Uuden perspektiivin tuomisen osaksi rakennusten ja ympäristöjen tarkastelua ja suunnittelua on mahdollistanut teknologian nopea kehittyminen ja laitteiden yleistyminen. Droneilla kohteita voidaan tarkastella laaja-alaisesti ja vaikeasti saavutettavat kohteet ovat nopeasti ja edullisesti käden ulottuvilla. Korkearesoluutioisten valo- ja videokuvaustoimintojen ohella dronet on tyypistä riippuen mahdollista varustaa myös esimerkiksi hyper- tai multispektrikameroilla, lidar-antureilla sekä erilaisilla paikannuslaitteilla. On hyvä huomioida, että kuluttajakäyttöön tarkoitetuissa ja kevyemmissä ammattilaiskäyttöönkin tarkoitetuissa droneissa ei aina ole mahdollisuutta vaihtaa kamerajärjestelmää tai lisätä niihin erillistä kameralaitteistoa. Tämä ja dronen kuormattavuutta koskevat tekniset tiedot kannattaakin selvittää tarkoin ennen ostopäätöstä. Valmistajan ilmoittamaa lentoonlähtöpainoa, eli dronen ja hyötykuorman muodostamaa kokonaispainoa, ei tule ylittää.
Rakennusten tarkastelussa dronejen lämpökameraominaisuudet ovat erityisen ajankohtaisia nyt, kun rakennusten energiatehokkuuteen ja eristävyyteen kiinnitetään entistäkin enemmän huomiota. Lämpökameran avulla voidaan paikantaa ilmavuotokohtia, lämmöneristeiden puutteita, kylmäsiltoja ja toisinaan jopa kosteusvaurioituneita rakenteita. Lämpökuvauksella voidaan myös tarkastella teknisten laitteiden toimintaa ja kuntoa. Dronella tehtävässä kontaktittomassa lämpötilamittauksessa tarkastellaan mitattavan kohteen sähkömagneettisen spektrin infrapunakaistaa. Prosessia kutsutaan infrapunatermografiaksi (IRT). On hyvä huomioida, että lämpökameralla havainnoidaan nimenomaan lämpöä, kohteen valaisulla ei ole vaikutusta mittaustuloksiin. Seuraavaksi tarkastelemme muutamia droneilla tehtäviin rakennusten lämpökuvauksiin keskeisesti liittyviä seikkoja. Kirjoituksen ohessa olevan valokuvat on otettu hankkeemme omalla dronella.
Laadullinen vs. määrällinen
Laadullisessa, eli ei-radiometrisessä lämpökuvauksessa, tarkastellaan kuvattavan kohteen suhteellisia lämpötilaeroja. Kohdetta voidaan ajatella tarkasteltavan siis visuaalisesta näkökulmasta, mutta siitä ei välttämättä tarvita tarkkaa lämpötiladataa. Esimerkiksi lämpövuotokohtia kartoitettaessa kohteesta ei todennäköisesti tarvita tarkkojen lämpötiloja, vaan kuvaajaa kiinnostaa ensisijaisesti lämpövuodon tarkka sijainti.
Määrällisessä, eli radiometrisessä lämpökuvauksessa sen sijaan lämpökuvauksella tuotettavat lämpökuvat eli termogrammit sisältävät pikselikohtaista lämpötiladataa. Lämpötiloja voidaan tarkastella suoraan dronen ohjaimen näytöltä tai kuvia voidaan analysoida myöhemmin erillisen ohjelman avulla. Analysointiin tarkoitettuja työkaluja on sekä maksullisia että maksuttomia, kuten avoimeen lähdekoodiin perustuva ImageJ.JS ja sen laajennus ThermImageJ.
Isotermisyys
Isotermisyys viittaa siihen, että lämpökameraan pystytään määrittelemään kuvausta koskevia raja-arvoja. Tällöin kameran avulla voidaan esimerkiksi haravoida tiettyä lämpötila-aluetta: jos kuvassa halutaan näyttää erityisesti tietyllä vaihteluvälillä olevat lämpötila-alueet ilman että ne sekoittuvat vaihteluvälin ympärillä oleviin lämpötila-alueisiin. Koska isotermisten ominaisuuksien hyödyntäminen edellyttää tietoa esitettävän kohteen lämpötilan vaihteluvälistä, voi ominaisuuden käyttäminen olla toisinaan haastavaa.
Emissiivisyys
Lämpökuvauksessa yksi keskeisimmistä mittaustuloksiin vaikuttavista tekijöistä on kuvattavan kohteen materiaalin emissiivisyys. Materiaalikohtainen emissiivisyyskerroin kuvaa sitä kuinka paljon materiaali säteilee lämpöä, ja koska eri materiaalit reagoivat infrapunasäteilyyn eri tavoin, on termogrammien tulkitseminen toisinaan vaikeaa. Yleisesti voidaan kuitenkin sanoa, että mitä korkeampi emissiivisyyskerroin (ε < 1) materiaalilla on, sitä varmempana siitä tehtyä mittaustulosta voidaan pitää. Ohessa on listattuna muutamia materiaalikohtaisia emissiivyyskertoimia (huom. materiaalikohtaisissa emissiivyyskertoimissa on toisinaan paljonkin vaihtelua mm. pintakäsittelystä, kemiallisesta koostumuksesta ja pintatekstuurista riippuen).
- Betoni: 0,95
- Maanpinta: 0,92
- Puu: 0,85
- Tiili: 0,94
Resoluutio
Viime aikoina droneihin asennettujen lämpökameroiden resoluutiot ovat kasvaneet huomattavasti. Tämä edesauttaa sitä, että kuvaus voidaan suorittaa korkeammalta, näin kerätä tietoa laajemmalta alalta ja samalla säilyttää kuvien yksityiskohdat. Vielä hiljattain tyypillinen lämpökameran resoluutio oli luokkaa 160 x 120, kun nykyisin on saatavilla huomattavasti korkeamman 640 x 512 resoluution kameroita tai ammattikäyttöön tarkoitettuja, vieläkin korkeammalla 1280 x 720 resoluutiolla varustettuja kameroita.
Käytännön vinkkejä
- Pyri pitämään lentonopeus maltillisena, jotta saat kuvista tulee tarkkoja. Huomio lentoreittiä ja -korkeutta suunnitellessa myös käytössäsi olevan lämpökameran suositeltava kuvausetäisyys. Tämä on tyypillisesti muutamasta metristä johinkin kymmeniin metreihin. Lämpötilojen mittaamiseen tarvitaan kuvasta tyypillisesti vähintään 5 x 5 pikselin laajuinen alue.
- Jos aiot tuottaa dronella tuotetuista termogrammeista ortomosaiikkeja tai käyttää kuvia fotogrammetriamallien värittämiseen, pyri saamaan kuvien välille 80 % pitkittäis- ja sivuttaispeitto (overlap).
- Perehdy lämpökuvauksen olosuhdevaatimuksiin: mm. kuvausajankohta, auringon vaikutus rakennuksen lämpökuormaan (solar loading), tuuli, rakennuksen paine-erot, sisä- ja ulkolämpötila sekä suhteellinen kosteus vaikuttavat mittaustuloksiin. Lämpötilaero sisä- ja ulkoilman välillä tulisi, lämpökameran resoluutiosta ja erotteluherkkyydestä riippuen, olla 10…20 °C. Tyypillisesti lämpökuvaukset suoritetaan marras-huhtikuun välisenä aikana.
- Muista myös huomioida kylmän kelin vaikutus dronen avioniikkaan ja akkujen kestoon. Joidenkin dronejen akut on varustettu lämmityselementeillä, jotka pidentävät akun käyttöaikaa pakkaskeleillä lennätettäessä.
- Lisätietoa rakennusten lämpkuvauksesta löytyy mm. RT-kortista Rakennuksen lämpökuvaus RT 14-11239.
