotteisuuden hydyntämisen mahdollisuudet paranevat, mutta jo nyt kolmiulotteisten kuvien käyttö on täysin mahdollista.
Artikkelissa esitetään eri mallintamismenetelmiä, jotka on jaettu dokumenttipohjaisiin ja mittaukseen perustuviin.
Kun lähtötiedot ovat hyvät, voidaan rakennuksen malli tehdä vanhojen dokumenttien pohjalta.
Mittausjärjestelmien etuna ovat tiedon oikeellisuuden parempi varmuus ja mittojen tarkkuuden tunteminen. Mittausmenetelmät perustuvat joko etäisyysmittarin, takymetrin tai stereokuvauksen hyödyntämiseen.
Artikkelissa on arvioitu eri menetelmien mittaustarkkuutta.
Etäisyysmittari soveltuu tarkkuudeltaan tilahallinnan vaatimiin mittauksiin, takymetrimittaus korjausrakentamisen suunnitteluun ja stereokuvaus julkisivujen mallintamiseen.
AVAINSANAT: Rakennusten mittaus ja mallintaminen, mittaustarkkuus, kolmiulotteinen CAD.
Lineaaristen piirteiden käyttö 3-D kohteiden geometrisessa mallintamisessa
Jussi Heikkinen, TKK, Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratorio, Otakaari 1, 01250 Espoo
Tiivistelmä
Artikkeli kuvaa lineaaristen piirteiden käyttöä kohteen mallinnuksessa kohteesta otettujen kuvien avulla. Aluksi esitellään erilaisia lineaarisia piirteitä ja niiden parametrisia esitystapoja sekä fotogrammetrisia kuvausyhtälöitä kuvahavainnon ja kohdepiirteen välillä. Idea perustuu siihen, että kohdepiirteen parametreja estimoidaan suoraan 3D avaruudessa, joten pistevastinpistetyyppistä relaatiota ei tarvita. Myöskin käyrän sovitus 2D kuvatasossa on tarpeeton. Kaikki kuvahavainnot määrittävät suoraan 3D kohdetta yhtälössä, missä sekä kohdepiirteen parametrit että kuvan orientointiparametrit ovat mukana.
Lineaarisia piirteitä voidaan käyttää sekä kohteen eteenpäinleikkauksessa että taaksepäinleikkauksessa eli kuvan ulkoisessa orientoinnissa. Myös piirrepohjainen kolmiointi on mahdollista.
Käytetyt, todelliset esimerkit kuvaavat lineaaristen piirteiden käyttöä täydennyskartoituksessa sekä lähifotogrammetrian sovellutuksessa.
Ortokuvia ja korkeusmalleja videoilmakuvilta
Mikael Holm, VTT, Automaatio, Avaruustekniikka, Kaukokartoitus, PL 13031, 02044 VTT (Espoo)
Tiivistelmä
Videoilmakuvaus on kovaa vauhtia tulemassa perinteisen ilmakuvauksen markkinoille Tähän on monia syitä. Ensinnäkin videoilmakuvaus on halvempaa ja joustavampaa kuin suurten ilmakuvakameroiden käyttö. Lisäksi videokuvien saaminen tietokoneen ymmärtämään muotoon on monin kerroin nopeampaa kuin filmin kehitykseen perustuvien ilmakuvien.
Videokuvien käytöllä on yksi haittapuoli, nimittäin yksittäisten kuvien pieni kuva-alkioiden lukumäärä. Siksi sadat tai tuhannet videokuvat on pystyttävä yhdistämään yhdeksi tai useammaksi kuvaksi, eli kuvamosaiikiksi. Jotta saataisiin mahdollisimman tarkka kuvamosaiikki on otettava huomioon maaston korkeusvaihtelut ja tehtävä videoilmakuvista ortokuvamosaiikki. Ortokuvan teossa tarvitaan alueen korkeusmalli. Tällaista korkeusmallia ei aina ole saatavilla tai se on liian epätarkka ja siksi se on tarpeen vaatiessa tehtävä itse.
Tässä artikkelissa esitellään kehitteillä oleva kokonaisjärjestelmä, joka mahdollistaa videokuvien joustavan kuvaamisen halutusta alueesta ja joka automaattisesti laskee alueen korkeusmallin sekä yhdistää tuhannet videoilmakuvat suuriksi ortokuvamosaiikeiksi. Nämä kaksi tuotetta ovat yksinäänkin erittäin käyttökelpoisia, mutta yhdessä ne muodostavat "3D-mosaiikin" alueesta, jota voidaan käyttää esim. alueen läpilentosimuloinnissa.
AVAINSANAT: Videoilmakuvaus, korkeusmallit, ortokuvat, kuvamosaiikit, kuvien yhteensovitus, kohteen globaali rekonstruointi, satelliittipaikannus, rinnakkaislaskenta.
Virtuaaliteknologia kolmiulotteisen mallinnuksen ja visualisoinnin apuvälineenä
Jari Niilola, CyberCube Oy, Laajalahdentie 23, 00330 Helsinki
Ympäristömme moniulotteisuus on perusasioita havaintomaailmassamme. Käsitämme ympäristömme moniulotteisesti ja vaikutamme siihen yleensä moniulotteisesti. Kolmiulotteinen ympäristömme on siis erittäin merkittävästi elämäämme vaikuttava asia. Erittäin oleellisesti kolmiulotteisuuteen ja ihmiskeskeiseen havaintomaailmaan liittyy virtuaaliteknologia ja virtuaalimaailmat. Ympäristömme moniulotteisuus on siis kiistämätön tosiasia. Siksi ei ole mitään syytä pysyttäytyä kaksiulotteisuudessa kun tietotekniikan taso mahdollistaa moniulotteisen ympäristömme esittämisen ja vielä reaaliaikaisesti. Virtuaaliteknologia hyödyntää tietotekniikan ihmisläheisellä tavalla ja luo tuoreen lähestymistavan olemassaolevan ympäristömme esittämiseen ja suunnitelmien visualisointiin.
" Virtuaalimaailma on tietokoneella tuotettu kolmiulotteinen tila- / data-avaruus. Käyttäjä voi toimia suorassa reaaliaikaisessa vuorovaikutuksessa maailman kanssa. Virtuaalimaailmassa voi esiintyä itsenäisesti toimivia olemuksia, joilla on omaa älykkyyttä. Käyttäjä voi myös vaikuttaa olemusten toimintaan reaaliaikaisesti."
Tilahallinta - toimitilajohtaminen ja tietojärjestelmät
Leo Lillandt, Catella Posinet Oy, Eteläesplanadi 22, 00130 Helsinki
Vallalla oleva pyrkimys kiinteistöjen tehokkaampaan käyttöön ja hallintaan vaatii ja tuo mukanaan uusia työ- ja johtamisprosesseja kuten myös uusia tiedonhallintavälineitä, joilla kasvavaa tietomäärää voidaan hallita.
Tietotekniikkaa on perinteisesti käytetty lähinnä teknisiin ja taloudellisiin tehtäviin.
Tässä esityksessä tietotarve esitetään omaisuudenhoidon, talotekniikan ja toiminnan, ei kiinteistön käytön kannalta.
Matkapuhelinverkon suunnittelu
Mirja Metsälä, Tele Matkapuhelinpalvelut, PL 040, 00051 Tele
Tiivistelmä
Matkapuhelinverkon suunnittelun vaiheita ovat tulevan asiakasmäärän arviointi eli kapasiteettisuunnittelu, tukiasemien (solujen) peittoalueiden suunnittelu sekä taajuuskanavien jako tukiasemille.
Matkapuhelinverkon suunnittelu on mielenkiintoinen palapeli, jonka yhtenä osasena ovat suunnittelijoiden avuksi kehitetyt radioaaltojen etenemistä ennustavat mallit.
Nämä mallit puolestaan tukeutuvat usein maastotietoon.
AVAINSANAT: Matkapuhelinverkko, solu, radioaalto, etenemismalli.
Moniulotteisen tietokannan suunnittelu
Tuija Helokunnas, Nokia Telecommunications Oy, New Radio Systems, PL 44, 02601 Espoo
Tiivistelmä
Oliokeskeisiä tietomalleja voidaan käyttää moniulotteisten paikkatietojen mallinnuksessa. Kanadassa kehitettyyn SAIF standardiin sisältyvä standardikaavio sisältää yli 300 paikkatieto-olioluokkaa, joita voidaan hyödyntää sovelluksen käsittelemien tietojen mallinnuksessa.
AVAINSANAT: Käsitteellinen mallinnus, GIS, moniulotteisuus.
Geometrisen mallintamisen menetelmät
Jussi Lammi, Geodeettinen laitos, Kartografian ja geoinformatiikan osasto, Geodeetinrinne 2, 02430 Masala
Tiivistelmä
Kolmiulotteinen kohteiden käsittely tietokoneella vaatii, että kohteesta on olemassa geometrinen malli.
Geometrisen mallinnuksen avulla kolmiulotteisen kohteen muoto kuvataan tietorakenteena.
Yleisimmät geometrisen mallinnuksen menetelmät ovat: lankamalli, pintamalli ja kappalemalli.
Artikkelissa esitellään näiden mallinnusmenetelmien keskeisimpiä toteutustapoja, sekä tarkastellaan niiden ominaisuuksia ja soveltuvuutta erilaisiin tehtäviin.
AVAINSANAT: Geometrinen malli, lankamalli, pintamalli, kappalemalli.
Paluu ylätasolle: Maanmittaustieteiden Seuran erillisjulkaisut
Paluu ylätasolle: Maanmittaustieteiden Seura
Return to the home page of HUT Institute of Photogrammetry and Remote Sensing