Keissi: Materiaalikasojen tilavuuslaskenta dronella - Yli 51 000 m³ kierrätysalueella

Miten mitata tarkasti 21 erilaisen materiaalikasan tilavuus kierrätysalueella? Perinteiset mittausmenetelmät törmäävät nopeasti käytännön rajoitteisiin, kun kasat vaihtelevat 40 m³:stä lähes 20 000 m³:iin ja materiaalit hakkeesta kalliomurskeeseen. Dronekuvaus ja fotogrammetria tarjoavat tehokkaan, tarkan ja turvallisen ratkaisun.

KUVA: Ortomosaiikkikuva kierrätysalueesta ylhäältä päin

Haaste: Vuosittainen inventointi 20+ materiaalikasalle

Kierrätys- ja jätehuoltolaitoksilla on jatkuva tarve tietää materiaalien määrät tarkasti. Inventointi on kriittinen osa toiminnan suunnittelua, taloudellista raportointia ja asiakastilausten hallintaa. Tässä projektissa tehtäväksi asetettiin vuosittaisen inventaarion suorittaminen 21 materiaalikasalle, joiden yhteistilavuus ylitti 51 000 kuutiometriä.   Materiaalit olivat erittäin monipuolisia – puuperäisistä materiaaleista kuten risuista ja hakkeesta erilaisiin rakennusmateriaalien murskeisiin: betonimurske, kalliomurske, asfalttimurske ja tiilimurske. Kasat vaihtelivat suuresti, pienimmän kasan ollessa noin 42 m³ ja suurimman lähes 19 100 m³. 

Perinteisten mittausmenetelmien rajoitteet

Materiaalikasavuuksien tilavuuden määrittäminen perinteisillä menetelmillä on haastavaa ja usein epätarkkaa:    

RTK GNSS -mittaus kasoilla

Reaaliaikainen kinemaattinen GNSS-mittaus (RTK) on tarkka menetelmä moniin sovelluksiin, mutta materiaalikasavuuksilla se törmää käytännön ongelmiin:    

• Turvallisuusriskit: Mittaajan on kiivettävä korkeille kasoille, mikä voi olla vaarallista etenkin löysillä tai epävakailla materiaaleilla kuten hakekasoilla tai kannoilla       
• Epätasaiset pinnat: Materiaalikasavuudet ovat usein epäsäännöllisen muotoisia ja pinnat rikkonaisia, mikä tekee tasaisen mittausverkon luomisesta vaikeaa        
• Aikaa vievää: 21 kasavuuden mittaaminen yksitellen veisi päiviä        
• Rajallinen pisteiden määrä: Käytännössä voidaan mitata vain rajallinen määrä pisteitä, mikä vähentää tilavuuslaskennan tarkkuutta

Arviointi ja laskennalliset menetelmät

Perinteisesti kasavuuksien tilavuuksia on arvioitu visuaalisesti tai yksinkertaisilla geometrisilla laskelmilla. Nämä menetelmät ovat:    

• Erittäin epätarkkoja, virhemarginaali voi olla 20-30% tai enemmän
• Subjektiivisia ja riippuvaisia tekijän kokemuksesta
• Eivät tuota dokumentoitavaa ja todennettavissa olevaa tulosta

Ratkaisu: Dronikuvaus ja fotogrammetria

Dronepohjainen fotogrammetria tarjoaa nykyaikaisen ratkaisun materiaalikasavuuksien tilavuuslaskentaan. Menetelmä yhdistää tarkkuuden, tehokkuuden ja turvallisuuden.   

Miten fotogrammetria toimii?

Fotogrammetria on tekniikka, jossa luodaan tarkka kolmiulotteinen malli kohteesta analysoimalla useiden päällekkäisten kuvien geometriaa. Prosessi koostuu seuraavista vaiheista:    

1. Lentomissio: Drone lentää ennalta suunnitellun reitin pitkin ottaen satoja kuvia alueesta. Kuvien päällekkäisyys on tyypillisesti 70-80% molempiin suuntiin.
2. Georeferointi: RTK/PPK GPS-tekniikka mahdollistaa senttimetritason tarkkuuden kuvien sijainnille. Lisäksi käytetään maassa olevia tarkistuspisteitä (checkpoints) tulosten validointiin.
3. Kuvakohtien tunnistus: Fotogrammetriaohjelmisto tunnistaa automaattisesti samoja kohtia eri kuvista ja laskee niiden 3D-sijainnit.
4. 3D-mallin luonti: Ohjelmisto luo yksityiskohtaisen kolmiulotteisen pintamallin (3D mesh) koko alueesta.
5. Tilavuuslaskenta: Kun tiedetään kasavuuden pohjan taso ja pinnan 3D-geometria, tilavuus voidaan laskea automaattisesti suurella tarkkuudella.

Projektin toteutus

Kierrätysalueen inventointiprojekti käsitti 21 materiaalikasavuutta, joiden yhteistilavuus oli 51 448,2 m³. Kaikki kasavuudet dokumentoitiin yhden lentomission aikana, mikä osoittaa menetelmän tehokkuuden.    

Materiaalijärjestelmä ja mitatut tilavuudet

Tekninen tarkkuus ja luotettavuus

Fotogrammetrisen mittauksen tarkkuus riippuu useista tekijöistä: lentokorkeus, kameran laatu, kuvien päällekkäisyys, georeferointimenetelmä ja kohteen pintaominaisuudet.    

Senttimetritason sijaintitarkkuus

RTK/PPK GPS-tekniikan ja maatarkistuspisteiden yhdistelmä mahdollistaa senttimetritason sijaintitarkkuuden 3D-mallille. Tämä tarkoittaa, että jokainen pistemallissa on paikannustarkkuudeltaan tyypillisesti 1-3 cm.    

Tilavuustarkkuus eri materiaaleille

Tilavuuslaskennan tarkkuus vaihtelee hieman materiaalityypin mukaan:    

Tiiviit murskeet ja rakennusmateriaalit

Betonimurske, kalliomurske, asfalttimurske ja tiilimurske muodostavat tiiviin, selkeän pinnan. Näille materiaaleille tilavuustarkkuus on tyypillisesti ±1-2%. Tämä on merkittävästi tarkempaa kuin mikään perinteinen mittausmenetelmä.

Löysät puuperäiset materiaalit

Risut, hakke, kannot ja muut puuperäiset materiaalit ovat rakenteeltaan ilmavia ja epäsäännöllisiä. Fotogrammetria mittaa tarkasti pinnan geometrian, joka sisältää materiaalin väliset ilmarakot. Tämä on juuri se tieto, jota asiakas tarvitsee – kasavuuden vaatima fyysinen tila. Kun materiaaleja myydään tai siirretään, tämä "irtootilavuus" (bulk volume) on käytännössä relevantti mittari.    Verrattuna arviointiin tai laskennallisiin menetelmiin, fotogrammetrinen mittaus tarjoaa toistettavan, objektiivisen ja dokumentoidun tuloksen, jonka tarkkuus on selkeästi määritettävissä.

Keskeiset hyödyt käytännössä

1. Toteuttamiskelpoisuus

Dronepohjainen mittaus tekee mahdolliseksi sen, mikä perinteisillä menetelmillä olisi erittäin hankalaa tai käytännössä mahdotonta. 21 kasavuuden kattava, tarkka mittaus voidaan suorittaa yhdessä päivässä ilman, että työntekijöiden tarvitsee kiivetä kasavuuksille.    

2. Turvallisuus

Työturvallisuus paranee merkittävästi, kun mittaajien ei tarvitse nousta kasavuuksille. Erityisesti löysät hakekasavuudet ja korkeat kiinteät kasavuudet voivat olla vaarallisia kiivetä.    

3. Tehokkuus

Yhden lentomission aikana saadaan kattava dokumentaatio koko alueesta. Perinteisillä mittausmenetelmillä sama työ veisi useita päiviä ja vaatisi useamman työntekijän.    

4. Kattava dokumentaatio

    Pelkkien tilavuuslukujen lisäksi saadaan:    

• 3D-mallit: Jokaista kasavuutta voidaan tarkastella kolmiulotteisena mallina, mitata etäisyyksiä ja korkeuseroja
• Ortomosaiikkikuvat: Tarkka, geometrisesti korjattu ilmakuva koko alueesta, joka toimii visuaalisena dokumenttina ja auttaa materiaalien tunnistamisessa
• Vertailuaineisto: Vuosittain toistettuna mittaus tuottaa vertailukelpoista dataa, josta nähdään materiaalivirrat ja varaston muutokset
• Raportit: Yksityiskohtaiset tilavuusraportit, jotka voidaan integroida yrityksen varastonhallinta- ja raportointijärjestelmiin

5. Tarkkuus ja luotettavuus

Senttimetritason sijaintitarkkuus ja 1-2% tilavuustarkkuus tiiviille materiaaleille ylittää selvästi perinteisten menetelmien tarkkuuden. Tämä tukee taloudellista raportointia, varastonhallintaa ja asiakastoimitusten suunnittelua.    

Toimitettavat tuotteet

Projektin päätteeksi asiakas saa:    

• Tilavuusraportti: Excel- tai PDF-muotoinen raportti, jossa jokaisen kasavuuden tilavuus, materiaali ja sijainti
• 3D-mallit: Koko alueen 3D-pintamalli sekä yksittäisten kasavuuksien mallit, jotka voidaan tarkastella verkkoselaimen kautta tai erikoisohjelmistoilla
• Ortomosaiikkikuva: Korkearesoluutioinen geometrisesti tarkka ilmakuva koko alueesta GeoTIFF-formaatissa
• Raakadata: Tarvittaessa kuvat ja prosessoitu pistepilvi asiakkaan omaa käyttöä varten

Kenelle palvelu sopii?

Dronepohjainen materiaalikasavuuksien tilavuuslaskenta on arvokas ratkaisu monille toimialoille:    

Kierrätys- ja jätehuoltolaitokset

Vuosittainen tai säännöllinen inventointi varmistaa tarkan varastonseurannan ja tukee taloudellista raportointia. Materiaalien määrän seuranta auttaa optimoimaan varastotasoja ja tilankäyttöä.    

Rakennusmateriaalien toimittajat

Tarkka tieto murske-, hiekka-, sora- ja muiden rakennusmateriaalien varastotilanteesta mahdollistaa luotettavan toimitusvarmuuden ja tehokkaan tilausten hallinnan.    

Rakennustyömaat

Massansiirtotöissä maa-ainesten ja läjitettävien materiaalien tilavuuksien seuranta projektin edetessä. Dokumentointi voi tukea myös urakkalaskentaa ja tilintarkistusta.    

Kaivokset ja louhokset

Tuotteiden ja jätemaan varastojen seuranta, tuotantomäärien dokumentointi ja raportointi.    

Metsäteollisuus

Hakkeen, kuoren, purun ja muiden puuperäisten tuotteiden kasavuuksien mittaus vastaanottoalueilla ja varastoissa.    

Yhteenveto

Tämä case study osoittaa, miten dronepohjainen fotogrammetria ratkaisee käytännön haasteen, jossa perinteiset menetelmät eivät ole tehokkaita tai edes toteuttamiskelpoisia. Kun 21 monipuolista materiaalikasavuutta – yhteistilavuudeltaan yli 51 000 kuutiometriä – piti inventoida tarkasti, dronikuvaus tarjosi ainoastaan loogisen ratkaisun.

Menetelmän keskeiset edut ovat selvät: senttimetritason mittaustarkkuus, turvallinen toteutus ilman kasoilla kiipeilyä, nopea prosessi yhden lentomission aikana, ja kattava dokumentaatio, joka tuottaa arvoa vuosi toisensa jälkeen.    Kierrätys- ja jätehuoltolaitoksille, rakennusmateriaalien toimittajille ja rakennustyömaille dronepohjainen tilavuuslaskenta on investointi, joka maksaa itsensä takaisin paremmassa varastonhallinnassa, luotettavammassa raportoinnissa ja tehokkaammassa toiminnassa.

Kiinnostaako?

Droneca tarjoaa ammattitaitoisia dronepalveluita materiaalien tilavuuslaskentaan ja muihin mittaustarpeisiin Suomessa. Autamme yrityksiä hyödyntämään dronikuvauksen ja fotogrammetrian tarjoamat mahdollisuudet käytännön liiketoiminnassa.

Ota yhteyttä saadaksesi räätälöidyn tarjouksen omaan projektiisi tai varaa maksuton demo, jossa näytämme miten palvelu toimii käytännössä.