Kaupunkimallinnuksen ohjekirja

Näille sivuille työstetään kaupunkimallinnuksen ohjekirjaa. Tekstien työstämiseen ja kommentointiin voivat osallistua vapaasti kaikki kiinnostuneet. Kutakin sivua voi kommentoida ja ehdottaa täydennyksiä sivulla olevan linkin kautta. Ohjekirjan ensimmäinen versio viimeistellään julkaisukuntoon elokuun 2016 aikana, mutta ohjekirjan aineistoja on tarkoitus päivittää tarpeen mukaan myös tämän jälkeen. Ensimmäisen version jukaisusta on vastannut Pasi Lappalainen, pasi.lappalainen(at)nostoconsulting.fi.

Työskentelyä koordinoi bSF-kaupunkiryhmä yhdessä Kuntien paikkatiedon yhteistyöryhmän kanssa. Lisätietoa saat ryhmien puheenjohtajilta, anssi.savisalo(at)sito.fi, matti.holopainen(at)kuntaliitto.fi.

Ohjekirjasivuston tekninen kuvaus ja ohjeet löytyvät täältä.

01 Kaupunkimallinnuksen historiaa ja tavoitteita

Giambattista Piranesi: Carceri d'Invezione XIV (1750)

Giambattista Piranesi: Carceri d’Invezione XIV (1750)

Arkkitehtonisen representaation ensisijaiset tavoitteet ovat historiallisesti 1700-luvulle asti olleet tarkkuus ja teknisten ratkaisujen ilmaiseminen painottaen ensisijaisesti pohjien, julkisivujen ja leikkausten merkitystä. Tätä näkemystä alettiin haastamaan 1700-luvulla taiteellismielisten arkkitehtien, kuten Jean-Laurent Legeayn ja arkkitehtimielisten taiteilijoiden kuten Giambattista Piranesin tahoilta. Legeay oli merkittävä hahmo aikanaan ensisijaisesti opettajana eikä niinkään suunnittelemien rakennustensa kautta ja hän painotti opetuksessaan näkemystään että suunnitelma ei ole valmis ilman ainakin yhtä koko suunnitelman kuvaavaa perspektiivipiirrosta. Piranesi esitti piirustuksissaan tarkkoja, mutta surrealisen monimutkaisia lähestyviä arkkitehtonisia visioita ja oli myös saanut arkkitehdin koulutusta ja piti itseään arkkitehtina. Kuuluisimmassa sarjassaan Carceri d’Invenzione hän alkoi eksperimentoimaan ilmaisutyylillään etsimällä subjektiivisen havainnoimisen rajoituksia hämärtäen kuvaamansa arkkitehtuurin mahdollisuutta tai vähintäänkin laiminlyöden sen todellisuudellisuuden perustelemista sitä periaatteessa myöskään suoranaisesti tyrmäämättä. (Pérez-Gómez, Pelletier, 2000)

G. Rietveld & V. Huszar: Space-Colour-Composition (1923)

G. Rietveld & V. Huszar: Space-Colour-Composition (1923)

Suoranainen vallankumous representaatiossa tuli kuitenkin vasta 1900-luvun vaihteen aikoihin valokuvauksen, abstraktin taiteen, impressionismin, kubismin ja ekspressionismin keksiessä uusia kuvaavuuden ja kuvaamattomuuden tapoja teknologisen ja yhteiskunnallisen kehityksen mullistaessa samanaikaisesti arkkitehtuuria. Erityisen kiinnostuksen kohde oli havainnon ja todellisuuden välinen suhde. Impressionismi keskittyi juuri havainnon ja vaikutelman kuvaamiseen, ekspressionismi korosti siitä yhä edelleen havaitsevan taiteilijan mielen värittävää vaikutusta kubismin taas pyrkiessä projisoimaan kolmi- tai neliulotteisia havaintoja kaksiulotteiseen formaattiin. Representaation ja sen kuvaaman arkkitehtuurin suhde muuttui myös De Stijlin ja Bauhausin myötä arkkitehtien alkaessa luoda uusia tapoja kuvastaa tai abstrahoida näkemystään arkkitehtuurinsa ideasta tai havainnosta ajan taiteen keinoja käyttämällä. 1960- ja 1970-luvuilla reaktiona institutionalisoituneelle modernismille pienet radikaalit arkkitehtiryhmittymät alkoivat halvan painoteknologian mahdollistamana tehdä visioitaan tunnetuiksi pienten lehtien ja pamflettien avulla (Colomina, Buckley, 2007). Ne käsittelivät suuria yhteiskunnallisia ja poliittisia kysymyksiä tekstin ja teoreettisen arkkitehtuurin kautta. He tiivistivät ideoitaan utopistisiksi illustraatioiksi tavoitellen ensisijaisesti vision ja teorian kommunikoimista.

Ron Herron: The Walking City (1964)

Ron Herron: The Walking City (1964)

3D-grafiikan varhaishistoria 1950-luvulta 1970-luvulle tapahtui ensisijaisesti tieteen ja insinöörien tarkoitusperiä ajatellen, mutta jo 1960-luvun puolivälissä alkoi ilmestyä yhä enemmän taiteellisesti ansioituneita kokeiluja ja ohjelmistoja 1962 julkaistun ensimmäisenä graafisena käyttöliittymänä pidetyn, tietokoneen näytöllä olevan kuvan suoran manipuloimisen mahdollistaneen Sketchpad-ohjelman myötä.

01-sketchpad_625x

Sketchpad (1962)

3D-grafiikan varhaishistoria 1950-luvulta 1970-luvulle tapahtui ensisijaisesti tieteen ja insinöörien tarkoitusperiä ajatellen, mutta jo 1960-luvun puolivälissä alkoi ilmestyä yhä enemmän taiteellisesti ansioituneita kokeiluja ja ohjelmistoja 1962 julkaistun ensimmäisenä graafisena käyttöliittymänä pidetyn, tietokoneen näytöllä olevan kuvan suoran manipuloimisen mahdollistaneen Sketchpad-ohjelman myötä.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 2017

02 Kaupunkimallinnus vuorovaikutuksen ja kommunikaation välineenä

Kaupunkimallinnuksen avulla voidaan ymmärtää ja esittää kaupunkia toimintoineen tukemalla intuitiivista havainnointia (Sarjakoski 1998). Kolmannen ulottuvuuden ja muun liitetyn datan mukanaan tuoma informatiivisuuden lisäaste helpottaa nykytilan sekä visioiden ja suunnitelmien analysoimista tehden niistä samalla helpommin ymmärrettäviä myös ei-ammattilaisille mahdollistaen heidän osallistumisensa diskurssiin ideasta tai tilasta informoidummin (Hanzl, 2007, 1).

Yhdyskuntasuunnittelijat professiona Suomessa ovat olleet hitaahkoja täysin hyväksymään kommunikatiivisia metodeja ja asenteita tai vähintäänkin ala alkoi olla 1990-luvun edetessä enenemissä määrin polarisoitunut kysymyksen suhteen (Puustinen, 2006, s.14). Yhdyskuntasuunnittelu on suunnitelmakokonaisuuksien laajuuden ja projektien hitauden takia vaatinut tekijältään tiettyä abstraktia hahmotus- ja suunnitteluotetta, jotta kokonaisuudet pysyvät hallinnassa. Suunnitelman avaaminen ja välittäminen voi olla täten hieman hankalaa, koska suunnitelman itse hahmottavalle suunnittelijalle tämä voi näyttäytyä vain turhana yksinkertaistamisena ja hänen ammattitaitonsa kompromisoimisena.


02-tikapuut_300x

Kansalaisvuorovaikutuksen tikapuut kuvastavat Arnsteinin (1969) teoriaa kansalaisvuorovaikutuksen eri asteista. Asteet ovat 1. manipulaatio 2. terapia 3. informointi 4. konsultaatio 5. lepyttely 6. kumppanuus 7. delegoitu valta 8. kansanvalta. Näistä 1.-2. hän luokittelee vuorovaikutuksettomiksi, 3.-5. näennäistoiminnaksi ja vasta 6.-8. kansalaisille valtaa antaviksi. Vallan ja kommunikaation välisen suhteen häilyvyyttä pidetään yhtenä kommunikatiivisen suunnittelun teorian ongelmakohtina.


Kansalaisten näkökulmasta vaikeuttajana on myös julkisen hallinnon eri osastoissa jo käyttöön otettujen vuorovaikutuskäytäntöjen yhteisen linjan puuttuminen (Staffans, 2004, s.21). Keskeiset tavoitteet siis näyttävät olevan informaation saaminen tarpeeksi selkeään muotoon että sen voi hahmottaa merkityksellisesti ilman alan koulutusta, ja suunnittelijakunnan saaminen ideoitaan avaavaksi ja palautetta vastaanottavaksi osaksi dialogia kyseenalaistamatta heidän ammattitaitoaan. Mikkeli on keskustelunavauksellisesti teettänyt omasta keskusta-alueestaan Sketchup-mallin, joka on myös vapaasti ladattavissa ja hyödynnettävissä omassa ideoinnissa (Tarkkanen 2014). Tällainen juuri kunnan taholta tehty keskustelunavaus on eleenä hyvin tärkeä, koska se sekä antaa välineitä visioinnille, että yleensäkin tekee sen mahdollisuuden tiedetyksi, mikä voi varsinkin valitusoikeuden ulkopuolisiin vuorovaikutustoimiin tottumattomien kuntien kohdalla olla tarpeen.

Päättäjälle kaupunkimallinnuksen haasteista ja mahdollisuuksista kaupunkisuunnittelussa

Kaupunkimallinnuksen vuorovaikutuksellisten keinojen kartoitus on ensisijaisesti tuonut ilmi niiden vaikutusten todellisen luonteen arvioimisen hankaluuden. Miten kommunikaation toimivuutta tulisi arvioida? Onko onnistumisen merkki yksinkertaisesti suunnitelman sisällön ymmärretyksi tuleminen? Jos on, niin voi olettaa että verrattuna pelkkään kaksiuloitteiseen kaavaan, on kaupunkimallinnuksen avulla parannettavissa tämän tavoitteen saavuttamisen todennäköisyyttä. Tarjolla olevien mallinnuskeinojen perusluonne on kuvastaa idean tavoittelemaa todellisuutta mahdollisimman tarkasti. Tämä ei ole kuitenkaan itseisarvoista, koska tällainen Vaikuttava realismi (Apparent realism) on empiirisesti täysin suora representaatio, muttei ota subjektiivista havainnointia mukaan, joten tarvitaan myös Varsinaista realismia (Actual realism), eli representaatiota, jossa on otettu havainnoinnin inhimilliset piirteet ja rajoitteet huomioon ja kompensoitu niiden puolesta (Sheppard, 2009).

Itse malli ei tyylittele sen enempää kuin sen kuvaama kaupunki, mutta visualisointien kohdalla myös abstraktimpien piirteiden, tunnelmien yms. ilmaiseminen on mahdollista. Jos kaupunkimallia ajattelee kolmiulotteisena lauseena, on visualisointi yksittäinen sana, jonka voi vaihtaa konnotatiivisesti eri sävyiseen synonyymiin. Immateriaaliarvojen kommunikoiminen voi auttaa syntyvän alueen hengen ja asukkaiden yhteisöllisyyden muodostumisessa sen rohkaistessa ihmisten luoda omia emotionaalisia yhteyksiä ympäristöönsä ja toisiinsa. Tällöin on mahdollista välttyä uusille asuinalueille tyypilliseltä mielikuvattomuudelta ja saavuttaa helpommin integroituminen omaleimaiseksi osaksi kaupunkirakennetta.

Representatiivisten aspektiensa lisäksi yksi kaupunkimallinnuksen hyötyjä näyttäisi olevan sen digitaalisuuden mukanaan tuomat käyttömahdollisuudet. Internetin kautta toimivat liitännät paikkatietojärjestelmiin, palautelomakkeisiin, sosiaaliseen mediaan, virtuaalivierailemiseen ja palautteellisen itsemallintamisen työkaluihin helpottaa suuresti vuorovaikutusprosessiin osallistumista sen ollessa käytännöllisesti katsoen kaikkien saavutettavissa 24/7.

Kaupunkimallinnuksen eri keinojen toimivuutta on arvioitu pääasiassa niiden kansalaiseen mahdollisesti kohdistaman vaikutuksen, kuten suunnitelman hahmottamisen, itse mallintamiseen innostamisen ja kysymyksiin vastaamisen mukaan. Ne toimivat kääntäjänä tehden yhdyskuntasuunnittelijan visioista todellisuutta läheisemmän kielisiä. Mikä taasen takaa että suunnittelija ymmärtää kansalaisen reaktion? Tuskin mikään kaupunkimallinnuksen keino. Mikä pyörittää tätä dialogia ei ole pelimoottori, vaan vastavuoroisuus ja kunnioitus. Kaavoittaja ottaa vastaukset vastaan ja muuttaa alkuperäissuunnitelmastaan minkä näkee tarpeelliseksi. Tämän lisäksi vaaditaan myös poliittista tahtoa, jotta vuorovaikutusprosessin käyttöönotto on mahdollista ja että sillä on oikeasti vaikutusta. Prosessin merkityksellisyys ei määräydy automaattisesti pelkän kanssakäymisen myötä, vaan sen mitä muutoksia se osallisissaan aiheuttaa. David Harveyn (Harvey, 2003) mukaan: ”Oikeus kaupunkiin on paljon enemmän kuin vain yksilökohtainen vapaus käyttää urbaaneja resursseja: se on oikeus muuttaa itseämme muuttamalla kaupunkia.”

Kommunikaation keinot eivät myöskään voi vaikuttaa kommunikoitaviin asioihin ja lopulta ensisijalla on tietenkin itse suunnitelma. Hyvä mallinnus ei pelasta huonoa kaavaa, mutta se voi paljastaa sen piilevät puutteet ja näin edesauttaa vuorovaikutuksellisuuden kautta ongelmien ratkeamista. Toisaalta myöskään kaavoittajaa ei voi ohittaa yrittämällä vain ulkoistaa hänen työtään kansalaisille, vaan hänen rooliaan lopullisena suunnittelijana täytyy kunnioittaa. Nöyryyden ja omanarvontuntoisuuden välillä tasapainottelu on prosessin vaatimus molemmilta osapuolilta, sillä muuten pelkkään diskurssiin perustuvaa prosessia on mahdotonta hallita. Kansalainen hyväksyy kaavoitusammattitaidon puutteensa ja suunnittelija taas kansalaisen näkemysten arvon. Mallinnus on kuitenkin vain työkalu, tietynlainen erikoisefekti, ja siteeraten George Lucasia vuodelta 1983: ”Erikoisefekti ilman tarinaa on melko tylsä asia.”

02-metropolis_625x

Heidän kätensä rakensivat tämän kaupunkimme, Isä. Mutta minne nuo kädet kuuluvat suunnitelmassasi? Elokuvasta: Metropolis (1927)

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 2017

03 Taustaorganisaatiot

buildingSMART

buildingSMART International tekee työtä rakennetun ympäristön tietomallistandardien kehittämiseksi ja alan ohjelmistojen yhteiskäyttöisyyden lisäämiseksi.
http://buildingsmart.org/

ISO

ISO (International Organization for Standardization) on kansainvälinen standardisoimisjärjestö. ISO:n dokumentteja ei jaeta vapaasti, mutta luonnosdokumentit ovat yleensä vapaasti saatavilla sähköisessä muodossa.
http://www.iso.org/

Paikkatietoalan kansainväliset standardit hyväksyy ISO/TC211 standardointikomitea.
http://www.isotc211.org/

OGC

OGC:n (Open Geospatial Consortium) tehtävänä on luoda ja ylläpitää paikkatietoalan kansainvälisiä standardeja.
http://www.opengeospatial.org/

SIG 3D

SIG 3D (Special Interest Group 3D) on osa saksalaista paikkatietoinfrakstruktuuria (German Spatial Data Infrastructure GDI-DE). Sen tehtävänä on koordinoida kansallisten ja kansainvälisten verkostojen 3D-aktiviteettejä.
http://www.sig3d.org/

CEN

CEN, (ransk. Comité Européen de Normalisation tai engl. European Committee for Standardization) on yksityinen voittoa tavoittelematon järjestö, jonka päätehtävinä on edistää eurooppalaista standardisointia.
http://www.cen.eu/

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

04 Kaupunkimallinnuksen muodot ja hyödyntäminen

Graafinen malli

Perinteinen 3D-malli, jota kutsutaan tässä graafiseksi malliksi selkeyden vuoksi sen erotukseksi tietomallista, sisältää kolmiulotteisen geometriatiedon eikä muuta. Mallinnuksen monimutkaisuus ja fotorealistisuus voi luonnollisesti vaihdella, mutta mallin sisältämä tieto on vain visuaalista.

Graafiseen kaupunkimallinnukseen soveltuvia erilaisia mallinnusohjelmia on kaavoituskäytössä suuri määrä, usein hieman eri tarkoituksissa. Joidenkin rooli on tuottaa mallinnusjälkeä visualisaatioita tai suunnittelua varten (mm. Terra Modeler, Microstation) tai keilausaineiston käsittelyyn (mm. Terra Scan) (Honkanen 2014). Toisten tarkoitus taas on olla mahdollisimman helppoja, nopeita ja käytettävissä myös ilmaiseksi. Esimerkkinä tällaisesta helppokäyttöisestä, tietokonetehovaatimuksellisesti kevyestä ja perusmuodossaan ilmaiseksi saatavilla olevasta ohjelmasta voisi pitää Sketchup:ia. Se on käytössä yhdyskuntasuunnittelussa esimerkiksi kunnallistasolla ensisijaisesti luonnostelussa ja hahmottelevassa suunnitteluvaiheessa, koska sillä saa aikaiseksi nopeasti informatiivista ja työn määrään nähden tarpeeksi laadukasta jälkeä. Juuri helppokäyttöisyys tekee tämän kaltaisista ohjelmista myös hyviä vuorovaikutusvälineitä, koska periaatteessa kuka tahansa voi oppia käyttämään niitä melko pienellä vaivalla ja näin saada välineen jolla realisoida näkemyksiään.

.

Tyyppiesimerkki graafisesta mallista

Tyyppiesimerkki graafisesta mallista

Visualisaatiot

Vuorovaikutusprosessia ajatellen kaupunkimallista otetut kuvat eivät itsessään toimi keinoina muuta kuin visualisaatioina esittelymielessä. Täten niiden rooli tulisi nähdä vain visuaalisena kommunikaationa, joka voi olla hyvin realistista ja intuitiivisesti ymmärrettävissä olevaa, mutta se toimii lopulta vain keskustelunavauksena. Tätä tulisi siis seurata mahdollisuus kommentoida kuvan sisältöä kuten luonnollisesti kaiken muunkin ensisijaisesti esitysluontoisen materiaalin kanssa, muuten jäämme Arnsteinin kansalaisvuorovaikutuksen tikapuiden askelmalle 3, eli informoinnin tasolle (Arnstein 1969, s.2). Tämän jälkeen prosessin merkityksellisyys ja vuorovaikutuksen saavuttaminen on kiinni kuvasta saatuun kommenttiin suhtautumisesta ja on sinänsä mallinnuksen voiman ulkopuolella, joten sen näkökulmasta kaikki on kiinni kuvan informaatioarvosta, eli mitä se välittää katsojalleen. Täten valheellinen tai suunnitelmaa kuvastamaton visualisointi ei ole vain turha, vaan merkityksellisen dialogin kannalta haitallinen, koska se vääristää vuorovaikutusprosessia tehdessään luottamattomuudellaan myös vastaanottamastaan palautteesta luottamatonta. Animaatio on astetta informatiivisempaa kuin staattinen kuva ja varsinkin suurten aluesuunnitelmien kohdalla, joissa liikkuva kuva ja esim. ajankulun kuvaaminen lisää hahmotettavuutta merkittävästi. Animaatiolla voi myös kuvata suunnitelman dynaamisempia osa-alueita kuten liikennesuunnitelmia sulavammin osana kokonaissuunnitelmaa. Myös ihmishahmojen toiminnan lisääminen avaa varsinaisessa kaavassa ehkä näkymättömiä hienouksia.

Perspektiiviset visualisaatiot voi nähdä ns. virtuaalisina ikkunoina, eli kehystettyinä havaintoina. Kuva on kuin silmänräpäys, mutta video taas kehystetty hetki. Kummassakin on kuitenkin lähtökohtaisesti kyse todellisesta havainnosta, mutta mahdollisesti ilman havainnoinnin inhimillisiä puutteita, joten ne pystyvät kuvaamaan todellisuutta tarkemmin. (Friedberg, 2006)

Helsingin yleiskaavan havainnekuva. (3D Render)

Helsingin yleiskaavan havainnekuva. (3D Render)

Pistepilvi mallina

Kaupunkimallinnusta tehdään moniin tarkoituksiin. Vektorimallit syntyvät yleensä laserkeilauksen ja ilmakuvauksen lopputuloksena. Tätä lähtöaineistoa voidaan edelleen jalostaa siten, että pistepilveä voidaan hyödyntää sellaisenaan kaupunkimallina tai yhdessä vektorimuotoisen aineiston kanssa. Tyypillistä jalostamista on pisteiden värjäys pysty ja/tai viistokuva-aineiston perusteella sekä normaalia luokitusta tarkempi luokittelu käyttötarkoitusta paremmin palvelevaksi. Useimmat sovellukset kykenevät jo hyödyntämään monipuolisesti pistepilveä suunnittelu- ja visualisointitehtävissä.

Teksturoitu vektorimalli ja puut pistepilvenä (data Helsingin kaupunki)

Teksturoitu vektorimalli ja puut pistepilvenä (data Helsingin kaupunki)

Värjätty pistepilvi on muodostaa ”kolmiulotteisen valokuvan” kohdealueesta. Kun jokainen pilven piste on tuotantoprosessissa saanut tarkan sijainnin, voidaan sijaintia hyödyntää helposti erilaisissa mittauksissa sekä automaattisesti vektoroidun mallin tarkentamisessa sekä täydentämisessä.
Pistepilvi voidaan tuottaa perinteisesti ilmakeilauksen kautta, mobiilikeilauksella tai UAV-järjestelmällä. Pistepilvi voidaan tuottaa myös fotogrammetrisesti. Se voi olla myös eri tekniikoilla tuotettujen pilvien yhdistelmä.
Värjätty pistepilvi toimii myös perinteistä valokuvausta paremmin laajojen alueiden dokumentointiin, nykytilan arkistontiin tai muutoksen seurantaan.

Pistepilven käyttö kohteen dokumentointiin. Kohteena UNESCOn maailmanperintökohde Vanha Rauma. (Data Rauman kaupunki, Ilmakeilaus Blom Kartta Oy, mobiilikeilaus 3point Oy, RGB värjäys ja ilma- ja mobiilikeilauksien yhteensovitus Terrasolid Oy.)

Pistepilven käyttö kohteen dokumentointiin. Kohteena UNESCOn maailmanperintökohde Vanha Rauma. (Data Rauman kaupunki, Ilmakeilaus Blom Kartta Oy, mobiilikeilaus 3point Oy, RGB värjäys ja ilma- ja mobiilikeilauksien yhteensovitus Terrasolid Oy.)

Yllä oleva malli on myös selailtavissa osoitteessa https://pointscene.com/scene/f3554048/.

Tietomalli

Tietomallinnus ei ole pakollisesti graafista mallinnusta monimutkaisempaa tai merkittävästi kalliimpaa, vaan kaupunkimallin geometria on yhtälailla generoitavissa puoliautomaattisesti keilaus-ja karttamateriaalien pohjalta. Tämän jälkeen mallin monimutkaisuus ja potentiaali on kiinni siihen paikkatietojärjestelmistä ja muista tietokannoista liitettävästä semanttisesta datasta ja sen pohjalta tehtävistä analyyseistä ja simulaatioista, joiden tulokset on myös yhä edelleen liitettävissä tarkemmaksi dataksi malliin. Tietomallin itsensä voi oikeastaan nähdä representaation sijasta simulaationa, sillä todellisuudessa olemassaolevan kuvaamisen sijasta se semanttisen datansa avulla matkii sitä ja sen sisältämien osien välisiä dynaamisia kanssakäymisiä. Se ei ole siis staattinen, vaan pystyy pelkän tilanteen sijasta kuvastamaan myös muutoksia ja reaktioita. Juuri nämä muutosanalyysit ovat tietomallin pääarvo myös vuorovaikutuskontekstissa mallin ollessa hyvä alusta kuvata niiden tuloksia hahmotettavassa muodossa. Tämä mahdollistaa samanaikaisesti selkeän ja datarikkaan ilmaisuvälineen. Internetin kautta tapahtuvat tietokantayhteydet mahdollistavat myös kevyempiä selainpohjaisia kansalaisille avoimia interaktiivisia applikaatioita, joilla tutkia ja kommentoida tietokantojen pohjalta tehtyjen analyysien tuloksia (Hanzl 2007, 2.2.1). 

Teknologian tarkkaa kehitystä on vaikea ennustaa, mutta oletettavaa on että varsinkin tietomallien dataintegraatio tulee monipuolistumaan johtaen yhä älykkäämpiin, yhä monimutkaisempiin analyyseihin pystyviin, ajan tasalla pysyviin tietomalleihin; mahdollista on myös monipuolisempien vuorovaikutusaplikaatioiden ja muun langattomassa ympäristössä toimivan informaationlevittämiseen ja palautteenantoon tähtäävän softan kehittyminen (Siltanen, Ahlqvist… 2008, s.32-33). 

Alankomaissa on toteutettu laajoja pilottiprojekteja kansallisten standardien luomiseksi tietomallinnuksessa ja samankaltaisia aspiraatioita on suunnitteilla myös ainakin Saksassa ja Britanniassa ja myös EU:n laajuisia yhteisiä standardeja on visioitu (Trakas, Janssen & Stoter 2012). 

Berliinin tietomalli. (Virtualcitysystems)

Berliinin tietomalli. (Virtualcitysystems)

Virtuaaliympäristöt ja augmentaatio

Erilaisten pelien ja virtuaaliympäristöjen ilmeisin etu on interaktiivisuuden luoma immersio. Maailman havainnointi ja tutkiminen omin ehdoin tekee siitä henkilökohtaisempaa ja helpottaa eläytymistä, mikä tukee subjektiivisempaa kokemuksellisuutta ja täten mahdollisesti suodattamattomampia reaktioita verrattuna esimerkiksi kuvien tai animaatioiden herättämiin, vaikka kyseessä on myös eräänlainen virtuaalinen ikkuna, mutta sellainen jonka kehystäminen on katsojan hallittavissa. 

Virtuaalitodellisuus toteutetaan 3D-mallin pohjalta pelimoottorin avulla. Pelimoottori vastaa virtuaalitodellisuuden 3D-virtuaalimallin 3D-grafiikasta eli kohteiden mallintamisesta ja piirtämisestä näytölle. Se voi sisältää myös muita ominaisuuksia, kuten tekoälyn ja vuorovaikutteisuuden mahdollistamisen käyttäjien välillä. Pelimoottori luo kolmiulotteisen virtuaalitodellisuuden renderöimällä polygoni-verkkoa (mesh) (Mól et al. 2008). 

Pelimoottoreilla (mm. Unity) pyöriviä virtuaalisesti vierailtavia kaupunkimallinnuksia on toteutettu Suomessa viime vuosina useita, kuten 3Dtapiola Espoossa ja Hiukkavaaran virtuaalimalli Oulussa (Honkanen 2014). Virtuaaliympäristöjen kohdalla esitystavalla on vaikutelman kannalta suuri merkitys, eli tutkitaanko ympäristöä tavalliselta päätteeltä, vai onko käytössä jonkinlainen kolmiulotteisuutta korostava järjestelmä, kuten VR-tila tai -lasit. (VR = Virtual Reality = virtuaalitodellisuus) Eri virtuaalitodellisuutta tavoittelevien metodien nopea kehitys viime aikoina onkin herättänyt yhä kasvavaa kiinnostusta aihetta kohtaan. Kaikenlainen kolmiulotteisuuden tunnun lisääminen kasvattaa immersiota joskin vaarana on fiksatoituminen välineistöön ja esitystapaan sisällön sijasta kuten kaikella teknologialla, mutta sen ei pitäisi olla ylitsepääsemätön ongelma uutuudenviehätyksen haihtuvaisuuden takia.  Augmentaatiolla tarkoitetaan tässä yhteydessä ns. augmentoitua todellisuutta, eli virtuaalidatan, tässä tapauksessa mallinnuksien, liittämistä jonkinlaisen  kameran läpi nähtyyn kuvaan. Tämän representaatiomuodon selkein etu on, että siinä käytetään mallinnusta niin vähän kuin mahdollista, koska tietenkään mikään 3D-grafiikka ei päihitä aitoudessa todellisuutta. Augmentaatio on myös helppo mahdollistaa älypuhelimella, jolle on jo suuri määrä erilaisia augmentaatioapplikaatioita, vaikka teknologia on vielä melko tuoretta. Kaupunkimallinnukselliset esimerkit ovat vielä kokeellisella tasolla, mutta hypoteettisen yhdyskuntasuunnittelullisen augmentaatioapplikaation avulla voisi esimerkiksi katsoa paikan päällä puhelimensa kameran läpi mallinnusta vireillä olevasta suunnitelmasta näkymään upotettuna ja lähettää suunnitelmaa koskevia kommentteja.

CAVE on virtuaalitodellisuusympäristö, jonka toiminta perustuu seinien, niihin suunnattujen projektorien ja 3D-lasien yhdessä luomaan 3D-vaikutelmaan (Cruz-neira 1993).

CAVE on virtuaalitodellisuusympäristö, jonka toiminta perustuu seinien, niihin suunnattujen projektorien ja 3D-lasien yhdessä luomaan 3D-vaikutelmaan (Cruz-neira 1993).

Oculus rift on kehitteillä virtuaalitodellisuuslasijärjestelmä, jonka vaikutelman synnyttävät kaksi linssiä ja näyttö. Liikesensorit liikuttavat näkymää pään liikkeiden mukaan.

Oculus rift on kehitteillä virtuaalitodellisuuslasijärjestelmä, jonka vaikutelman synnyttävät kaksi linssiä ja näyttö. Liikesensorit liikuttavat näkymää pään liikkeiden mukaan.

Augmentaatiota käyttävä applikaatio, jossa kuvan päälle projisoidaan sijainnin kanssa korreloivaa karttatietoa.

Augmentaatiota käyttävä applikaatio, jossa kuvan päälle projisoidaan sijainnin kanssa korreloivaa karttatietoa.

Todellisuus, lisätty todellisuus ja virtuaalitodellisuus ("Projekti AR4BC - Lisätty todellisuus rakennustyömaalla").

Todellisuus, lisätty todellisuus ja virtuaalitodellisuus (”Projekti AR4BC – Lisätty todellisuus rakennustyömaalla”).

3D kaupunkimalli ja tietomallinnus

3D-kaupunkimalli on kolmiulotteinen digitaalinen malli, joka esittää maastoa, rakennuksia, kasvillisuutta, infrastruktuuria ja muita kaupunkikohteita. 3D-kaupunkimallinnus on kansainvälisesti ajankohtainen aihe paikkatiedon alalla. 3D-kaupunkimalli on perinteisesti ollut vain kolmiulotteinen kuva todellisuudesta eli niin sanottu kuorimalli, johon ei ole ollut liitettynä ominaisuustietoa.

Semanttinen 3D-kaupunkimalli sisältää geometrian lisäksi topologian ja semantiikan eli ominaisuustiedot. Nämä ominaisuudet mahdollistavat mallin käytön ja hyödyntämisen monissa erilaisissa sovelluksissa sekä suunnittelu-ja analysointitehtävissä. Semanttisten 3D-kaupunkimallien uskotaan parantavan kaupunkien suunnittelu- ja toimintaprosessien tehokkuutta älykkyytensä avulla. (Alam et al. 2011; Kolbe 2009; Zlatanova 2012; Moser et al. 2010; Gröger 2012; Krüger & Kolbe 2012; Suomisto 2014).

Viime vuosien aikana 3D-kaupunkimallien tuotantoon ja hallintaan tarvittavat teknologiat ja ohjelmistot ovat kehittyneet samalla kuin 3D-paikkatiedon tuotantokustannukset ovat laskeneet merkittävästi. Samalla kaupunkisuunnittelu ja rakentaminen perustuvat yhä suuremmissa määrin kolmiulotteisiin suunnitelmiin, kuten rakennusten tietomalleihin (BIM) tai infrarakentamisen alalla Inframodel 3 (IM3) -standardiin. Tämä on synnyttänyt tarpeen kolmiulotteiselle suunnittelun lähtöaineistolle. Suomessa 3Dkaupunkimalli nähdäänkin 3D-kantakarttana, kolmiulotteisena suunnittelun lähtöaineistona, jonka uskotaan tehostavan kolmiulotteista kaupunkisuunnittelua ja -rakentamista (Isotalo 2013; ”3D-kaupunkimallinnusseminaari ja Kuntien paikkatietoseminaari”. FCG:n www-sivu < https://koulutus.fcg.fi/Default.aspx?tabid=342&id=7287 >. 25.03.2015.).

3D-kaupunkimalleja on jo tuotettu muutamissa Suomen kunnissa, kuten Helsingissä, Espoossa, Tampereella ja Vantaalla. 3D-kaupunkimallien laatimiseen, ja käyttöön liittyy valtakunnallisella tasolla useita avoimia kysymyksiä, kun yhä useammat kunnat ovat alkaneet pohtia 3D-kaupunkimallien tuottamista. Kysymykset liittyvät sekä 3D-kaupunkimallien tuotantoon, ylläpitoon ja tarvittaviin teknologioihin, että kaupunkimallien hyödyntämiseen.

Nykyään tietomallintaminen on yleistynyt ja sitä käytetään myös esimerkiksi infrastruktuurin ja laajempien alueiden, kuten kaupunkien mallintamisessa. Esimerkkejä erilaisista avoimista tietomalleista ovat BIM-standardi Industry Foundation Classes (IFC), Suomen infrarakentamisen tietomallistandardi Inframodel 3 (IM3) ja 3D-kaupunkimallistandardi CityGML. Avoimien tietomallien lisäksi on useita valmistajakohtaisia suljettuja tietomalleja eri aloilta. Suomessa tietomalli nähdään suunnittelun apuvälineenä, joka voi toimia suunnittelun eri tasoilla, rakennuksen suunnittelusta seudulliseen suunnitteluun.

Tietomalleja eri suunnittelun tasoilla (Savisalo 2014).

Tietomalleja eri suunnittelun tasoilla (Savisalo 2014).

Azhar et al. (2012) mukaan tietomalli on sekä teknologia että prosessi, mikä perustuu kommunikaatioon ja yhteistyöhön. Tietomallin tekninen komponentti mahdollistaa suunnitteluun, rakentamiseen tai ylläpitoon liittyvien ongelmien tunnistamisen kohteen 3D-visualisoinnin avulla. Prosessikomponentti taas rohkaisee ja mahdollistaa projektin osapuolia läheiseen yhteistyöhön, jolloin yhteistyö on tarkempaa ja tehokkaampaa kuin perinteisissä prosesseissa. Tietomallin onnistunut toteutus vaatii kaikkien osapuolten samanaikaisen osallistumisen.

Azharin et al. (2008) mukaan tietomallinnus hyödyttää hankkeita usein eri tavoin, kuten esimerkiksi auttamalla arvioimaan rakennuksen elinkaaren aikaisia kustannuksia ja ekologisuutta.

Tietomallinnus myös nopeuttaa suunnitteluprosessia ja laskee kustannuksia nopeuttamalla tiedonsiirtoa. Lisäksi tietomallinnus lisää suunnittelijoiden välistä yhteistyötä ja parantaa suunnitelmien laatua. Visuaaliset mallit havainnollistavat ja auttavat ymmärtämään suunnitteluratkaisuja, jotka parantavat asiakassuhteita. Scheer & Smithin (2007) uskovat, että tietomallipohjainen suunnittelu tulee muuttamaan myös kaupunki-ja aluesuunnittelun, koska tietomallipohjainen suunnittelu tarjoaa tarkemmat lähtötiedot suunnittelulle ja helpottaa arvioimaan suunnittelupäätöksien vaikutuksia ympäristöön erilaisten simulaatioiden ja analyysien avulla.

Tietomallinnuksen riskeiksi Azhar et al. (2008) nostavat tietomallinnuksen haasteelliset juridiset kysymykset, kuten kuka omistaa mallin ja kuka maksaa siitä. Azharin et al. mukaan tietomallia hyödyntävät usein eri tahot kuin mallin tuottaja ja sen ylläpitäjä, minkä vuoksi kustannusten korvauksista joudutaan keskustelemaan. Ongelma on myös vastuukysymykset, kuka vastaa malliin tuodusta tiedosta tai kuka vastaa mallin laadusta ja oikeellisuudesta? Lisäksi Arhar et al. (2008) tuovat esiin integraatio-ongelmat eri ohjelmistojen välillä ja tietojen syöttämisen hitauden malliin, mitkä voivat johtaa työmäärää ja kustannusten kasvuun.

Korpela (2012) taas pitää tietomallinnuksen haasteina ohjelmien ja koneiden toimimattomuutta, suunnitelmien ja mallien laatuongelmia, mallintamisen aiheuttamaa ylimääräistä työtä, aikatauluongelmia, asenne-ja osaamisongelmia, pelisääntöjen puutetta ja suunnittelun yhteistyöongelmia. Korpela (2012) huomauttaa, että tietomallinnustyössä esiin nousseet ongelmat eivät ole yksittäisiä ongelmia vaan ne liittyvät vahvasti toisiinsa.

Korpelan mukaan suurin osa ongelmista pystyttäisiin ratkaisemaan parantamalla tiedonkulkua ja varmistamalla suunnittelutyön edellytysten toteutuminen yhteisten pelisääntöjen avulla.

Ohjelmistojen välinen yhteensopivuus on suuri ongelma tietomallinnuksessa (Azhar et al. 2012; Korpela 2012). Ohjelmistojen yhteentoimivuutta voidaan edistää standardien, säädösten ja lakien avulla. Standardit mahdollistavat eri ohjelmistojen ja aineistojen yhteiskäytön, jolloin tiedon tuottaminen, tallentaminen, käsittely, muokkaus, esittäminen ja jakaminen nopeutuu ja helpottuu merkittävästi (Erving 2008). Erving (2008) on listannut hyötyjä, joita standardointi mahdollistaa esimerkiksi CityGML:n tapauksessa:

  • tietosisällölle saadaan yhdenmukaisempi esitys-ja tallennusmuoto,
  • tiedon hakeminen helpottuu, kun semantiikka on mukana standardimuodossa,
  • aineiston monikäyttöisyys erilaisissa sovelluksissa lisääntyy,
  • aineistojen käsittelyvaiheiden automatisointi yhdenmukaistuu,
  • ollaan riippumattomia tietystä ohjelmistotoimittajasta,
  • tiedon pitkäaikaissäilyvyys parantuu,
  • ja tietojen yhdistäminen helpottuu.

Tietomallityö

Suomisto (2014a, 2014b, 2014c) kuvaa suunnittelutyön evoluutiota kolmevaiheisena. Ensimmäisessä vaiheessa eli sähkökynävaiheessa tietotekniikka korvaa manuaalityökalut. Sähkökynävaihe alkoi 1980-luvulla. Toinen vaihe eli 3Dtietotyö käynnistyi 2000-luvun alussa ja sen mukana tulivat sähköiset palvelut ja digitaaliset tuotteet. Kolmatta vaihetta Suomisto kutsuu tietomallityöksi ja vaihe tulee hänen mukaansa olemaan valtavirtaa 2020-luvulla.

Suunnittelutyön evoluution vaiheet (Suomisto 2014b)

Suunnittelutyön evoluution vaiheet (Suomisto 2014b)

Kaupunkisuunnittelun tietomallityövaihetta voidaan verrata rakennuksen tietomallintamiseen. 3D-kaupunkitietomalli tulee olemaan kaupunkisuunnittelussa ja -rakentamisessa samalla tavalla keskiössä kuin rakennuksen tietomalli on talojen rakentamisessa. Tietomallityössä 3D-kaupunkitietomalliin kerääntyy kaikki kaupungin elinkaaren aikainen tieto, jota hyödyntämällä pystytään esimerkiksi välttämään virheitä ja optimoida kaupunkisuunnittelua ja -rakentamista. 3D-kaupunkitietomalleilla voidaan saavuttaa samanlaisia hyötyjä kuin rakennusten tietomallintamisella saavutetaan. Kolmannen vaiheen lähtökohtia ovat kattava tietomalli, pilvessä sijaitseva data sekä paikasta ja ajasta riippumaton työ. 3D-kaupunkimalli yhdistää kaupunkisuunnittelua, -mittausta ja -rakentamista sijoittumalla eri alojen prosessien väliin helpottamaan tiedonsiirtoa ja muuta vuorovaikutusta.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 9.9.2016

05 Standardien ja tiedonsiirtoformaattien kuvaus

CityGML

Kaupunkimallin tuottamisen kannalta keskeisin tiedonsiirtomuoto (formaatti) ja samalla standardi on CityGML (City Geography Markup Language).

CityGML on avoin XML-pohjainen tiedonsiirtomuoto. Formaatin sovellusskeema perustuu XML:n Geography Markup Language version 3.1.1 (GML3) laajennokseen. Formaatilla on ISO TC211 standardi ja se on hyväksytty yleiseksi tiedonsiirtomuodoksi Open Geospatial Consortium (OGC) taholta.

CityGML:n viimeisin versio on 2.0, ja se on julkaistu vuonna 2012.

CityGML:n skeemat ovat:

  • CityGML Core
  • Appearance (Ulkoasun määrittely)
  • Bridge (Silta)
  • Building (Rakennus)
  • CityFurniture (Kalusteet)
  • CityObjectGroup
  • Generics
  • LandUse (Maankäyttö)
  • Relief (Maastomalli)
  • Transportation (Liikenne)
  • Tunnel (Tunneli)
  • Vegetation (Kasvillisuus)
  • WaterBody (Vesialue)
  • TexturedSurface

CityGML-tiedonsiirtoformaatin kuvaus on katseltavissa ja ladattavissa OGC:n sivuilta.

INSPIRE Rakennusmalli

Tähän linkki.

Muita hyödyllisiä linkkejä

Kaupunkitoimialaryhmän keräämät linkit.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

06 Muu tietomallinnus

Rakennuksen Tietomalli (BIM)

Rakennuksen tietomalli (BIM) on alun perin tarkoittanut rakennuksen 3D-mallia, joka sisältää yksityiskohtaista tietoa rakennuksesta. Tietomalli koostuu keskenään riippuvaisista käytännöistä, prosesseista ja menetelmistä, joiden avulla voidaan hallita rakennuksen ja rakennusprojektin koko elinkaaren aikaisten tietojen kokonaisuutta digitaalisessa muodossa. BIM-malleja käytetään erityisesti arkkitehtuurin, suunnittelun ja rakentamisen alalla (AEC, Architercure, Engineering, and Construction). (Succar 2009). 

BuildingSmart määrittelee BIM:n rakennuksen fyysisten ja toiminnallisten ominaisuuksien digitaaliseksi esitykseksi. Tietomalli on jaettava tiedonlähde rakennuksesta, joka tarjoaa luotettavan perustan päätöksille koko rakennuksen elinkaaren ajan. 

(”Technical Vision”. BuildingSmartin www-sivu <http://www.buildingsmart.org/standards/technical-vision/>. 22.02.2015.). 

Rakennuksen elinkaarella tarkoitetaan aikaa suunnittelusta, rakentamiseen, kunnossapitoon ja purkamiseen.

InfraBIM

InfraBIM työpaketissa on laadittu Inframodel-tiedonsiirtoformaatti (www.inframodel.fi). 

Kansainväliseen LandXML-standardiin perustuva Inframodel on avoin menetelmä infratietojen siirtoon.  Muun muassa Liikennevirasto on edellyttänyt sen käyttöä kaikissa toukokuun 2014 jälkeen alkaneissa väyläsuunnittelukohteissaan. Inframodel-formaatin on tarkoitus toimia laajasti koko infra-alalla – niin suunnitteluohjelmissa kuin mittaus- ja koneohjaussovelluksissa. Käyttöönottohankkeen aikana formaatille on luotu yhtenäinen sisältö ja tehty ohjeet suunnittelu- ja toteutusmallien tiedonsiirtoa varten (www.infrabim.fi).

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

07 Kansainväliset vertailukohdat

Delft 3D

Delftin yliopiston ajankostaisselvitys kaupunkimallin hyödyntämismahdollisuuksista löytyy linkistä.

3D-STADTMODELLE

Kansainvälisenä vertailukohtana kaupunkimallinnuksen hyödyntämismahdollisuukista on esitetty esimerkkejä saksalaisista toteutuksista. Alkuperäinen saksankielinen dokumentti (3D-STADTMODELLE) on katseltavissa täältä.

Esimerkit ovat suomeksi käännettyjä tiivistelmiä alkuperäisessä dokumentissa esitetyistä kaupunkimallinnuksen hyödyntämismahdollisuuksista. Alkuperäinen saksankielinen dokumentti sisältää myös esimerkkeihin liittyvät kuva-aineistot.

1. 3D-mallit näkymäanalyyseissa

  • Voidaan analysoida kahden tai useamman pisteen välisiä näkymäolosuhteita, esim. missä paikassa tietty objekti näkyy parhaiten. Myös pisteiden liikettä voidaan simuloida, jolloin voidaan analysoida, milloin tai miten kauan objekti on nähtävissä tarkastelupistettä liikutettaessa.
  • Voidaan hyödyntää esim. kaupunkisuunnittelussa arvioitaessa uusien rakennusten optimaalisinta sijaintia näkyvyyden tai näköalojen kannalta tai suunniteltaessa uusien tuulivoimaloiden sijaintia.

2. Varjostuksien analysointi 3D-mallien avulla

  • Uusien kookkaiden rakennusten sekä tuulivoimaloiden suunnittelussa tulee huomioida myös näistä aiheutuvat varjostukset.
  • 3D-kaupunkimallien ja erityisen valaistuslaskelmaohjelman avulla voidaan simuloida eri vuorokauden- ja vuodenaikojen vaikutuksia, ja tuulivoimaloiden osalta myös roottoreiden liikkeet otetaan huomioon.
  • Saadaan tietoa esim. kaupunkimaisissa ympäristöissä asukkaiden parvekkeille aiheutuvista varjostuksista sekä avoimilla alueilla tuulivoimaloiden aiheuttamista varjostuksista.

3. 3D-kaupunkimallien käyttö kaupunkisuunnittelussa ja kaavoituksessa

  • 3D-malleilla voidaan visualisoida olemassa oleva rakennuskanta tarkasti sekä esittää vaihtoehtoisia suunnitelmia.
  • Visualisoimalla eri vaihtoehtoja 3D-kaupunkimalleilla voidaan havainnollistaa suunnitelmia paremmin ja ymmärrettävämmin kuin perinteisillä kaksiulotteisilla suunnitelmilla, mikä helpottaa etenkin ei-ammattilaisten osallistumista suunnitteluun.

4. 3D-kaupunkimallit valaistussimuloinnissa

  • Valaistuksen suunnittelu nähtävyyksissä ja kaupunkien keskeisissä rakennuksissa on yleistynyt. Valaistussuunnitelmien tekeminen 3D-kaupunkimalleilla on huomattavasti halvempaa ja vaivattomampaa kuin valaistusten asentaminen, vertailu ja testaaminen paikan päällä.
  • Voidaan simuloida realistisesti erilaisia valaistusvaihtoehtoja perustuen todenmukaisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin (valonlähde, valon jakautuminen, heijastavuus).
  • Etukäteismallintaminen vähentää huomattavasti ylimääräisen rakentamisen ja paikan päällä käyntien tarvetta.

5. 3D-kaupunkimallit tuulivoimaloiden kaavoituksessa

  • 3D-kaupunkimalleilla voidaan arvioida suunnitteilla oleville tuulivoimaloille soveltuvia sijainteja mallintamalla sekä tuulivoimalasta aiheutuvia varjoja että tuulivoimalan näkyvyyttä. Ympäröivä kasvillisuus tulee ottaa huomioon mallintamisen yhteydessä.
  • Malleilla voidaan visualisoida erilaisia mahdollisia sijainteja tuulivoimaloille sekä sitä, miten tuulivoimala ja siitä aiheutuvat varjot tulevat näkymään maisemassa. Tuulivoimalan maisemaan ja ympäristöön aiheuttamien vaikutusten havainnollistaminen etukäteen voi edistää myönteisempää suhtautumista tuulivoimaloita kohtaan.

6. 3D-kaupunkimallit aurinkoenergian hyödyntämisen analyyseissa

  • 3D-kaupunkimalleja voidaan hyödyntää aurinkopaneelien suunnittelussa.
  • 3D-rakennusmallien (LoD2 tai korkeampi) avulla toteutettavilla aurinkoenergian potentiaalisuusanalyyseilla voidaan esittää vielä hyödyntämättömiä, aurinkoenergian hyödyntämiseen soveltuvia kattoja ja niiden vapaita pintoja, sekä arvioida näistä saatavaa energiantuotantoa ja niiden käytöstä aiheutuvaa hiilidioksidipäästöjen vähenemistä.

7. 3D-kaupunkimallit lämmöntarvekarttojen kehittämisessä

  • Perusteellisella kotitalouksien lämmöntarpeen arvioinnilla voidaan saavuttaa huomattavaa energiansäästöä sekä hiilidioksidipäästöjen vähenemistä.
  • 3D-kaupunkimalleja hyödyntämällä voidaan luoda perinteisiä 2D-karttoja tarkempia lämmöntarvekarttoja.
  • Nykyisen lämmöntarpeen lisäksi voidaan simuloida myös rakennusten kunnostuksen vaikutusta lämmöntarpeeseen, minkä avulla voidaan kehittää jatkossa kestävämpiä energiaratkaisuja.

8. 3D-kaupunkimallit rankkasateiden mallinnuksessa

  • 3D-mallien (sis. DTM) ja sadevesiviemäriverkkotietojen avulla voidaan valvoa tulvavesitilannetta voimakkaiden sateiden yhteydessä.
  • Simulaatioiden avulla voidaan paikantaa systemaattisesti tulvariskialueita ja voidaan testata erilaisten tulvien estämisen ja niistä aiheutuvien haittojen vähentämisen menetelmiä (padot, säännöstelyaltaat, pumppaamot ym.) sekä niiden toimivuutta.

9. 3D-kaupunkimallit melu- ja ilmansaaste-ennusteissa

  • Laserkeilausaineiston, siitä johdettujen rakennusten korkeustietojen sekä maastomallin (DTM) avulla on mahdollista mallintaa äänen leviämisen laskelmia (melulaskelmia) ja ilmansaaste-ennusteita.
  • Voidaan hyödyntää esim. meluntorjunnan suunnittelussa ja ilmanlaadun valvonnassa sekä aluesuunnittelussa.

10. 3D-kaupunkimallien ja maanalaisen tiedon integrointi

  • GIS ja CAD -ohjelmistoilla voidaan luoda visualisointeja 3D-kaupunkimalleista, jotka koskevat myös maanalaista tietoa (johdot, kellarit, tunnelit, geologiset ominaisuudet). Ohjelmistolle, jossa yhdistyisi maanpäällisen (rakennukset, sillat, kasvillisuus ym.) ja maanalaisen tiedon visualisointi ja käsittely, olisi tarvetta.
  • 3D-kaupunkimallien ja maanalaisen tiedon yhdistämisellä pyritään muodostamaan työkaluja, joilla voidaan luoda tällaisia maanalaisen ja maanpäällisen tiedon yhdistäviä visualisointeja ja joilla aineistoja voidaan simuloida sekä analysoida.
  • Voidaan hyödyntää esim. kaupunkisuunnittelussa, ympäristönsuojelussa, katastrofinhallinnassa sekä yksityisektorilla.

11. 3D-kaupunkimallit simuloinnissa ja harjoittelussa

  • Erilaisten koulutusten yhteydessä hyödynnettävissä simuloinneissa käytetään 3D-kaupunkimalleja havainnollistamaan todellisia tilanteita (esim. autokoulut, poliisien, palokuntien ja pelastuslaitoksen käyttö, lentosimulaattorit).
  • Etuna esim. vaihtelevien ympäristöolosuhteiden (mm. sää, vuodenajat, tieolosuhteet) simulointi, etuajo-oikeudella ajamisen simulointi, vaaratilanteiden realistinen havainnollistaminen sekä paikallistuntemuksen lisääminen.
  • Myös rakenteellisia toimenpiteitä kuten esim. liikenteen reitityksiä tai joukkoliikenteen laajennuksia voidaan esittää, testata ja vertailla simulaatioissa.

12. 3D-kaupunkimallit turismin ja markkinoinnin apuna

  • 3D-muotoiset kaupunkimallit, maanpintaa kuvaavat mallit tai rakennusmallit eivät ole vielä yleisesti käytössä mobiililaitteilla. Markkinoinnissa ja mainonnassa on kuitenkin toteutettu 3D-malleja mobiilimuodossa.
  • 3D-kaupunkimalleja voi hyödyntää esim. matkailussa, markkinoinnissa ja kiinteistönvälitysalalla
  • Esim. turistit voivat omilla mobiililaitteillaan saada paikasta ja infrastruktuurista 3D-muotoista tietoa ja visualisointeja.

13. 3D-kaupunkimallit hotspot-analyyseissa

  • Hotspot-analyyseilla muodostetaan alueellisia klustereita erilaisten kriteerien perusteella, ja näistä muodostuu ns. lämpökarttoja. 3D-ominaisuuden (korkeus) lisääminen hotspot-analyyseihin lisää karttojen mielekkyyttä ja havainnollisuutta, sillä pelkästään väritykseen perustuvat 2D-mallit voivat olla vaikeita hahmottaa.
  • Voidaan hyödyntää monissa yhteyksissä, kuten geostatistiikassa (esim. julkisten kulkuvälineiden käyttö) tai sosiodemografisten tilastojen yhteydessä (esim. ostovoima) sekä myös tapahtumien analysoinnissa (esim. turvallisuusala, rikostentorjunta).

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

08 Kaupunkimallinnuksen sanasto

Geoinformatiikan sanasto

Sanastokeskus TSK on laatinut Geoinformatiikan sanaston (3. laitos), joka on luettavista linkistä.

InfraBIM sanasto

InfraTM-hankkeen yhteydessä on koottu sanasto, joka sisältää terminologiaa infrarakentamisen tietotekniikan alueelta, erityisesti liittyen mallintamiseen, tiedonsiirtoon ja tiedon yhteiskäyttöön sekä standardointiin. Sanasto on luettavissa linkistä.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

09 Edellytykset kestävän kaupunkimallin käyttöönotolle

1) Tietojärjestelmän valinta

Tähän täydennetään listaa tarjolla olevista järjestelmävaihtoehdoista.

2) Ylläpidon varmistaminen

Ylläpito tulisi varmistaa minimissään vähintään kantakartan tiedoista rakennus- ja väylätiedoille sekä osoitetiedoille ja palvelutiedoille.

3) Kaupunkimallin laadinta

Kaupunkimalli laaditaan tämän ohjeistuksen mukaisesti.

4) Resurssit ja aikataulu

Organisaation on huolehdittava, että sillä

  • on käytössään riittävä osaaminen
  • on valmius kaupunkimallin ylläpitämiseen
  • on käytettävissä oikeat järjestelmät kaupunkimallin hyödyntämiseen
  • on riittävät taloudelliset valmiudet kaupunkimallin toteuttamiseen

5) Tarvittavien hankintojen (kilpailuttaminen) järjestäminen

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

10 Huomioitavaa mallipohjaiseen toimintaympäristöön siirryttäessä

Motivointi

Alkuvaiheesta alkaen on tärkeää tiedostaa organisaatiolle kaupunkimallin todelliset tarpeet. Tavoiteltavat käyttötapaukset tulee pystyä yksilöimään ja määrittämään. Todennäköistä on, että valmis esimerkki löytyy jo muualta.

Onnistuneen projektin edellytyksenä on kaikkien osapuolten sitouttaminen yhteisen päämäärän toteuttamiseen. 

Periaate: Kaikki mukaan!

Tavoitetason määrittäminen

Organisaatiossa on tarpeen käydä keskustelu kaupunkimallin tavoitteista ja samalla tuoda konkreettisesti esille organisaation kannalta keskeisimmät käyttötapaukset, joissa kaupunkimallia tullaan hyödyntämään.

Tässä ohjekirjassa ohjekirjassa esitettyihin käyttötarkoituksiin tavoitetilana LoD2-taso on todennäköisesti riittävä useimpiin eri käyttötapauksiin. 

LoD-tasot on määritelty ohjeen osiossa 17 Mallinnusopas, Osa 2

Avoin data

Kaupunkimallin jakaminen avoimena datana on organisaatiolta tietopoliittinen ratkaisu. Tästä on perusteltua tehdä jo heti alkuvaiheessa päätös. Linjauspäätös pitää huomioida myös tarjouspyyntömenettelyssä, jotta organisaatio  varmistaa syntyviin aineistoihin riittävät käyttöoikeudet.

Jos tavoitteena on avoin data, keskeisintä on ratkaista, miten se jaetaan. Kaupunkimallinnuksessa syntyvien aineistojen tiedostokoot ovat isoja, ja tämä pitää huomioida aineistojen jakelukanavaa toteutettaessa.

Menetelmän valinta

Jos ei ole mitään valmiina, todennäköisesti kannattaa lähteä liikkelle ns. kuorimallin laadinnasta (Mesh-malli).

  • mallia voi hyödyntää sellaisenaan kaupungin muun paikkatietoaineiston ylläpidossa
  • soveltuu tausta-aineistoksi
  • ei vaadi välttämättä syvällistä omaa osaamista kaupunkimallin tuottamisesta

Jos päädytään tietomallipohjaiseen ratkaisuun, tiedonsiirtomuotona käytetään CityGML-muotoa. 

HTML-muotoinen CityGML:n dokumentaatio löytyy täältä.

Ylläpidon järjestäminen

Rikastuva tieto: Kerran hankittua tietoa voi suurella todennäköisyydellä käyttää myös toisaalla. 

Miten kaupunkimallin ylläpitäminen on tarkoitus järjestää? 

Toistaiseksi ylläpidon järjestämisestä on enemmän kysymyksiä kuin vastauksia.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

11 Malliprosessit

Ohjekirjan laadintavaiheessa on tutustuttu Helsingin kaupungin ja Espoon kaupungin kaupunkimallintamisprosesseihin. Tarkoituksena on antaa esimerkinomaisesti yleiskäsitys kaupunkimallintamisesta, jota lukija voi soveltaa edelleen.

Kaupunkimallintaminen Espoossa

Kaupunkimalli syntyy osana kantakakartan ylläpitoa. Ylläpito tapahtuu Trimble Locus -ympäristössä. Tavoitteena on, että kaupunkimalli on yksi paikkatiedon julkaisumuoto.

Kaupunkimallin osat Espoossa:

  • rakennukset (sokkeli, räystäät, harja) + tekstuurit
  • pintamallit
  • osa-aluekohteet (katualueet, kiinteistöt)
  • maanalaiset johdot
  • maanalaiset tilat

Tavoitteena on kaupunkimallien ja suunnittelumallien yhteiskäyttö (IFC, Inframodel, SKP, DWG, pistepilviaineistot). Kaupunki pyrkii pois projekteittain palasina tuotettavasta kaupunkimallista yhtenäiseen tietoaineistoon.

Espoon kaupungissa ei ole toistaiseksi kokemuksia kaupunkimallin hyödyntämisestä CityGML-muotoisena. Espoon kaupungin tavoitteena on julkaista kaupunkimalli CityGML-formaatissa.

Espoon kaupunkimalli, lähtötiedot

Espoon kaupunkimalli, lähtötiedot

Helsinki 3D+

Helsingissä on perustettu kaupunkimallin laadintaa varten kahden vuoden mittainen erillsiprojekti vuosille 2015 – 2016.

Tavoitteena on luoda semanttinen 3D kaupunkimalli, joka käsittää tasot LoD0, LoD1 ja LoD2.
Lähtötietona hyödynnetään kantakartan rakennusten sokkelilinjoja.

Projektin lopputuloksen tavoitellaan pitkän elinkaaren ratkaisua, joka perustuu avoimeen standardiin (CityGML). Valintaan on vaikuttanut standardin monikäyttöisyys, toimivuus, kehityskelpoisuus ja sen INSPIRE-yhteensopivuus.

Helsingin tavoite on säilyttää kaupunkimallitietoa sekä 3DcityDB- että CityGML -muodoissa.

3D implementoidaan osaksi kaupungin palvelutuotannon prosesseja.

3D-tietomalli julkaistaan Helsingissä kaikille käyttäjille maksuttomana avoimena datana. Ratkaisumallilla tavoitellaan tilannetta, jossa avoin data toimii tuotekehitysalustana yrityksille ja muille alan toimijoille, jotka luovat uusia innovatiivisia toteutustapoja markkinoille.

HELSINKI 3D-tietomalli

HELSINKI 3D-tietomalli

Kaupunkimallin pilotit 2016

Kaupunkimallin pilotit 2016

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

12 Mallidokumentit

Tähän on mahdollista lisätä aineistolinkkejä Suomesta ja kansainvälisesti.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

13 Tiedonhankinta

Rajapinnat

Kapunkimallin tuottamisen kannalta oleellisen perustiedon (lähtötiedon) muodostavat kuntien omista rajapintapalveluista saatavat paikkatiedot.

Suosituksena on, että perustiedot ovat saatavissa ja käytettävissä KuntaGML-muodossa. Lähtötiedoista keskeisimmät ovat kantakartta, valmiit rakennukset, osoitteet ja asemakaavat.

KuntaGML-määrittelyt löyvät sekä Kuntaliiton sivuilta että hankkeen projektisivuilta (www.paikkatietopalvelu.fi).

Ilmakuvaus

Kapunkimallinnusta varten suoritettavan ilmakuvauksen (ortokuvaus) tekniset vaatimukset on määritetty Kuntaliiton julkiasemaissa tarjouspyyntömalleissa.

Linkki Kuntaliiton tarjouspyyntömalliin.

Laserkeilaus

Kapunkimallinnusta varten suoritettavan laserkeilauksen tekniset vaatimukset on määritetty Kuntaliiton julkiasemaissa tarjouspyyntömalleissa.

Linkki Kuntaliiton tarjouspyyntömalliin.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

14 Ylläpito

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

15 Tarkistuslista

Valmiin kaupunkimallin hyväksymismenettelyssä huomioitavia asioita ovat:

  • Laadullinen virheettömyys / tasalaatuisuus.
  • Voidaanko malli luovuttaa, tekninen tarkistus (reijät, korkeustasot)?
  • Prosessinmukaisuus. Sisältyykö laadintaan välivaiheiden hyväksymismnenettelyä?
  • Tietomallin validointi.

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

16 Validointi

Validointi on prosessi, jossa tarkistetaan, että kaupunkimalli täyttää sille asetetut kriteerit.

Validoinnin vaiheet:

  • Onko malli teknisesti oikein?
  • Onko malli skeeman mukainen?
  • Attribuuttien oikeellisuuden tarkistaminen
  • Malligeometrian oikeellisuuden tarkistaminen

Käyttökelpoisen CityGML-muotoisen tiedoston täytyy olla oikein muodostettu. Oikeellisuus on mahdollista varmentaa ohjelmalla (validaattori), joka tarkastaa koneellisesti dokumentin oikeellisuuden. Validaattoreita on saatavilla useita sekä kaupallisia versiota että open source -pohjaisia ratkaisuja.

Kaupallisista ratkaisuista ehkä eniten käytetty validaattori on FME Desktop, linkki valmistajan sivuille. FME mahdollistaa geometrian ja topologian tarkistuksen.

Ilmaisista ratkaisuista voidaan mainita esimerkkeinä CityDoctor, joka on ladattavissa täältä sekä val3dity, joka on käytettävissä suoraan selaimessa osoitteesta.

Lisää aiheeseen liittyen voi tutkia esimerkiksi Delftin yliopiston open-source projektista.

opensource_625x

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 16.8.2016

17 Mallinnusopas

Oppaassa käsitellään CityGML-formaatissa olevien 3D-kohteiden mallintamisen tekniseen validointiin liittyviä sääntöjä sekä rakennusten mallintamista eri tarkkuustasoilla (LoD).

Alkuperäisen oppaan on julkaissut SIG 3D (http://www.sig3d.org/).

Oppaan tavoitteena on yhtenäistää ja kuvata 3D-mallintamiseen liittyviä menetelmiä sekä jakaa tietoa käytettävästä formaatista sekä teknologioista.

Linkit oppaisiin

Suomeksi:

Osa 1: Perusteet (säännöt GML-geometrioiden validointiin CityGML:ssä)

Osa 2: Rakennusten mallintaminen (LoD1, LoD2 ja LoD3)

Englanniksi:

Modeling Guide for 3D Objects – Part 1: Basics (Rules for Validating GML Geometries in CityGML) ( Version 0.7.1 EN, English) (viitattu 2.10.2015)

Modeling Guide for 3D Objects – Part 2: Modeling of Buildings (LoD1, LoD2, LoD3) ( Version 2.0.1 EN, English) (viitattu 2.10.2015)

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseenbsf.kaupunki(at)gmail.com

Muokattu 2015

18 Kotimaiset palveluntarjoajat

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

19 Kansainväliset palveluntarjoajat

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

20 Julkiset tiedontarjoajat

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

21 Yksityiset tiedontarjoajat

Ehdota muokkauksia tälle sivulle tästä linkistä tai sähköpostilla osoitteeseen bsf.kaupunki(at)gmail.com

Share This