KANSALLINEN MAASTOTIETOKANTA SILTAMALLIEN SIIRTO TAITORAKENNE- REKISTERISTÄ KANSALLISEEN MAASTOTIETOKANTAAN CITYGML MUODOSSA

Transkriptio

1 KANSALLINEN MAASTOTIETOKANTA SILTAMALLIEN SIIRTO TAITORAKENNE- REKISTERISTÄ KANSALLISEEN MAASTOTIETOKANTAAN CITYGML MUODOSSA

2 1 Prosessi Saatavilla oleva aineisto IFC mallien saatavuus Koordinaatistot Aineiston karsiminen Sillan osien tunnistaminen Kokoonpanot Värimaailma Siltojen luokittelu Tietojen päivittäminen Elementtien vastaavuudet CityGML näkökulma CityGML jäsentely CityGML geometrialle asetettavat vaatimukset Vastaavuuksien selvittäminen Rajapintojen toteutusvaihtoehdot IFC tiedosto Siltamallien hakeminen Automaatio Tiedon julkisuus Arvio prosessin toimivuudesta... 7 Tämän selvityksen on laatinut Maanmittauslaitoksen toimeksiannosta 2

3 1 Prosessi Siltasuunnitteljat Laadunvarmistus Liikennevirasto Taitorakennerekisteri Konversio Maanmittauslaitos Kansallinen Maastotietokanta Rajapinta Siltasuunnittelijat laativat silloista Liikenneviraston toimeksiannosta ensisijaisesti sellaiset suunnitelmat, joiden perusteella sillat rakennetaan. Lisäksi Liikennevirasto varastoi suunnittelijoiden tuottamaa tietoa ylläpitämäänsä Taitorakennerekisteriin, jota käytetään mm. siltojen ylläpidossa. Jotta suunnittelijoiden tuottama tieto olisi hyödyllistä Liikenneviraston Taitorakennerekisterissä, asettaa Liikennevirasto vaatimuksia heille toimitettavalle tiedolle. Suunnittelijoiden tulee toimittaa siltojen tietomalleja 1 IFC 2 muodossa, ja näiden mallien pitää täyttää Liikenneviraston asettamat vaatimukset 3. Nämä vaatimukset on kirjattu yksityiskohtaisesti, niiden noudattamista edellytetään sopimuksissa ja niitä valvotaan osana tiedon luovuttamisen prosessia. Suunnittelijat tarkastavat mallinsa ensin itse, ja jos Liikennevirasto toteaa niissä puutteita, ovat suunnittelijat velvoitettuja korjaamaan puutteet. Näin Liikennevirasto varmistaa, että heille toimitettu aineisto on aiottuun tarkoitukseen soveltuvaa ja kaikista silloista saadaan tietoteknisesti yhdenmukaiset tiedot. Suunnittelijat tuottavat ko. IFC mallit sillan suunnitteluun käyttämästään mallista, jolloin tiedot saadaan kaikista uusista silloista. Mallit kerätään viimeistään valmiista silloista, mutta mahdollisesti myös jo suunnittelun aikana. Maanmittauslaitos ylläpitää Kansallista Maastotietokantaa (KMTK), jossa on tietoa myös silloista. Taitorakennerekisterin laatuvarmistetut ja yhdenmukaiset IFC-muotoiset siltamallit tarjoavat hyvän lähtökohdan siltojen siirtämiseksi Kansalliseen Maastotietokantaan. KMTK käyttää formaattina CityGML:ä jolloin tarvitaan konversio IFC ja CityGML välillä, mikä on Maanmittauslaitoksen vastuulla. Maanmittauslaitos määrittelee omat siltojen CityGML vaatimuksensa, jolloin sekä lähtö- että lopputilanne on selkeä ja voidaan määritellä saatavilla oleva aineisto, sen julkisuus sekä käytettyjen formaattien tietorakenteiden keskinäinen vastaavuus. Tätä ei tarvitse tehdä yleisessä tasolla kansainvälisesti tai edes kansallisesti, vaan nimenomaan tämän konversion näkökulmasta. 2 Saatavilla oleva aineisto 2.1 IFC mallien saatavuus Suunnittelijat toimittavat Liikennevirastolle vaatimukset täyttäviä, laatuvarmistettuja IFC muotoisia siltamalleja. Näissä malleissa on sillan osien 3D geometria, osien ominaisuustietoa ja osien välisiä suhteita, kuten kokoonpanojen hierarkia. Liikennevirasto lukee näistä malleista tietoa Taitorakennerekisterin tietokantaan siltojen ylläpitoa varten, mutta tallentaa myös saamansa IFC mallit tiedostona. Nämä IFC mallit sisältävät hyvin yksityiskohtaista tietoa. 1 Tietomalli sisältää tyypillisesti kuvaamansa kohteen objektien 3D geometrian, ominaisuudet sekä objektien välisiä suhteita. 2 IFC on kansainvälisen BuildingSmart organisaation kehittämä ja ylläpitämä avoin tietomalli, jota käytetään pääasiassa rakennusten mallien siirtämiseen eri ohjelmistojen välillä. IFC tuki löytyy kaikista tärkeimmistä rakennusalan ohjelmistoista. IFC on soveltaen hyödynnettävissä myös siltamallien siirtämiseen. 3 Nykyiset vaatimukset löytyvät osoitteesta --> 6 Tietomallintaminen siltojen ylläpidossa Tämän selvityksen on laatinut Maanmittauslaitoksen toimeksiannosta 3

4 Tällä hetkellä Liikevirastolla on järjestelmässään IFC malleja, jotka eivät ole täysin yllä kuvatun prosessin mukaan laatuvarmistettuja ja normalisoituja. Käytännössä vaaditun laisia IFC malleja on saatavilla vasta, kun niitä syntyy osana Liikenneviraston perusprosessia. Tämän toteutumisen tarkka aikataulu ei ole tiedossa. 2.2 Koordinaatistot Liikenneviraston vaatimusten mukaiset IFC mallit sijaitsevat hankkeen tunnetussa virallisessa koordinaattija korkeusjärjestelmässä. Tämä mahdollistaa CityGML mallien konvertoimisen automaattisesti KMTK käyttämään koordinaattijärjestelmään, siten että ne istuvat paikalleen. 2.3 Aineiston karsiminen IFC malleissa on tyypillisesti paljon enemmän tietoa ja yksityiskohtia kuin CityGML malleissa. Haasteeksi ei nouse se, että aineistossa olisi liian vähän tietoa, vaan työtä teettää aineiston karsiminen ja jäsentäminen CityGML edellyttämiin kokonaisuuksiin. IFC malleista löytyy esim. betoniosien raudoitukset ja monia ominaisuuksia, kuten betonin pakkasenkestävyys, joita ei tarvita CityGML malleissa. IFC malleissa käytetään myös monitasoisia kokoonpanoja, esim. sillan kaide ei ole yksi objekti vaan hierarkkinen kokoonpano joka voi koostua sadoista yksittäisistä objekteista. 2.4 Sillan osien tunnistaminen Liikenneviraston vaatimusten mukaisessa IFC mallissa jokaisella objektilla on kuitenkin tieto siitä, mitä sillan osaa tai varustetta se esittää. Sallitut arvot on esitetty selkeästi vaatimuksien taulukossa 1. Rakenneosat. Objekti voi olla esim. KAIDE, KORKEA SUOJAVERKKO tai KAIDEPYLVÄÄN ALUSTAVALU. Tämä tieto on avain siihen, että IFC mallista voidaan konvertoida semanttisesti oikea CityGML malli. 2.5 Kokoonpanot Toinen olennainen tieto ovat kokoonpanot joiden käyttö on myös määritelty vaatimuksissa, joissa lukee esim. kaiteen kaikkien osien tulee kuulua samaan kokoonpanoon. Näin objektit voidaan niputtaa CityGML näkökulmasta tarkoituksenmukaisesti yhteen käyttäen yksinkertaisia sääntöjä. Haasteeksi tulee lähinnä yksinkertaistaa geometria CityGML edellyttämälle tasolle. KUVA 1 LIIKENNEVIRASTON VAATIMUKSET KOKOONPANOILLE 2.6 Värimaailma IFC mallin objekteilla on tyypillisesti suunnittelijan määrittelemä symbolinen väri, eikä Liikennevirasto aseta värille vaatimuksia. Lisäksi objekteilla on tieto niiden materiaalista ja pintakäsittelystä, mikä mahdollistaa jonkin asteisen realistisen värimaailman käytön CityGML malleissa, mutta ei mahdollista täydellistä yhtenevyyttä todellisuuden kanssa. 2.7 Siltojen luokittelu Liikennevirasto myös luokittelee sillat erilaisiin siltatyyppeihin (n. 20). Tätä tietoa voidaan hyödyntää CityGML konversiossa siten, että eri siltatyypeille voidaan tarvittaessa käyttää erilaista logiikkaa. Esimerkiksi pitkä, järven ylittävä maantiesilta voitaisiin käsitellä eri logiikalla kuin maantien ylittävä kevyen liikenteen silta. Tämän selvityksen on laatinut Maanmittauslaitoksen toimeksiannosta 4

5 2.8 Tietojen päivittäminen Ajan mittaan Taitorakennerekisterin tietokantaa kerääntyy tietoa siltojen ylläpidon toimenpiteistä ja siltojen nykytilasta. Vaikka tätä tietoa ei Taitorakennerekisterissä lisätä IFC malliin, on se linkitettävissä IFC mallin objekteihin niiden yksilöllisten tunnisteiden kautta. Näin ollen tätäkin tietoa voidaan teknisesti siirtää CityGML malleihin, mikäli se joskus katsotaan tarpeelliseksi. 3 Elementtien vastaavuudet 3.1 CityGML näkökulma IFC on laajempi määritys kuin CityGML ja siltojen IFC malleissa on paljon enemmän tietoa, kuin mitä CityGML konversiossa tarvitaan. Siksi on perusteltua tarkastella vastaavuuksia CityGML näkökulmasta, eli listata ne CityGML elementit, jota konvertoidussa mallissa tulee olla ja hakea niille vastaavuudet IFC mallista. Tarkastelu kannattaa rajata Maanmittauslaitoksen määrittelyjen mukaisiin CityGML malleihin ja vastaavuuksia hakea Liikenneviraston vaatimukset täyttävistä IFC malleista. 3.2 CityGML jäsentely Maanmittauslaitos jakaa sillan mallin (silta-kohde) seuraaviin tasoihin Silta / Sillan Osa (sillan kansi) Sillan Rakenteellinen Elementti Sillan Varuste Koko siltaa kuvaavia ominaisuuksia (käyttötarkoitus, rakennusaine, siltatyyppi jne.) ei löydy sillan IFC mallista, vaan nämä tiedot saadaan Taitorakennerekisterin tietokannasta. Sillan kansi voidaan käsitellä samalla tavalla kuin sillan rakenteelliset elementit alla. Sillan rakenteelliset elementit (maatuki, välituki, pyloni jne.) ovat tunnistettavissa Liikenneviraston vaa- KUVA 2 LIIKENNEVIRASTON VAATIMUSTEN TAULUKKO 1 timusten taulukon 1 mukaisesti. Mikäli ne ovat kokoonpanoja, on niissä CityGML näkökulmasta tyypillisesti liikaa objekteja ja niitä voidaan karsia saman taulukko 1 avulla. Esimerkiksi PYLONI kokoonpanossa voi olla RAUDOITUS, PÄÄTERÄS objekti, jonka voi karsia pois. Sillan varusteiden vastaavuudet löydetään samalla menetelmällä kuin sillan rakenteellisten elementtien. 3.3 CityGML geometrialle asetettavat vaatimukset Kun CityGML muotoisia siltamalleja mallinnetaan puhtaalta pöydältä, aiheuttaa geometrian tarkkuuden lisääminen aina lisää työtä. Kun lähtökohtana on suunnittelijan IFC malli, kääntyy ongelma toisin päin: geometrian tarkkuuden vähentäminen aiheuttaa lisää työtä. Tämän selvityksen on laatinut Maanmittauslaitoksen toimeksiannosta 5

6 Esimerkiksi vaatimus Sillan kannen yläpuolella pylonin aukko (josta liikenne kulkee läpi) säilytetään on hyvin perusteltavissa kun malli tehdään puhtaalta pöydältä. Sama vaatimus on kuitenkin hyvin vaikea toteuttaa IFC mallin pohjalta. IFC mallissa kun ei ole objektia pylonin aukolle, vaan se on vain pylonin osien väliin jäävää tyhjää tilaa. Jos aukko löydetään, niin IFC mallissa ei ole tietoa siitä, mistä liikenne kulkee. Tämäkin voidaan mahdollisesti päätellä sillan kannen asemasta, mutta jos pylonin sillan kannen alapuolisten aukkojen poistaminen ei ole lopputuloksen kannalta tärkeää, ei ko. vaatimusta kannata esittää lainkaan, vaan sallia tarkempi geometria. Olennaista on asettaa vaatimukset, jotka eivät aiheuta tarpeetonta monimutkaisuutta konversioon, mutta tuottavat silti geometrialtaan riittävän kevyitä CityGML siltamalleja. 3.4 Vastaavuuksien selvittäminen Vastaavuuksien selvittäminen kannattaa tehdä seuraavasti. 1. Listataan sillan rakenteelliset osat ja varusteet Maanmittauslaitoksen CityGML määritysten mukaisesti. Tämä vastaa kysymykseen, mitä elementtejä sillan CityGML mallissa halutaan olevan? 2. Liikenneviraston IFC vaatimusten Taulukko 1 jäsennetään siten, että jokainen nimike osoitetaan yhteen seuraavista ryhmistä a) Sillan kansi b) Sillan rakenteellinen osa c) Sillan varuste d) Ei esiinny silloissa, esim. MAJAKAN ULKOPUOLINEN TASO 3. Etsitään vastaavuudet CityGML elementtien ja taulukon 1 siltoihin liittyvien tunnisteiden (a-c) välille. Tyypillisesti taulukosta 1 löytyy monta vastaavuutta yhdelle CityGML elementille. 4. Jos IFC mallissa CityGML elementtiä vastaa kokoonpano (esim. kaide), määritellään mitkä kokoonpanon osat halutaan mukaan CityGML elementin geometriaan, esimerkiksi KAIDEPYLVÄÄN PULTTI- KIINNITYS objektit halutaan luultavasti rajata pois geometrian konversiosta. 5. Määritellään IFC geometrian yksinkertaistaminen eri LoD tasoilla. Yksinkertaisimmillaan geometria on laatikko (bounding box) ja yksityiskohtaisimmillaan identtinen IFC geometrian kanssa. Liikennevirasto ei aseta vaatimuksia IFC geometrian tietorakenteille, niistä ei näin ollen voida tehdä mitään oletuksia. Ei voida esim. olettaa, että sillan kansi olisi aina polkua pitkin pursotettu profiili. 6. Määritellään mahdolliset ominaisuuksien vastaavuudet. 4 Rajapintojen toteutusvaihtoehdot 4.1 IFC tiedosto Liikennevirasto lukee tietoa IFC mallista Taitorakennerekisterin tietokantaan, mutta olennainen aineisto CityGML mallien luomisen kannalta on alkuperäinen IFC malli, joka on käytännössä tiedosto. Järjestelmä, Tämän selvityksen on laatinut Maanmittauslaitoksen toimeksiannosta 6

7 joka tekee IFC-CityGML konversion, lukee sisään tuon IFC tiedoston. IFC tiedostoon perustuva järjestelmä on perusteltu, koska se tarjoaa mahdollisimman paljon vaihtoehtoja konversion tekniseen toteutukseen. IFC, CityGML, Liikenneviraston vaatimukset ja Maanmittauslaitoksen CityGML määritykset ovat kaikki avoimia ja vapaasti saatavilla, minkä vuoksi kaupallisien toimijoiden on helppo tarjota kilpailevia ja jatkuvasti kehittyviä ratkaisuja konversion toteutukseen. Ulkomaiset ohjelmistotalot voivat helpommin tarjota omia ratkaisujaan ja suomalaisten ohjelmistotalojen on helpompi viedä konversioon kehittämiään ratkaisuja maailmalle. Jonkin muun ratkaisun, kuin IFC tiedoston käyttö rajapinnassa toisi mukanaan tästä näkökulmasta tarpeettomia rajoituksia. IFC tiedosto voidaan siirtää Taitorakennerekisteristä konversioon esimerkiksi projektipankin tai mallipalvelimen kautta. Tapa, jolla IFC tiedosto siirretään, ei kuitenkaan vaikuta konversion toteutukseen. 4.2 Siltamallien hakeminen Testausvaiheessa IFC malleja voidaan toimittaa jopa ZIP pakattuna sähköpostin liitteenä. IFC tiedostojen hakuun on kuitenkin syytä kehittää ratkaisuja, joilla niitä voidaan hakea automaattisesti ja esim. käyttöoikeudet on hallittu asianmukaisesti. Minimivaatimuksena on, että rajapinnan kautta voidaan valita silta ja saada valitun sillan metatiedot sekä IFC malli tiedostona. Useampien siltojen hakeminen ryhmänä voi myös olla perusteltua. Siltamallit tulevat jossain vaiheessa jollain tasolla avoimeen dataan. Liikenneviraston kanssa kannattaa keskustella avoimen datan rajapinnan aikataulusta ja toteutuksesta, jotta voidaan välttyä turhalta työltä. 4.3 Automaatio Vaadittu automaation taso vaikuttaa suuresti rajapinnan toteutukseen. Jos siltoja konvertoidaan yksi kerrallaan manuaalisesti, ei rajapinnalla ole suurta merkitystä. Jos taas halutaan konvertoida suuri määrä siltoja automaattisesti, tai saada tiedotuksia Taitorakennerekisteriin tulleista uusista tai päivitetyistä silloista, pitää tämä ottaa huomioon rajapinnan kehityksessä. 5 Tiedon julkisuus Liikenneviraston Taitorakennerekisterissä ja IFC malleissa on tietoja, joita ei pidä siirtää julkisesta saatavilla oleviin CityGML malleihin. Taitorakennerekisterissä saattaa myös olla turvaluokiteltuja siltoja, joita ei pidä lainkaan julkistaa. Tällä hetkellä käytössä olevien tietojen pohjalta ei kuitenkaan näytä siltä, että Maanmittauslaitoksen CityGML vaatimuksissa olisi edellytetty mitään ei-julkista tietoa. Tämä tulee kuitenkin tarkistaa kun ko. vaatimuksista laaditaan lopullinen versio. Parhaiten prosessi toimii siten, että Liikennevirasto karsii IFC malleista pois ei-julkisen tiedon ennen kuin ne siirretään rajapinnan läpi Maanmittauslaitoksen CityGML konversioon. Tämä toimenpide on mahdollista automatisoida. 6 Arvio prosessin toimivuudesta Siltamallien siirto Taitorakennerekisteristä Kansalliseen Maastotietokantaan CityGML muodossa on tämän selvityksen mukaan mahdollista toteuttaa seuraavin edellytyksin. 1. Kuvatulla menetelmällä voidaan käsitellä vain uudet ja mahdollisesti myös peruskorjatut sillat. Olemassa olevia siltoja varten tarvitaan toinen ratkaisu. Tämän selvityksen on laatinut Maanmittauslaitoksen toimeksiannosta 7

8 2. Liikenneviraston IFC vaatimusmäärittely elää vielä ja uusi versio siitä on parhaillaan työn alla. Koska Taitorakennerekisterissä ei vielä ole montaa siltaa, jotka on tehty nykyisen määrittelyn mukaisesti, kannattaa työ pohjata vaatimusmäärittelyn uuteen versioon. Aikataulusta ja alustavien versioiden käytöstä kannattaa keskustella Liikenneviraston kanssa. Liikenneviraston arvion mukaan soveltuvaa aineistoa pitäisi syntyä jo vuoden 2018 aikana. 3. Maanmittauslaitos viimeistelee omat CityGML määrityksensä. Viimeistelyssä kannattaa kiinnittää erityistä huomiota CityGML elementtien jäsentämiseen siten, ettei siinä ole tarpeettomia ristiriitoja Liikenneviraston vaatimusmäärittelyn taulukon 1 kanssa, sekä geometrian yksinkertaistamisen vaatimuksiin. Vaatimuksissa voi olla tarkoituksenmukaista asettaa osittain eri vaatimukset siltamallien puhtaalta pöydältä mallintamisen ja IFC konversion tapauksille. 4. Liikennevirasto pitää omassa toiminnassaan kiinni asettamistaan vaatimuksista, jolloin konversioon todella saadaan vaatimukset täyttäviä malleja. Jos IFC mallit eivät ole vaatimusten mukaisia vaikeuttaa tämä manuaalista konversiota ja estää automaatiisen konversion kokonaan. 5. Maanmittauslaitos ja Liikennevirasto sopivat siltamallien aineiston siirtämisestä, siihen liittyvistä rajapinnoista sekä aineiston karsimiseen liittyvästä tehtäväjaosta. Tähän kannattaa määritellä vaiheet, esim. testaus, tuotantokäyttö yksi silta kerrallaan ja sarjatuotanto. 6. IFC CityGML konversion määrittely tehdään niin täsmällisesti, että ohjelmistotalot pystyvät sen perusteella tarjoamaan ja toteuttamaan toimivia ratkaisuja. Tämän selvityksen on laatinut Maanmittauslaitoksen toimeksiannosta 8