Moniteknologinen näkymä tuo tarkkuutta uomien ja kaivosaltaiden kartoitukseen

Virtavesien kunnostustoimet, virtausmallinnus ja elinympäristöjen arviointi edellyttävät tarkkaa tietoa uoman muodoista ja pohjarakenteista sekä niiden vaihtelusta. Kaivosalueilla keskeistä ovat rakenteiden kunnon seuranta ja riskienhallinta. Perinteiset mittausmenetelmät ovat kuitenkin monissa kohteissa hitaita ja paikoin työturvallisuuden kannalta haastavia, eivätkä ne tuota riittävän tarkkaa kolmiulotteista tietoa uomien ja kaivosrakenteiden monimutkaisesta geometriasta.

UOMARI-projektissa näihin haasteisiin vastattiin kehittämällä ja testaamalla droonipohjaisia sekä autonomisia mittaus- ja kuvantamisteknologioita. Samalla arvioitiin niiden soveltuvuutta erilaisiin ympäristöihin verrattuna perinteisiin mittausmenetelmiin. Tavoitteena oli osoittaa, että uusilla menetelmillä voidaan parantaa mittausaineiston tarkkuutta ja kattavuutta samalla lisäten kenttätyön turvallisuutta ja kustannustehokkuutta.

Tavoitteessa onnistuttiin hyvin erityisesti vaikeakulkuisissa kohteissa, kuten jokiuomissa ja kaivosalueilla. Näissä kohteissa mittaukset jalkaisin tai veneestä olisivat olleet hitaita ja riskialttiita. Droonien avulla pystyttiin kartoittamaan laajoja alueita nopeasti ja tuottamaan tiheitä pistepilviä sekä yhtenäisiä kolmiulotteisia malleja uomien ja altaiden muodoista. Useiden kilometrien jokiosuuksia voitiin mitata muutamalla lennolla, mikä osoitti selvästi mittausten tehostumisen.

Menetelmät yhdistämällä saadaan paras lopputulos

Projektissa tarkasteltiin myös sitä, missä määrin uudet menetelmät voisivat korvata perinteisiä mittaustapoja. Tulokset osoittivat, että mikään yksittäinen teknologia ei toimi kaikissa olosuhteissa: veden sameus heikentää laserkeilauksen toimivuutta, korkea sähkönjohtavuus vaimentaa maatutkan signaalia erityisesti kaivosaltaissa ja maaston esteet rajoittavat droonien sekä vesialusten liikkumista tietyissä ympäristöissä.

Tärkeimmäksi havainnoksi nousi eri menetelmien yhdistämisen merkitys. Eri mittaustekniikoiden tuottama aineisto voidaan yhdistää siten, että kokonaiskuva uoman tai kaivosaltaan rakenteista tarkentuu olennaisesti. Uoman keskiosien syvyys ja pohjarakenteet saatiin usein parhaiten esiin maatutkalla tai kaikuluotaimella, kun taas rantavyöhykkeet ja vedenpäälliset rakenteet voitiin kartoittaa tarkasti laserkeilauksella.

Aineistojen yhdistäminen mahdollisti yhtenäisten ja aiempaa huomattavasti tarkempien kolmiulotteisten mallien tuottamisen. Näin laaditut mallit palvelevat suunnittelua ja kunnostustoimia aiempaa paremmin.

Kaivosympäristöissä yhdistyvät droonit, vesialukset ja geofysiikka

Kaivosympäristöissä tavoitteena oli parantaa rakenteiden seurantaa ja kokonaiskuvan muodostamista. Tulokset osoittavat, että droonipohjaiset menetelmät soveltuvat erinomaisesti padon ja ympäröivien rakenteiden topografian, eroosion ja muodonmuutosten tarkasteluun.

Rikastushiekka- ja vesialtaiden pohjan sisäisten rakenteiden tutkiminen maatutkalla osoittautui kuitenkin paikoin haastavaksi korkean sähkönjohtavuuden vuoksi. Kaivosten vesialtailla autonominen vesitutkimusalus osoittautui toimivaksi ratkaisuksi tuottaen nopeasti luotettavaa syvyystietoa. Rikastushiekka-altailla tutkimusta taas täydennettiin perinteisillä geofysiikan menetelmillä, kuten GEM2- ja tTEM-mittauksilla. Menetelmien yhdistäminen paransi kokonaiskuvaa rakenteista ja niiden tilasta.

Menetelmät skaalautuvat laajasti eri käyttökohteisiin

UOMARI-projektissa kehitettyjen menetelmien hyödynnettävyys osoittautui laajaksi. Niitä voidaan soveltaa monipuolisesti eri käyttökohteissa, kuten virtavesien kunnostussuunnittelussa, virtaus- ja habitaattimallinnuksessa, vesistörakentamisen ja ruoppausten suunnittelussa sekä kaivos- ja teollisuusalueiden ympäristöturvallisuuden seurannassa.

Droonien tuottama tarkka paikkatieto on erityisen arvokasta ekologisissa tarkasteluissa, joissa tarvitaan yksityiskohtaista tietoa elinympäristöjen rakenteesta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että UOMARI-projektin tavoitteet saavutettiin pääosin hyvin. Tutkimuksella osoitettiin, että droonipohjaiset ja autonomiset mittausmenetelmät voivat parantaa merkittävästi kartoitusten tarkkuutta, turvallisuutta ja kustannustehokkuutta. Samalla tunnistettiin menetelmien rajoitteet ja hyödyt eri teknologioiden käyttämisestä rinnakkain.

Keskeinen tulos on käytännönläheinen toimintamalli, jossa uudet teknologiat täydentävät perinteisiä menetelmiä. Näin voidaan tuottaa entistä luotettavampaa ja monipuolisempaa tietoa uomien ja kaivosaltaiden tilasta päätöksenteon, suunnittelun ja turvallisuuden tueksi.

Tutkimustuloksista voi lukea tarkemmin UOMARI-projektin loppuraportista.

Taulukossa on esitelty UOMARI-projektissa käytettyjen droonipohjaisten ja autonomisten tutkimuslauttojen vahvuudet, rajoitteet ja soveltuvat tutkimuskohteet.

Teksti

Kaisa Turunen, tutkija
Geologian tutkimuskeskus GTK
kaisa.turunen@gtk.fi

Projektin esittely ja loppuraportti GTK:n verkkosivuilla:
UOMARI – Uudet teknologiat uomien ja kaivosaltaiden kartoitukseen