Kysymyksiä ja vastauksia visuaalisesta paikannuksesta sekä Leica GS18 I -vastaanottimesta

Tuotesuunnittelija Metka Majeric vastaa visuaaliseen paikannustekniikkaan sekä Leica GS18 I GNSS RTK -vastaanottimeen liittyviin kysymyksiin.

Mitä haasteita kohdataan maanmittauksessa tavallisella GNSS-anturilla?

Pisteiden mittaaminen edellyttää, että GNSS-anturi vastaanottaa satelliittisignaaleja. Pisteen sijainti voidaan mitata vain silloin, kun GNSS-anturin yläpuolella on avoin taivas ja sauvan kärki on fyysisesti pisteen ulottuvilla. Mikäli tämä ei ole mahdollista, maanmittaajat voivat käyttää muita vaihtoehtoisia menetelmiä, joita ovat muun muassa:

• Poikkeamien rajaus, COGO-toiminnon käyttö ja luonnostelu
• Lisälaitteistojen käyttö GNSS-anturin kanssa (esim. CS20, jossa DISTO tai 4 metrin sauva). Kyseinen mittaustapa voi olla aikaa vievä ja heikentää tarkkuutta.
• Muut anturit, kuten takymetrit. Nämä vaihtoehtoiset menetelmät voivat olla myös aikaa vieviä, koska ainoastaan muutamia pisteitä ei voida mitata GS-anturilla.

Lisähaasteita kohdataan silloin, kun mitattavia yksityiskohtia on paljon. Kaikkien pisteiden mittaaminen sauvan kärjellä vie huomattavasti aikaa paikan päällä. Jotkin pisteet voivat jäädä lisäksi mittaamatta, ja lisäkäynnit kohteessa lisäävät kustannuksia.

Miten kyseiset haasteet ratkaistaan Leica GS18 I -vastaanottimella?

GS18 I -vastaanotinta käytettäessä muita aikaa vieviä menetelmiä tai lisälaitteistoja ei tarvita. Koska GNSS, IMU (Inertial Measurement Unit) ja kamera on integroitu vastaanottimeen, peitossa olevat pisteet (ei suoraa linjaa taivaaseen) ja muut vaikeapääsyiset pisteet voidaan mitata kuvista hyödyntäen GS18 I -vastaanottimen visuaalista paikannustekniikkaa. Kyseinen uusi tekniikka mahdollistaa kohteiden kuvaamisen etäältä ja niiden mittaamisen mittausluokan tarkkuudella.

Missä tilanteissa maanmittaajien on suositeltavaa käyttää visuaalista paikannustekniikkaa?

Visuaalinen paikannus sopii erityisesti seuraaviin tehtäviin:

• Satojen eri pisteiden kartoitus.
• Vaikeapääsyisten pisteiden mittaaminen esimerkiksi vilkkaan kadun yli, portin toisella puolella tai vaarallisilla alueilla (koirien vartioimat alueet, vaaralliset putkistot/kanavat, katon reunalla jne.).

Kuva 1 - Pisteiden mittaaminen aidan yli Leica GS18 I GNSS RTK -vastaanottimella

• Pisteiden mittaaminen kohteissa, joissa GNSS-signaali on heikko (esim. katon, parvekkeen tai puun alla).
• Pisteiden mittaaminen rakennuksen julkisivussa (esim. ikkunan reunat ja katon korkeus).

Kuva 2 - Julkisivujen mittaaminen

• Lisäpisteiden mittaaminen käymättä kohteessa uudelleen.
• Pistepilvien luominen kuvatuista kohteista.

Kuva 3 - GS18 I -vastaanottimella kuvatuista kuvaryhmistä luotu pistepilvi

• Varastokasojen tilavuuslaskennat.
• Onnettomuuspaikan kuvaaminen pistemittauksia ja 3D-pistepilven luontia varten.

Kuva 4 - Onnettomuuspaikan kuvaaminen

Kenelle GS18 I -vastaanotin on tarkoitettu?

GS18 I on suunniteltu pisteiden mittaukseen, joka olisi vaikeaa tavallisella GNSS RTK -vastaanottimella. GS18 I sopii erinomaisesti käyttäjille, jotka haluavat kerätä kohteesta suuria tietomääriä kuvamuodossa. Käyttäjät voivat myöhemmin päättää mitattavat pisteet ja mitata ne mittausluokan tarkkuudella.

Miten GS18 I toimii? (mittausperiaate)

Tarkastelemme seuraavaa videota esimerkkinä.

Seuraava video esittää, miten GS18 I -vastaanottimen algoritmi jäljittää ominaisuudet kuvaamisen aikana:

Kuvia voidaan käyttää välittömästi pisteiden mittaamiseen. Se on mahdollista käyttämällä alla kuvattua visuaalista paikannustekniikkaa.

Millä ohjelmistolla kuvat voidaan käsitellä?

GS18 I tukee täysin Captivate-ohjelmistoa, jota käytetään CS20 LTE tai BASIC -ohjaimella tai CS35-tabletilla.

Captivate käsittelee, sijoittaa ja suuntaa kuvat automaattisesti sekä varmistaa laadun suoraan kohteessa. Viitepisteiden tai linjojen manuaalinen sovitus ei ole tarpeen, kuten on tehtävä vastaavissa tekniikoissa.

Miten pisteitä voidaan mitata kuvista ja mikä ohjelmisto siihen tarvitaan?

Pisteet mitataan kuvista käyttämällä Captivate-ohjelmistoa CS20 LTE tai BASIC -ohjaimella tai CS35-tabletilla. Kuten jo mainitsin, käyttäjät voivat mitat pisteitä suoraan kohteessa heti kuvaamisen jälkeen. Kuvat voidaan myös tuoda Infinityyn, jolloin pisteiden mittaamista voitaisiin jatkaa toimistossa suurella näytöllä käyttäen samaa periaatetta kuin Captivatessa.

Sinun tarvitsee vain valita yksi piste kuvasta ja algoritmi hakee saman pisteen automaattisesti toisista kuvista. Mitatun pisteen 3D-koordinaatit lasketaan ja tallennetaan Captivateen tai Infinityyn yhdellä napsautuksella aivan kuten sauvan kärkeä käyttäessä.

Kun 3D-koorinaatit lasketaan kuvista toisilla ratkaisuilla, pisteet on valittava manuaalisesti jokaisesta kuvasta. Pisteen 3D-sijainti määritetään sen jälkeen eteenpäinleikkauspistettä käyttäen alla olevan kuvan mukaisesti. GS18 I -vastaanottimessa pisteitä ei tarvitse valita manuaalisesti jokaisesta kuvasta, sillä algoritmi suorittaa sen puolestasi. Lisätietoa tästä on saatavilla seuraavasta kysymyksestä.

Kuva 5 - Esimerkki

Mihin pääperiaatteeseen visuaalinen paikannustekniikka perustuu?

Visuaalinen paikannustekniikka perustuu GNSS-sijaintitietoihin, IMU:un sekä tallennettuihin kuviin.

 
Kuva 6 - Yhdistetty anturi

Seuraava video esittää viitteellisen mittausperiaatteen.

Voit mitata pisteitä GS18 I -vastaanottimella siirtymällä aloituskohtaan ja aloittamalla kuvaamisen Captivatella. Näytössä näkyy kameran reaaliaikainen video. GS18 I kuvaa taustalla 2 Hz tajuudella. Tämän jälkeen Captivate käsittelee kuvien sijainnin ja suunnan automaattisesti globaalilla koordinaattijärjestelmällä yhdistämällä GNSS:n ja IMU:n tietoja kuvista tunnistettuihin ominaisuuksiin. Kuvat tallennetaan sitten kuvaryhmänä Captivatessa.

Kuvat käsitellään reaaliajassa ja niiden avulla voidaan mitata pisteitä heti kuvaamisen jälkeen. Piste voidaan mitata yhdellä napsautuksella yhtä kuvaa käyttämällä. Captivaten algoritmi hakee valitun pisteen automaattisesti muista kuvista ja laskee pisteen koordinaatit paikallisella koordinaattijärjestelmällä hyödyntämällä eteenpäinleikkauspistettä.

Voidaanko pistepilviä luoda myös tallennetuista kuvista?

Kyllä, GS18-vastaanottimella kuvatut kuvat voidaan käsitellä myös Infinity-toimisto-ohjelmistolla 3D-pistepilviksi.

Miten GS18 I poikkeaa GS18 T -malllista?

Miksi Leica GS18 I kannattaa hankkia?

GS18 I tarjoaa käyttäjälle seuraavia etuja:

• GS18 I on monipuolinen GNSS RTK -anturi. Sen avulla voidaan mitata pisteitä tasaista tai kaltevaa sauvaa käyttäen. Sillä voidaan lisäksi mitata vaikeapääsyisiä pisteitä mittausluokan tarkkuudella kuvaamalla ja sen jälkeen mittaamalla kuvista.
• Vaikeapääsyiset pisteet voidaan kuvata helposti turvallisuudesta tinkimättä. Pisteet on esimerkiksi mahdollista mitata vilkkaan kadun yli tai koirien vartioimalta alueelta.
• Kohde voidaan kuvata nopeasti ja tehokkaasti kohteessa ja mitattavat pisteet voidaan päättää myöhemmin. Kohteessa kuluu vähemmän aikaa ja mittaukset voidaan viimeistellä toimistossa, mikä parantaa tuottavuutta.

Mitä on huomioitava GS18 I -vastaanotinta käyttäessä?

Visuaalinen paikannustekniikka perustuu GNSS- ja IMU-mittauksiin sekä integroidulla kameralla kuvattuihin kuviin. Joitakin seikkoja on huomioitava, kun GS18 I -vastaanotinta käytetään kuvista mittaamiseen:

• GS18 I edellyttää riittävän GNSS-signaalien vastaanoton mittauksen aikana. Jos GNSS-satelliittien signaaleja ei saada, kuvaustoiminto pysähtyy automaattisesti.
• Vältä käyttämästä visuaalista paikannusta hämärässä tai suorassa auringonpaisteessa, muutoin kuvatuista kuvista ei voida tunnistaa riittävästi ominaisuuksia niiden yhdistämiseksi.
• Kamera tulee sijoittaa 2–10 metrin päähän kohteesta optimaalisen tarkkuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi.

  Alle kahden metrin etäisyydeltä otetut kuvat voivat olla epäselviä kameran kiinteän tarkennuksen vuoksi. Yli 10 metrin etäisyydeltä kuvattaessa kuvien tarkkuus heikkenee. 
  
  Joskus kohteiden tunnistus ei onnistu kuvista kohteen etäisyyden vuoksi. Kuvatun alueen koko yhdessä pikselissä vaikuttaa kuvien terävyyteen ja täten niiden tarkkuuteen. Kun kuvat otetaan pienemmältä etäisyydeltä, yhteen pikseliin kuvataan pienempi kohteen alue. Kun kuvat puolestaan otetaan suuremmalta etäisyydeltä, yhteen pikseliin kuvataan suurempi kohteen alue.

Kuva 7 - Etäisyys kohteeseen

• Kuvia voidaan ottaa alle 2 metrin tai yli 10 metrin etäisyydeltä kohteesta. Käyttäjän tulee tällöin huomioida, että tarkkuus voi heikentyä määritetyn alueen ulkopuolella ja ettei pisteiden mittaaminen välttämättä onnistu kuvista.

• Kuvausnopeus on optimoitu normaaliin kävelynopeuteen. GS18 I -vastaanotinta ei voi käyttää liikkuvasta ajoneuvosta, koska kuvista voi tulla epäselviä.

 

Lisätietoa Leica GS18 I -ratkaisusta on saatavilla osoitteessa: leica-geosystems.com/GS18I