Laserkeilaus maarakenteiden siirtymien mittauksessa

Abstract

Työn tavoitteena on ollut tarkastella laserkeilauksen soveltumista maarakenteiden siirtymien mittauksiin. Työssä on esitelty maarakenteiden tyypillisiä siirtymiä, painumia, sortumia ja routanousua ja selvitetty niiden mittaamistarvetta ja vaadittavia tarkkuuksia. Lisäksi on tutkittu nykyisiä mittausmenetelmiä, joita maarakenteiden siirtymien mittauksiin on käytössä. Laserkeilausta on tutkittu mittausmenetelmänä, esitelty sen käyttösovelluksia ja niiden tarkkuuksia sekä tutkittu laserkeilausaineiston käsittelyä ja tulkintaa. Laserkeilauksen käytännön soveltumista on tutkittu mittauskokeen avulla, jossa erityishuomiota kiinnitettiin laserkeilauksen käytettävyyteen mittausmenetelmänä ja keilausaineiston luotettavuuteen. Tutkimusmenetelmänä on käytetty kirjallisuustutkimusta ja koejärjestelyä.

Geoteknisessä suunnittelussa on tyypillisesti suuri määrä epävarmuustekijöitä, mikä lisää rakentamisen aikaisen mittaamisen merkitystä. Usein maarakenteen todellisesta käyttäytymisestä saadaan todellista ja tarkkaa tietoa vasta kun se on rakennettu. Maarakenteiden monitorointi eli jatkuva mittaaminen on yleistynyt viime vuosina merkittävästi, sillä tarkemmalla mittaamisella voidaan varmistua rakenteen turvallisuudesta ja toimivuudesta entistä tehokkaammin. Maarakenteiden vaaditut mittaustarkkuudet vaihtelevat kohteesta riippuen yhdestä senttimetristä kymmeneen senttimetriin.

Laserkeilauksella voidaan määrittää näkyvän ympäristön pintojen sijainti koordinaatistossa ja tätä voidaan hyödyntää maarakenteiden ja niiden siirtymien mittaamisessa. Kohteesta riippuen voidaan käyttää esimerkiksi takymetrin käyttöä vastaavaa maalaserkeilainta tai liikkeestä tehtävää ajoneuvolaserkeilausta. Menetelmien mittaustarkkuus on soveltuvilla menetelmillä alle 5 cm, mutta maamateriaalin pinnan ominaisuudet vaikeuttavat tarkkuuden määritystä.

Suoritetun mittauskokeen ja kirjallisuusselvityksen perusteella voidaan todeta, että laserkeilaus soveltuu maarakenteiden siirtymien mittaamiseen ja nykyaikaisella laserkeilauslaitteistolla mittauksen suorittaminen vastaa takymetrimittausta. Laserkeilausaineisto vaatii kuitenkin jälkikäsittelyä ja erityisesti maarakenteiden pintojen määrityksessä pinnan tulkitseminen voi olla haastavaa. Tällöin maarakenteiden siirtymien määrittäminen ja useiden mittausten välinen luotettavuuden takaaminen vaikeutuu. Kuten myös muilla mittausmenetelmillä, suurin virheen mahdollisuus laserkeilauksessa liittyy käyttäjän virheeseen mutta tässä tapauksessa käyttäjän virheeseen kuuluu myös keilausaineiston tulkinnan aiheuttama virhe. Voidaan todeta, että laserkeilaus soveltuu monessa tapauksessa maarakenteiden siirtymien mittauksiin, mutta monet muut mittausmenetelmät ovat lähes yhtä kattavia, reaaliaikaisempia ja merkittävästi edullisempia toteuttaa. Tulevaisuudessa käsittelysovellusten ja -teknologian kehitys saattaa tehdä laserkeilauksesta erittäin tehokkaan menetelmän myös maarakenteiden siirtymien mittaamiseen.