Laserkeilausaineistot jalostuvat hyvin Esrin ohjelmistoilla

Maanmittauslaitos tuottaa parhaillaan laserkeilauksilla uutta valtakunnallista korkeusmallia, joka antaa entistä tarkempaa korkeustietoa maastosta. Malli lasketaan 2×2 metrin ruuduille, joiden korkeustarkkuus on keskimäärin 30 senttimetriä ja tasapinnoilla muutama senttimetri.

Keilaus perustuu lentokoneesta lähetettäviin laserpulsseihin, jotka heijastuvat maanpinnasta takaisin vastaanottimeen. Tyypilliselle 1 500 neliökilometrin keilausalueelle osuu noin 750 miljoonaa pulssia. Viuhkamaisesti lähetetyistä pulsseista muodostuu kolmiulotteinen pistepilvi, jonka jokainen piste saa xyz-koordinaatit.

Maanmittauslaitos tekee pistepilville automaattisia ja visuaalisia tarkastuksia ja luokituksia, joiden jälkeen pistepilvestä voidaan jatkojalostaa korkeusmalleja ja muita tuotteita.

"Kokeilin muitakin käytössämme olevia GIS-ohjelmistoja ja muutamia ei-kaupallisia ohjelmia, mutta ne kaikki tukehtuivat aineiston isoon määrään. Esrin välineillä aineiston käsittely on kuitenkin sujunut mallikkaasti." GTK:n atk-suunnittelija Mika Larronmaa

Esri ei tukehdu aineistoihin

GTK on hankkinut Maanmittauslaitoksen viime vuonna laserkeilaamat pistepilviaineistot ja tehnyt niistä Esrin ArcGIS Desktop sovelluksilla rasteriaineistot tutkijoiden käyttöön. Muilla GTK:n kokeilemilla välineillä työ ei onnistunut, koska ne tukehtuivat massiivisiin aineistoihin.

Esri tarjosi hyvän ratkaisun myös nopeaan aineistojen jakeluun tutkijoille. Prosessoitu korkeusmalliaineisto on tutkijoiden saatavilla verkossa, ja se toimii todella nopeasti ArcGIS Desktopissa. Aineistoa voi esimerkiksi zoomata pienellekin alueelle ihan hetkessä.

Nopeuden mahdollistaa tapa, jolla ArcGIS rakentaa rasteriaineistosta välitasoja eri mittakaavoja varten. Kun käyttäjä lähestyy pienempää kohdetta, ArcGIS-sovellus osaa automaattisesti hyödyntää eri välitasoja. Se ei yritäkään piirtää ruudulle tarkinta mahdollista kuvaa heti, vaan älyää zoomauksen. Alta paljastuu koko ajan tarkempaa kuvaa.

Kaikki rasteriaineistot on tallennettu Esrin File Geodatabaseen.  Aineistoja on jo noin 20 gigatavua eli enemmän kuin GTK:ssa on koskaan aiemmin Esrin ohjelmistoilla käsitelty.

Maaperäkartoitus nopeutuu huimasti

Laseraineistoista on luvassa suurta hyötyä GTK:n normaalissa maaperäkartoituksessa. Niiden avulla nähdään maaston ja harjujen muotoja ja erilaisia moreenimuodostumia, joiden perusteella tutkijat voivat erittäin tarkasti määritellä jopa alueen maalajit.

Apuna käytetään yhä myös perinteisiä stereoilmakuvia, joissa näkyvät esimerkiksi maaston kosteusvaihtelut, jotka eivät näy laseraineistoissa. Stereokuvien tulkinta on kuitenkin ergonomisesti erittäin raskasta, koska kuvia katsellaan 3D-laseilla tai -laitteilla. Laseraineisto antaa maanpinnan muodoista huomattavasti tarkemman kuvan, ja työ on olennaisesti kivuttomampaa ja nopeampaa, koska sitä voidaan tehdä normaalin työaseman ruudulla.

GTK:lla on ajantasaisia maaperäkarttoja kattavasti Etelä-Suomesta ja yksittäisiltä alueilta muualta mittakaavassa, jota tarvitaan yhdyskuntasuunnittelua ja -rakentamista varten.

Perinteisellä menetelmällä eli maastossa kulkemalla tarkka maaperäkartoitus koko maasta veisi kymmeniä vuosia. Laseraineistot nopeuttavat prosessia huomattavasti. Helpot alueet voidaan kartoittaa pitkälti niillä, ja maastokäynnit voidaan kohdistaa vaikeisiin alueisiin.

Huipputarkka kuva maastosta

Maanmittauslaitoksen perinteisen 25×25 metrin pikselikoolla tehdyn korkeusmallin ja laserkeilausaineiston 2×2 metrin korkeusmallin ero on silmiinpistävä. Perinteisessä korkeusmallissa kohdealue on utuinen ja epämääräinen, kun taas laserkeilausmallissa erottuvat jopa pelto-ojia myöten kaikki yksityiskohdat erittäin selväpiirteisesti.

Laserkeilauksen korkeusmallissa erottuvat selvästi jäätiköiden perääntyessä muodostuneet moreeniselänteet, muinaisen meren kauas nykyiseen sisämaahan jättämät dyynirakenteet sekä vedenpinnan laskiessa muodostuneet terassimaiset rantavyöhykkeet, joita kaikkia ei pysty edes paikan päällä maastossa kunnolla erottamaan.

Laserkeilausaineiston tarkasta korkeusmallista voidaan geomorfologiaan perustuen tehdä maalajimuodostumien rajaukset sekä paikantaa mahdollisia kallioalueita muodostumien sisältä, jolloin tarkentavat tutkimukset voidaan kohdentaa paremmin alueelle.

Myös turvekartoituksia varten laserkeilausaineisto tuottaa vähintään yhtä tarkkaa tietoa soiden pintakorkeudesta kuin maastotyönä tehdyt mittaukset, jotka vaativat erittäin paljon aikaa. Laseraineistosta voidaan myös mitata tarkkaan, kuinka paljon maa- tai kiviainesta esimerkiksi sorakuopilta tai avolouhoksilta on todellisuudessa otettu. Tietoa voidaan käyttää hyväksi muun muassa maa-aineksen ottoon liittyvässä viranomaisvalvonnassa.

GTK:n toiminnassa käyttökohteita laserkeilausaineistoille on paljon muitakin, muun muassa: 

• seismisissä mittauksissa
• postglasiaalisten siirrosten määrittämisessä
• gravimetristen mittausten entistä tarkemmassa topografikorjausten laskennassa
• kallioperän ruhjevyöhykkeiden paikantamisessa osana kalliopohjavesitutkimuksia
• geofysikaalisten mittauslinjojen optimaalisessa sijoittamisessa

Vastaavasti laseraineistoja voidaan hyödyntää muillakin aloilla, jopa arkeologiassa. Kuvien avulla voidaan löytää esimerkiksi muinaisia pyyntikuoppia ja kenties jopa asuinalueita.

(Pitempi artikkeli ESRI Finlandin asiakaslehdessä 1/09)