Itä-Uudenmaan ja Porvoonjoen vesien- ja ilmansuojeluyhdistys ry on käyttänyt drooneja erilaisissa kartoitus- ja kuvaustehtävissä.
Drooneilla on suuri merkitys nykyisessä sodankäynnissä, mutta paljon tehtäviä myös siviilimaailmassa. Vesiensuojelun alalla lentäviä drooneja eli multikoptereita on hyödynnetty vesinäytteenotossa, ranta- ja vesikasvillisuuskartoituksissa video- ja stillkuvin sekä maan pinnan kartoitukseen fotogrammetrisin menetelmin.
Tutkimuskäyttöön valmistetut droonit voidaan tehtävätyypin mukaan varustaa erilaisilla suorituskyvyillä laseretäisyysmittareista alkaen, mutta niillä ja perus- ja edistyneen tason drooneilla on kaksi yhteistä sensoria, näkyvän valon aallonpituudella toimiva RGB-kamera ja GPS-paikannus. Olemme käyttäneet näiden sensorien tuottamaa dataa hankkeissamme, joista kerromme lopuksi. Kuvauksiin ja kartoituksiin käytämme DJI Phantom 3- ja Mavic Mini- multikoptereita (Kuva 1).
Lentosuunnitelmasta toteutukseen
Aikaa vievin vaihe, lennon suunnittelu, alkaa karttojen tarkastelulla. Trafin Droneinfo.fi ja Aviamaps-palveluista löytyy tietoa lentokieltoalueista ja rajoituksista. Lennot suunnitellaan ja toteutetaan sääntöjen ja asetusten mukaisesti. Lennättävällä henkilöstöllä tulee olla voimassa oleva lupa lentotoimintaa varten.
Kartoitettavan alueen lentoreitti suunnitellaan jo valmisteluvaiheessa kartoitussovelluksella. Käyttöliittymältään selkein kartoitussovellus on tällä hetkellä Map Pilot Pro (Kuvat 2a ja 2b) ja saman valmistajan pilvipalveluna toimiva Maps Made Easy, jossa multikopterin ottamat kuvat muokataan kartaksi. Maps Made Easyn kahden viikon ilmaiseen kokeiluun kuuluu 0,2gt kuvatiedostoja, jonka jälkeen maksut ovat käyttöön perustuvia, eli pisteitä ostamalla saa käsiteltyä laajoja kuva-aineistoja kartoiksi. Työpöytäohjelmistona olemme käyttäneet dronevalmistaja DJI:n Terraa.
Video- ja stillkuvia voi ottaa multikopterin manuaaliohjauksen lisäksi automaattisesti älypuhelimessa toimivalla sovelluksella. Kirjoittamishetkellä käytetyin sovellus on sekä Android- että IOS-käyttöjärjestelmissä toimiva Litchi selkeän käyttöliittymänsä ansiosta.
Avoimen lähdekoodin kartoitussovelluksista Opendronemap tarjoaa samat ominaisuudet kuin kaupalliset, mutta käyttäjältä vaaditaan kokeilunhalun lisäksi aikaa ja kärsivällisyyttä ottaa sovellus käyttöön lataamalla tarvittavat ohjelmistopaketit yksitellen GitHubista ennen asennusta. Eli digiajan Katto Kassinen ei pärjää vain yhdellä propellilla hatussa!
Suunnitelmat viimeistellään maastossa
Optimaalisin kuvaussää on pilvipoutainen päivä, jolloin tuulee alle 5 m/s. Lennätyspaikalla tehdään tiedustelulennätyksen jälkeen tarvittavat muutokset toimistolla laadittuun lentosuunnitelmaan. Suunnitelma ladataan kopteriin sekä toivotaan, että reittipisteiden sisältämä paikkatieto on oikea ja satelliittien signaali kohdallaan. Jos näissä on virheitä, kopteri voi lentää niin pitkälle kuin akkua riittää. Akun kesto on normaalisti noin 20 minuuttia, missä ajassa kopteri ehtii hyvinkin kauas. Kopterin saa kuitenkin käyttämillämme sovelluksilla hallintaan kesken tehtävän, mutta karkaaminen on toki mahdollista, jos yhteys lähettimen ja kopterin välillä jostain syystä katkeaa.
Lapinjärven vesiensuojelurakenteiden paikkojen suunnittelu ja tulvahavainnot
Aloitimme hyödyntää drooneja Lapinjärven kunnostushankkeen ensimmäisessä vaiheessa 2021-23. Käytimme multikopteria vesiensuojelurakenteiden paikkojen kartoitukseen ja keväällä 2022 poikkeuksellisen voimakkaan tulvatilanteen kuvaamiseen (kuva sivun ylälaidassa). Lennoilta saatu tieto on jaettu esitietona myös vesiensuojelurakenteiden tarjouskilpailuun osallistuville.
Sipoonjoen HELMI-hanke
Syksyllä 2021 käytimme DJI Mavic Mini dronea kartoittaaksemme Sipoonjoen Bröbölen patoa ja sen alapuolisen jokiosuuden soraikkojen kuntoa ja rantakasvillisuuden tiheyttä (Kuvat 4a ja b).
Ilmakuvaukset ja kartoitukset Myrskylässä
Kokeilimme DJI Phantom 3 -droonia. Pimijärven ja Kotojärven välissä ja järven pohjoispuolella sijaitsevien laskeutusaltaiden kartoituksessa. Laskeutusaltaiden kartta on luotu Maps Made Easy pilvipalvelussa. Kuvia on yhteensä 70 ja fotogrammetrinen menetelmä vaatii 80% kuvien päällekkäisyyden, jotta kuvattavasta alueesta voidaan muodostaa kartta (Kuva 5). Kartan tarkkuuteen vaikuttavat myös kopterin kameran tarkkuus ja kuvauskorkeus. Matalalta kuvattu kartta on korkealta kuvattua tarkempi.
Pimijärven laskeutusaltaiden kartta valmistui kuvien vähäisestä määrästä johtuen alle puolessa tunnissa. Mitä laajempi alue, sitä enemmän kuvia tarvitaan ja sitä kauemmin niiden muokkaus kartaksi vie. Joissakin kohteissa tämä vie jopa päiviä. Lisäksi hyödynsimme droonia Valkjärven hoitoyhdistyksen tilaamassa järven rantavyöhykkeen ilmakuvauksessa. Kuvaus suoritettiin rantaviivaa myötäillen kahdessa osassa järven itä- ja länsipuolelta. Hoitoyhdistys suunnittelee kuvauksen perusteella hoitotoimenpiteitä.
Kehittämiskohteita
Droonien yhteiskäyttö on kustannustehokasta. Kuntien omistamat, ammattikäyttöön valmistetut droonit ovat paremmin varusteltuja kuin käyttämämme perusversiot. Niitä olisikin järkevää käyttää peruskartoituksen jälkeen esiselvitysvaiheessa olevien vesiensuojelukohteiden kartoituksiin ja jo meneillään olevien hankkeiden seurantaan. Esimerkiksi Lidar eli laseretäisyysmittaus sopii tarkkuutensa vuoksi paremmin maaston korkeuserojen mittaamiseen kuin fotogrammetria. Mittausdatan siirto kunnan paikkatietojärjestelmään, joista käytetyin on Trimble, luo valmiin uuden karttapohjan kustannustehokkaasti kunnan eri toimialojen käyttöön. Se voidaan myös edelleen liittää osaksi valtion ympäristöhallinnon paikkatietojärjestelmiä.
Kimmo Karell, Itä-Uudenmaan ja Porvoonjoen vesien- ja ilmansuojeluyhdistys ry
Hyödyllisiä linkkejä:
https://droneinfo.fi/fi
https://aviamaps.com/map?drone#p=4.97/65.69/26
https://www.mapsmadeeasy.com/
https://flylitchi.com/