UAV-kaluston soveltuvuus, käytännöllisyys ja kustannustehokkuus turveaumojen ja maastomallien mittauksessa

Abstract

Tämän insinöörityön tarkoituksena oli selvittää UAV-mittausmenetelmän kustannustehokkuutta ja käytännöllisyyttä suhteessa perinteiseen GPS mittausmenetelmään tai takymetrikartoitukseen. Lopputulokseksi pyrittiin saamaan tutkimus UAV-laitteiston käyttökelpoisuudesta turveaumoja sekä maastomalleja mitatessa.

Koemittauksia tehtiin kolmessa kohteessa. Mittaukset suoritettiin sekä UAV kartoituksena että GPS- tai takymetrikartoituksena. Ilmakuvauksia tehtiin eri korkeuksilta, jotta laitteiston soveltuvuudesta kyseisiin mittauskohteisiin saatiin useampia vertailuaineistoja. Aumojen mittaustuloksien yhteneväisyyttä sekä mittauksiin kulunutta aikaa verrattiin eri mittausmenetelmien välillä. Taajamassa kuvatusta aineistosta luotiin pistepilvi sekä ortokuva, jonka avulla digitoitiin uusi maastomalli 3D-Win-ohjelmalla. Digitoitua aineistoa verrattiin samalla alueella takymetrillä mitattuun aineistoon tasokoordinaatistossa. Korkeuskoordinaattien vertailu suoritettiin vertaamalla takymetrikartoituksien korkeuskoordinaatteja UAV-kartoituksien perusteella muodostettuun pistepilveen. Korkeuserot luokiteltiin ja niiden jakaantuminen maastossa havainnollistettiin ortokuvan avulla. Aineistojen editointiin kuluva aika on olennainen osa kustannustehokkuutta, joten se otettiin huomioon kustannustehokkuusvertailussa.

Aumojen kuutiotilavuudet eri mittausmenetelmien välillä havaittiin olevan lähellä toisiaan riippumatta lentokorkeudesta tai muista lentoasetuksista. Taajamassa takymetrillä kartoitetun maastomallin korkeuskoordinaatit sopivat UAV-aineistosta luodun pistepilven kanssa yhteen niiltä osin kuin ne oli kartoitettu alueilla, jossa kopterin ja kartoituskohteen välillä ei ollut esteitä. Rakennusten, autojen ja puuston läheisyydessä pistepilven pisteiden virhe kasvoi korkeuden osalta.

Koemittauksien perusteella UAV-kartoitus todetaan käyttökelpoiseksi menetelmäksi aumojen mittauksiin tarkkuutensa osalta. Menetelmän kustannustehokkuus riippuu yhdellä mittausalueella olevien aumojen lukumäärästä, koska pistepilvien prosessointi tapahtuu yksi mittausaineisto kerrallaan. Maastomallien kartoituksiin menetelmä tarvitsee tuekseen täydennyskartoituksia jollain muulla mittausmenetelmällä, mutta on kuitenkin tehokas tapa kartoittaa ja editoida uusia maastomalleja.

The purpose of this Bachelor´s thesis was to determine the suitability and cost-efficiency of UAVs in peat stack and terrain model measurements. The study was done to compare the capability of a UAV to other, traditional measuring devices.

The study was conducted by measuring three areas, two with peat stacks, and a city centre with both a UAV and a GPS. The total cubic volume of the peat stacks was calculated and compared to the volume measured with the GPS method. The photos captured above the city centre were processed and turned into an orthophoto. The orthophoto was later turned into a terrain model with 3D-Win.

The comparison of the calculated and measured volumes revealed that they match relatively well. Furthermore, the terrain model was of good quality except in areas where the UAV was unable to capture, such as under trees and close to buildings.

The study concluded that a UAV is a suitable tool for measuring peat stacks. In some cases it might not be the fastest but it is adequately accurate compared to other measuring devices. Using a UAV to create terrain models is fast but requires the use of other devices to produce a terrain model of good quality.