Eri menetelmillä kerättyjen pistepilvien yhteensovittaminen Trimble RealWorks -ohjelmiston avulla

Ohjeen kirjoittaja: Aino Keitaanniemi

Koska kaikkia kohteita ei saada katettua kokonaan pelkästään yhdellä menetelmällä, voidaan joutua yhdistämään useamman menetelmän pistepilviä toisiinsa. Ilmasta kerätyssä pistepilvessä voi esimerkiksi jäädä pimentoon rakennuksen syvennyksissä olevat piirteet. Vastaavasti maasta käsin tehdyllä laserkeilauksella, jää havaitsematta muun muassa ylhäältä päin katot. Onneksi eri pistepilvien yhdistäminen on helppoa ja se voidaan toteuttaa esimerkiksi Trimble RealWorks -ohjelmistossa.

Pistepilvien yhdistämistä varten tarvitaan pistepilvien välillä yhtenäisiä piirteitä, jotka ovat tunnistettavissa molemmista pistepilvistä. Nämä piirteet voivat olla luonnollisia eli kohteessa luonnossaan olevia esineitä tai ne voivat olla ennen pistepilven keräystä lisättyjä tähyksiä. Piirteitä tulee olla vähintään kolme mahdollisimman isolla alueella. Mitä isommalla alueella piirteet ovat ja mitä enemmän niitä on, sitä parempi onnistumismahdollisuus on pistepilvien yhteensovittamisella. Luonnollisten piirteiden kohdalla käytettään yleensä ns. pistepilvipohjaista yhteensovittamista ja tähysten kohdalla tähyspohjaista yhteensovittamista. Pistepilveä kerätessä kannattaa huomioida, että yhdistettävissä pistepilvissä on tarpeeksi yhtäläisyyksiä. Trimble RealWorks -ohjelmistossa voidaan toteuttaa molemmat yhteensovitusmenetelmät.

Pistepilvipohjainen yhteensovittaminen

Pilvipohjaisessa yhteensovittamisessa tarvitaan vähintään 10 % päällekkäisyys pistepilvien välille. Mitä isompi päällekkäisyys, sitä varmemmin saadaan pistepilvet yhdistettyä toisiinsa. Yhteensovittamisen varmistamiseksi kannattaa pistepilvien välillä olla 30-40 % päällekkäisyys. Pistepilvien yhdistämiseksi RealWorksissä, avataan ne samassa projektissa. Tämän jälkeen käyttäjän tulee valita luodun projektin alta yhdistettävät pistepilvet ja aktivoida pistepilvipohjainen rekisteröinti  “Cloud-based registration”. Tämä työkalu löytyy ohjelmiston rekisteröinti-välilehdeltä. Työkalun aktivoiminen avaa kolme ikkunaa. Yhdessä näistä ikkunoista on molemmat pistepilvet samaan aikaan ja muissa näkyy vain toinen pistepilvistä (Kuva 1).

Kuva 1. Pilvipohjainen yhteensovittaminen Trimble RealWorks -ohjelmistossa.

Seuraavaksi valitaan referenssipistepilvi eli se pistepilvi, johon toinen/toiset yhdistetään. Referenssipistepilveksi kannattaa valita pistepilvi, joka on halutussa sijainnissa ja on tihein, mikäli pistepilvien välillä on tiheyseroja. Tämän jälkeen käyttäjän tulee osoittaa muutama yhteinen piste molemmista pistepilvistä. Tällä tavalla käyttäjä kertoo ohjelmistolle, mitkä pisteet vastaavat samoja piirteitä. Yhteisten pisteiden avulla ohjelmisto sovittaa muut pistepilvien päällekkäiset osat mahdollisimman hyvin toisiinsa.

Alustavaa osoitettujen pisteiden ja pistepilvien pohjalta saatua tulosta voidaan vielä parantaa “Refine”-painikkeella. Tällöin ohjelmisto hakee vielä pistepilvien väliltä yhtäläisyyksiä ja pyrkii sovittamaan ne vielä tarkemmin toisiinsa. Tämän jälkeen voit tarkastella lopputulosta visuaalisesti. Kun tulokseen ollaan tyytyväisiä, voidaan yhdistää pistepilvet toisiinsa valitsemalla “Add to the reference” ja painamalla “Apply”. Lopuksi ohjelmisto palaa aloitusnäkymään, josta voit jatkaa aineistojen käsittelyä ohjelmistossa tai viedä pistepilvet halutussa formaatissa toisaalle.

Pistepilvien tähyspohjainen yhteensovitus

Toisena vaihtoehtona eri menetelmillä kerättyjen pistepilvien yhdistämiselle on tähyspohjainen yhteensovitus “Target-based registration” (Kuva 2). Tämäkin työkalu löytyy RealWorksin rekisteröinti-välilehdeltä. Työkalu aktivoidaan samalla tavalla kuin pilvipohjaisen yhteensovittamisen työkalu.

Samalla tavalla kuin pilvipohjaisessa yhteensovittamisessa, tässäkin menetelmässä valitaan ensin referenssipistepilvi. Seuraavaksi tähyspohjaisessa yhteensovittamisessa merkitään tähysten sijainnit. Eri pistepilvien välillä tulee olla vähintään kolme yhteistä tähystä eli kahta pistepilveä yhdistäessä voidaan osoittaa molemmista pistepilvistä samat kolme tähystä.

Tähysten merkitseminen toteutetaan RealWorksissa puoliautomaattisesti joko “Target-based registration” tai “Target analyser” -työkaluilla. “Target-based registration” työkalu ohjaa käyttäjän merkitsemään tähykset prosessinsa aikana, mutta tarpeen vaatiessa “Target analyser” työkalulla ne voi merkitä ennen yhteensovitusprosessia. Molemmissa tapauksissa vaiheet ovat kuitenkin samat.

Kuva 2. Pistepilven tähyspohjainen yhteensovittaminen Trimble RealWorks -ohjelmistossa.

Tähyksen merkitsemiseksi tähyspohjaisessa yhteensovittamisessa valitaan ensin “Analyse”-työkalu “Target-based registration” prosessin sisällä. Seuraavaksi valitaan “Scan”-välilehti ja sieltä pistepilvi, johon ensimmäisenä osoitetaan tähykset. Tämän valinnan jälkeen aktivoituu sovitustyökalu “fit”, jonka takana ovat valinnat tähyksen muodosta ja koosta. Trimble RealWorks -ohjelmistossa voidaan puoliautomaattisesti merkitä tähyksiä pallotähysten ja shakkiruudullisten tasotähysten kohdalle. Automatiikan avuksi käyttäjän kannattaa rajata pistepilvestä mahdollisimman tarkasti pelkkä tähyksen ympäristö “In” ja “Out” -rajaustyökaluilla. Tämän jälkeen tähyksen sovitus saa parhaimman tuloksen ja voidaan luoda tähys ohjelmistoon “Create”-painikkeella. Seuraavan tähyksen voi rajata heti edellisen luomisen jälkeen, joten työkalua ei tarvitse sulkea ennen kaikkien tähysten merkitsemistä yhdessä pistepilvessä. Toista tämä vaihe myös muihin yhdistettäviin pistepilviin, kunnes jokaisen pistepilven välillä on vähintään kolme yhteistä tähystä.

Tähysten merkitsemisen jälkeen aktivoidaan yhteensovitus “Adjust”-työkalulla, joka kysyy käyttäjältä, saako ohjelmisto yhdistää pistepilvet automaattisesti. Yhdistyksen valmistuttua ohjelmisto avaa “Registration details”-ikkunan, josta näkee yksittäisten tähysten välisien jäännösvirheiden suuruuden sekä kokonaisuuden välisen jäännösvirheen. Tarkastele lisäksi pistepilvien yhteensovitusta visuaalisesti. Mikäli tulokseen ollaan tyytyväisiä, voidaan aktivoida yhteensovitus “Apply”-työkalulla ja ohjelmisto palaa aloitusnäkymään. Jos tulos ei vastannut tarpeita voi sovituksen ajaa uudestaan merkitsemällä jopa tähyksiä uudestaan tai ajamalla automaattisen yhteensovituksen uudestaan.

Eri menetelmillä kerättyjä pistepilviä voi siis helposti yhdistää toisiinsa Trimble RealWorks -ohjelmiston puoliautomaattisilla työkaluilla. Huolimatta siitä onko mittauksessa ollut mukana lisättyjä tähyksiä vai ei. On kuitenkin hyvä huomioida jo pistepilviä kerätessä, että niillä täytyy olla yhteisiä piirteitä yhteensovituksen onnistumiseksi. Tällä tavalla saadaan kohteesta kuin kohteesta kattavia pistepilviä.

Kirjoittaja

Aino Keitaanniemi
Tohtorikoulutettava Aalto-yliopistolla. Työskentelee Geotrimillä osa-aikaisena asiantuntijatehtävissä.