Alkusanat 2 Johdanto 2 1 Yleistä maastomallista 3 2 Maastomallin tarkkuus 5 3 Ortokuvat 5 4 Maaperätiedot 6 5 Pohjavesi 7 6 Kellarit 7 7 Maastomallin jatkokäyttö 8 8 Johtopäätökset 9 9 Sanaselityksiä 10 Liitteet 10
ALKUSANAT Tämän raportin maastomallista on laatinut miljöösuunnittelun opiskelija Riikka Pajuoja kartastoteknikko Sami Tuomaalan ja Vital Vaasa - projektisihteeri Anne Uddfolkin avustuksella. Maastomallin laadinnassa on ollut mukana myös Erkki Lauttamus. Raportin laadinnasta on vastannut verkostopäällikkö Pertti Reinikainen. JOHDANTO Vital Vaasa projekti on Vaasan kaupungin teknisenviraston ja kaupunkisuunnitteluviraston yhteistyössä laatima EU-rahoitteinen kokeiluhanke. Kokeiluhankkeen tavoitteena on löytää keinoja urbaanin vedenkierron elvyttämiseksi imeyttämällä ja viivyttämällä vettä kaupunkialueella. Vedenkierron suunnittelutyön pohjaksi tarvittiin keskusta-alueelta tarkkoja tietoja muun muassa maa- ja kallioperästä, maaston muodoista, kaduista ja rakennuksista. Suunnittelutyön pohjaksi laadittiin maastomalli, johon tietoja voitiin tallentaa. 2
1 YLEISTÄ MAASTOMALLISTA Maastomalli on mittaamalla saatua tietoa maaston pinnanmuodoista avaruuskoordinaatistoon (x,y,z) sijoitettuna. Maastomallilla pyritään kuvaamaan maastoa sellaisena kuin se on luonnossa. Malli on kuitenkin ns. rautalankamalli, joten kohteet muodostuvat pelkistä viivoista, eivät pinnoista. Maastomallissa voi olla mukana ympäristökohteita esim. taloja, puita, jolloin mallia kutsutaan ympäristömalliksi. Maastomallissa tarvittava tieto voidaan kerätä käyttämällä ilmakuvausta, maastomittausta tai kaukokartoitusta. (http://koivu.oulu.fi/tati/jr/kaukok/ Maastomalli_vikstedt/maastomalli.html#Maastomallilla) Vital Vaasa-projektin yhteydessä teetetty maastomalli Vaasan keskusta-alueesta tilattiin tarjouskilpailun jälkeen ruotsalaisen Metria Oy:n espoolaiselta tytäryhtiöltä. Maastomalliin tarvittava tieto keskustaalueesta kerättiin ilmakuvina. Ilmakuvauksessa lentokorkeus oli 500 m. Varsinainen malli laadittiin ilmakuvatulkintana, jossa sivu- ja pituuspeitto olivat 60 %. Mallinnus tehtiin analyyttisellä stereokartoituslaitteella (Zeiss Planicomp). Singalointi- ja tukipistemittaus tehtiin kaupungin omana työnä. Maastomallissa on noin 100 000 hajapistettä ja taiteviivaa, joiden neliöverkko muodostaa kuvan maanpinnasta. 3
Maastomallin lisäksi ilmakuvausten perusteella tallennettiin tietoja myös ympäristömalliin alueen maanpäällisistä kohteista, rakennuksista, tonteilla olevista kaivoista sekä muista rakenteista esimerkiksi katoista ja laitureista. Mallin tasokoordinaattijärjestelmänä on Vaasan paikalliskoordinaatisto HKJ ja korkeusjärjestelmänä NN-taso eli maastomalli on yhteensopiva Vaasan karttajärjestelmän kanssa. HKJ =Helsinginjärjestelmä (ei kuitenkaan sama kuin Helsingin kaupungilla on käytössä) http://www.nls.fi/ptk/aineistot/selosteet/905/905rakti/ kohdetyyppi4.html) NN-taso = Valtakunnallisesta kiintopisteestä vaaitsemalla mitattu korkeustaso keskiveden pinnasta. Korkeus esitetään senttimetreinä korkeustason nollapisteestä ylöspäin.nn-järjestelmä on ensimmäisen korkeuskiintopistemittauksen eli tarkkavaaituksen (1892-1990) yhteydessä luotu korkeusjärjestelmä. (http://www.vyh.fi/ tila/vesi/verkot/kuvauswu.htm; Kääriäinen E: Korkeusjärjestelmät Suomessa, Maanmittausinsinööri 1-2/1962) 4
2 MAASTOMALLIN TARKKUUS Maastomallin, joka toimii suunnittelutyön apuvälineen, tulee kuvata todellista ympäristöä mahdollisimman tarkkaan. Vital Vaasa -projektin maastomallin tarkkuudeen varmistamiseksi suoritetiin tarkistusmittauksia. Eri puolilta kaupunkia otettiin maanpinnan korkeuksia esimerkiksi katukorkeuksien mitatuista ennakkokorkeuksista. Näitä korkeuksia verrattiin maastomallin korkeuspisteisiin. Suoritetuissa mittauksissa todettiin, että 90 % mitatuista pisteistä oli vaaditussa tarkkuudessa eli virhe oli pienempi kuin 100 mm. 3 ORTOKUVAT Malliin liitettiin ns. ortokuvan käsittely. Digitaalinen ortokuva (pikselikokona 100 mm) laadittiin ilmakuvista. (Liite A: Korkeuspisteiden vertailu) Maastomallissa olleet poikkeamat olivat rakennusten katvealueilla sekä tukimuurien läheisyydessä. Osa virheistä johtui myös ATK-koodauksesta. Nämä virheet on korjattu kaupungin toimesta. 5
4 MAAPERÄTIEDOT Maastomalliin liitettävien maaperätietojen laatimiseksi koottiin pohjatutkimustietoja kaupungin omista arkistoista, yksityisiltä kiinteistöiltä, Talentek Oy:ltä ja Vaasan Sähkö Oy:n kaukolämpökuvista. Alueella tehtiin myös uusia maaperätutkimuksia. Painokairauksia suoritettiin mm. vanhalla kasarmialueella. Kerätty aineisto tallennettiin kaupungilla käytössä olevan Xstreet - ohjelman pohjatutkimusrekisteriin. Tässä ohjelmassa olevien tietojen avulla aloitettiin eri maalajikerrosten, kuten savi- ja moreeninpinnan sekä kalliopinnan mallinnus. Maaperämalli perustuu sekä noin 1100 kairauspistetietoon että 4000 erilliseen havaintopisteeseen, joiden avulla on arvioitu tai varmistettu kalliopinnan sijainti. Maaperämallin tarkkuus ja kuvaavuus riippuu havaintopisteiden tiheydestä. Maastomalli näyttää kalliopinnan luonnontilaisena, vaikka todellisuudessa kaupunkialueen kallioperään on louhittu kanaaleja ja rakennuksissa sijaitsee maanalaisia kellareita. Jokaisen yksittäisen uuden rakennushankkeen yhteydessä tulee tutkia maaperämallin tietojen edustavuus kyseisessä kohteessa. Eli toisin sanoen tulee tutkia aluen havaintopisteiden tiheys. Maaperämallia täydennetään uusilla tiedoilla, joita saadaan uusien kairausten yhteydessä. Näin mallin maaperätiedot tarkentuvat jatkuvasti. (Liite B, maaperäkartta) (Liite C, Kairauspisteet) 6
5 POHJAVESI Ennen Vital Vaasa-projektia kaupungin keskusta-alueelle oli asennettu 25 pohjavesiputkea. Pohjaveden korkeutta seurataan Vaasan keskusta-alueella muun muassa toriparkin sekä kirjaston laajennuksen yhteydessä. Vital Vaasaprojektin yhteydessä kasarmialueelle asennettiin 11 uutta pohjavesiputkea, jolloin suunnittelualueelle saatiin kattavampi mittauspisteiden veskosto. (Liite D: pohjavesiputkien sijainti) Projektin tavoitteena on elvyttää sadeveden kiertoa kohdealueella imeyttämallä, viivyttämällä ja puhdistamalla sadevettä. Imeyttämisen vaikutuksesta pohjaveden pinta nousee. Tästä syystä pohjaveden pinnan sekä myös laadun tarkkailu on tärkeää. Pohjavesien tarkkailu jatkuukin koko projektin ajan. Tarkkailun avulla voidaan seurata projektin aikana tehtyjen toimenpiteiden tuloksia eli vaikutuksia kohdealueen pohjaveden määrään ja laatuun. Tarkkailut jatkuvat edelleen projektin loputtuakin laadittavan seurantasuunnitelman mukaisesti. 6 KELLARIT Vital Vaasan tavoitteena on nostaa pohjaveden pintaa Vaasan keskustassa sijaitsevalla suunnittelualueella. Tämä voi aiheuttaa olemassa olevien rakennusten ja niiden kellareiden rakenteille vaurioita, mm. lisätä kosteus- ja homeongelmia. Kaupunkialueen rakennusten pohjapiirustusten ja tarkemittausten perusteella kerättiin tietoja kellareiden korkeustasoista, kellarityypeistä sekä kellareissa olevista pumpuista, joila pidetään pohjaveden pinta keinotekoisesti alhaalla. Kerätyt tiedot tallennettiin ympäristömalliin. Vital Vaasa -suunnittelualueella sijaitsee sekä rakennettuja että maapohjaisia kellareita. Suunnittelualueella sijaitsevat kellarit eivät ulotu syvälle maanpinnan alle. Kuitenkin joidenkin kellareiden rakenteet sijaitsevat pohjaveden pinnan alapuolella. Näissä kellareissa kellareissa joudutaan turvautumaan pumppuihin. 7
7 MAASTOMALLIN JATKOKÄYTTÖ Maastomalli on tehty ensisijaisesti suunnittelun työvälineeksi. Kolmiulotteisen mallin avulla suunnittelutyö, suunnitelmien visualisointi ja toteuttaminen helpottuvat. Mallin sisältämää tietoa voidaan käyttää kaupunki-, maankäyttö-, liikenneverkko- ja kunnallisteknisessä suunnittelussa. Mallin päivitetyt tiedot ovat kaikkien käyttäjien nähtävillä ja näin suunnittelutyöhön tarvittavien tietojen haku helpottuu. Maastomalli on erittäin käyttökelpoinen kaikilta osin yleissuunnitelma-tasolla tehtyyn suunnitteluun. Detaljisuunnittelutasolla maastomallista saatu tieto maanpinnasta on erittäin tarkka. Mallista saatujen tietojen tarkkuus maaperästä, pohjavedestä sekä erilaisista rakenteista riippuu mittaus- ja kairauspisteiden läheisyydestä. Mitä enemmän ja tiheämmin pisteitä on sitä luotettavampaa on mallista saatu tieto. Maastomallin jatkokäyttö tulevaisuudessa voi olla mitä moninaisempaa. Esimerkiksi maastomalliin liitettävän erityisen 3D-työkalun avulla voidaan tehdä kolmiulotteisia kuvia maastomallin kohteista, esimerkkinä Metria Oy:n tekemä 3D-kuva Vaasan ortodoksisesta kirkosta. Mallia voidaan täydentää erilaisilla tiedoilla paikkatietojärjestelmäksi. Linkittämällä malliin lisää tietoja esim. omistusoloista, väestöstä tai kasvillisuudesta, saadaan kattava tietokanta suunnittelun pohjaksi ja näin suunnitteluun tarvittavan tiedon hankinta helpottuu. Pohdittaessa maastomallin jatkokäyttöä, tulee ottaa huomioon mallin käytettävyys. Käytettävyys edellyttää osaamista ja jos osaamista ei ole, maastomallin sisältämä tieto menee hukkaan. 8
8 JOHTOPÄÄTÖKSET Vital Vaasa projektin tavoitteena on löytää keinoja urbaanin vedenkierron elvyttämiseksi imeyttämällä ja viivyttämällä vettä kaupunkialueella. Sadevedenkierto on monimutkainen asia ja sen sovittaminen kaupunkiympäristöön on hoidettu tähän saakka lähinnä sadevesikaivoin ja -putkin. Vital Vaasa pyrkii sovittamaan luonnollisen sadevedenkierron ja urbaanin ympäristön toisiinsa. Suunnittelutyö on vaativaa. Valmiissa, urbaanissa ympäristössä on paljon huomioon otettavia seikkoja. Näitä seikkoja selventämään ja suunnittelutyön pohjaksi laadittiin maastomalli. Mallin laadinta oli Vaasassa pioneerityö, johon ei ollut riittävästi resursseja mutta tarve mallin laadintaan oli suuri. Malli pohjustaa vedenkierron elvyttämisen lisäksi muutakin Vaasan kaupungissa tapahtuvaa suunnittelua. Työhön osallistuikin eri asiantuntijoita kaupungin omasta organisaatiosta. Maastomalli on pioneerityö, jonka hyödyt tulevat näkyviin, kun käyttäjiä saadaan koulutettua enemmän ja valmiudet kasvavat. Samoin mallin tietojen täydentaminen laajentaa sen käyttökelpoisuutta eri suunnittelutehtävissä. Tulevaisuudessa näemme, miten laajaksi malli ja sen käyttäjäverkosto laajenee. 9
9 SANASELITYKSIÄ Maastomalli Maastomalli on mittaamalla saatua tietoa maaston pinnan muodoista avaruuskoordinaatistoon (x,y,z) sijoitettuna. Maastomallilla pyritään kuvaamaan maastoa sellaisena kuin se luonnossa on. Malli on kuitenkin ns. rautalankaversio, joten kohteet muodostuvat viivoista, eivät pinnoista. (http://koivu.oulu.fi/tati/jr/kaukok/maastomalli_vikstedt/maastomalli.html#maastomallilla) Maastomittaus Maastomittauksessa kuvatukipisteitä mitataan maastossa takymetrillä ja GPS-laitteistolla. Saatujen pisteiden avulla ilmakuva voidaan sijoittaa olemassa olevaan runkoverkkoon. (http://koivu.oulu.fi/tati/jr/kaukok/maastomalli_vikstedt/maastomalli.html#maastomallilla) Ortokuva Ortokuva on tulkitsematon ilmakuva maastosta. Ortokuva vastaa geometrialtaan ja mittakaavaltaan karttaa.(http://www.nls.fi/kartta/muut/ortokuva.html) Pikseli Pikseli on kuva-alkio eli yksi kuvaruudun kuvapiste (http://butler.cc.tut.fi/~penttila/13615/13615lue/l04pix.html) Tarkka maastomalli Tarkan maastomallin mittaustarkkuus on 5-10 cm ja mallinnustarkkuus on 10 cm. Tarkka maastomalli palvelee rakennussuunnittelua. (http://koivu.oulu.fi/tati/jr/kaukok/maastomalli_vikstedt/ maastomalli.html#maastomallilla) malli Yleispiirteisen maastomallin tarkkuus on 0,25-3,0m. Yleispiirteinen maastomalli on tarkoitettu esi- ja yleissuunnittelutehtäviin. (http://koivu.oulu.fi/tati/jr/kaukok/maastomalli_vikstedt/ maastomalli.html#maastomallilla) Ympäristömalli Ympäristömalli on tarkka ja yleispiirteinen malli, joka sisältää maastomallin lisäksi maanpäällisten kohteiden rakennusten, rakenteiden tai yksittäisten puiden 3D-mallinnuksen. (http://koivu.oulu.fi/tati/jr/kaukok/maastomalli_vikstedt/maastomalli.html#maastomallilla) LIITTEET Liite A, Korkeuspisteiden vertailu Liite B, Maaperäkartta Liite C, Kairauspisteet Liite D, Pohjavesiputkien sijainti 10