ºÚÁÏÍø

Väitöskirjan nimi: From photogrammetric system development and data analysis to game engine visualization

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Heikki Kauhanen
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Professori Arzu Çöltekin, FHNW University of Applied Sciences and Arts Northwestern, Sveitsi
Kustos: Matti Vaaja, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, rakennetun ympäristön laitos 

Väitöstutkimus käsittelee kuviin perustuvien 3D‑rekonstruktioiden (fotogrammetria) analyysin ja laadunvarmennuksen kytkemistä geospatiaaliseen analyysiin ja reaaliaikaiseen, sijaintitarkkaan visualisointiin pelimoottorissa.

Tutkimuksen tarkoituksena oli lisätä kuvapohjaisten 3D‑aineistojen operatiivista arvoa tekemällä laadunvarmistetut aineistot siirrettäviksi analyysiohjelmistojen ja reaaliaikaisten renderöintialustojen välillä, ja siten parantaa geospatiaalisten tuotteiden analysoitavuutta, viestittävyyttä ja uudelleenkäyttöä.

Työssä tuodaan yhteen mittatarkkojen fotogrammetristen menetelmien avulla tuotetut raskaat kolmiulotteiset paikkatietoaineistot ja pelimoottorien mahdollistama reaaliaikainen visualisointi. Yhdessä paikkatietoanalyysien kanssa menetelmää voidaan käyttää kaukokartoituksessa, kaupunkiympäristön seurannassa ja digitaalisten kaksosten kehityksessä.

±Êää³Ù³Ü±ô´Ç²õ:

• Käytännöllinen datan keruusta lähtevä työnkulku, joka siirtää geospatiaalisen analyysin työpöytätyökaluista (esim. QGIS, CloudCompare) Unreal Engineen reaaliaikaista, paikkasidonnaista tarkastelua varten ilman spatiaalisen tarkkuuden heikkenemistä.

Uutta tietoa:

• Skriptattava, iteratiivinen laadunvalvontamenetelmä, joka karsii korkean uudelleenprojisointivirheen pisteitä (~1 % per iteraatio), kunnes residuaalit alittavat puolen pikselin, mahdollistaen tuotantotasoisen, toistettavan rekonstruktion jäljitettävällä laadulla.
• Valuma-alueanalyysin, muutoshavaitsemisen ja säteenseurantaan perustuvan valaistuksen yhdistävä visualisointi interaktiivisena digitaalisena kaksosena, jossa operatiivista ylläpitoa varten tunnistetaan säännöllisten päivitysten tarve.
• Näyttöä menetelmäkompromisseista kaupunkivihreän sovelluksissa: UAV‑fotogrammetria tukee maanpäällisen biomassan arviointia, mutta poikkeaa systemaattisesti maastomittauksista ja ALS‑aineistosta, joten hybridiratkaisuja suositellaan. Kuvausolosuhteet (esim. lehdettömyys, tuuli) vaikuttavat menetelmiin ja tehtäviin, kuten yksittäisten puiden tunnistukseen eri tavoin.
• Ohjeistusta pistepilvien ja verkkopintojen (mesh) valintaan visualisointi- ja viestintätarkoituksiin.
• Modernit pelimoottorit mahdollistavat verrattain raskaidenkin geospatiaalisten mallien reaaliaikaisen visualisoinnin (kymmenien miljoonien polygonien).

Sovellukset:

• Kaupunkiympäristön hallinta ja suunnittelu: interaktiiviset, sijaintitarkat digitaaliset kaksoset viherinfrastruktuurin arviointiin ja sidosryhmäviestintään.
• Tutkimus ja tuotanto: siirrettävät, laadunvarmistetut fotogrammetriset työnkulut, jotka tukevat toistettavuutta ja yhteensopivuutta yli ohjelmistoekosysteemien.
• Koulutus ja tiedeviestintä: reaaliaikainen, geospatiaalinen visualisointi, joka tekee monimutkaisesta analytiikasta ymmärrettävää myös ei‑asiantuntijoille.
• Digitaalisten kaksosten operointi: työnkulku elävien geospatiaalisten mallien ylläpitoon päivitysmekanismein.

´³´Ç³ó³Ù´Ç±èää³Ùö°ì²õ±ð³Ù:

• Skriptattava laadunvalvonta mahdollistaa toistettavat, jäljitettävät ja tuotantokelpoiset fotogrammetriset työnkulut datan keruusta visualisointiin.
• Yksittäinen havaintomenetelmä ei ole ylivertainen: UAV‑fotogrammetria ja ALS täydentävät toisiaan, ja hybridiratkaisuja kannattaa käyttää olosuhteista riippuen.
• Analyysin ja viestinnän yhdistäminen pelimoottorissa laajentaa geospatiaalisten tuotteiden käyttöä ja yleisöä, tukee kiertotaloushenkistä datan uudelleenkäyttöä ja luo polun kohti operatiivisia, päivitettäviä digitaalisia kaksosia kaupunkiympäristössä.

Avainsanat: Fotogrammetria, data-analyysi, pelimoottori, kiertotalous, 3D-rekonstruktio, rakennettu ympäristö, pistepilvi, kolmioverkko, drone

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): .

Yhteystiedot: heikki.kauhanen@aalto.fi,
+358504701577