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.
