Arttu Julin Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutti, Aalto-yliopisto Kuntien paikkatieto- ja kaupunkimallinnusseminaari 7.-8.2.2017
Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutti Tiedettä ja tutkimusta Teknologian siirtoa ja tutkimustulosten teollista hyödyntämistä Kansallista ja kansainvälistä yhteistyötä teollisuuden, muiden yliopistojen, tutkimuslaitosten ja sidosryhmien kanssa Yhteiskunnallista näkyvyyttä ja vaikuttavuutta Alan opetusta ja koulutusta
1) 3D-kaupunkimallinnuksen nykytila 2) 3D-kaupunkimallitutkimus Suomessa 3) Tutkimustrendejä ja sovellusmahdollisuuksia
3D-kaupunkimallinnuksen nykytila
3D-kaupunkimallien tietolähteet 3D-kaupunkimalleja voidaan tuottaa yhä monipuolisemmin ja kustannustehokkaammin Pistepilvet, kuva-aineistot, vektorimuotoiset aineistot, arkkitehtoniset mallit ja piirrustukset, proseduraaliset mallinnusaineistot tai muut paikkatietoaineistot jne. Kaupunkimallinnus on mahdollista jo yksittäiselle kuluttajalle Avoin data, UAVt, kuluttajatason kamerat, käsiskannerit jne. Hyyppä
3D-kaupunkimallien sovellukset 3D-kaupunkimalleja voidaan hyödyntää yhä monipuolisemmin Vuonna 2015 tehdyssä tutkimuksessa tunnistettiin jo yli 100 sovellusta 3Dkaupunkimalleille (Biljecki et al. 2015) Sovellusten määrä on jatkuvassa kasvussa (Biljecki et al. 2015) Valtaosa sovelluksista keskittyy 3D-rakennuksiin ja niiden visualisointiin Usein pelkkä visualisointi ei enää riitä Semanttiselle tiedolle riittää syystäkin kysyntää Biljecki, F., Stoter, J., Ledoux, H., Zlatanova, S. and Çöltekin, A., 2015. Applications of 3D city models: State of the art review. ISPRS International Journal of Geo-Information, 4(4), pp.2842-2889.
3D-kaupunkimallitutkimus maailmalla Kansainvälisen yleiskuvan muodostaminen vaikeaa Kaupunkimalleihin liittyvä tutkimus on tavallisesti keskittynyt tietylle maantieteelliselle alueelle Kaupunkimallin käsite on monitulkintainen ja laaja Yhteistyötä edesauttavat kuitenkin monet organisaatiot (EuroSRD, OGC jne.) Kaupunkimallien määrä on maailmanlaajuisesti tasaisessa kasvussa Syynä erityisesti 3D-mittaus ja mallinnusmenetelmien kehitys ja siitä seurannut kustannustehokkuuden paraneminen Vuonna 2012 tehdyssä tutkimuksessa tunnistettiin yli 1000 kaupunkimallia yli 80 maassa (Morton et al. 2012) Morton, P.J., Horne, M., Dalton, R.C. and Thompson, E.M., 2012. Virtual city models: Avoidance of obsolescence. Education and Research in Computer Aided Architectural Design in Europe-eCAADe.
3D-kaupunkimallinnuksen kokonaiskuva Yhteentoimivuus keskeisenä tutkimuksellisena haasteena 3D GIS & CAD Teknologioiden kehittyessä eri kategoriat lähestyvät toisiaan ja sekoittuvat BIM & InfraBIM Pelimoottorimallit Julin
3D GIS & CAD -mallit Helsingin 3D-kaupunkimalli (CityGML) Kuntien ja kaupunkien ylläpitämiä 3Dkaupunkimalleja Berlin Economic Atlas Helsingin kaupunki Integroituvat kaupunkien tuotanto- ja palveluprosesseihin Edistävät erit. myöhempää tietomallintamista Semantiikan hyödyntäminen avainasemassa Geoportal Berlin
Pelimoottorimallit Keskeisiä ominaisuuksia: Visuaalinen realismi Interaktiivisuus, immersiivisyys ja pelillisyys Pelimoottoriteknologia mahdollistaa mm. realistiset valot ja varjot, animaatiot, usean käyttäjän samanaikaisen käytön ja joustavan sovelluskehityksen Mallintaminen usein manuaalista ja kallista Usein rajattuja alueellisesti irrallisia hankkeita paikallisissa koordinaatistoissa
Pelimoottorit kaupunkisuunnittelussa Vantaan kaupunki Espoon kaupunki / Sito Helsingin kaupunki
BIM-mallien integrointi kaupunkimalliin Vantaan Kivistön asuntomessualue BIM-mallit kuvaavat tyypillisesti rakennusten suunnittelunaikaista rakenteellista tietoa Kajaanin 3D-kaupunkimalli Vantaan kaupunki / Sova3D Kajaanin kaupunki / Symetri
BIM-mallien integrointi kaupunkimalliin Tietomallien yhteiskäyttö rakentamisessa -pilotti Helsingin kaupunki Helsingin kaupunki
Teknologian kehittyessä kategoriat sekoittuvat Helsingin 3D-kolmioverkkomalli Helsingin 3D-kolmioverkkomalli + ilmalaserkeilausaineisto L Helsingin kaupunki Visuaalisesti näyttäviä, mutta silti laaja-alueisia georeferoituja malleja Helsingin 3D-kolmioverkkomalli + mobiililaserkeilausaineisto Kimmo Soukki, Terrasolid
3D-kaupunkimallitutkimus Suomessa
6aika AKAI - Avoin Kaupunkimalli Avoimena Innovaatioalustana 3D-kaupunkimallit nähdään innovaatioita mahdollistavina avoimina alustoina, joiden mahdollisuuksia pilotoidaan valituilla pilottialuella Tavoitteena prototyyppisovellusten ja -palveluiden kehitys Sosiaalisen median ja virtuaalitodellisuuden integrointi 3D-kaupunkimalliin Virtuaalimallien käyttö kaupunkilaisille suunnatuissa vuorovaikutteisissa sovelluksissa Oulun yliopisto Oulun yliopisto
Laserkeilaustutkimuksen huippuyksikkö Suomen Akatemian huippuyksikkö yksi Suomen tieteen lippulaivoista Tavoitteena tutkia koko laserkeilauksen teknologiaketjua sensoreista aina sovelluksiin saakka Kaupunkimallinnusta tutkitaan laserkeilausteknologian kautta Laserkeilaus on kaikkialla ja vaikuttaa positiivisesti jokaisen kansalaisen elämään 2020-luvun informaatioyhteiskunnassa. laserscanning.fi/
COMBAT Kaupunkien, metsien ja väylien pistepilvimallintamisen ja 3Ddigitalisaation tutkimushanke Älykkäät kaupungit yksi kolmesta päätutkimusalasta Tutkitaan 3D-pistepilvien laajaa hyödyntämistä tulevaisuudessa Hyyppä pointcloud.fi @pointcloudfi (twitter)
Digitaalinen tarinankerronta - Case Lapinlahti Kaupunkimallin pelillistetty käyttö kulttuurisovelluksissa Virtanen, Hyyppä, Kurkela, Vaaja, Julin, Kukko, Turppa. YLE Virtualisoitu ääni-installaatio Lapinlahden sairaalassa https://svenska.yle.fi/dataviz/2016/lappviken/webgl_lapinlahti_v3.07/
Soludus - Pelillistäen kohti uusiutuvaa energiaa Kaupunkimallin pelillistäminen ja hyödyntäminen energiasovelluksissa Hyyppä, Virtanen, Ahlavuo, Kurkela, Ståhle, Julin. Virtanen
Tutkimustrendejä ja sovellusmahdollisuuksia
Tutkimustrendejä Yhteentoimivuuden kehittäminen Haasteena mm. epäyhteensopivat datalähteet, yksityiskohtaisuustasot ja formaatit Automaatioasteen lisääminen Datan analysointi- ja rekonstruointimenetelmien kehittäminen (AI tai multispektraali data jne.) Semanttisen tiedonkeruun automatisointi Tiedon laadun automaattinen validointi ja korjaaminen Proseduraalisten mallinnusmenetelmien kehittäminen Mallinnuksen minimointi (erit. pistepilvien hyödyntäminen sellaisenaan) Kaupunkimallien ylläpito ja päivitys Dynaamisen ja reaaliaikaisen tiedon integrointi Sensorien miniaturisaatio ja halpeneminen Reaaliaikaisen ja kuluttajatason tiedonkeruun mahdollistuminen
Uusia Sovellusmahdollisuuksia Virtuaali-, lisätty ja yhdistetty todellisuus (VR / AR / MR) Pelillistäminen (serious gaming) Semantiikan hyödyntäminen (simulaatiot jne.) Reaaliaikaisen tiedon hyödyntäminen (IoT, Some jne.) Sisätilamallinnus Trimble Google
TULEVAISUUS? 3D-kaupunkimalli pohjana digitaalisuudelle ja älykkäälle kaupungille Innovative Measurement Equipment Regional Information Modeling Sensor fusion Decision making Knowledge innovation management Virtual tools AR/VR Game technology Future Smart City Concept Open Data Indoor & Outdoor Modeling Crowdsourcing & Human behaviour Know-How & Novel R&D Platforms Co-operation cities: Espoo, Oulu, Helsinki, Vantaa, Seinäjoki... GIS & Location-Based Services BIM Visualization Environmental Analysis & Change Detection Aalto University & FGI - Center of Excellence in Laser Scanning Research prof. Hannu Hyyppä, MA Juho-Pekka Virtanen, prof. Juha Hyyppä, prof. Pirjo Ståhle, koord. Marika Ahlavuo, prof. Harri Kaartinen, TkT Antero Kukko DI Arttu Julin, TkL Matti Kurkela, Mr. Markku Markkula, TkT Matti VAaja