Ajatellaan hetki, että teknologiamurros on valtava meressä etenevä aalto, jonka saa liikkeelle yhteiskunnassa, tieteessä ja tutkimuksessa puhaltavat tuulet. Aallon kuohuvalta harjalta löytyy erilaisia arkipäivää helpottavia älysovelluksia ja virtuaalitodellisuuden sovelluksia, huipputeknologiaa, robotteja, älyautoja ja kokonaisia älykaupunkeja. Nämä ovat teknologiamurroksen aallon näkyvää osaa, joka kohoaa, voimistuu ja lopulta murtuu antaen tietä aina seuraavalle aallolle. Aallon voima ja energia ovat kuitenkin riippuvaisia sen syvälle mereen ulottuvasta vesimolekyylien pyörivästä liikkeestä, joka jatkuu, vaikka veden pinnalla näkyvät aallon harjat murtuvat ja katoavat. Tutkimushankkeemme teknologiamurroksen aallon pinnanalainen voima on pistepilvi, 3D-teknologiaa hyödyntävän paikkatiedon perusta.

 

COMBAT/Pointcloud-projekti on viimeisen kuuden vuoden aikana kehittänyt 3D-kartoitusteknologioita, erityisesti laserkeilausta, ja tutkinut kerättyjä 3D-pistepilviä ja niihin pohjautuvia, arkipäivää, tiedettä ja teknologiaa hyödyttäviä sovelluksia. Tässä ajassa ala on ottanut valtavia harppauksia. COMBAT/Pointcloud-hanke on mahdollistanut merkittävää pistepilvien perustutkimusta sekä kehityksen aallonharjalla ratsastavaa sovelluskehitystä.

 

Rakennetun ympäristön dokumentointi ja monitorointi tarkentuu

 

Aalto-yliopiston Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutin (MeMo) tutkimus on keskittynyt erityisesti, instituutin nimen mukaisesti, pistepilviteknologioiden hyödyntämiseen rakennetussa ympäristössä. Tutkimusta on tehty kaupunkien 3D-mallinnukseen sekä mallien käytettävyyteen ja niiden jakamiseen liittyen. Tieympäristön kartoitus on hankkeen aikana ollut voimakkaan teknologiamurroksen ytimessä: autonomiseen liikennöintiin valmistautumisen lisäksi myös teiden kuntoinventoinnissa ollaan siirtymässä entistä automaattisempaan, tehokkaampaan ja tarkempaan tiedonkeruuseen ja -käsittelyyn. Tarkemmat ja ajallisesti nopeammin toteutettavat kuntoinventoinnit tarkentavat myös ennustemalleja, joita puolestaan voidaan käyttää hoitotoimenpiteiden optimointiin. Toisaalta MeMo on myös tutkinut 3D- kaupunkimalleja ja kuinka kehittyvät 3D-kartoituksen menetelmät avaavat uusia mahdollisuuksia myös älykkäille kaupungeille ja tukevat muun muassa maankäytön hallintaa, kaupunkiympäristön suunnittelua ja energiantuotantoa.

 

 

Jokivarsien toimijoille apua ilmastonmuutoksen vaikutuksiin sopeutumiseen

 

Turun yliopisto on COMBAT/Pointcloud-vuosien aikana kehittänyt pistepilviä hyödyntävää teknologiaa virtavesitutkimusta varten. Jokiuoman ja sen ympäristön tarkka ja yksityiskohtainen maastomalli voidaan nyt tuottaa laserkeilauksella. Myös jokiuoman vedenalaisista alueista voidaan muodostaa tarkka 3D-malli tiheän kaikuluotauksen, laserkeilauksen ja fotogrammetrian keinoin.

 

Vuosien aikana tehty tutkimus vie jokitutkimusteknologiaa eteenpäin ja palvelee sekä tiedeyhteisöä että erilaisia teknologian loppukäyttäjiä. Tutkimus tähtää siihen, että ymmärretään paremmin jokiuomia muokkaavat tekijät. Tällainen tieto on tärkeää, kun arvioidaan esimerkiksi ilmastonmuutoksen vaikutuksia jokien dynamiikkaan. Ensiksikin eri aikaan tai erilaisella voimakkuudella tuleva kevättulva voi muuttaa joen eroosiovoimaa. Toisekseen jokien jääpeitteen vähenemisen vaikutukset tai virtaamien vuodenaikaisuuden muutos on tärkeää ymmärtää.  Tietoa tarvitsevat esimerkiksi virtauksen säännöstelystä vastuussa olevat vesivoimalat, jokivarsien rakennusprojektit tai jokiuomien kunnostusprojektit, unohtamatta tulvasuojelua ja patoturvallisuutta.

 

Tarkempaa metsävarainventointia ja merkittäviä säästöjä metsäteollisuudelle

 

Paikkatietokeskus FGI:n Kaukokartoituksen ja fotogrammetrian osasto on kehittänyt COMBAT/Pointcloud-projektin aikana etenkin metsien kaukokartoitusta. Osastolla on pitkä kokemus laserkeilausmenetelmien kehittämisestä metsäteollisuuden tarpeisiin. Tällä hetkellä koko Suomen metsät inventoidaan lentolaserkeilauksella 5-10 vuoden välein. Lentolaserkeilausmenetelmien kalibroimista varten tarvitaan tarkempia koealamittausmenetelmiä, jotka määrittävät koealoilta mm. puiden sijainnin, runkokäyrän, tilavuuden ja puulajin.

 

Koealamittaus perinteisillä manuaalisilla menetelmillä on työlästä ja kallista. Tämän vuoksi tutkijat ovat nyt keskittyneet kehittämään entistä tarkempia ja nopeampia liikkuvia laserkeilausmenetelmiä metsäteollisuuden tarpeisiin. Hankkeessa on kehitetty yhdessä Aalto-yliopiston Autonomiset järjestelmät -tutkimusryhmän kanssa myös prototyyppejä metsäkoneisiin kytkettävistä mittausjärjestelmistä. Liikkuvat kartoitusmenetelmät tulevat tulevaisuudessa todennäköisesti korvaamaan manuaaliset puuston mittaukset, koska ne ovat jopa monikymmenkertaisesti nopeampia ja tulevaisuudessa myös kustannustehokkaampia verrattuna manuaalisiin mittauksiin. Droonipohjaista laserkeilausta on kehitetty myös esimerkiksi sähkölinjojen kartoitusta varten ja sitä sovelletaan ympäri maailmaa. FGI:n tutkijat ovat myös integroineet maanmittauksen ja robotiikan teknologioita samaan mittaus- ja käsittelyprosessiin ja tuloksena on entistä nopeampaa ja tarkempaa kartoitusta. 

 

COMBAT/Pointcloud toi virtuaalitodellisuuden kirjastoon kaikkien koettavaksi

 

Oulun yliopiston UBICOMP-ryhmä tutki COMBAT/Pointcloud-projektin aikana esimerkiksi ihmisen virtuaalista kehokokemusta. Virtuaalisten sovellusten käytettävyys ja todentuntuisuus riippuu vahvasti siitä, miten ihminen kokee oman kehonsa ja ympäristönsä virtuaalitodellisuudessa. Pienetkin viiveet tai outo mittakaava virtuaaliympäristössä tekee kokemuksesta omituisen tai aiheuttaa jopa merisairauden kaltaista pahoinvointia. UBICOMP ja COMBAT/Pointcloud-projekti kehitti ja testasi myös virtuaalikirjaston prototyypin, joka sijaitsee Oulun pääkirjastossa. Kirjaston vierailijat voivat kokeilla virtuaalikirjastossa liikkumista itsenäisesti ja kirjaston henkilökunnan ohjaamana. Tavoitteena on tuoda virtuaalitodellisuus helposti kansalaisten ulottuville ja siten tutustuttaa ihmisiä teknologiamurrokseen ja sen tuomiin uusiin sovelluksiin.

 

Hankkeemme on nyt loppusuoralla ja odotamme, mistä suunnasta alkaa tuulla seuraavaksi. Hankkeen osalta meri on hetkeksi tyyntynyt, konsortiomme voi vetää henkeä ja nauttia maininkien keinutuksesta, tietäen minkälainen muutoksen voima pinnan alle kätkeytyy. Paikoilleen emme kuitenkaa jää; pistepilvitutkimus jatkuu useissa Suomen Akatemian ja EU:n rahoittamissa projekteissa läheisessä yhteistyössä yritysten, akatemian ja viranomaisten kanssa. Olemme mukana muun muassa Akatemian UNITE-lippulaivassa, jossa on mukana tutkijoita meidän hankkeemme lisäksi Forbiosta, vesisektorin kumppanuushankkeessa Hydro-RDI, EU-hankkeissa ESRIUM, 4Map4Health ja erilaisissa muissa hankkeissa kuten Helsingin kaupungin innovaatiorahaston Helsingin älykäs tietomalli 2025, Uudenmaan liiton Digitaaliset kaksoset kulttuurialan elvyttämisessä sekä ESR-KAOS-hankkeissa. Tutkimuksemme jatkuu myös monissa muissa yliopistoissa eri mantereilla kouluttamiemme professoreiden voimin. 

 

 

Teksti:

Annukka Pekkarinen, projektikoordinaattori

Harri Kaartinen, Konsortiojohtaja

Kirjoittajat työskentelevät Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus FGI:ssä