Webinaari: 3D kaupunkimallit ja virtuaalitodellisuus osallistavassa kaupunkisuunnittelussa

3D kaupunkimallit webinaari

Tervetuloa 3D kaupunkimallit ja virtuaalitodellisuus osallistavassa kaupunkisuunnittelussa -webinaariin 12.12.2018 klo 10-11! Webinaarissa tutkijatohtori Matti Pouke Oulun yliopistosta kertoo millaisia kokemuksia osallistavasta kaupunkisuunnittelusta on saatu viimeisimmissä tutkimuksissa.

Aiheina webinaarissa mm:

  • Osallistavan kaupunkisuunnittelun hyödyt
  • Käyttäjien suhtautuminen osallistamiseen
  • Suurten kaupunkimallien soveltuvuus virtuaalitodellisuuteen
  • Kysymys siitä, miten tosimaailman aistimaailma sekoittuu virtuaaliseen aistiärsykkeeseen.

Tule mukaan kuuntelemaan ja keskustelemaan!

Ilmoittaudu webinaariin tästä linkistä 10.12.2018 mennessä. Lähetämme ilmoittautuneille tarkemmat osallistumisohjeet ennen webinaaria.

Lisätietoja: Tutkijatohtori Matti Pouke, Matti.Pouke(a)oulu.fi

Näppärää rakennusmallinnusta käsiskannerilla

Rakennusten sisätilojen ajantasaista 3D-täsmätietoa hyödynnetään monella tavalla teollisuudessa, suunnittelussa, energiatehokkuuden säätelyn apuna ja kulttuurituotannossa. Paikkatietoa hyödyntävien sovellusten määrä ja niihin liittyvä liiketoiminta onkin kasvussa Suomessa ja kansainvälisesti. Alan nousu merkitsee uusia mahdollisuuksia yrityksille ja tuonee merkittäviä säästöjä myös julkisen sektorin menoihin.

Aiemmin mallien tuottaminen on ollut aikaavievää ja hinta on rajoittanut mallien käyttöä. Sisätilojen 3D- mittaus- ja mallinnustekniikat ovat kuitenkin viime vuosina kehittyneet esimerkiksi liikkuvan kartoituksen menetelmien osalta, mikä on laskenut kustannuksia ja tuonut mallit yhä useamman ulottuville. Tehokkaita menetelmiä mallien vaatiman tiedon keräämiseen on monia. Menetelmä valitaan aina kohteen mukaan.

Sisätilojen liikkuvan kartoituksen haasteena on onnistunut paikannus, jota tarvitaan tarkan mallin luomiseen. Ratkaisu ongelmaan on samanaikaisesti paikantava ja kartoittava SLAM-teknologiaan perustuva kartoitusmenetelmä. Se mahdollistaa tehokkaan tiedonkeruun myös kohteissa, joissa satelliitteihin perustuva paikannus ei toimi. Aalto-yliopistossa joulukuussa 2017 julkaistussa Aino Keitaanniemen diplomityössä selvitettiin SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping) -käsiskannerin soveltuvuutta rakennuksen geometrian mallintamiseen ja mallien luomisen nopeuttamiseen. Tulokset olivat lupaavia erityisesti sisätilamallien osalta.

Käsiskannerilla nopeasti valmista
Käsiskannerilla mittaaminen on yksinkertaista: kartoittaja kävelee mitattavan rakennuksen läpi laserkeilain kädessä ja laite tallentaa ympäristöstä 3D-pistepilven, josta malli voidaan tuottaa. Mittaus käsiskannerilla on vähintään 10 kertaa nopeampaa kuin sisätilamittauksissa usein käytetyillä maalaserkeilaimilla. Alle 10 metrin mittausetäisyydeltä voidaan hitaasti kävellen luoda pistepilvimalli, jonka tarkkuus on senttimetrien luokkaa. Näin tarkka malli soveltuu hyvin esimerkiksi sisustussuunnitteluun, teollisuuden tarpeisiin ja kulttuuriperintökohteiden dokumentointiin. SLAM-menetelmässä laite paikantaa itsensä ilman erillistä paikannussensoria kuten GNSS-paikanninta. Laite kerää havaintoja ympäristöstään erilaisilla sensoreilla ja muodostaa näistä havainnoista kartan. Kartan ja maamerkkien avulla laserkeilaimen ja inertiamittausyksikön sisältävä laite paikantaa itsensä ympäristöönsä nähden.

Useimmiten lopullinen paikannus tapahtuu jälkilaskennalla, kuten Keitaanniemen diplomityössä tutkitulla ZEB-REVO-keilaimella. Uusimmilla käsikeilaimilla paikannus voidaan toteuttaa myös reaaliaikaisesti. Laitteeseen liitetyn mobiililaitteen näytölle reaaliaikaisesti piirtyvän 3D-pistepilvimallin ansiosta mahdolliset puutteet pistepilvessä havaitaan jo aineistoa kerätessä. Näin voidaan vähentää uudelleenmittausten tarvetta ja tehostaa rakennusmallien luomista entisestään.

Tutkimuksessa koko ZEB-REVO -aineistoa verrattiin myös maalaserkeilauspistepilveen. Tuloksia edustavat sisätiloissa ylärivin kuvat ja ulkoa alarivin kuvat. Lisäksi kuviin on merkitty suurimmat erot pistepilvien välillä. Valkoisella soikiolla on merkitty peilipintojen tai kasvillisuuden aiheuttamat erot ja punaisilla soikioilla on merkitty kohdat, joista ei ollut maalaserkeilausaineistoa tai kohde oli liikkunut mittausten välissä.

Säästöjä kiinteistönhoitoon ja kilpailukykyä teollisuuteen
Rakennusten 3D-tietomallien hyödyntämisestä on hyviä kokemuksia teollisuusympäristössä. Yhtenä esimerkkinä on suomalaisen teollisuuden kilpailukyvyn parantamiseen tähtäävä Varpu-projekti. Projektissa parannetaan tehdastyöskentelyn tehokkuutta ja turvallisuutta 3D-malliin liitetyn virtuaalitodellisuuden ja lisätyn todellisuuden avulla.

Tarkoille rakennusmalleille on kysyntää myös muualla. Riittävän ja täsmällisen rakennustiedon avulla esimerkiksi kiinteistöjen ylläpitokuluja on mahdollista supistaa merkittävästi. Rakennusten 3D-malleihin liitetyn anturidatan avulla voidaan seurata kiinteistön energiankulutusta sekä lämpöhukkaa ja puuttua havaittuihin ongelmiin nopeasti.

3D- malleihin liitetyn ajantasaisen rakennustiedon avulla kunkin rakennuksen erityispiirteet on mahdollista huomioida ylläpidossa. Oikein kohdennettujen korjausten avulla rakennusten elinkaari pidentyy samalla kun edistetään rakennusten sekä niissä oleskelevien ihmisten terveyttä. Riittävä tieto auttaa lisäksi välttämään ei-toivottuja yllätyksiä remontointivaiheessa, jolloin lopulliset kustannukset ovat paremmin ennakoitavissa. Tämä on hyvä uutinen myös yksittäiselle kiinteistönomistajalle.

Lisää aiheesta DI Aino Keitaanniemen diplomityöstä: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201712188002

Teksti:

Aino Keitaanniemi, Tohtorikoulutettava, Aalto Yliopisto

Tiina Uro, Projektikoordinaattori, Paikkatietokeskus

Pääkuvassa tutkimuksen kohteena olleen Tamminiemen pistepilvet siten, että vasemmalla puolella on integroidulla kameralla värjättynä maalaserkeilattu pistepilvi ja oikealla puolella on ZEB-REVO:n pistepilvi.

Laserkeilauksen uudet tuulet kiinnostavat maailmalla

Kun pistepilvien alalla etsitään uutta, kansainvälinen yleisö kääntää katseensa pohjoiseen. Pointcloud- hankkeen tutkijoiden artikkeli liikkuvasta laserkeilauksesta ylsi GIM International -lehden vuoden 2016 kymmenen luetuimman joukkoon.

Artikkelissa Laser Scanner in a Backpack – The Evolution towards All-terrain Personal Laser Scanners Antero Kukko, Harri Kaartinen ja Juho-Pekka Virtanen esittelivät Paikkatietokeskuksessa kehitetyn Akhka R2 -reppulaserkeilaimen luomia uusia mahdollisuuksia erilaisissa käyttöympäristöissä.

Millimetrintarkkaa pistepilveä tuottava reppukeilain tuo ympäristön 3D-mittauksiin lisää joustavuutta. Kannettava keilainjärjestelmä tarjoaa ratkaisun esimerkiksi ilmasta kerätyn aineiston katvealueiden kartoittamiseen. Se on omiaan siinä työssä mikä on ollut aiemmin lähes mahdotonta toteuttaa liikkuvalla laserkeilauksella: vaikeakulkuisten kohteiden, monimutkaisten kaupunkiympäristöjen ja metsien yksityiskohtaisessa kartoittamisessa.

Henkilökohtaisten laserkeilauslaitteistojen kehitys ja käyttöönotto mahdollistavat nykyistä yksityiskohtaisempien tietojen kustannustehokkaan keräämisen tarkkojen 3D-mallien pohjaksi. Menetelmien kehittyminen hyödyttää monien eri alojen osaajia aina maantieteilijöistä ja metsänhoitajista kaupunkisuunnittelijoihin.

Myös toinen tutkijoidemme artikkeli julkaistiin viime vuonna GIM Internationalissa. Artikkelissa The Current State of the Art in UAS-based Laser Scanning esiteltiin alan uusia tuulia vertailemalla miehittämättömässä ilmalaserkeilauksessa hyödynnettävien laserkeilausjärjestelmien käyttömahdollisuuksia erityyppisissä kohteissa sekä arvioimalla niiden etuja erilaisten käyttäjäryhmien näkökulmasta.

Tavoitteenamme on, että työmme jättää jäljen kansainvälisen tiedemaailman menestystarinoihin myös vuonna 2017.

 

Osallistu webinaariin: Rakennetun ympäristön pistepilvet 21.3. klo 10-10.40.

Webinaarisarjamme jatkuu maaliskuussa 21.3. klo 10 ”Rakennetun ympäristön pistepilvet” -webinaarilla, jossa JP Virtanen Aalto-yliopiston rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutista esittelee alan uusimpia tuulia tutkimustiedon valossa. Keskiössä ovat kysymykset, kuinka kokonaisvaltaisesti rakennettua ympäristöä pystytään nykytekniikalla mittaamaan, ja mihin tätä tietoa voidaan soveltaa?

Webinaarissa esitellään vaihtoehtoja sisä- ja ulkotilojen mittaamiseen tiheiksi pistepilviksi. Tosielämän case-esimerkkien kautta osallistujat pääsevät tutustumaan menetelmien ominaisuuksiin käytännössä. Mittausmenetelmien suorituskykyä ja rajoituksia esitellään sekä ulko- että sisätilojen osalta, unohtamatta tekniikan kehityssuuntia.

Kysymysten lisäksi kuulemme mielellämme tiedon hyödyntäjien tarpeista tutkimukselle.

Webinaari toteutetaan selainpohjaisella alustalla. Ilmoittaudu mukaan 20.3. klo 14 mennessä täällä.

Lisätietoja webinaarista juho-pekka.virtanen@aalto.fi / 050 405 7791.

Pointcloud Rakkaudesta tieteeseen -tapahtumassa 14.2. – ratkaisuriihet katsottavissa

Strategisen tutkimuksen neuvoston ohjelmat järjestivät Rakkaudesta tieteeseen -tilaisuuden Musiikkitalolla 14.2.2017. Tilaisuus toi yhteen tutkijat ja tiedon hyödyntäjät.

Tarjolla oli tietoiskuja ja ratkaisuriihet, jossa keskusteltiin kuudesta ajankohtaisesta teemasta, esimerkiksi digitaalisen murroksen vaikutuksista teollisuuteen ja palveluihin, kestävän kaupunkikehityksen edellytyksistä sekä kansalaisten yhdenvertaisuudesta teknologisen murroksen keskellä. Kooste tilaisuudesta ja teemojen ratkaisuriihien videot löytyvät Suomen Akatemian verkkosivuilta www.aka.fi/rakkaudestatieteeseen.

Osallistuimme Urbanisaatio ja älykaupungit -ratkaisuriiheen, jossa yhtenä keskustelijana oli hankkeestamme Juha Hyyppä. Juha kertoi 3D-pistepilvien luomista uusista mahdollisuuksista yhteiskunnalle ja liiketoiminnalle. Kommentaattoreina toimivat ministeri Anu Vehviläinen, apulaiskaupunginjohtaja Anni Sinnemäki ja Euroopan alueiden komitean puheenjohtaja Markku Markkula.

Juha Hyyppä keskustelemassa pistepilvistä ja 3D-mallinnuksesta STN rakkaudesta tieteeseen -tapahtumassa

 

”Kun kaupunkisuunnitelmat viestitään koko ajan näkyvillä olevilla vuorovaikutteisilla 3D-malleilla, joihin ihmisten omat kokemukset otetaan mukaan, suunnittelu alkaa toimia. Kaupunkisuunnittelun käytäntöjä pitää uudistaa 2D:sta 3D:ksi”, totesi Euroopan alueiden komitean Markku Markkula.

Päivän aikana voi myös tutustua teemojen postereihin ja vierailla ”hypistelynurkassa”, jossa esittelimme uuden miniatyyritiekartoitusdemon hologrammitekniikalla.

Postereilla riitti kiinnostuneita kävijöitä pitkin päivää
Oulun yliopiston tutkijamme Hannu Kukka ja Matti Pouke esittelivät kaupunkinäkymää virtuaalilaseilla
Hologrammidemo tieympäristön pistepilviaineistosta ja sen luokittelusta

 

COMBAT/pointcloudin posterin avoimista kaupunkimalleista löydät täältä, ja rakennetun ympäristön 3d-digitalisaatiosta täältä.

Tilaisuuden järjesti  Suomen Akatemian yhteydessä toimiva Strategisen tutkimuksen neuvosto, jonka hankkeet etsivät ratkaisuja suuriin yhteiskunnallisesti merkittäviin ilmiöihin.

Avoimet kaupunkimallit ja World of Warcraft: Mitä fantasiakaupungit voivat opettaa meille?

Ajatellaanpa verkossa pelattavia massiivisia roolipelejä kuten World of Warcraftia, Guild Wars 2:sta tai Elder Scrolls Onlinea. Iso osa näiden pelien viehätyksestä rakentuu mielenkiintoisen, elävän maailman sekä maailmaa kansoittavan pelaajakunnan varaan. Näiden pelien suuret kaupungit toimivat kohtaamispaikkoina ja tarjoavat monenlaisia palveluja pelaajille. Pelien fantasiakaupungit ovat paikkoja, joissa käyttäjät viihtyvät ja haluavat viettää aikaansa. Niistä voidaan ottaa oppia tosielämän kaupunkimalleihin, joita kehitetään ja demonstroidaan myös Pointcloud-hankkeessa.

Fantasiakaupungeista Ouluun

Toisin kuin edellä mainitut fantasiakaupungit tosielämän kaupunkimallit on rakennettu mahdollisimman tarkoiksi kopioiksi fyysisestä maailmasta. Verkossa toimivat 3D-mallit tarjoavat monenlaisia uusia mahdollisuuksia kaupunkisuunnitteluun sekä matkailun edistämiseen. Viimeksi mainitusta hyvänä esimerkkinä toimii Googlen Streetview-palvelu, jossa käyttäjä voi virtuaalisesti kulkea missä tahansa kaupungissa. Streetview-palvelu tosin käyttää 2D-panoraamakuvia eikä näin ollen ole täydellinen 3D-malli.

Teknologiat visuaalisesti näyttävien 3D-kaupunkimallien luomiseen ovat kehittyneet vauhdilla viime vuosina. Muun muassa Oulussa on toteutettu 30 korttelia sisältävä virtuaalimalli kaupungin keskustasta. Teknologian kehityksestä huolimatta 3D-kaupunkimalleista puuttuvat pelien fantasiakaupungeista tutut palvelut sekä laaja käyttäjäkunta.

Mitä kaupunkimallit ovat ja mikä tekee niistä avoimia?

Kaupunkimallin ydin koostuu virtuaalisesta 3D-mallista, joka kuvaa kaupungin nykytilaa sekä suuresta määrästä paikkaan sidottua tietoa. Virtuaalinen 3D-malli voidaan tuottaa useilla eri tekniikoilla eri lähtöaineistoja käyttäen sekä visuaaliselta ilmeeltään hyvin eri laatuisena. 3D-pistepilvien lisäksi kaupunkimallien onnistuneeseen toteutukseen tarvitaan usein muitakin aineistoja, kuten paikkatietoaineistoja tai yksittäisten rakennusten CAD- ja rakennusmalleja.

3D-mallin tuotantoa säätelevät yleensä kaksi päätekijää, jotka ovat kaupunkimallin käyttötarkoitus sekä mallinnustyön hinta. Tyypillisesti voidaan sanoa, että mitä yksityiskohtaisempi 3D-malli, sitä enemmän se sisältää kallista käsin tehtävää mallinnustyötä. Lisäkustannuksia aiheuttaa myös 3D-mallin päivittäminen kaupunkikuvan muuttuessa. Tästä syystä 3D-mallin luomis- ja päivitysprosessin automatisointiin on syytä paneutua huolella.

Avoimissa kaupunkimalleissa visualisointiin käytetty 3D-lähdeaineisto sekä paikkaan sidottu tieto on vapaasti kaikkien toimijoiden hyödynnettävissä. Avointa tietoa voidaan ammentaa monista eri tiedonlähteistä, jotka saumattomasti yhdistyvät kaupunkimallissa ja sen sisältämässä tietokannassa. Avoimuus luo mahdollisuuden tarkastella kaupunkimallia myös innovaatioalustana, joka käytännössä tarjoaa digitaalisen käyttöliittymän tulevaisuuden älykkääseen kaupunkiin.

Kohti uusia sovelluksia ja virtuaalista läsnäoloa

Kaupunkimalli ilman todellisia tarpeita ratkaisevia sovelluksia on kuin koristeltu jalkapallokenttä ilman pelaajia – se jaksaa viihdyttää katsojiaan vain hetken. Riippuen paikkaan sidotun tiedon monipuolisuudesta sekä käytetyn 3D-mallin visuaalisesta laadusta, kaupunkimalli voi tarjota suuren joukon hyödyllisiä sovelluksia kaupunkien, kuntalaisten sekä yritysten käyttöön.

Siinä missä tavallinen kuntalainen voi arvioida talonsa katolle sijoitettavien aurinkoenergiapaneelien kannattavuutta tai ihastella virtuaalista näkymää tulevan kotinsa olohuoneen ikkunasta, voivat yritykset suunnitella palveluverkostojensa uudistamista aluekohtaisten väestöennusteiden sekä ihmisten liikkumista kuvaavien mallien avustuksella. Mikäli 3D-mallin tarkkuus on riittävän hyvällä tasolla voi se tulevaisuudessa toimia myös itseohjautuvien autojen tiedonlähteenä sekä pelastusviranomaisten karttana rakennetussa kaupunkiympäristöissä.

Virtuaali- ja lisätyn todellisuuden tekniikoiden kehittymisen myötä avoin kaupunkimalli voi tulevaisuudessa toimia myös sosiaalisen kanssakäymisen kenttänä. Virtuaaliset tapahtumat ja konsertit eivät ole vielä täysin tätä päivää, mutta tulemme muutamien vuosien päästä kokemaan suuren murroksen tällä saralla. Vaikka virtuaalinen ei korvaa fyysistä läsnäoloa, tarjoaa se paljon uusia osallistumismahdollisuuksia muun muassa vanhuksille, liikuntarajoitteisille sekä matkan päällä oleville ihmisille.

Kaupunkimallien haasteet: mitä pelit voivat meille opettaa

Suurimpana haasteena kaupunkimallien yleistymiselle on saada virtuaalisiin kaupunkeihin hyödyllisiä palveluja ja sovelluksia sekä houkutella suuria joukkoja käyttäjiä. On vaikea sanoa kumpi johtaa toiseen, ja tämä onkin yksi virtuaalisten kaupunkimallien mielenkiintoisimmista tutkimuskysymyksistä.

Pelimaailmoissa kaupunkien suosio kohtaamispaikkoina on ymmärrettävää, sillä ne liittyvät usein tiiviisti pelin tarinaan sekä pelimekaniikkaan. Suosittu Second Life -palvelu on kuitenkin näyttänyt, että virtuaalimaailmoihin on mahdollista houkutella suuria käyttäjäjoukkoja ilman pelillisiä aspekteja, kunhan käyttäjät kokevat maailman riittävän kiinnostavaksi ja toiminnallisuudeltaan rikkaaksi.

Kaupunkimallien tulisikin ottaa oppia pelikaupungeista ja Second Lifesta tulevaisuuden palveluja suunniteltaessa. Vain näin voimme varmistaa, että kaupunkimallit eivät jää pelkäksi kuriositeetiksi, aavekaupungeiksi, joissa satunnainen vierailija pian kyllästyy sisällön puutteeseen eikä palaa enää koskaan.


Kuva: Oulun kaupungin keskustasta on mallinnettu 30 korttelia.

Teksti ja kuva: Timo Koskela ja Hannu Kukka