Mikä on pistepilvi ja mihin sitä käytetään talonrakentamisessa?

Trimble FieldLink

Kirjoittaja: Aino Keitaanniemi

Pistepilvi on kohteen tarkka 3D-malli

Pistepilvi on kolmiulotteinen aineisto kohteesta kuin kohteesta, joka koostuu miljoonista yksittäisistä pisteistä.  Se sisältää tarkan kohteen geometrian, parhaimmillaan millimetreissä. Pisteet voivat sisältää 3D-sijaintinsa lisäksi tiedon väristä tai kohteen materiaalista. Tämä tieto riippuu siitä, millä tavalla pistepilvi on tuotettu. Pistepilvi voidaan tuottaa muun muassa laserkeilaimella tai fotogrammetrian avulla. Laserkeilain lähettää laserpulsseja, jotka kohteeseen osuttuaan heijastuvat takaisin laserkeilaimeen. Lähetetyn ja heijastuneen laserin erosta, laserkeilain muodostaa pistepilven pisteen. Pistepilven yksittäisen pisteen väri voi tulla intensiteettiarvosta, jonka avulla voidaan tunnistaa eri materiaalit toisistaan kuten puupinta betonista. Lisäksi laserkeilaimissa on kameroita, joiden avulla pisteet saavat kohteen luonnollisen värin.

Laserkeilaimia on useita erilaisia ja ne ovat suunniteltu moniin eri käyttötarkoituksiin. Mikäli haetaan tarkinta mahdollista pistepilveä, voidaan hyödyntää staattista laserkeilausta (voidaan kutsua myös maalaserkeilaimiksi). Maalaserkeilaimet soveltuvat erityisesti esimerkiksi lattian tasaisuuden määrittämiseen. Näiden lisäksi on mobiililaserkeilaimia, joilla voidaan kerätä pistepilviä kävellessä kohteessa. Tästä syystä mobiililaserkeilaimet soveltuvat muun muassa työmaadokumentointiin. On myös mahdollista kiinnittää mobiililaserkeilaimia autoihin, juniin tai veneisiin. Näiden maasta käsin tehtävien pistepilvien lisäksi, voimme luoda pistepilviä ilmalaserkeilaimilla esimerkiksi lentokoneesta, helikopterista tai dronesta käsin.

Pistepilven tuotanto laserkeilaamalla voidaan jakaa karkeasti kolmeen vaiheeseen. Näistä vaiheista ensimmäinen on itse laserkeilaus, jossa kerätään aineisto. Yleensä talonrakennuksessa tähän tarkoitukseen käytetään niin sanottuja maalaserkeilaimia, jotka ovat kiinnitettyinä kolmijalalle. Koko kohteen kattavan pistepilven saamiseksi laserkeilainta siirretään useampaan eri kohtaan, jossa se kerää sekunneissa miljoonia pisteitä. Seuraavaksi erilliset laserkeilausaineistot rekisteröidään yhdeksi pistepilveksi. Tämä onnistuu tähän tarkoitetulla ohjelmistolla tai nykyään monissa laserkeilaimissa rekisteröinti tehdään samaan aikaan kuin aineistonkeräys, joten aina ei ole välttämätöntä tilata kallista alihankintaa pistepilven tuottamiseksi. Lopuksi pistepilvestä voidaan tuottaa 3D-malleja ja CAD-piirroksia.

Laserkeilaimien lisäksi pistepilviä voidaan tuottaa fotogrammetrian avulla. Fotogrammetria on enemmän menetelmä kuin yksittäinen laite. Fotogrammetrinen pistepilvi syntyy useista kuvista, jotka ovat otettu kohteesta eri kulmista. Itse kolmiulotteisuus syntyy vierekkäisissä kuvissa näkyvistä samoista piirteistä. Näiden avulla kuvista voidaan prosessoida fotogrammetriaan tarkoitetulla ohjelmistolla pistepilvi. Talonrakentamisessa fotogrammetrisia pistepilviä tuotetaan usein droneilla kuvatuista aineistoista.

Pistepilvi soveltuu moneen käyttötarkoitukseen.

Pistepilviä voidaan hyödyntää monissa eri vaiheissa talonrakennusprojektin aikana. Se on erityisen hyödyllinen esimerkiksi saneerauskohteissa, joista ei ole enää olemassa alkuperäisiä piirroksia tai niitä ei ole muusta syystä saatavilla. Laserkeilaamalla voidaan luoda uudet piirrokset tai BIM-malli saneerattavan kohteen lähtötilanteesta. Pistepilvien etuna on myös sen tarkkuus, koska pistepilvestä voidaan suoraan mitata kohteiden etäisyyksiä tai tilavuuksia. Tämän seurauksena vältetään turhia työmaakäyntejä ja samalla säästyy aikaa ja rahaa. Aikaa ja rahaa voidaan myös säästää, kun laserkeilain kerää suuren määrän tietoa lyhyemmässä ajassa kuin ihminen manuaalisesti.

Lattian tasaisuuden tarkastus laserkeilaamalla

Pistepilven avulla voidaan toteuttaa visuaalisia dokumentteja projektin eri vaiheissa ja seurata projektin edistymistä. Nopealla laserkeilauksella projektin tärkeissä vaiheissa saadaan tarkka dokumentointi, mihin asennettiin mitäkin ja niiden sijainteihin voidaan palata digitaalisesti, vaikka uudet rakenteet peittäisivät ne fyysisesti. Lisäksi sitä voidaan verrata BIM-malliin edistyksen havainnollistamiseksi. Tämän lisäksi pistepilven ja BIM-mallin vertaamisella voidaan havaita virheitä ajoissa ennen kuin ne aiheuttavat viivästyksiä tai muita ongelmia. Kun tieto on koko ajan saatavilla, helpottaa pistepilvet päätösten tekemistä ja mahdollistaa niiden tekemisen oikealla hetkellä ennen ongelmien kasautumista.

Projektin edistymisen seuraamisen lisäksi pistepilvillä voidaan mahdollistaa digitaalinen tarkastelu lisättävän elementin ja olemassa olevan kohteen välillä. Tästä esimerkkinä rakennuksen konehuoneessa oleva säiliö, joka pitäisi vaihtaa uuteen. Uuden säiliön mahtumisen voi varmistaa pistepilven avulla, jolloin uusi säiliö voidaan sovittaa ensin virtuaalisesti ja havaita mahdolliset haasteet uuden istuvuudessa. Tällöin varmistetaan säiliön istuvuus jo ennen sen tilausta. Samalla tavalla pistepilviä voidaan hyödyntää uudisrakentamisessa, rakennusten laajennuksissa ja muutoksissa. Keräämällä pistepilvi rakennuspaikasta ennen töiden aloittamista voidaan helpottaa kohteen suunnittelua ja varmistaa esimerkiksi laajennuksen istuvuus ympäristöönsä. Samoin pistepilvillä voidaan tarkastaa julkisivuja, korkeuksia, pystysuoruuksia, lattian kaltevuuksia tai palkkien ja pylväiden muutosten analysointeja. Erilaisten vertailujen lisäksi pistepilvillä voidaan päivittää BIM-mallia työn edetessä, jotta rakennuksen valmistuttua BIM-malli vastaa täysin valmistunutta taloa. Esimerkiksi suunnitelmassa pylväät olivat pyöreitä, mutta rakennusvaiheessa syystä tai toisesta niistä tehtiin suorakaiteita. Tällöin voidaan puhua 4DBIM-malleista, jotka sisältävät kolmiulotteisen mallin lisäksi ajan mukaiset vaiheet kohteesta.

Näiden käyttötarkoitusten lisäksi, pistepilviä voidaan hyödyntää suunnittelussa visualisoinnin apuna. Pistepilviä on mahdollista viedä suoraan BIM- ohjelmistoihin ja tällä tavalla voidaan mahdollistaa etätyöskentely. Tarve käydä fyysisesti työmaalla vähenee pistepilvien myötä, kun kaiken voi tarkistaa omalta työpisteeltä. Lisäksi pistepilvet mahdollistavat työmaaosapuolten kommunikoinnin virtuaalisesti 3D-mallien avulla. BIM-malli ja sen hetkinen työmaatilanne pistepilvenä voidaan visualisoida virtuaaliseen todellisuuteen (VR) tai lisättyyn todellisuuteen (AR). Tällä tavalla suunnitelmat saadaan helpommin ymmärrettäviksi työmaaolosuhteissa.

Lyhyesti pistepilvestä ja sen käytöstä talonrakentamisessa

Pistepilvet kuvaavat talonrakentamisprojektin digitaalisena kolmiulotteisena mallina. Niitä voidaan tuottaa monilla eri tavoilla, mutta nykyään monet maalaserkeilaimet ja mobiililaserkeilaimet sisältävät pistepilven rekisteröinnin. Tämän vuoksi laitteiden käyttö on helpottunut, joten laserkeilaus voidaan toteuttaa työmaalla kenen tahansa työntekijän toimesta. Käyttötarkoituksia pistepilville löytyy useita myös talonrakentamisprojektista. Ne voivat olla mukana suunnittelussa lähtötietojen roolissa, rakentamisessa tarkastuksien apuna sekä edistymisen seuraajina ja työn edetessä työmaaosapuolten kommunikoinnin apuvälineenä.

Ota yhteyttä

Kirjoittaja

Pistepilven tuotantoon:

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