Tutkinnon kokonaislaajuus on edelleen 180 opintovikkoa. Nimellissuoritusaika on viisi vuotta. Uuden tutkintorakenteen myötä opinnoissa on siirrytty modulaariseen malliin. Tutkinnon I osa on laajuudeltaan 70 ov. Siihen sisältyy kaikille insinöörikoulutusohjelmille yhtenäinen n. 40 ov:n perusosa matemaattis- luonnontieteellisiä perusaineita sekä n. 20 ov:n verran oman koulutusohjelman yleisvalmiuksia luovia opintoja. Tutkinnon II osassa vanhat syventymiskohteet on korvattu oman opintosuunnan 30 ov:n opinnoilla sekä pää- ja sivuaineen opinnoilla, joita kumpiakin on 20 ov.
Pääaine valitaan omasta koulutusohjelmasta ja opintosuunnasta. Maanmittaustekniikan laitoksessa on kaksi opintosuuntaa: mittaus- ja kartoitustekniikka ja kiinteistötalous ja -oikeus. Sivuaineen voi valita myös muista koulutusohjelmista. Sivuaineen opiskelu ei edellytä enään ohjelmakohtaisia esitietoja, vaan ne on hankittu tutkinnon I osassa. Diplomityön laajuus on 20 opintoviikkoa, ja se tehdään omasta opintosuunnasta. Lisäksi tutkintoon voi sisällyttää 20 opintoviikon verran valinnaisia opintoja sekä harjoittelua.
Maanmittaustekniikan laitoksella siirryttiin 1993 myös sisäänotossa kahteen opintosuuntaan. Tämä merkitsee sitä, että mittaus- ja kartoitustekniikkaa ensisijaisesti opiskelemaan haluavat pyrkivät suoraan tähän opintosuuntaan ja suorittavat matematiikan ja fysiikan kokeet. Kiinteistötaloutta ja kiinteistöoikeutta opiskelemaan tulevat suorittavat fysiikan kokeen sijaan yhteiskuntatieteen kokeen. Uusia opiskelijoita on viime vuosina otettu 55, joka on jakaantunut opintosuuntien kesken suhteessa 22/33.
Uusi tutkintorakenne antaa mahdollisuuuden tulla opiskelemaan maanmittausalalle myös muiden koulutusohjelmien kautta. Koulutusohjelmien väliset rajat ovat madaltuneet ja esimerkiksi maanmittaustekniikan opintojaksoja suorittaa yhä useampi jo jossain muussa koulutusohjelmassa opiskeleva tuleva diplomi-insinööri. Toisaalta on nähtävissä, että maanmittauksen koulutusohjelman kautta tullaan korkeakouluun, vaikka opiskeltaisiinkin ensisijaisesti jonkun toisen koulutusohjelman mukaan. Mittaus- ja kartoitustekniikan opintosuunnalla tämä on jo näkynyt hyväksyttyjen pisterajan nousemisena: 1993/32.45, 1994/31.00, 1995/38.22. Vastaavasti opiskelijoiden odotukset nousevat, mikä puolestaan vaatii opintojaksoilta selvästi enemmän.
Pää- ja sivuaineita muodostettaessa korkeakoulun tavoitteena on ennen pitkää päästä vanhoja syventymiskohteita laajempiin opintokokonaisuuksiin. Nämä luotaisiin yhteistyössä kahden tai useamman professorin opetustarjonnan pohjalta. Perinteisten pääaineiden osalta tämä on läpi korkeakoulun ollut toistaiseksi lähes mahdotonta. Mielenkiintoisen ennakkotapauksen muodostavat uusista pääaineista ‘kuvatekniikka’ ja ‘tietoliikenneohjelmistot’, jotka ovat toistaiseksi TKK:n ainoat osastojenväliset pääaineet.
Maanmittaustekniikan sivuaineet vastaavat pääosin pääainevalikoimaa. Mittaus- ja kartoitustekniikan suunnalla opiskeleva voi kuitenkin sisällyttää tutkintoonsa sivuaineena kiinteistötalouden ja -oikeuden, ja päinvastoin. Tämä pää- ja sivuaineyhdistelmä tarjoaa mahdollisuuden aiemmin kovasti arvostettuun laaja-alaisuuteen maanmittarin tutkinnossa.
Kuva 1. Mittaus- ja kartoitustekniikan opintosuunnan pääaineet.
Mittaus- ja kartoitusovellusten ohella TKK:n perinteiset kuvatekniikan sovellukset löytyvät mm. graafisen tekniikan, lääketieteellisen kuvantamisen, signaalinkäsittelyn ja automaatiotekniikan alueilla. Kuvatekniikan tutkimusaloista uusin TKK:ssa on keinotodellisuus ja multimedia, jossa professuuri on perustettu 1995. Kuvatiedon käyttö lisääntyy yhä myös mittaus- ja kartoitussovelluksissa, esimerkkeinä tutkakuvat kaukokartoituksessa ja videokuvat ympäristömme mallintamisessa.
Kuvatekniikan pääaine perustettiin tietotekniikan koulutusohjelmaan. Kun pääaineen perustamista 1994 esitettiin, oli selvää, ettei kaikkea kuvatekniikan opetusta kyettäisi kokamaan yhden pääaineen alle. Tällä hetkellä pääaine muodostuu TKK:n automaatiotekniikan, tietojenkäsittelytekniikan ja maanmittaustekniikan laitosten opintojaksoista. Siihen liittyvät seuraavat aiheet:
Pääaineopetusta annetaan diplomi-insinöörien kouluttamiseksi kuvajärjestelmien ja niiden sovellusten suunnittelun ja toteutuksen kehitys- ja tutkimustehtäviin eri tekniikan alueilla. Kuvatekniikka käsittää sekä digitaaliset että analogiset kuvat ja kuvajärjestelmät. Sillä ymmärretään kuvan ja kuvion tuottamisen ja käsittelyn lisäksi myös näkemisen ja ymmärtämisen psykologiaa. Tällä on erityistä merkitystä suunniteltaessa kuvajärjestelmiä ja käyttöliittymiä.
Kuvatekniikan päaine ja sivuaine on esitelty mm. fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratorion WWW-sivuilla (Kuvatekniikka). Sieltä löytyvät linkit myös kuvatekniikan opintojaksoihin ja niiden esitteisiin.
3-D videodigitointi perustuu videokuvien yhteensovittamiseen kohdetilassa. Yhteensovituksella lasketaan kohteen kuvapisteille XYZ-koordinaatit ja tuotetaan kohdemallia kolmiulotteisesti esittävä pisteparvi. Kun kohdepisteet piirretään videokuvien toistamin värisävyin, kohdemallin ilmiasu on todellinen. Kohdemallin yksityiskohtaisuus ja kattavuus lisääntyy digitoinnin myötä, ja pisteparvi kasvaa.
Kohteen ymmärtäminen tilamallina edellyttää pisteparven muuntamista geometrisiksi pinnoiksi ja niiden rajoittamiksi tila-alkioiksi. Geometrisillä pinnoilla kuvataan esimerkiksi taso-, lieriö- tai kartiomuotoja, tai monipolvisten murtofunktioiden esittämiä splini-muotoja. Videodigitoinnin ajankohtaisista sovelluksista voidaan mainita ympäristö- ja rakennussuunnittelun ohella CAD-mallinnus "reverse engineering"- ja tilamallinnus "facilities management"-tarpeisiin. Ilmiasultaan todellisia kohde- ja tilamalleja tarvitaan puolestaan niissä tulevaisuuden sovelluksissa, joissa ihmisten ja ehkä myös koneiden yhteistyö edellyttää etäläheisyyttä.
3-D videodigitoinnin etuna pidetään videokuvausta. Videokuvaus on yksi tehokkaimmista kuvahavaintojen keruutekniikoista ja mahdollistaa erilaisten kohteiden digitoinnin aina, milloin kuvaaminen ylipäätään on mahdollista. 3-D videodigitointi on mittausmenetelmänä tarkka, suhteellisena tarkkuutena luokkaa 1 : 500...5000 kuva-alasta, ja järjestelmät kalibroidaan suoraan kuvahavainnoista. Kohteen digitointi tehdään joko yhdellä kameralla tai kameraparilla. Piirreprojektorilla lisätään kohteeseen tarpeen mukaan kuvien yhteensovitusta edesauttava piirteisyys.
Yksinkertainen 3-D videodigitointijärjestelmä on laser-profilometri. Se kootaan yhdestä kamerasta ja profiiliprojektorista, jotka kiinnitetään toisiinsa. Kohteeseen projisioitu ja kuvalta erottuva laser-juova muunnetaan kohteen poikkileikkaukseksi. Kohdemalli kerätään pisteparveksi siirtymällä kohteen suhteen ja esittämällä yhdensuuntaiset poikkileikkaukset samassa kohdekoordinaatistossa.
Kuva 2. Laser-profilometri ja sillä tuotettu huoneen tilamalli.
Kuva 3. Profilometri soveltuu myös ilmasta tehtäviin kuvauksiin. Tämä kaupunkimalli on tuotettu yhdistämällä useammasta profilometrillä tehdystä ylilennosta. Kuvan esimerkki on arkkitehtiosaston oppilastyönä tehdystä pienoismallista.
Kuva 4. Laser-profilometrilla kolmiulotteisesti digitoitu torso. Kohteen täydellinen digitointi on yksi niistä osatavoitteistamme, joilla lähestymme fotorealistisia 3-D malleja. Kuvan esimerkki on Taideteollisen korkeakoulun vaatetussuunnittelun ja pukutaiteen laitoksen kanssa tehtävästä yhteisprojektista.
Ilmiasultaan todellisten kohde- ja tilamallien tuotanto on 3-D videodigitoinnin tulevaisuuden haasteista ylivoimaisesti vaativin sovellus. Tässä uusimmassa projektissamme pyrimme liittämään 3-D videodigitoinnin virtuaalisovellusten tarpeita vastaavaan 3-D mallinnuksen työkalustoon. Tätä päämäärää ajatellen olemme hankkineet kehitysympäristöömme 3-D mallintamisen ja fotogrammetrisen kuvankäsittelyn sovelluskehittimeksi TargetJR:n (GE Research) ja 3-D virtuaalisoveltimeksi WorldToolKit:in (Sense8 Corp.).
Mielenkiintoisena tavoitteena tähän projektiin sisältyy mallin mittausproseduurin kääntäminen. Kun kohteen geometrinen malli tuotetaan tällä hetkellä vaiheittain, esimerkiksi: 3-D digitointi, geometristen pintojen sovittaminen, geometristen olioiden ja niiden relaatioiden yksilöiminen, käänteisessä proseduurissa luodaan 3-D perusmalli ennen mittausta. Koska useimmissa tapauksissa oliot on tulkittavissa ja yksilöitävissä etukäteen, voi perusmallikin sisältää nykyisen tavoin sekä relaatiot että kohteen geometrian.
Perusmallin geometrinen osa koostuu tiloista, jotka kullekin oliolle varataan. Tilavaraukset ovat muodoltaan mahdollisimman alkeellisia, yksinkertaisimmillaan suorakulmaisia särmiöitä, jotka mitoitetaan digitoinnin kuluessa. Mittauksen edistyessä tilavaraukset mitoitetaan ja näistä perusmitoista muodostetaan kullekin oliolle oma datuminsa. Mittauksen valmistuessa kunkin olion tarkka muoto eli poikkeama datumista sekä ilmiasu voidaan liittää olioon ominaisuustietoina.
Käänteisellä mallinnuksella digitointi yksinkertaistuu useista syistä, joista seuraavassa muutama. Kun 3-D malli on olemassa, digitointia voidaan ohjata kaikissa vaiheissa tavoitteellisesti. Kun 3-D mallin koostuu yksinkertaisista perusmuodoista, sen käsitteleminen on yksinkertaista aina silloin, kun tarkkaa yksityiskohtaisuutta ei edellytetä. Kun 3-D mallin tilavarausten perusmitat on sovittu, geometristen ominaistietojen lisääminen johonkin olioon ei vaikuta kohteen muiden olioiden geometriaan, mutta lisää kyseisen olion esitystarkkuutta.
Digitoiduilla kuvilla tarkoitetaan tässä yhteydessä sekä alkuperäisiä kuvia että johdettuja kuvia. Alkuperäiset kuvat ovat joko todellisia havaintoja: satelliittikuvia, ilma- ja maakuvia sekä videokuvia, nykyisin yhä useammin myös tavallisia valokuvia, tai keinotekoisia kuvitelmia: tilasuunnitelmia, CAD-malleja, virtuaalimalleja. Johdetut kuvat ovat alkuperäisistä kuvista tuotettuja geometrisia 3-D-kohdemalleja, jossa alkuperäinen kuvatieto on yhdistetty, esimerkkinä fotorealistiset ympäristö-, rakennus-, tehdastila- ja tuotemallit. Johdettujen kuvien osalta kuvapalvelu edellyttää kohtuullista viiveettömyyttä, esimerkkinä videokuvien lukeminen tai animaatioiden esittäminen.
Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen perustutkimus ja sitä hyödyntävä soveltava tutkimus perustuu yksinomaan digitaalisten kuvien käyttöön. Nykyinen ‘kuvapalvelin’ koostuu yksittäisistä laitteista ja ohjelmista, jotka on 1990-luvulla hankittu lähes yksinomaan pääosin tutkimusprojektien myötä: kuvaskanneri, 3-D videodigitoinnin työasema, kaukokartoituksen kuvatyöasema, sekä tietysti tutkijoiden PC-koneet ja verkkoyhteydet. Tulevaisuuden kuvapalvelin on laajasti ottaen kuvien käyttö- ja arkistointijärjestelmä, eräänlainen verkotettu jukeboksi, joka koostuu kuvanlukijasta, kuvankäsittelyjärjestelmästä, kuva-arkistosta, kuvatulostimesta, sekä palvelinkoneesta ja kuvansiirtoverkosta ohjelmineen.
