Viime vuosikymmenten aikana mallinnusten ja simulaatioiden kehittymisen ohessa myös tavat taltioida tosielämän kohteita ovat kehittyneet. Rakennus- ja laivateollisuudessa ovat käytössä laserkeilaimet, joilla voidaan tehokkaasti mitata todellisia kohteita ja sijoittaa laserilla mitatut pisteet kolmiulotteiseen koordinaatistoon pistepilviksi. Pisteille saadaan sijaintikoordinaatit, intensiteetti ja väritieto valokuvista.
Vuosituhannen alusta laitteiden mittausnopeus on tuhatkertaistunut noin 2000 pisteen sekuntivauhdista 2 miljoonaan mittauspisteeseen sekunnissa. Samalla yhden aseman mittausaika on lyhentynyt noin 30 minuutista keskimäärin kahteen minuuttiin. Vastaavia laitteita on muillakin tekniikan aloilla: Esimerkiksi valoskannereilla voidaan mitata ihmiskehoa yksilöityjen apuvälineiden tuotantoa varten.
Kuvassa 1 on kohteesta tuotettu pistepilvi, jonka voisi sekoittaa valokuvaksi. Se koostuu kuitenkin miljoonista valokuvien avulla värjätyistä pisteistä. Oikealla, lähennetyssä näkymässä, värimaailma on vaihdettu mittapisteiden laserin paluuintensiteetin mukaiseksi.
Virtuaalinen simulaatioympäristö pelastuslaitosten käyttöön
LAB-ammattikorkeakoulun vetämässä CB-SAFE rajaturvahankkeessa tuotetaan yhteistyössä Etelä-Karjalan ja Kymenlaakson pelastuslaitosten sekä venäläisen Pietarin pelastusalan yliopiston kanssa virtuaalista koulutusalustaa pelastustoimen hätätilannejohtajien käyttöön. Alustalla simuloidaan onnettomuustapauksia Saimaan kanavan alueella.
Lähtötietoja, joista pistepilvet olivat merkittävä osa, kartoitettiin yhdessä Väyläviraston kanssa. Hankkeelle luovutettiin Saimaan kanavan kaikuluotaimilla ja laserkeilaimilla tuotetut yhdistelmäpilvet.
Kuvassa 2 on aineistoa Saimaan kanavan ympäristöstä. Kanavan mittausaineiston luovutti väylävirasto. Ympäristön pistepilven on tuottanut lentokoneesta mittaamalla maanmittauslaitos.
Kuvassa 2 on Saimaan kanavan vesistöalueen pistepilvi. Pistepilvestä erottuvat eri väri-intensiteeteillä kanavan vedenalainen, kaikuluodattu osuus, sekä pinnan yläpuoliset osat. Kuvan pistepilvestä voidaan nähdä alueen maaston pinnanmuodot, kanavan yli kulkevat Lauritsalan rautatiesillat sekä ympäristön puustoa.
Pistepilvien hyödyntäminen simulaatioiden luonnissa
CB-SAFE hankkeessa tuotettiin pistepilviaineistoista pintamallinnuksia simulaatiota varten. Pintamallien luonnissa pistepilveä rajataan ja siistitään hajapisteistä, minkä jälkeen pisteet kolmioidaan pinnoiksi. Mittausten datamäärä voi olla valtava, ja siksi yleensä on tarpeellista rajata alueista käyttöön vain tarkoituksenmukainen osa.
Ohjelmat arvioivat usein jo automaattisesti pisteille normaalit, eli pisteen kautta kulkevat vektorit, jotka määrittävät pinnan muodostumisen suunnan. Kolmioinnissa ohjelmien laskentatyökalut muodostavat pisteiden välille vektoreita kolmioiden muotoon ja luovat pintoja näiden välille. Kolmioidut pinnat voidaan värittää halutuilla väreillä tai teksturoida valokuvista.
Kuvassa 3. on esitetty rajattu pistepilvi, siitä luotu kolmioitu pintamalli sekä sama malli teksturoituna drone-lennokin ottaman videosta leikattujen kuvien perusteella.
Aineistoa tuottaessa tulee aina arvioida lopputuotteen käyttökelpoisuutta. Kolmioitu aineisto voi olla joskus liian raskas hyödynnettäväksi simulaatioissa, jolloin se voi vaatia uudelleen työstämistä ja optimointia. Kohteiden tarkempaan taltiointiin prosessi sopii kuitenkin kohdekohtaisesti soveltaen.
Kirjoittaja
Jarno Rautiainen työskentelee projekti-insinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan hankkeissa, sekä satunnaisesti rakennusten tietomallien hyödyntämistä sisältävissä opetuskokonaisuuksissa.
Linkit
Linkki 1. LAB. 2021. Cross-border safety, accident prevention and management [Viitattu 24.8.2021]. Saatavissa: https://lab.fi/fi/projekti/cross-border-safety-accident-prevention-and-management
