Yhtäaikainen paikannus ja puuston kartoitus 2D- ja 3D- laserskannereilla

Abstract

Yhtäaikainen paikannus ja puuston kartoitus 2D- ja 3D- laserskannereilla esittää tavan mitata ja kartoittaa metsän puut. Työssä mittaukset tehtiin paikallisesti metsässä käyttäen kaksi ja kolmiulotteisia laserskannereita liikkeestä mitaten. Työ esittää menetelmän puumaiset kohteiden tunnistamiseen mittalaitteiden tuottamasta pisteparvesta reaaliajassa. Työssä mittaus ja kartoitusalgoritmit sovitetaan erityistesti metsän kartoitusta ja puuston mittausta varten. Diplomityössä yhtäaikaisen paikoituksen ja kartoituksen ongelmaa lähdetään ratkaisemaan mittauslaitteen mahdollisimman tarkan paikan ja asennon estimoinnista metsäolosuhteissa. Mittauslaitteiston paikkaa mitataan laserodometrialla, jossa perättäisiä laserkeilauksia verrataan toisiinsa ja näiden väliltä tunnistetaan liike suhteessa ympäristöön. Työssä kehitetään uusia heuristisia paikannusmetodeja metsäympäristöön. Työ esittelee uuden tavan käyttää ristikorrelaatioita laserodometriassa ja näyttää miten gyro- ja kiihtyvyysantureita voidaan käyttää odometriatiedon parantamiseen. Diplomityö esittää piirrepohjaisen puukartan, jonne 2D- ja 3D-laseretäisyysmittauksista lasketut piirteet lisätään. Karttaa päivitetään jatkuvasti ja uusinta kartan tietoa käytetään mitatun paikkatiedon parantamiseen. Samoin kaikkia kerättyjä mittauksia käytetään tilastollisesti parantamaan aikaisemmin eri korkeuksilta laskettuja puurunkojen läpimittaestimaatteja. Lopputuloksena saatu kartta on melko tarkka. Kartoituksessa puun läpimitan tarkkuus on muutamia senttimetrejä ja puun paikan tarkkuus muuta kymmenen senttimetriä. Mittauslaitteen paikan arvioidaan olevan tarkempi kuin puiden, koska suurta määrää kartoitettuja puita käytetään mittauslaitteen paikan ja asennon sovittamiseen. Suhteellinen kartta on kiinnitetty globaaliin koordinaatistoon GPS mittalaitteen avulla