Laser­kei­lauk­sen monet käyttötarkoitukset

Laser­kei­laus on optinen mittaus­me­ne­telmä, jonka avulla tuote­taan mitat­ta­vasta kohteesta kolmiu­lot­tei­nen piste­pilvi. Piste­pilvi on tarkka, yksi­tyis­koh­tai­nen ja visu­aa­li­sesti hyvin realis­ti­sen näköi­nen digi­taa­li­nen malli laser­kei­la­tusta ympäristöstä.

Laser­kei­lai­men mallista ja vali­tusta tark­kuu­desta riip­puen laser­kei­lain lähet­tää tuhan­sia tai jopa miljoo­nia laser­puls­seja keilat­ta­vaan ympä­ris­töön. Nämä pulssit heijas­tu­vat ympä­röi­vistä pinnoista takai­sin laser­kei­lai­meen ja ohjel­misto laskee puls­sien kulke­man ajan perus­teella kolmiu­lot­tei­sen koor­di­naat­ti­pis­teen jokai­selle heijas­tus­pis­teelle. Laser­kei­lain mittaa myös laser­puls­sien inten­si­teet­tiar­voja ja ottaa valo­ku­vat (RGP) keilaus­pro­ses­sin aikana. Valo­ku­vista ohjelma poimii väriar­vot ja liittää ne pisteille. Näistä yksit­täi­sistä väri- inten­si­teetti- ja koor­di­naat­ti­tie­dot sisäl­tä­vistä pisteistä muodos­tuu kolmiu­lot­tei­nen koko­nai­suus eli pistepilvi.

Keilaus­pro­sessi ja laitevaihtoehdot

Karelia-ammat­ti­kor­kea­kou­lulla on käytössä BLK360-maala­ser­kei­lain, joka sijoi­te­taan kolmi­ja­lalle laser­kei­lausta suori­tet­taessa. Yhdessä pisteessä suori­tettu laser­kei­laus vie aikaa muuta­mia minuut­teja ja kesto vaih­te­lee hieman valitun tark­kuu­den mukaan.

Maala­ser­kei­lai­men lisäksi on tarjolla erilai­sia laite­vaih­toeh­toja kuten käsi­kei­lain ja drone. Laser­kei­lai­men valinta määräy­tyy laser­kei­lat­ta­van kohteen, piste­pil­ven käyt­tö­tar­koi­tuk­sen ja tilaa­jan vaati­mus­ten perus­teella. Esimer­kiksi suuren raken­nuk­sen sisä­ti­lo­jen keilaa­mi­nen käsi­kei­lai­mella on huomat­ta­vasti nopeam­paa verrat­tuna kolmi­ja­lalle asetet­ta­vaan laser­kei­lai­meen. Käsi­kei­lai­mella keilaus suori­te­taan siten, että raken­nuk­sen tilojen läpi kävel­lään keilainta kädessä kantaen. Käsi­kei­lai­men tark­kuus ei kuiten­kaan yllä aivan maala­ser­kei­lai­men tasolle.

Drone sovel­tuu hyvin esimer­kiksi katto­ra­ken­tei­den ja julki­si­vu­jen laser­kei­lauk­seen. Eri lait­teis­toilla tuote­tut piste­pil­vet on mahdol­lista myöhem­min yhdis­tää yhdeksi koko­nai­suu­deksi, jolloin haas­ta­vassa kohteessa on mahdol­lista hyödyn­tää erilais­ten laser­kei­lain­ten ominaisuuksia.

Laser­kei­laus aloi­te­taan usein laati­malla keilaus­suun­ni­telma kohteen pohja­pii­rus­tuk­sen avulla. Taval­li­sesti keilat­ta­vassa tilassa suori­te­taan keilauk­sia useista eri sijain­neista, jotta piste­pil­veen ei jää katvea­lueita. Kun keilaus­pro­sessi on toteu­tettu oikein, ohjel­misto yhdis­tää auto­maat­ti­sesti eri sijain­neissa tuote­tut piste­pil­vet yhdeksi kokonaisuudeksi.

Laser­kei­lauk­sen hyödyn­tä­mi­nen ja käyttökohteet

Laser­kei­lauk­sen avulla saadaan katta­vat geomet­ria­tie­dot suhteel­li­sen pienellä vaivalla. Näitä tietoja voi hyödyn­tää inven­toin­ti­mal­lin­nuk­sessa ja suun­nit­te­lun apuna monin eri tavoin. Piste­pil­veä voi käyttää sellai­se­naan mitta­tie­to­jen tarkas­te­luun tai siitä voidaan jalos­taa esimer­kiksi 3D-malli tai 2D-piirros.

Yksi ylei­sim­mistä käyt­tö­ta­voista raken­nusa­lalla on korjaus­ra­ken­ta­mis­hank­kei­den mitta­tie­to­jen kerää­mi­nen ja piste­pil­ven jalos­ta­mi­nen eri tavoin suun­nit­te­lun avuksi. Tämän lisäksi laser­kei­lausta voidaan hyödyn­tää esimer­kiksi laadun­var­mis­tuk­sessa, hank­keen etene­mi­sen seuran­nassa, kiin­teis­tö­jen digi­ta­li­soin­nissa, toteu­ma­mal­lin­nuk­sessa, maaston korkeus­kar­toi­tuk­sessa tai vaik­kapa raken­tei­den muodon­muu­tos­ten tutkimuksissa. 

Hank­keen aikana suori­te­tut testit ja opinnäytetyöt

Karelia-amk:n Raken­ta­mi­sen vihreä siir­tymä- hank­keen toimen­pi­teinä on suori­tettu useita laser­kei­lauk­sia eri kohteissa. Tavoit­teina on ollut lisätä ja jakaa osaa­mista keilaus­pro­ses­sin ja jatko­kä­sit­te­lyssä käytet­tä­vien ohjel­mis­to­jen osalta, sekä tutkia uusia käyt­tö­mah­dol­li­suuk­sia laser­kei­lauk­selle. Projek­tin aikana laser­kei­lasta on hyödyn­netty mm. CLT-raken­tei­den muodon­muu­tos­ten mittauksissa.

Laser­kei­lausta hyödyn­ne­tään myös opin­näy­te­töissä ja tämän artik­ke­lin kirjoit­ta­mis­het­kellä on käyn­nissä neljä opin­näy­te­työtä, joissa laser­kei­laus on keskei­sessä roolissa. Opin­näy­te­töissä hyödyn­ny­te­tään laser­kei­lausta mm. silta­ra­ken­tei­den kunto­tut­ki­muk­sissa, maas­to­mal­lin lähtö­tie­tona ja uudis­ra­ken­ta­mi­sen laadunvarmistuksessa.

Laser­kei­lausta voi hyödyn­tää laadun­var­mis­tuk­sessa esimer­kiksi siten, että piste­pil­veä ja raken­nuk­sen tieto­mal­lia verra­taan keske­nään tähän sovel­tu­van ohjel­mis­ton avulla. Raken­nuk­sen tieto­malli kuvaa suun­ni­tel­maa ja piste­pilvi toteu­maa. Näitä kolmiu­lot­tei­sia malleja vertaa­malla voidaan havaita poik­kea­mat kahden mallin välillä.

---

Kirjoit­taja:

Riku Hirvo­nen, projek­ti­koor­di­naat­tori, Karelia-ammattikorkeakoulu

Artik­ke­li­sar­jan julkaisu on osa Raken­ta­mi­sen vihreä siir­tymä RAVI -projek­tin toimen-piteitä. RAVI-projek­tin tavoit­teena on edistää raken­ta­mi­sen vähä­hii­lis­ten ratkai­su­jen ja proses­sien käyt­töön­ot­toa, vahvis­taa vähä­hii­li­seen raken­ta­mi­seen liit­ty­vää mate­ri­aali- ja tuoteo­saa­mista sekä nopeut­taa digi­ta­li­saa­tion hyödyn­tä­mistä raken­ta­mi­sen proses­seissa. RAVI-projek­tin päära­hoit­ta­jana toimii Pohjois-Karja­lan maakun­ta­liitto REACT-EU EAKR-ohjelmasta.