JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Dronella suoritettu lentokuvaus ja SfM:lla (Structure from Motion) prosessoitu alueiden mallintaminen kuvista on yleistynyt viime vuosina geomorfologiassa, ja sen kustannustehokkuus sekä tarkkuus ovat vertailukelpoisia muihin kaukokartoitus- ja kuvausmenetelmiin verrattuina. SfM-tekniikan ollessa suhteellisen uutta työvaiheitten validointiin ja yleisiin suoritustapoihin tulee kiinnittää huomiota. Tässä tutkimuksessa kiinnostuksen kohteena on lentokorkeus ja sen vaikutus digitaalisten mallien tarkkuuteen tutkittaessa rannan geomorfologisia muotoja. Tämän pro gradun tutkimuskysymykset ovat: 1. Paljonko kuvauskorkeudella on vaikutusta SfM-tekniikalla tuotettujen digitaalisten pintamallien tarkkuuteen kuvatessa pienten korkeuserojen ranta-aluetta? 2. Kumpi käytetyistä lentokorkeuksista on tarkoituksenmukaisempi vaihtoehto kuvatessa ranta-aluetta ja tunnistaessa sen pinnanmuotoja?

Tutkimuksen aineistona on Hailuodon Marjaniemessä dronella ilmakuvattu valokuva-aineisto. Kuvaus tehtiin 59 metrin ja 53,7 metrin korkeudelta. Kuvat käsiteltiin SfM-prosessin mukaisesti Agisoft Photoscan 1.4.4. build 6848-ohjelmistolla. Aineiston jatkokäsittely tehtiin ArcMap 10.6 -ohjelmistolla. Tilastollisten tunnuslukujen laskemisessa sekä kuvaajien teossa käytettiin Microsoft Excel -ohjelmaa ja IBM SPSS Statistics 25 -ohjelmistoa. SfM-mallien luotettavuutta ja toistettavuutta arvoitiin laskemalla keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) malleihin sisältyvän paikkatiedon osalta, vertaamalla mallien korkeustietoja Maanmittauslaitoksen saman alueen korkeusmallin korkeustietoihin sekä laskemalla aineistojen väliset Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimet ja selitysasteet. Absoluuttista tarkkuutta tarkasteltiin vertaamalla SfM:lla tehtyjen korkeusmallien korkeustietoja itsenäisiin GPS-mitattuihin korkeustietoihin ja laskemalla näiden perusteella RMSE. Mallien tarkoituksenmukaisuutta arvoitiin edelleen visuaalisella tarkastelulla tarkkuuden ja pinnanmuotojen havaitsemisen suhteen.

RMSE malliin kuuluvan paikkatiedon osalta oli 59m-mallin osalta 4,29 cm ja 53,7(a)-mallissa 2,03 cm sekä 53,7(b)-mallissa 5,17 cm. Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimet olivat vertailuaineiston ja 59m-mallin välillä 0,961 sekä vertailuaineiston ja 53,7(b):n välillä 0,807, ja näiden mallien välinen korrelaatiokerroin oli 0,829. Vertailudatan ja mallien selitysasteet olivat 93 % (59m) ja 75 % (53,7(b)). Itsenäiseen paikkatietoon verratessa RMSE oli samassa järjestyksessä 31 cm ja 374 cm. Visuaalisen tarkastelun osalta 53,7m-malli osoittautui luotettavammaksi. Tämän tutkimuksen päähuomiot ovat, että lentokorkeudella ei voida katsoa olevan yksiselitteistä ja systemaattista yhteyttä malleihin, ja että laaduntarkastelussa on käytettävä useampaa arviointitapaa ja itsenäistä vertailuaineistoa. SfM:n kokonaisprosessin hallinta vaatii syvää perehtyneisyyttä.