VOINTIA - VIRTUALMIKKELI Esiselvitys. Raportti CampusIT

Transkriptio

1 VOINTIA - VIRTUALMIKKELI Esiselvitys Raportti CampusIT Kesäkuu 2008

2 Versio Pvm Selite Tekijä Pieniä kirjoitusvirhe- ym. korjauksia Esa Hannus Puhtaaksikirjoitus + selkeyttäviä rakennemuutoksia Esa Hannus Loput sisällöt + palaverissa esitetyt täydennykset Esa Hannus Esa Hannus Esa Hannus Esa Hannus Esa Hannus Esa Hannus Rakenne + sisältö alustavilla paikoillaan, auki kirjoituksia puuttuu Esa Hannus Esa Hannus Esa Hannus Pääsisältö kasassa, rakenne avoin Esa Hannus 0.2 Esa Hannus Pohja ja alustava sisällysluettelo Esa Hannus

3 KUVAILULEHTI Päivämäärä Tekijä(t) Esa Hannus Yksikkö CampusIT-ryhmä Nimeke VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys Tiivistelmä Asiasanat (avainsanat) virtuaalitodellisuus, kyberavaruus, VRML, mallintaminen, kolmiulotteisuus, kaupunkimallit Sivumäärä Kieli URN Suomi Huomautus (huomautukset liitteistä) Toimeksiantaja Mikkelin teknologiakeskus Oy (Miktech)

4 DESCRIPTION Date June 30, 2008 Author(s) Esa Hannus Department CampusIT-team Title VOINTIA VirtualMikkeli: preliminary survey Abstract Subject headings, (keywords) virtual reality, VRML, 3D modelling, three-dimensional space, city model Pages Language URN Finnish Remarks, notes on appendices Assigned by Mikkelin teknologiakeskus Oy (Miktech)

5 SISÄLTÖ 1 TIIVISTELMÄ JOHDANTO AIHEPIIRI JA KÄSITTEITÄ Metaverse Virtuaalimaailmat Peilimaailmat Vahvistettu todellisuus Lokielämä Paikkatieto, 3D-mallit ja kaupunkimallit HAVAINTOJA VIRTUAALIKAUPUNGISTA Sisältö ja palvelut ominaisuudet ja toiminnot Tekniikat ja aineistot Sosiaalis-viihteelliset virtuaalimaailmat Paikkatietoperusteiset peilimaailmat Ammattikäytön simulaatiosovellukset Kaupunkimalli- ja GIS-järjestelmät D-virtuaalimallien jakeluohjelmistot Ohjelmoitavat alustat ja moottorit Aineistot, tiedostomuodot ja standardit Toimintamallit ESITYS VIRTUALMIKKELIKSI Yleisesti Sisältö ja palvelut Portaali ja kartta Matkailukohteet ja nähtävyydet Kaupunki-, rakennus- ja seutusuunnittelu Elämystuotanto ja suunnittelu Verkkokaupat... 43

6 5.2.6 Virtuaalikanssakäyminen ja läsnäolo Palvelujen laajennusnäkymiä Ominaisuudet ja toiminnot Tekniikka ja aineistot Tekniikka Aineistot Toimintamalli Toimintafilosofia ja toimijat Tiekartta LOPUKSI LÄHTEET LIITTEET

7 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 1 1 TIIVISTELMÄ VOINTIA VirtualMikkeli on luonteeltaan esiselvityshanke, jonka tarkoituksena oli taustoittaa kolmiulotteisten virtuaalitodellisuusteknologioiden hyödyntämistä erilaisten kaupunkipalvelujen toteuttamisessa Internetissä. Tavoitteena oli selvittää virtuaalisen kaupungin, VirtualMikkelin, sisältö, teknologiset mahdollisuudet sekä mahdollinen toiminta- ja ylläpitomalli. Selvitys perustui tutkimusraportteihin, asiantuntijoiden haastatteluihin ja kirjoituksiin, kerättyihin tulevaisuustarinoihin sekä toiminnassa olevien virtuaalimaailmojen ja erilaisten ohjelmistojen ja aineistojen kokeiluihin. Esimerkkitapauksena käytettiin Mikkelin kaupunkiseutua. VirtualMikkelin nähtiin liittyvän aihepiiriin, johon kuuluvat virtuaalitodellisuus, 3D-maailmat, 3D-kaupunkiympäristöt, 3D-Internet ja verkkopalvelut. Aihepiiriä voi tarkastella ns. metaversen ja kaupunkimallinnuksen kautta. Metaverse on visio ja kehityssuunta, jossa erilaiset virtuaalitodellisuuksien suuntaukset virtuaalimaailmat, peilimaailmat, vahvistettu todellisuus ja lokielämä sulautuvat toisiinsa. Kaupunkimallinnuksessa luodaan maantieteellisiin aineistoihin, paikkatietoihin, perustuvia visuaalisia 3D-malleja todellisesta ympäristöstämme. Kaupunkien lisäksi kyseeseen tulevat myös muut alueet. Tässä esitetään yksi todennäköisesti toteuttamiskelpoinen näkemys Virtual- Mikkeliksi. Se on laadittu varsin laajasta näkökulmasta, ja siinä on pyritty huomioimaan myös laajennettavuus. Esiselvityksen luonteeseen kuuluu kuitenkin yksityiskohtaisempien jatkoselvitysten tarve, sekä riski niissä löytyviin merkittäviinkin toteutusongelmiin ja -rajoituksiin. VirtualMikkeli on peilimaailma, jolla on lisäksi virtuaalimaailman toimintoja. Palvelujen ja kaavaillun luonteen perusteella se on ensisijaisesti maantieteellinen järjestelmä, johon liitetään muita toimintoja. VirtualMikkeli koostuu käyttäjistä, palveluista ja teknisestä alustasta. Käyttäjiä ovat tavalliset kansalaiset ja organisaatioiden asiantuntijakäyttäjät sekä ylläpitäjät. Palveluita voi olla mo-

8 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 2 nenlaisia, ja ne voivat olla suunnattu eri käyttäjäryhmille avoimesti tai rajatusti, ja niitä voivat tuottaa eri organisaatiot. Teknisen alustan muodostavat 3Dmallinnettu ympäristö ja tarvittava tietotekniikka, jotka tarjoavat palveluiden tarvitsemat toiminnot ja ominaisuudet. VirtualMikkeli toimii 3D-portaalina ja/tai 3D-käyttöliittymänä sekä 3Dkarttana. Se tarjoaa 3D-esittelyjä kaikenlaisista matkailukohteista ja -reiteistä sekä -nähtävyyksistä ja mahdollisuuden virtuaaliseen tutustumiseen, perehtymiseen ja matkailuun. Virtuaalikaupungissa voidaan järjestää erilaisia elämyksiä, virtuaalitapahtumia, joihin osallistutaan avatarien ja/tai webkamerayhteyksien ja/tai keskustelujen ym. avulla, sekä käydä kaksi- tai kolmiulotteisissa verkkokaupoissa. Kaupunki-, rakennus- ja seutusuunnittelussa todellisuutta vastaavasta 3D-mallista saa lähtötietoja, ja järjestelmää voi käyttää vaihtoehtoisten suunnitelmien vertailuun sekä esittelyyn ja yleisöpalautteen keräämiseen. Lähtötieto- ja suunnittelunäkökulmaa voi soveltaa myös matkailuun ja tapahtumiin liittyvissä toiminnoissa. VirtualMikkelissä voi myös oleskella vapaasti ja kommunikoida toisten kanssa avatarien ja mediayhteyksien avulla. Laajennusnäkyminä ovat esimerkiksi reaalimaailman on-line -paikantaminen sekä avusteinen ja sekoitettu todellisuus, joille on erityisesti yhdistettyinä löydettävissä sovelluksia lähes kaikissa edellä esitetyissä palveluaihepiireissä. Ominaisuuksiltaan ja toiminnoiltaan VirtualMikkeli on kattavilla hakutoiminnoilla varustettu graafinen 3D-ympäristö, jossa on seutukunnan kattava todelliseen koordinaatistoon ja korkeustietoon sekä ulkoasuun perustuva 3D- (kaupunki)malli. Sen käyttö on kaikille avointa, mutta se voi tarjota sekä ilmaisia että kaupallisia ja virallisia palveluja. Käyttäjät voivat myös esiintyä, liikkua ja kirjautua 3D-maailmaan itse valitsemallaan hahmolla ja kommunikoida sen kautta (avatar) sekä muokata ja rakentaa itselleen omaa ympäristöä. Tekniikan osalta havaittiin, että lähes kaikille osa-alueille on teknologinen mahdollisuus, mutta kattavaa, valmista teknistä alustaa ei ainakaan vielä toistaiseksi ole saatavilla. Tällä hetkellä toiminnassa olevien virtuaalimaailmojen

9 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 3 (esim. Second Life) ja peilimaailmojen (esim. Google Earth) liiketoimintamallit ja/tai toimintatavat ja/tai tekniset ominaisuudet eivät ainakaan toistaiseksi sovi tai riitä VirtualMikkelin toiveisiin. VirtualMikkelille nähtiin kolme vaihtoehtoista ratkaisua: 1) odotetaan välineiden kehittymistä, 2) tyydytään jonkun nykyisen vaihtoehdon tarjoamiin ominaisuuksiin tai 3) rakennetaan ohjelmoimalla oma mahdollisimman sopiva ratkaisu. Jokaiseen em. teknisen ratkaisun vaihtoehtoon liittyy merkittäviä rajoittavia ja/tai huomioitavia tekijöitä. Tässä esityksessä teknisen toteutuksen valintana on oman teknisen ratkaisun rakentaminen, johon voi ehdottaa kahta vaihtoehtoa: avoimeen lähdekoodiin perustuva maantieteelliset aineistot hallitseva alusta ja/tai kehityspaketti (SDK) + virtuaalimaailmojen ja/tai eri osaalueiden ja toimintojen avoimeen lähdekoodiin perustuvat koodikirjastot ja kehityspaketit (SDK:t) kaupallinen maantieteelliset aineistot hallitseva kehityspaketti (SDK) + virtuaalimaailmojen ja/tai eri osa-alueiden ja toimintojen avoimeen lähdekoodiin perustuvat koodikirjastot ja kehityspaketit (SDK:t). Teknisessä toteutuksessa on pyrittävä huomioimaan standardit sekä järjestelmän että tietomuotojen osalta. Lisäksi toteutuksen tulisi tukea myös epästandardeja, yleisesti käytettyjä tiedostomuotoja ja järjestelmäratkaisuja. Keskeisiä standardeja ovat kolmiulotteiseen Internetiin liittyvät VRML ja X3D, kolmiulotteisten aineistojen COLLADA, paikkatietoaineistojen CityGML, GML ja KML, paikkatietojen verkkopalveluja määrittävät WMS, WFS, ym. sekä yleensä Internetiin liittyvät määrittelyt kuten XML. Yleisesti käytetyistä tiedostomuodoista ehkä keskeisimpiä ovat paikkatietotiedostojen ESRI shape (.shp) sekä 3D-mallinnuksen 3D Studio Max (.3ds) ja Blender (.blend). Kolmiulotteisen mittasuhteiltaan ja sijainniltaan riittävän tarkan kaupunkikeskustaa esittävän aineiston tuottaminen on mittava ja asiantuntemusta vaativa prosessi. Koska esitetyn kaltaisen virtuaalisen kaupungin toteutuksessa tarvitaan merkittäviä kehityspanoksia jo teknisen alustan rakentamiseen, mahdollisimman valmiin aineiston käyttö helpottaisi toteutusta merkittävästi.

10 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 4 Avainajatuksia tämän esityksen mukaisessa VirtualMikkelin toteutuksessa ovat: 1) pyrkimys avoimien standardien käyttöön, 2) pyrkimys vapaiden ja avoimien välineiden käyttöön, 3) pyrkimys mahdollisimman laajaan alustariippumattomuuteen ja 4) hyödyntää muuten yleisesti hyväksyttyjä menetelmiä, välineitä ja tiedostomuotoja. Hankkeelle sopisi sen omistava erilaisista toimijoista koostuva ydinryhmä, joka on pääasiassa seudullisesti sitoutunut. Ryhmän koko ja koostumus voi muuttua hankkeen edetessä. Ryhmään voisi kuulua opetus-, tutkimus-, innovointi- ja kehitystoimijoita sekä aihepiiriin kuuluvia tai seudullisesti muuten merkittäviä yrityksiä. Myös julkishallinnon osallistuminen olisi hyödyllistä. Tietotekniikka-asiantuntijoiden mukaan pelkästään julkiseen demoon johtava kehitysvaihe vaatii asiaan panostamista. Ammattimaisen, kaupallisen toteutuksen näkökulmasta tämä kehitysvaihe tarkoittaisi karkeasti arvioituna henkilötyökuukautta, kk:n aikajaksoa ja n :n panostusta. Mikäli ko. käynnistysvaiheen kehitystyö tehtaisiin oppilaitosvetoisesti ja opiskelijoita hyödyntäen, voidaan olettaa, että tarvittava aikajänne saattaa olla pidempi ja kustannukset pienempiä. Kehitystyötä ei todennäköisesti pysty juurikaan nopeuttamaan lisäämällä henkilöresursseja. Aikasäästöä voisi kuitenkin saada määrittelemällä järjestelmälle vaatimattomampia ominaisuuksia tai toimintoja tai tukeutumalla valmiimpiin tietoteknisiin ratkaisuihin. Myös viimeksi mainittu valinta tarkoittaisi joistakin ominaisuuksista ja toiminnoista luopumista.

11 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 5 2 JOHDANTO Ovatko kyberunet kolmiulotteisesta Internetistä käymässä toteen? Erilaisia 3D-visualisointeja tehdään mutterista maapalloon monia käyttötarkoituksia varten. Kolmas ulottuvuus on tullut osaksi ympäristön ja rakennusten suunnittelua ja tiedonkeruuta. 3D-grafiikka ja nopeat tietoliikenneyhteydet ovat nykyään myös tavallisten ihmisten käytettävissä. Samaan aikaan ihmiset ovat alkaneet hakea tietoverkosta viihdettä, palveluja, sosiaalisia kontakteja ja yhteisöllisyyttä. Kehityksen seurauksena verkkoon on syntynyt erilaisia kolmiulotteisia virtuaalimaailmoja, peilitodellisuuksia ja pelimaailmoja, joita hyödynnetään viihteen lisäksi monin eri tavoin. Näitä virtuaaliympäristöjä on satoja, ja niillä on miljoonia käyttäjiä sadoista eri maista lähes kaikissa ikäryhmissä. Kehityssuuntana on sulautuminen toisiinsa ja mobiilikäyttö. VOINTIA VirtualMikkeli on luonteeltaan esiselvityshanke, jonka tarkoituksena on taustoittaa kolmiulotteisten virtuaalitodellisuusteknologioiden hyödyntämistä erilaisten kaupunkipalvelujen toteuttamisessa Internetissä. Tavoitteena on selvittää virtuaalisen kaupungin sisältöä, teknologisia mahdollisuuksia sekä toimintamallia. Selvitys perustuu tutkimusraportteihin, haastatteluihin ja kirjoituksiin, kerättyihin tulevaisuustarinoihin sekä toimivien virtuaalimaailmojen ja erilaisten ohjelmistojen ja aineistojen kokeiluihin. Esimerkkitapauksena käytetään Mikkelin kaupunkiseutua. Selvitys tehdään projektityönä Mikkelin ammattikorkeakoulun CampusIT -ryhmässä Mikkelin teknologiakeskus Oy:n (Miktech) toimeksiannosta osana VOINTIA Virtuaalimatkailua ja personoitua palvelua Itä-Suomessa -hanketta. Laajempaan Itä-Suomen Innovatiiviset Toimet -ohjelmaan kuuluvan VOINTIA -hankkeen tarkoituksena on uusien, innovatiivisten teknologioiden luonti ja soveltaminen hyvinvointimatkailupalveluissa. Seudullista taustaa tälle selvitystyölle antavat lisäksi mm. Miktech:n joulukuussa 2007 järjestämä innovaatioseminaari sekä Mikkelin ammattikorkeakoulun opinnäytetöinä tehdyt rakennusten ja kaupunkikeskustan 3D-virtualisoinnit.

12 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 6 Raportin näkökulma on visionäärinen, mahdollisuuksia kuvaava. Siinä pyritään kuitenkin tuomaan esille myös rajoitteita ja ongelmakohtia. Raportti toimii itsenäisenä katsauksena, mutta palvelee tarvittaessa myös mahdollisten jatkotoimien valmistelua. Raportissa hahmotetaan aluksi aihepiirin käsitteitä; mitä kaikkea aihepiiriin kuuluu. Seuraavaksi esitellään ja analysoidaan kerättyä aineistoa osa-alueittain (sisältö, teknologiat, toimintamalli). Tämän jälkeen kuvataan skenaario virtuaaliseksi kaupungiksi VirtualMikkeli. Koska kyseessä on esiselvitys, asiat käsitellään esittelynomaisesti ja vain oleellisilta osin. Syvällisempi tarkastelu kuuluu mahdollisiin jatkotoimiin.

13 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 7 3 AIHEPIIRI JA KÄSITTEITÄ Tämän selvitystyön yleisenä aiheena kuten jo työn nimikin viittaa voi katsoa olevan virtuaalitodellisuuden. Virtuaalitodellisuus voidaan määritellä esimerkiksi Kielitoimiston sanakirjan (MOT Kielitoimiston 2004) tapaan: virtuaalitodellisuus = tekotodellisuus ja tekotodellisuus on tietokonesimulaation tuottamien aistimusten avulla luotu keinotekoinen ympäristö. Sanastokeskus TSK:n vanhahkossa multimediasanastossa (Multimediasanasto 1999) painotus on kolmiulotteisuudessa: multimedian keinoin luotu todelliselta vaikuttava kolmiulotteinen vuorovaikutteinen tila. Wikipedian (Virtuaalitodellisuus 2007) mukaan virtuaalitodellisuudella voidaan pyrkiä simuloimaan todellista ympäristöä tai luomaan kuvitteellinen ympäristö. Tämän selvitystyön lähtökohdat ja näkökulman voi johtaa toimeksiannossa saaduista virtuaalisen kaupungin kuvauksista: kyseessä ovat seudun yritysten ja julkisen sektorin 3D-Internet-palvelut virtuaalikaupungin funktioita voisivat olla virtuaalimatkailu, vuorovaikutteinen kuntasuunnittelu, kaupalliset palvelut, elämystuotanto, yhteisöllinen tekeminen, alueen vetovoiman parantaminen virtuaalikaupunkiin on vapaa pääsy. Näiden kuvausten ja selvitystyön valmistelussa esiin tulleiden ajatusten perusteella kyseessä olisi Internetissä oleva todellista ympäristöä simuloiva kaupunkimainen kolmiulotteinen virtuaalitodellisuus, jolla voisi olla julkisen sekä kaupallisen sektorin ulottuvuudet ja sitä käyttäisivät myös yksityishenkilöt. Edellä mainitun perusteella selvitystyön lähtökohdiksi nähtiin keskeisimpinä asioina virtuaalitodellisuus, 3D-maailmat, 3D-kaupunkiympäristöt, 3D- Internet ja verkkopalvelut. Kun näitä aiheita tarkastellaan tarkemmin, voidaan havaita, että niihin liittyy suuri joukko erilaisia, laajojakin asiakokonai-

14 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 8 suuksia. Tässä selvitystyössä esiin nousivat seuraavat asiat, jotka on kuvattu myös miellekartan tapaan oheisessa kuviossa (kuva 1): Internet-teknologiat ja verkkopalvelut multimedia ja tietotekniikka yleisesti sosiaalinen Internet ja vuorovaikutteisuus 3D-mallinnus, erikoisaloinaan kaupunki-, ympäristö- ja rakennusmallinnus 3D-tiedonkeruu ja 3D- ja 2D-aineistot paikkatieto (eli GIS) ja maanmittaustieteet navigointi ja paikannus verkkopelit ja pelimoottorit. Tätä aihepiiriä voi tarkastella ns. metaversen kautta. Metaverse on visio ja kehityssuunta, jossa erilaiset virtuaalisuuden suuntaukset sulautuvat toisiinsa. (Smart ym ) Lisäksi aiheesta on esitetty useita muitakin, pääasiassa samansuuntaisia, näkemyksiä (kuten Reynolds 2005). Myös virtuaalitodellisuusalalla tai tietotekniikka-alalla toimivat yritykset kehittävät, tutkivat ja määrittelevät aihepiiriä. Esimerkiksi Sun Microsystems Inc. näkee virtuaalimaailmojen kehityssuuntana avoimet standardit ja avoimen lähdekoodin ohjelmistoratkaisut (Sun Microsystems 2008). Toisaalta todellista ympäristöä simuloivan kaupunkiympäristön näkökulmasta tarvitaan 3D-kaupunkimallinnusta ja siihen liittyviä maantieteellisiä tietoja, eli paikkatietoja (GIS). Kaupunkimallinnusta ja paikkatietoja kehitetään ja tutkitaan pääasiassa erillään metaversestä. Yhtymäkohtana kuitenkin ovat metaverseen kuuluvat ns. peilimaailmat ( mirror world, engl.), joita jo sovelletaankin paikkatietojen käytössä ja tutkimuksessa. Voisikin ehkä sanoa, että GIS-piirit eivät vain koe rakentavansa metaverseä.

15 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 9 Virtuaalikauppa Virtuaalimatkailu 'Hankemallinnus' Rakennusmallinnus 'Seutumallinnus' Kartat, GIS, ilmakuvat, korkeusmallit Multimedia Kaupunkisuunnittelu Maantieteell. mallinnus OpenGL DirectX 3Dmallinnus Tietokannat 3Dgrafiikka CityGML LOD... Navigointi ja paikannus... VIRTUAALI- KAUPUNKI- SEUTU Verkkopalv elut Internet & WWW MMORPG Mashup 3D-web Kaupunkimallinnus Tietotekniikka Peliohjelmointi Tietokonepelit Internetohj elmointi Vuorov aikutus 2D- ja 3Daineistot Sosiaalinen web Suunnitelmat, piirustukset Valokuvat, v ideot, muut Maanmittausmenetelmät Tiedonkeruu ja tuotanto GPS Metaverse Virtuaalimaailmat Peilimaailmat RFID Mixed reality Rakennusmittausmenetelmät Arkkitehtityö Valokuvaus, ym. Vahvistettu todellisuus Lokielämä KUVA 1. Virtuaalikaupunkiin liittyviä käsitteitä. Kuvatut yhteydet ovat viitteellisiä. 3.1 Metaverse Hieman yleistettynä voi sanoa, että tietokonepelien ja dynaamisen, sosiaalisen ja vuorovaikutteisen Internetin, virtuaalimaailmojen ja paikkatietojen sekä simulaatioiden aihepiiriä on alettu nimittämään metaverseksi Neil Stephensonin kirjan Snow Crash mukaan. Metaverse ei kuitenkaan ole virallinen termi, ja sitä käytetäänkin useissa eri tarkoituksissa. Metaversea on tarkasteltu laajasti Acceleration Studies Foundationin (ASF) tulevaisuusvisiointihankkeessa Metaverse Roadmap Pathways to the 3D Web (Smart ym. 2007). Hankkeen raportti kuvaa kokonaisuutta hyvin: What happens when video games meet Web 2.0? When virtual worlds meet

16 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 10 geospatial maps of the planet? When simulations get real and life and business go virtual? When you use a virtual Earth to navigate the physical Earth, and your avatar becomes your online agent? What happens is the metaverse. Metaversen tiekartassa ( Metaverse Roadmap, MVR ) (Smart ym. 2007) nähdään neljä tulevaisuuden teknologista suuntausta: virtuaalimaailmat, peilimaailmat, vahvistettu todellisuus ja lokielämä. Sovelluksissa ja tulevaisuuden visioissa nämä suuntaukset lomittuvat toisiinsa ja syntyy metaverse. Suuntaukset kuvataan MVR:ssä nelikenttäkuvioon, jonka akselit on muodostettu kahdesta valitusta jatkumosta: vahvistaminen-simulointi ja henkilökohtaisuus-ulkopuolisuus (kuva 2). Vahvistamisella tarkoitetaan tekniikoita, joilla voidaan tuoda lisätietoa ja/tai hallintatyökaluja havaitsemaamme fyysiseen ympäristöön. Simulointi tarkoittaa tekniikoita todellisen ympäristömme mallintamiseen ja kopioiden tuottamiseen. Henkilökohtaisuus viittaa teknologioihin, joilla voi osallistua henkilökohtaisesti digitaalisen ympäristön tapahtumiin. Ulkopuolisuus kuvaa teknologioita, joilla tuotetaan tietoa käyttäjää ympäröivästä maailmasta ja hallitaan sitä. (Smart ym. 2007, 5) Vahvistaminen (Augmentation) Vahvistettu todellisuus (Augmented Reality) (Lifelogging) Ulkopuolisuus (External) Henkilökohtaisuus (Intimate) Virtuaalimaailmat Lokielämä Peilimaailmat (Mirror Worlds) (Virtual Worlds) (Simulation) Simulointi (c) Metaverse Roadmap 2007 KUVA 2. Metaversen nelikenttäjaottelu (Smart ym. 2007, 5)

17 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 11 Mainittujen kahden jatkumoiden kuvataan olevan kriittisiä epävarmuuksia, koska ne ovat metaversen olennaisia osia, mutta sitä, millaisiksi ne kehittyvät, ei voi vielä nähdä. Yhdistämällä jatkumot, voidaan määritellä metaverselle neljä aiemmin mainittua keskeistä komponenttia (ks. myös kuvio 2), joissa korostuvat kullekin komponentille ominaiset toiminnot, teknologiatyypit ja teknologiaryhmät: virtuaalimaailmat, peilimaailmat, vahvistettu todellisuus ja lokielämä. (Smart ym. 2007, 5). Termit eivät ole yleisesti eivätkä MVR:ssäkään tarkasti määriteltyjä, ja alan eri toimijoilla on erilaisia näkemyksiä. Erityisesti tämä koskee virtuaalimaailmoja. MVR:n esittämä eri suuntauksien sulautuminen saattaa olla jo käynnissä, sillä virtuaali- ja peilimaailmojen yhdistäminen on yksi tällä hetkellä eniten keskustelua herättävä aihe (esim. Roush 2007). Seuraavat alaluvuissa esitetyt kuvaukset perustuvat pääasiassa MVR:ssä esitettyyn näkemykseen (Smart ym. 2007, 6-17): Virtuaalimaailmat Virtuaalimaailmat ( virtual world, VW ) ovat tunnetuin ja eniten keskustelua herättävä sekä nopeimmin kasvava osa metaverseä. Virtuaalimaailmoissa voi olla omat sisäiset järjestelmät taloudelle, politiikalle, sosiaalisuudelle ja oikeudelle, ja järjestelmillä voi olla yhtymäkohtia todelliseen maailmaan. Esimerkiksi virtuaalimaailman rahaa ostetaan oikealla rahalla, tai virtuaalimaailman kaupassa voi ostaa todellisia tuotteita. Virtuaalimaailman graafinen esitystapa voi olla ulottuvuuksiltaan 3D, 2D tai 2.5D eli näennäiskolmiulotteinen. VW ei kuitenkaan välttämättä ole graafinen vaan tekstiperusteinen. Keskeinen virtuaalimaailmojen piirre on avatar, eli käyttäjän mahdollisuus esiintyä, liikkua ja kirjautua ympäristöön itse valitsemallaan hahmolla ja kommunikoida sen kautta. Usein käyttäjä tai avatar voi myös rakentaa ja muokata virtuaalimaailmaa, asuttaa sitä. Yleensä VW:ssä toimiminen on vapaata, ylläpitäjä ei aseta asukkaille tavoitteita, tehtäviä tai päämääriä (ns. sosiaaliset virtuaalimaailmat). Toisaalta laajemmin nähtynä, myös monen käyttäjän viihteelliset ja

18 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 12 opetukselliset verkkopelit ovat virtuaalimaailmoja. Näkymät sosiaalisissa virtuaalimaailmoissa ovat esimerkiksi oheisten kuvien kaltaisia (kuvat 3 ja 4). KUVA 3. Avatar yksin virtuaalimaailma Second Life:n EduFinland-saarella (SLurl: EduFinland/84/140/25) KUVA 4. Avatareja keskustelemassa Active Worlds virtuaalimaailmassa Tarkasta määrittelystä ja näkemyksistä riippuen toimivia virtuaalimaailmoja on kymmeniä tai satoja. Ehkä tunnetuin niistä on sosiaalinen, kolmiulotteinen virtuaalimaailma Second Life (SL), muita ovat mm. Active Worlds, Kaneva,

19 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 13 There.com ja Habbo Hotel. Seuraavassa muutamia tilastotietoja Second Life:sta esimerkiksi (Second Life 2008): kello 21:53 Second Life:iin oli kirjautuneena asukasta, ja viimeisten 30 päivän aikana SL:ssa oli käynyt yli asukasta kokonaisasukasmäärän ollessa lähes 13 miljoonaa. Vuoden 2008 huhtikuussa käyttäjiä oli ollut yli 100 eri maasta, ja he olivat viettäneet SL:ssa lähes 30 miljoonaa tuntia. Käyttäjistä oli naisia noin 41 %, ja suurin ikäryhmä oli vuotiaat (noin 35 %.), ja esimerkiksi ikäryhmään yli 44 -vuotiaat kuului noin 16 % käyttäjistä, mikä sekin tarkoittaa lähes 6 miljoonaa käyttäjää. Asukkaiden omistamaa virtuaalimaata oli 1193 km 2, jonka simulointiin tarvittiin noin tietokoneprosessoria. Virtuaalirahaa vaihdettiin yli 8,5 miljoonan US$:n arvosta, ja virtuaalirahaa myytiin noin 0,6 miljoonalla US$:lla Peilimaailmat Nimitys pelimaailma ( mirror world, MW ) on hyvin kuvaava: ne ovat oikealla tiedolla parannettuja virtuaalimalleja ja/tai heijastumia fyysisestä maailmastamme. Aihetta on visioinut varsin laajasti ja monissa ennusteissaan oikeaan osuvasti David Gelernter jo 90-luvun alussa (Gelernter 1992). Peilimaailmoissa mallinnetaan keinotekoisen ympäristön sijasta todellista ympäröivää maailmaamme. Tästä syystä niiden perustana ovat kartografia, geoinformatiikka, maantiede ja maanmittaustieteet, joiden sovelluksilla myös tuotetaan tarvittava tietosisältö (ks. myös luku 3.2). Peilimaailmoihin lasketaankin mukaan paikkatietojärjestelmät (GIS, Geographic(al) Information System). Karttamaisen sisällön takia MV:t ovat esitystavaltaan graafisia. Pelimaailmat voivat esittää jotakin rajattua aluetta tai koko maapalloa tai molempia tarkasteluetäisyyden mukaan. Peilimaailmat voivat olla kaksi- tai kolmiulotteisia tai tarjota molemmat tarkastelutavat riippuen aineistosta ja/tai käyttäjän tahdosta. Mutta metaversen ja tämän selvitystyön aihepiirin näkökulmasta, oleellisimpia ovat 3D-peilimaailmat. Tällöin edellä kuvatun lisäksi tärkeiksi asioiksi nousevat rakennusten ja ympäristön 3D-mallinnus ja 3D-tiedonkeruu.

20 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 14 Käyttäjä ei voi esiintyä avatarilla MV:ssä, mutta yleensä hän voi tarkastella ja mitata ympäristöä, valita esitettäviä teemoja ja tehdä hakuja sekä esittää omaa dataa MV:n päällä. Mikäli tavalliset paikkatietojärjestelmät jätetään MV:n määritelmän ulkopuolelle, niin peilimaailmoja voi katsoa oleva muutamia. Ehkä tällä hetkellä tunnetuin on Google Earth (kuva 5), joka tarjoaa pohjaksi koko maapallon kattavat satelliittikuvat ja runsaasti niitä tarkempia ilmakuvia sekä 3Dmallinnettuja rakennuksia. Lisäksi tarjolla on katunäkymiä ja valtava määrä muuta informaatiota sekä mahdollisuus liittää mukaan tai esittää käyttäjän itse tuottamaa materiaalia. Muita vastaavan tapaisia peilimaailmoja ovat Microsoft Virtual Earth, ESRI ArcGIS Online ja NASA World Wind. Google Earth -ohjelmisto on saatavilla 13 eri kielisenä versiona, ja sitä on ladattu yli 350 miljoonaa kertaa. Sen tietokannoista löytyy esimerkiksi Helsingistä useita 3Drakennuksia ja tarkat, uudehkot ilmakuvat. Mikkelistä ei ole yhtään 3Drakennusta ja kuva-aineistona on puolen keskustan osalta vain satelliittikuva ja toisen puolen osalta vanhahko ilmakuva. (Google Earth 2008.) KUVA 5. Maa Google Earthin käyttöliittymässä (Google Earth 2008)

21 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys Vahvistettu todellisuus Vahvistetussa todellisuudessa ( Augmented Reality, AR ) käyttäjän todellisesta ympäristöstään tekemiä havaintoja täydennetään tietovarastoista tuoduilla tiedoilla. Tämän toteuttaminen vaatii käyttäjän paikantamista ja yhteyttä tietovarastoon. Esimerkiksi: datalasien, kämmentietokoneen tai matkapuhelimen kameralla katsotaan (kuvataan) käyttäjän edessä olevaa maisemaa, ja näytöllä näkyvään kuvaan sovitetaan reaaliajassa ko. paikkaan aiottu uudisrakennus (ks. kuva 6). Vahvistettuun todellisuuteen liittyvät oleellisesti muun muassa erilaiset kannettavat datalaitteet, satelliittipaikannus, RFID-tunnisteet ( radio frequency identification ) ja viivakoodeja muistuttavat kaksiulotteiset QR-koodit ( quick response ). Monet AR:n menetelmät ja sovellukset ovat aktiivisessa tuotantokäytössä eri aloilla. KUVA 6. Esimerkki vahvistun todellisuuden hyödyntämisestä (Woodward 2006)

22 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys Lokielämä Lokielämällä ( Lifelogging ) tarkoitetaan toimintaa, jossa erilaisilla välineillä tallennetaan käyttäjän havaintoja, tekemisiä, yms. Kyseessä ovat käyttäjän henkilökohtaiseen toimintaan liittyvät tapahtumat, jotka hän tallentaa itse automaattisesti tai manuaalisesti. Tallennettuja asioita voi tarkastella heti tai myöhemmin itse tai jakaa ne myös muiden saataville. Tallennettu asia voi olla vaikkapa GPS:llä kerätty kulkureitti, urheiluvälineen taltioimat suoritusarvot tai matkapuhelimella blogiin kuvatut kuvat. Yksi esimerkki on Nokian Lifeblog -Internet-ohjelmisto, joka organisoi käyttäjäkohtaisesti matkapuhelimella otetut ja palveluun lähetetyt valokuvat aikajanalle. 3.2 Paikkatieto, 3D-mallit ja kaupunkimallit Kolmiulotteisen kaupunkimallin rakennusaineita ovat mm. paikkatiedot ja kuvat. Maantieteelliset kohteet tuovat mallintamiseen omat erityispiirteensä. Tämä aihepiiri vastaa peilimaailmoja Metaverse Roadmap:ssa, jossa myös viitataan suoraan paikkatietojärjestelmiin ja 3D-tiedonkeruunmenetelmiin. Paikkatieto on suhteellisen uusi ja tärkeä informaatioajan tieteenala ja työkalu. Tieteenalana siitä käytetään nimitystä geoinformatiikka. Geoinformatiikan sanaston mukaan (2005, 22) paikkatieto on tietoa kohteista, joiden paikka Maan suhteen tunnetaan. Paikkatiedossa tiedolla on tietosisältönsä lisäksi sijainti. Paikkaan sidottujen, yleensä kartoilla esitettävien tietojen merkitys on koko ajan kasvava ja niitä hyödynnetään monilla aloilla monin eri tavoin. Paikkatietoja tuotetaan, analysoidaan, hallitaan ja käytetään erityislaatuisilla tietojärjestelmillä, paikkatietojärjestelmillä ( GIS, Geographic(al) Information System ). Nykyaikaiset paikkatietojärjestelmät ovat Internet- ja tietokantapohjaisia ja niitä voidaan käyttää mobiililaitteilla. (Hannus 2007, 1-2). Järjestelmillä käsitellään myös kolmiulotteista tietoa, mutta nämä ominaisuudet ovat usein kaksiulotteisia rajoittuneempia, ja niihin tarvitaan erityisiä laajennusosia. Kolmiulotteisuutta voi myös pitää GIS:n kehityssuuntana. Tämä ei ole yllättävää, sillä koemmehan ympäristömme (vähintään) kolmiulotteisena.

23 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 17 Toisaalta kaikkien asioiden esittäminen kolmiulotteisina ei ole välttämätöntä eikä tarpeellistakaan. 3D-mallinnusta käytetään monilla eri aloilla ja eri tarkoituksiin. Sovellusalueita ovat mm: tietokoneavusteinen suunnittelu, kuvitus mm. aikakauslehdissä ja televisiossa sekä itsenäinen kuvataide, tietokone- ja videopelit sekä elokuvat ja TV-ohjelmat (3D-grafiikka 2008). Internet-hakujen perusteella 3Dmallinnus viittaa useimmiten mainos- ja media-alan tai rakennus- ja arkkitehtuurialan toimintoihin. Malleja laaditaan sekä olemassa olevista kohteista että suunnitelmista ja täysin kuvitteellisista asioista. Mallinnettava asia voi olla kooltaan kaikkea mahdollista atomeista maailmankaikkeuteen. Mallintamalla tuotetaan 3D-grafiikkaa ja 3D-animaatioita sekä 3Dvirtuaalimalleja, jotka yleensä esitetään kaksiulotteisella tasolla, kuten paperilla tai näyttöruudulla. Animaatiot ovat kolmiulotteista liikkuvaa kuvaa, ja mikäli käyttäjällä on mahdollisuus mallissa liikkumiseen ja erilaisiin toimintoihin puhutaan virtuaalimalleista. 3D-grafiikassa ja animaatioissa yhden kuvan renderöinti, eli pintojen ja kuvioiden sekä valojen, varjojen ja heijastumien laskeminen tasolle, saattaa kestää useita tunteja tai jopa päiviä. 3Dvirtuaalimallissa tietokoneen on laskettava ja piirrettävä kuvia näytölle jatkuvasti ja riittävän nopeasti. Virtuaalimallista voidaan tuottaa näkymiä myös animaatioina ja grafiikkana. Mikäli mallinnetun kohteen pintoihin liitetään valokuva oikeasta kohteesta tai oikeasta materiaalista, kutsutaan mallia fotorealistiseksi. 3D-mallit voivat esittää kohteen ulkopuolelta tai sisäpuolelta tai molemmista, ympäristöineen tai ilman. Kokoluokan perusteella mallit voi ryhmitellä esimerkiksi seuraavasti tämän selvitystyön aihepiiriä painottaen: kappalemallit (pienet kappaleet) kohdemallit (ajoneuvot, patsaat, ulkokalusteet, huoneet, jne.) rakennus- ja rakennemallit (korttelit, talot, sillat, muut rakenteet)

24 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 18 kaupunkimallit (useat korttelit, kaupungin osat, koko kaupunkialue) laajan ympäristön mallit (seutu, haja-asutusalueet) planeettatason mallit. Tarkkaa rajan vetoa erilaisten mallien välillä ei voi tehdä, vaan ne lomittuvat jonkin verran toisiinsa. On myös huomattava, että edellä esitettyyn ryhmittelyyn liittyy sisäkkäisyyksiä, eli planeettamallissa voi olla yksityiskohtina esimerkiksi kaupunki- ja/tai rakennusmalleja, tai kaupunkimallissa rakennus-, rakenne- ja kohdemalleja. Merkittävää on, että erilaiset mallit tehdään usein ko. kohteeseen sopivimmalla välineellä. Tällöin tiedonsiirto tai mallien yhteensovittaminen voi olla vaikeaa tai jopa mahdotonta. Todelliseen ympäristöön perustuvan ja sitä tunnistettavasti kuvaavan kaupunkimallin tuottamiseen tarvitaan monenlaisia tietoja, joiden keräämiseen ja käsittelyyn puolestaan tarvitaan omat välineensä sekä osaamista. Perustana voi katsoa olevan maanpintaa kuvaavan korkeusmallin. Sen päälle tarvitaan maanpäällisten pistemäisten, viivamaisten ja aluemaisten kohteiden kohdepiirteet eli sijainnit, rajat ja muodot. Lisäksi kolmiulotteisina esitettävien rakennusten ja rakenteiden sekä muiden kohteiden osalta tarvitaan monia tietoja, kuten esimerkiksi rakennuksista sokkelien sijainti ja muoto eli jalanjälki ( footprint ), korkeus ja kerroslukumäärä sekä kattorakenteet. Fotorealistiseen malliin tarvitaan myös tekstuureita ja kuvia julkisivuista, katoista, maanpinnasta, puista, pensaista, jne. Mikäli paikkatiedot yhdistetään kaupunkimalliin käyttöä varten pelkän mallinnuksen raaka-ainekäytön sijaan, syntyy semanttinen kaupunkimalli. Semanttisessa mallissa on tietoa kohteiden rakenteista, ominaisuuksista ja suhteista toisiin kohteisiin, ja sitä voidaan käyttää perinteisen visuaalisen tarkastelun ja mittaamisen lisäksi kyselyihin, analyyseihin ja simulointitehtäviin (Erving 2007, 4).

25 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 19 4 HAVAINTOJA VIRTUAALIKAUPUNGISTA Virtuaalikaupungin toteutuksessa voi yksinkertaistettuna nähdä tarvittavan kolme osa-aluetta: palvelut, teknologiat ja toimintamallin. Tarkemmin tarkasteltuna tulee huomioida myös toteutuksen tarvitsemat ominaisuudet, toiminnot ja aineistot. Edellä mainittujen suhteita voidaan havainnollistaa kuvassa 7 esitettyyn tapaan. Halutut palvelut määrittävät, millaisia ominaisuuksia ja toimintoja toimintaympäristössä tulisi olla. Ominaisuuksien ja toimintojen toteuttamiseen puolestaan tarvitaan teknologioita, välineitä ja aineistoja. Samalla tekniset mahdollisuudet, taloudelliset resurssit, ym. asettavat reunaehtoja, jotka yhdessä em. kanssa muodostavat lopullisen kokonaisuuden. Toimintamalli ja siihen liittyvät toimijat antavat kokonaisuudelle resurssit sekä talouden että osaamisen osalta. We b-s ivu - We b-s e lain Tiedosto Muokkaa Näy tä Linkit Ty ökalut Ohje Osoite Halutut palvelut Ominaisuudet ja toiminnot Teknologiat, välineet, aineistot Tekniset mahdollisuudet, taloudelliset resurssit, ym. Virtuaalikaupunki KUVA 7. Virtuaalikaupunkia määrittävät tekijät 4.1 Sisältö ja palvelut ominaisuudet ja toiminnot Virtuaalisen kaupungin mahdollisia sisältöjä, palveluja toiminnallisuuksia kartoitettiin haastattelemalla asiantuntijoita, tutustumalla asiantuntijoiden blogi- ym. kirjoituksiin sekä perehtymällä tutkimuksiin, artikkeleihin ja toiminnassa oleviin virtuaalimaailmoihin. Lisäksi kerättiin tulevaisuustarinoita kulttuuri- ja nuorisotyön opiskelijaryhmältä ja mielipiteitä tietotekniikan henkilöryhmältä. Kerättyyn materiaaliin perustuvana yleishavaintona voi todeta, että:

26 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 20 aiheeseen löytyy visioita, ja myös jonkin verran toteutuksia odotukset virtuaalisuudesta ovat korkealla, mutta usein yleisellä tasolla ( hypeä ) tarpeet eivät yleensä ole välttämättömyyksiä, vaan mahdollisuuksien hyödyntämisen kautta määriteltyjä ( hypeä ). Virtuaalikaupungin sisällön ja palveluiden voi sanoa rakentuvan toimintaympäristön ominaisuuksien ja sen tarjoamien toimintojen varaan. Toisaalta ympäristön tulisi siis täyttää palveluiden toteuttamiseen tarvittavat vaatimukset. Taulukkoon 1 on koottu aineistossa esille tulleita palveluvisiota sekä hahmoteltu toteuttamiseen tarvittavia ominaisuuksia ja toimintoja. TAULUKKO 1. Palveluita ja niihin liittyviä ominaisuuksia ja toimintoja. 'X' = keskeinen, + = tärkeä ja 'o' = lisäarvoa antava. Ominaisuudet / toiminnot Palvelut WWW-, dokumentti- ja muut linkit, "hot spotit", yms. hakutoiminnot, luokiteltu sisältö, tasot, suodattaminen personointi, kirjautuminen, tunnistaminen navigointi ja katselu eri tavoilla, reititys tunnistettavat kohteet, realistisen näköinen 3D-malli 3D-portaali X X + + X o o o o o o o o 3D-kartta, -opastus X X o X + X + o o o o o + o Matkailukoht., -reittien ja nähtävyyk -sien esittelyt, on-line-toiminnot X X o X X o X + o o o o o Kaupunki-, rakennus- ja seutusuunnittelun esittelyt, on-line-toiminnot o X o X X X o + o + o o o o o Virtuaalielämykset, -tapahtumat o + + X + o o X + o + o o o o Tietolähde ja suunn.väline kaup.- suunn., tapahtumiin, matkailulukoht o + o X X X + + o X + o X + o 3D-kaupat (tavarat) X X X + X o X o o o o oikea koordinaatti- ja korkeusjärjestelmä sekä mittakaava seutukunnan kattava 3D-malli palautekanava, chat, VoIP, webcam avatar esiintyminen on-line-3d-rakennustyökalut rinnakkaiset, muokattavat 3D-tilat (käyttäjien) vahvistetun ja sekoitetun todellisuuden (AR, MR) toiminnot. Liikenne- ja ihimismäärien reaaliaikainen ja tallentava seuranta joukkoliikenteen reaaliaikainen paikannus ja seuranta mobiilisovellus reaaliaikaisella yhteydellä 3D-kaupat (paikka- ja huonevaraus) Virtuaalikanssakäyminen ja läsnäolo X X X + X + o X o o o X X X X o o o X X + + o o o Navigaattori ja reititin + X o X X X '+ o o + o X Opetusfoorumi X X X + o o o X X o o o o o + Ohjausjärjestelmä (lämmitys, liikennevalot, toimintavarautuminen, ym) X + + X o o X + o Historianäkymät X X X o o o o o o Tutkimustietopankki- ja väline + X o X X X o o o o + X X o Reaalimaailmaan sidotut on-line-pelit + + X + X X o X o o o + o o X

27 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 21 Taulukossa kuvattuja palveluita tulee tulkita niiden lyhyitä kuvauksia laajemmin, soveltaen ja yhdistellen. Esimerkiksi 3D-kaupasta, rakennusesittelystä ja 3D-kartasta voi johtaa asunnonvälityspalvelun. Kootussa aineistossa esiintyivät myös ajatukset erilaisista käyttäjäryhmistä, joita ovat toisaalta kansalaiset ja toisaalta järjestelmää ammatillisesti hyödyntävät henkilöt. Tällöin samaan aiheeseen voi liittyä kaksi erilaisia ominaisuuksia ja/tai toimintoja tarvitsevaa palvelua. Esimerkiksi suunnittelukäytön voi yhdistää lähes mihin tahansa palveluaiheeseen. Esille tulleiden ajatusten mukaan palveluita voisi myös soveltaa kotitietokonekäytön lisäksi kohteisiin sijoitetuissa tietokoneissa ja liikkuvasti mobiililaitteilla. Yleisiksi ominaisuuksiksi nähtiin palvelinperusteisuus ja Internet-välitteisyys. 4.2 Tekniikat ja aineistot Virtuaalikaupunkiin tarvittavan tekniikan ja tietosisältöjen selvittämiseksi mm. haastateltiin asiantuntijoita, tutustuttiin tutkimusraporttiteihin, kokeiltiin toiminnassa olevia virtuaaliympäristöjä sekä testattiin ohjelmistoja, aineistoja ja tiedonsiirtoa. Aineistoa kerättäessä havaittiin, että erilaisia virtuaalimaailmoja ja virtuaalimaailma-alustoja varsin paljon. Oikeastaan kaikille teknisille osa-alueille onkin teknologinen mahdollisuus, mutta valmista täydellistä kokonaisratkaisua ei kuitenkaan vielä toistaiseksi ole. Puuttuvia elementtejä ovat erityisesti geospatiaalisten - eli paikkatietoaineistojen ja sosiaalisten toimintojen yhteensovittaminen (peilimaailmat virtuaalimaailmat) sekä 3D-virtuaalimallin jakelu käyttäjälle ilman erillistä asiakasohjelmistoa (3D-Internet). Nämä puutteet ovat myös laajasti tiedostettuja, ja niiden ratkaisemiseksi tehdään paljon kehitystyötä. Teknisiä alustoja voitaisiin luokitella eri tavoin esim. sen perusteella onko se: kaupallinen vai avoin ratkaisu, geospatiaalinen vai ei, palveluna vai ohjelmistona tarjottu, tai valmis sovellus vai ohjelmoitava kehitysympäristö.

28 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 22 Seuraavien lukujen esimerkeissä alustoja esitellään lyhyesti seuraavalla jaottelulla: 1) toiminnassa olevat sosiaalis-viihteelliset virtuaalimaailmat, 2) toiminnassa olevat paikkatietoperusteiset peilimaailmat, 3) ammattikäyttöön tarkoitetut simulaatiosovellukset, 4) kaupunkimallinnus- ja 3D-GIS-järjestelmät, 5) 3D-mallien jakeluohjelmistot ja 6) ohjelmoitavat virtuaali-, paikkatieto- ja pelikehitysympäristöt. Esimerkkeihin on otettu mukaan ainoastaan 3Dratkaisuja. Lisäksi tarkastellaan aineistojen tuottamista. Yleisesti ottaen havaittiin, että tarvittavat teknologiat ja aineistot määrittyvät haluttujen palvelujen vaatimien toiminnallisuuksien ja ominaisuuksien kautta. Merkittävää on myös havainto, että aineistoihin liittyvät asiat, kuten saatavuus, käsittely, käsittelyssä tarvittavat menetelmät ja ohjelmistot, voivat vaatia yllättävän paljon resursseja. Yleisesti voi todeta, että aineistoa on kyllä saatavilla tai tuotettavissa. Tämän selvityksen aihepiirin mukaan keskeisiä teknisiä ominaisuuksia ovat mm: 3D-grafiikkamoottori, 3D-liikkuminen ja haut mallinnetussa ympäristössä, realistinen data (maantieteelliset aineistot, fotorealistisuus), asiakaspalvelinjärjestelmä ja sosiaalinen kommunikointi (avatarit ym.) Taulukkoon 2 on koottu yleispiirteisesti tässä selvityksessä esiinnousseiden toimintojen ja ominaisuuksien mahdollisuuksia eri teknologioihin perustuvissa alustoissa. Esitetty listaus on suuntaa antava ja vaatii tarkempaa perehtymistä mainittuihin välineisiin. On myös huomioitava, että välineitä myös kehitetään koko ajan. Listassa ei myöskään mainita kaikkia aihepiiriin kuuluvia ohjelmistokategorioita, kuten esimerkiksi CAD- ja arkkitehtuurisovelluksia. Näistä esimerkiksi infrastruktuurihankkeiden CAD-pohjaisten suunnitelmien visualisointiin tarkoitettu Novapoint Virtual Map täyttäisi avatareja ja käyttäjien kommunikointia lukuun ottamatta kaikki asiakaspuolen ominaisuudet.

29 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 23 TAULUKKO 2. Ominaisuudet ja toiminnot eri teknologioissa. 'X' = pääasiassa tuettu, '+' = osittain tai rajallisesti tuettu, 'k' = kehitteillä, '?' = epäselvä tieto. HUOM. Ohjelmoitavissa ratkaisuissa merkinnät kuvaavat niiden perusominaisuuksia, muitakin voidaan mahd. lisätä. Ohjelmisto / alusta Toiminto / ominaisuus Sosiaal. virtuaalimaailmat yleisesti Second Life Grid Google Earth + peilimaailmat yl. Amm.käytön simulaatt., esim. Olive 3D-GIS, esim. ArcGIS 3D-kaupunkimalli, LandXplorer 3D-WWW, BS Contact + BS muut ohjelmoitavat VM:t, mm. Multiverse avoimet ohjelmoitavat VM:t yleisesti, mm. Croquet+Cobalt, OpenSim, Darkstar, Wonderland maantiet. visualisointi, esim. Virtual Terrain Project ohjelmoitavat pelimoottorit, mm. C4, Torque, Quest 3D avoimet ohjelmoitavat pelimoottorit, mm. Crystal Space, Ogre Kommunikointi, teksti/chat X X X X X X + + ohjelmoitavat 3D-grafiikkamoottorit OpenSceneGraph Kommunikointi, ääni/video + + X X +/k X + + Avatar X X X X X X + + Käyttäjän oman sisällön luonti + X + +? + + Liikkuminen vapaasti eri tavoin X X X X + X X X X X Liikkuminen ennalta määrätysti + + X X + X X +? Linkit, WWW + X X X X X X X Linkit, muut dokum. +? + X X X X X? Hakutoiminnot + X X + X X X? + + Tasot / vaihtoehtoiset näkymät X +? X X X?? X + Mittaustoiminnot X? X X X Reititystoiminnot +? X X 3D-mallien tuonti, yleiset X + X + X X X X X X X X GIS-datan tuonti + + X + X X + Todellinen tasokoordinaatisto X +? X X X X Todellinen korkeusjärjestelmä X X X? + X Fotorealistiset tekstuurit + X X X X X X X + +? X X X Asiakassovellus, yleinen + + A siakassovellus, erillinen/plug-in X X X X X X X X X X X X X Palvelinsovellus, omaksi X X X X X X X X X Palvelinsovellus, palveluna X X X Äänimaailma +? +?k X + k + k X X X Mobiililaajennettavuus +?k + Myös muu kuin Window s + X + + +/k + X X X X Tietojärjestelmärajapinnat + X X X???k Saatavana myös SDK:na X X X X X X X X X X Kokonaan "open source" X X X X

30 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys Sosiaalis-viihteelliset virtuaalimaailmat Toiminnassa olevia sosiaalis-viihteellisiä virtuaalimaailmoja on laskutavasta riippuen kymmeniä tai satoja. Useimmat niistä tarjoavat kohtuullisen hyvät 3D-grafiikkaominaisuudet ja monipuoliset navigointiominaisuudet. Usean käyttäjän kirjautumiset, avatarit ja keskinäinen kommunikointi ovat perusominaisuuksia. Vaikka näihin maailmoihin voikin yleensä viedä tai rakentaa niiden omilla työkaluilla omiakin 3D-paikkoja, suora maantieteellisten aineistojen käyttö ei ole mahdollista. Todellista maailmaa peilaavat kohteetkin täytyy siis viedä yleisinä 3D-objekteina tai rakentaa ko. virtuaalimaailman omilla mallinnustyökaluilla. Fotorealistiset tekstuurit ovat useimmiten mahdollisia. Tämän tyyppiset virtuaalimaailmat perustuvat käyttäjälle asennettavaan katselusovellukseen ja palvelinjärjestelmään, joka on ko. maailmaa hallinnoiman yhtiön hallinnassa. Ehkä tunnetuin ja tämän selvitystyön näkökulmasta merkittävin on Linden Labs:n Second Life (SL) (Second Life 2008) (kuva 8). KUVA 8. Avatar Second Lifen virtuaalisessa Amsterdamin keskustassa (Second Life 2008)

31 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 25 Virtuaalikaupungin toteuttamisen kannalta Second Life:n tekee mielenkiintoiseksi se, että Linden Labs tarjoaa teknisen alustansa, Second Life Grid:n, myös kaupallisesti hyödynnettäväksi. Lisäksi katselusovelluksen lähdekoodi on avoin, ja katselusovellus on ilmainen. Alusta tarjotaan palvelumyyntinä Linden Labs:n hallinnoimilta palvelimilta. Käytännössä edellä mainittu tarkoittaa virtuaalimaan vuokraamista Second Lifesta kuukausimaksuun perustuen. Esimerkiksi noin 0,066 km 2 Mainland :stä maksaa 195 US$ / kk ja yksityisiltä saarilta 1000 US$ US$ / kk. Yksityisiä saaria voi yhdistellä ja muokata Mainland:a vapaammin. Mainittakoon tässä yhteydessä, että esimerkiksi Mikkelin keskusta-alue on kooltaan noin 16 km 2. Muut virtuaalimaailmat eivät yleensä tarjoa näin mittavia 3Drakennusmahdollisuuksia, vaan ovat pikemminkin kokoontumispaikkoja. Näitä ovat mm.: ActiveWorlds (ks. myös kuva 4), Kaneva, vside, vles, Entropia, Eve Online, Vastpark, HiPiHi, Novoking, Ogoglio, Qwaq, Sims Online, There.com, MTV's Worlds, Metaplace ja Twinity Paikkatietoperusteiset peilimaailmat Toiminnassa olevat peilimaailmat voi nähdä omalaatuisina paikkatietojärjestelminä, joiden tarkoituksena tuoda mm. koko maapallon kattavat satelliittija/tai ilmakuvat kaikkien käytettäväksi. Niiden keskeinen ominaisuus onkin ylläpitäjäorganisaation tarjoama valmis maantieteellinen ja muu tietosisältö. Pysyvän tietosisällön lisääminen järjestelmään on ylläpitäjän käsissä, mutta tarjotun aineiston päälle voi useimmiten yhdistää katselutilanteessa omaa maantieteellistä aineistoa sekä muuta tietosisältöä, kuten valokuvia. Yleisen aineiston osalta toiminta kuitenkin perustuu ko. peilimaailman ylläpitäjän palvelimiin ja aineistoihin sekä käyttäjän katselusovellukseen. Sosiaalisviihteellisistä virtuaalimaailmoissa tavallista kommunikointia käyttäjien kesken tai esiintymistä avatarilla ei peilimaailmoissa ole. Peilimaailmoja ovat Google Earth (kuva 9) ja Microsoft Virtual Earth sekä NASA World Wind.

32 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 26 Myös paikkatieto-ohjelmistotalo ESRI:n ArcExplorer ja siihen liittyvät aineistot ja palvelimet muodostavat vastaavan kokonaisuuden. KUVA 9. MAMK:n Kasarmin kampuksen rakennuksia Google Earth:n ilmakuvan päällä Google Earth (GE) tarjoaa monipuoliset tavat tarkastella maapallon kattavaa ilma- ja satelliittikuvastoa, 3D-rakennuksia sekä muita Googlen julkaisemia paikkaan sidottuja tietoja. Rakennuksia ja muita tietoja tuottavat myös tavalliset käyttäjät. GE:n katselusovelluksesta on yksi ilmainen ja kaksi kaupallista versiota, sekä lisäksi palvelinjärjestelmiin kuuluva versio. Palvelinjärjestelmiä on kaksi versiota: Google Earth Enterprise Pro ja LT. GEE Pro mahdollistaa kokonaan omat palvelimet ja tietokannat ja aineistot, ja GEE LT jakaa KMLmuotoisia tietoja Google Earthin yleisen, julkisen tietokannan päälle. Omaa dataa voi jakaa myös tiedostona ilman GE-palvelimia pelkän katselusovelluksen päälle, mutta tällöin aineisto ei voi olla kovin laajaa. Ilmaiseksi tarjottu aineisto on kokonaisuutena kattavaa, mutta ei aina ajantasaista eikä kaikkiin

33 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 27 tarkoituksiin sopivaa, esimerkiksi kuvassa 9 on ongelmina maanpinnan korkeusmalli ja vanha ilmakuva. Yleisen tietokannan sisältöön ei pääse vaikuttamaan, ja laajemman oman aineiston jakeluun tarvitaan kaupalliset tuotteet. Edellä mainittujen tuotteiden lisäksi Googlella on väline myös rakennusten 3D-mallintamiseen: ilmainen Google SketchUp sekä sen maksullinen Proversio. Googlen ideologiassa SketchUp toimii välineenä tuottaa 3D-sisältöä nimenomaan Google Earthia varten. SketchUp:iin voi tuoda CAD-tiedostoja ja yleistä 3D-dataa. Pro-versiosta voi myös viedä malleja muihin ohjelmistoihin. Mainitsemisen arvoista on, että GE:n käyttämä vektoritiedostomuoto KML on virallinen paikkatietoalan (OGC:n) standardi Ammattikäytön simulaatiosovellukset Virtuaalimaailmojen kaltaisia tekniikoita hyödynnetään myös erilaisissa ammattikäyttöön tarkoitetuissa simulaatioissa. Sovellusalueita ovat esimerkiksi virtuaaliopetus ja -kokoukset, sotilaalliset simulaattorit, lento- ja ajoneuvo- ja liikennesimulaattorit, virtuaalikauppa ja tuotteiden prototyypitys sekä pelastus-, poliisi- ja sairaankuljetussimulointi. Tuotteita on satoja, ja ne sisältävät kohdealasta ja näkökulmasta riippuen erilaisia toimintoja. Lähes kaikki sovellukset ovat kaupallisia tuotteita, eikä niitä ole yleensä tarkoitettu yleiseen, julkiseen sisällönjakeluun. Laajimmat sovellukset sisältävät kattavasti samat toiminnot kuin virtuaalimaailmat, mukaan lukien avatarit ja kommunikointi, sekä lisäksi omaan sovellusalueeseensa liittyviä ominaisuuksia. Ne voivat olla myös hyvin tiukasti tiettyyn sovellusalueeseen räätälöityjä. Useimmiten näissä on mahdollista käyttää yleistä 3Ddataa, mutta tapauskohtaisesti myös maantieteellisiä aineistoja ja koordinaattijärjestelmiä. Yksi esimerkki ammattikäyttöön tarkoitetuista simulaatiosovelluksista on Forterra Systems:n Olive (ks. kuva 10). Olive on täydellinen asiakaspalvelintyyppinen virtuaalimaailmajärjestelmä, joka kattaa avatarit, kommu-

34 VOINTIA VirtualMikkeli: esiselvitys 28 nikoinnin, äänimaailman, yleiset ja maantieteelliset 3D-aineistot sekä kehitystyökalut (ml. SDK:n). Muita simulaatiosovelluksiin laskettavia ohjelmistoja ovat esimerkiksi re-lion Lumo, Bionatics Blueberry3D, GEOvirtual, K2Vi ja Planet 9 Studios RayGun. KUVA 10. Forterra Systems:n Olive -simulaattorilla tehty pelastustehtävän virtualisointi Kaupunkimalli- ja GIS-järjestelmät Paikkatietolähtöisissä 3D-sovelluksissa on peilimaailmojen lisäksi tuotteita, jotka lähestyvät aihetta kaupunkimallinnuksen tai paikkatietojen ja infrastruktuurisuunnitelmien visualisoinnin näkökulmista. Tämän kaltaiset sovellukset eivät yleensä sisällä lainkaan sosiaalisen kommunikoinnin välineitä, mutta tarjoavat erittäin kattavat ominaisuudet maantieteellisten aineistojen kannalta. Eräs kaupunkimallinnusväline 3DGeo-yhtiön LandXplorer -tuoteperhe. Sen osat muodostavat asiakas-palvelinjärjestelmän, jonka avulla voidaan tuottaa, hallita, analysoida, julkaista, jakaa ja katsella semanttisia 3D-kaupunkimalleja ja muita laajojen alueiden malleja, joissa voi myös navigoida eri tavoin.