Maailma muuttuu - uusi kaukokartoitusteknologia kertoo missä ja miten

Yhä useampi ihmisten arjessa yleistynyt palvelu tarvitsee pohjakseen ajantasaista, luotettavaa paikkatietoa eli tarkinta mahdollista päivitettyä karttaa. Vastikään julkaistussa tutkimuksessa esitetään ensimmäistä kertaa maailmassa, kuinka uusimpia eri mittakaavojen digitaalisia kaukokartoitusaineistoja sekä automatisaatiota voitaisiin hyödyntää karttojen tehokkaassa ajantasaistamisessa.

Intensiteettikuvat Optech Titan -ilmalaserkeilausaineistosta kahdelta ajankohdalta sekä automaattisesti havaitut muutokset kartta-aineistoon yhdistettynä ja punaisella merkittynä. Paikkatietokeskus FGI, Maanmittauslaitos. Sisältää Maanmittauslaitoksen maastotietokannan 2015 aineistoa.
Intensiteettikuvat Optech Titan -ilmalaserkeilausaineistosta kahdelta ajankohdalta sekä automaattisesti havaitut muutokset kartta-aineistoon yhdistettynä ja punaisella merkittynä. Paikkatietokeskus FGI, Maanmittauslaitos. Sisältää Maanmittauslaitoksen maastotietokannan 2015 aineistoa.

 

Tarkat ja kalliimmat mittaukset kohdistetaan muutosalueille

Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella uutta kartoitusteknologiaa, joka tuottaa huomattavasti nykyisiä menetelmiä monipuolisempaa tietoa maastosta. Tutkimus luo vision siitä, miten nykyteknologian mahdollistamaa uutta dataa voidaan käyttää ja yhdistää vanhempiin menetelmiin.

Monikansallisen tutkijaryhmän konseptissa alueelliset muutokset – kuten uudisrakentaminen tai metsien hakkuut – havaitaan ensin jatkuvasti päivittyvistä, lähes koko maapallon kattavista avoimista satelliittiaineistoista. Muutostiedot vahvistetaan uusilla korkean tarkkuuden menetelmillä, jotka todentavat muutosten tarkan laajuuden ja tyypin. 

Uusi teknologia on huomattavasti tarkempaa, mutta myös kalliimpaa kuin nykyisin yleisesti käytettävät menetelmät. Tutkimusryhmä esittää idean siitä, miten ainakin osa tarkemmista mittauksista voidaan kohdistaa kustannustehokkaasti merkittäville muutosalueille. Tavoitteena on entistä tarkemmat ja ajantasaisemmat kartat ja kaupunkimallit. 

– Ajantasaistusmenetelmien tehostamiselle on maailmanlaajuinen tarve. Muutostietojen tulkinta uusimmista kaukokartoitusaineistoista on aiempaa paremmin automatisoitavissa, mikä avaa uusia mahdollisuuksia tukea karttojen päivittämistä tekoälyn avulla. Tulevaisuuden visiossa karttojen ajantasaistusprosessit nopeutuvat, ja niiden tarkkuus paranee, kun kartoitusasiantuntijat voivat keskittyä suoraan muutoskohteiden tulkintaan niiden etsimisen sijaan, kertoo tutkimuspäällikkö Eetu Puttonen Paikkatietokeskuksesta.   

Kuin siirtyisi mustavalko-TV:stä väriohjelmiin

Tutkimus on uraauurtava, sillä siinä tarkastellaan ensimmäistä kertaa Sentinel-2-satelliittikuva-aikasarjan, kahtena eri ajankohtana suoritetun monikanavaisen ilmalaserkeilauksen sekä mobiililaserkeilauksen soveltamista kartoitukseen samalla koealueella. Kaikki nämä kaukokartoitusaineistot edustavat uusinta tekniikkaa ja tuovat uusia mahdollisuuksia kartoitustyöhön, joka nykyisin perustuu pääosin ilmakuviin ja yhden kanavan ilmalaserkeilaukseen.

Siirtymistä yksikanavaisesta eli yhden aallonpituuden ilmalaserkeilauksesta monikanavaiseen on verrattu siirtymistä mustavalkoisesta televisiosta väritelevisioon. Monikanavainen laserkeilaus tuottaa värillisiä intensiteettikuvia, jotka helpottavat oleellisesti eri maanpeiteluokkien ja karttakohteiden tunnistamista mustavalkokuviin verrattuna. 

– Monikanavainen ilmalaserkeilaus lisää mahdollisuuksia automaattisten menetelmien soveltamiseen kartoituksessa. Erityisesti, kun käytettävissä on monikanava-aineistoa kahdelta eri ajankohdalta, päästään tarkastelemaan maan pinnalla tapahtuneita muutoksia entistä tarkemmin. Niiden perusteella taas pystytään löytämään vaikkapa uudet tiet, rakennukset ja hakkuualueet. Tutkimuksessamme testasimme tätä tekniikkaa ensimmäisinä maailmassa, kertoo erikoistutkija Leena Matikainen Paikkatietokeskuksesta.

Mitä on laserkeilaus?

Laserkeilaus toimii siten, että keilain lähettää laserpulsseja, jotka heijastuvat takaisin ympäristöstä. Keilauslaitteisto mittaa paluupulssien lentoajasta etäisyyden kohteeseen ja pulssien intensiteetin. Miljoonista mittauspisteistä pystytään siten luomaan pistepilvi. Pistepilvi on tarkka, lähes valokuvamainen kartta tai 3D-malli ympäristöstä.  

Perinteiseen valokuvausteknologiaan perustuvaan kuvaamiseen verrattuna merkittäviä etuja ovat varjojen puuttuminen. Ulkoiset valaistusolosuhteet eivät vaikuta kuviin, mikä tekee niistä laadultaan tasaisempia ja helpommin tulkittavia. Laserkeilauksia voidaan tehdä jopa yöaikaan.

– Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus on maailmanlaajuisestikin yksi harvoista tutkimusorganisaatioista, joissa on saman organisaation sisällä kaikki tarvittava tietotaito vastaavien konseptitutkimusten toteuttamiseksi. Uusimpia menetelmiä hyödyntävät tutkimukset ovat oleellisia, Puttonen toteaa.

Tutkimus toteutettiin osana Suomen Akatemian rahoittamia Laserkeilauksen huippuyksikköä sekä ICT2023-tutkimusohjelmaan kuuluvaa kaksivuotista tutkimusprojektia.

Lisätietoja

Tutkimuspäällikkö Eetu Puttonen, 029 531 4868, etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi

Katso myös video tutkimuksesta 

Tutkimus on julkaistu avoimena tieteellisenä artikkelina SPIE:n Journal of Applied Remote Sensing -julkaisussa:

Matikainen, L., Pandžić, M., Li, F., Karila, K., Hyyppä, J., Litkey, P., Kukko, A., Lehtomäki, M., Karjalainen, M., and E. Puttonen, 2019. Toward utilizing multitemporal multispectral airborne laser scanning, Sentinel-2, and mobile laser scanning in map updating. Journal of Applied Remote Sensing, 13(4), 044504.

Uusimmat uutiset ja blogit