Rakennusalan mittaustekniikka

Rakennusalan mittaustekniikassa mittaukset liittyvät rakennetun ympäristön kolmiulotteiseen mallintamiseen sekä rakentamisen suunnittelu ja toteutusvaiheessa tarvittavien tietojen tuottamiseen. Erilaisilla menetelmillä saadaan tietoja tarkasteltavan kohteen sijainnista, mitoista ja ominaisuuksista. Mittauskohteina voivat olla myös yksittäiset esineet ja niiden muodonmuutokset.

Rakennusten mittaus ja mallinnus

Maaston mallinnus ja kartoitus on ollut perinteinen geodesiaa ja fotogrammetriaa hyödyntävä sovellusala. Nykyään kiinteistöjen ja rakennusten ylläpitoon ja hallintaan kehitetään järjestelmiä jotka perustuvat CAD-perustaisen rakennusmallin käyttöön. Tämä on luonut tarpeen tuottaa geometrisia malleja jo olemassaolevista rakennuksista. Rakennusten mittaus ja mallinnus erilaisilla menetelmillä on ollut esillä monissa tutkimushankkeissa. Mittaamalla saatuja tietoja rakennuksista voidaan hyödyntää myös korjausrakentamisen ja perusparannushankkeiden suunnittelussa. Tutkimuksissa pyritään huomioimaan jatkuvasti kehittyvät ja markkinoille uusina tulevat rakennusten mallinnukseen soveltuvat laitteet ja menetelmät. Tutkimuksissa on selvitetty myös mallien muita käyttötarkoituksia, kuten esimerkiksi kaupunkimallin hyödyntäminen satelliittipaikannuksen tarkkuustarkastelun apuvälineenä.

Perinteisesti suurimittakaavainen kartoitus on Suomessa perustunut ilmakuvamittaukseen. Yksi tutkimuksen osa-alue on kuvamittauksen soveltaminen rakennusten mallintamiseen. Tämä mittaustapa sopii erityisesti julkisivujen ja sellaisien kohteiden mittaukseen, joissa mitattavien yksityiskohtien lukumäärä on suuri.

Koordinaattimittaukset ja niiden tarkkuus

Koordinaattimittauksella tarkoitetaan yksittäisen pisteen koordinaattien määrittämistä erilaisilla tai sen paikalleenmittausta. Isoissa rakennuskohteissa rakennustyön geometrisessa ohjaamisessa on siirrytty yhä enenevässä määrin koordinaattiperustaiseen mittaukseen. Tässä menetelmässä rakenneosien sijainti tunnetaan työmaan koordinatistossa ja työmaalla olevien kiintopisteiden avulla voidaan rakenneosan sijainti merkitä käyttäen erilaisia mittaustapoja ja laitteita. Rakenneosille asetettujen mittatarkkuusvaatimusten saavuttamiseksi tulee tietää millaisiin tarkkuuksiin erilaisilla mittaustavoilla voidaan päästä. Tampereen teknillisen yliopiston läheisyydessä on mittausten koekenttä, jossa voidaan tutkia erilaisilla mittausmenetelmillä ja laitteilla saavutettavia tarkkuuksia. Koekentän avulla voidaan tarkastella myös kokonaisen mittausryhmän työskentelyä ja suorittaa järjestelmäkalibrointia, jossa otetaan huomioon mittauksien tuloksiin vaikuttavat eri osatekijät.

Satelliittimittaus on yleistynyt runkopisteiden koordinaattien mittauksissa. Ennen kuin satelliittimittauksien tuloksena saadaan koordinaatteja joita voidaan hyödyntää maastossa tehtäviin mittauksiin, tulee huomioida paikallisen ja mittausjärjestelmän käyttämien koordinaattijärjestelmien erot ja mittausjärjestelmän erityisominaisuudet. Koordinaattijärjestelmät ja karttaprojektiot poikkeavat toisistaan ja ellei näiden välisiä muunnoksia tunneta tarkasti ei tuloksena saada paikkansapitäviä koordinaatteja. Satelliittipaikannukseen liittyviä tutkimuksia on tehty opinnäytetöinä.

Paikannus

Satelliittipaikannuksen käyttö on lisääntynyt ihmisten vapaa-ajan harrastuksissa ja navigoinnissa. Paikannusta voidaan käyttää myös työkoneiden ohjauksessa. Paikannus voi perustua satelliitti- tai tai takymetripaikannukseen. Liikkuvan reaaliaikaisen paikannuksen tarkkuuden tutkimiseen on kehitetty testauslaitteisto.

Paikkatietotekniikka

Paikkatietotekniikka (GIS, Geographic Information Systems, Geographic Information Science) on nopeasti kehittynyt keskeiseksi ympäristöön liittyvien tietojen tallennus-, käsittely ja analyysimenetelmäksi. Paikkatiedot ovat tietokonemuotoisia kartta- ja rekisteritietoja. Ne kuvaavat mm. maan pinnanmuotoja, luonnonvaroja, maankäyttöä, maankäytön ja yhdyskuntarakentamisen suunnitelmia, maanomistusta, asutusta, väestöä ja elinkeinotoimintaa sekä erilaisia verkostoja. Paikkatiedon keskeinen käsite on sijainti. Sijainti voidaan esittää koordinaatein, osoitteiden avulla tai viittaamalla kohteisiin, joiden sijainti tunnetaan. Sijainnin avulla tietoja voidaan yhdistää toisiinsa ja sitä kautta analysoida tietojen välisiä suhteita. Paikkatietojen käsittely säästää monissa optimointi-, suunnittelu- ja seurantatehtävissä huomattavasti aikaa ja kustannuksia.

Kalibrointi

Kaikkien mittauslaitteiden ominaisuudet muuttuvat ajan mukana. Uusi laite on aina kalibroitava, jolloin saadaan tieto sen tarkkuudesta ja systemaattisista virheistä. Yleisesti ottaen laite on sitä kalliimpi, mitä tarkempi se on. Laiminlyömällä säännöllinen kalibrointi laitteen arvo laskee, koska sen tarkkuus on heikentynyt tai on ainakin saattanut heikentyä. Uusintakalibrointi palauttaa useimmiten laitteen alkuperäiseen arvoonsa. Takymetrien akselivirheet voidaan voidaan määrittää vino- ja pystykollimaattorin avulla. Etäisyysmittarien tarkkuus voidaan määrittää rakennettujen testiratojen avulla. Testiratoja on rakennettu myös muihin tarkoituksiin.

Laitteet ja ohjelmistot

Käytettävä laitteisto koostuu erilaisista mittauslaitteista joista tavanomaisimpia ovat takymetrit, vaaituskojeet ja etäisyysmittarit. Mukana on myös laitteita joilla voidaan suorittaa mittauksia olosuhteissa joissa laitteen mittaustarkkuus on ratkaiseva tekijä. Merkittävä osa tutkimuksesta koostuu tietojenkäsittelystä erilaisilla ohjelmistoilla, joita täydennetään omilla ohjelmilla.

Yhteyshenkilö on Hannu Kupila.