Suoraan sisältöön

Uuden sukupolven kaupunkimallit Helsinkiin

Helsingin uuden sukupolven kaupunkitietomallien tekijät Jarmo Suomisto (oik.), Kari Kaisla ja Enni Airaksinen. Kuva: Laura Oja

Kuinka paljon aurinkosähköä voidaan tuottaa, jos kaikki Helsingin rakennukset pinnoitetaan aurinkopaneeleilla? Monestako ikkunasta on merinäköala uudella asuntoalueella? Näihin ja lukuisiin muihin kysymyksiin vastaa älykäs 3D-kaupunkitietomalli.

Helsinki ottaa ensimmäisenä kaupunkina maailmassa käyttöön kaksi koko kaupungin kattavaa uuden sukupolven 3D-kaupunkimallia, semanttisen kaupunkitietomallin ja geometrisen kolmioverkkomallin. Monikäyttöisten mallien avulla voidaan tehdä laskelmia ja visualisoida kaupunkianalyysejä esimerkiksi vaihtoehtoisten energianlähteiden käytön mahdollisuuksista, kasvihuonekaasupäästöistä ja liikenteen ympäristövaikutuksista. Malleja voidaan soveltaa myös elinkeinoelämän, matkailun, navigaation, pelastustoimen, televerkkojen rakentamisen sekä kiinteistöhallinnan ja aluesuunnittelun tarpeisiin.

Helsinki linnun silmin

Uuden sukupolven kaupunkimalleja on tehty Helsingissä kaksi vuotta ja nyt ollaan valmiiden mallien äärellä: kolmen hengen porukka – projektipäällikkö, arkkitehti, DI Jarmo Suomisto, tekninen projektipäällikkö, DI Kari Kaisla ja diplomityötä tekevä Enni Airaksinen – esittelee mallia suurelta näytöltä yhteisessä työhuoneessaan.  

Mallissa näkyvät Senaatintori ja Tuomiokirkko, ydinkeskusta kortteli korttelilta ja talo talolta. Sitten lennetään kuin kalalokin selässä pohjoiseen Pakilaan pientaloalueille ja sieltä Talin kautta Munkkiniemen rantaan ja Pihlajasaaren kautta Suomenlinnaan - jopa venesataman pikku alukset ovat mukana mallissa. ”Kaupunkimallit halutaan ottaa käyttöön viipymättä, yhtä aikaa kaupunkilaisille ja virkamiehille, Kari Kaisla kertoo.   

Hyötysovelluksia on jo käytettävissä

3D-tietomalli on paljon enemmän kuin kolmiulotteinen kuva tietokoneen näytöllä. Mallin keskeinen ominaisuus on semantiikka eli kohteet sisältävät myös ominaisuustietoa itsestään. Semantiikan avulla tietokone ymmärtää esimerkiksi, mitkä osat kuvaavat rakennusten kattoja tai seiniä. Tietoa tarvitaan, kun määritetään vaikkapa rakennusten aurinkoenergiatuotannon mahdollisuuksia.

Kaupunkimalleja voi hyödyntää myös tulvatuhojen torjuntaan. Viime vuosien rajut sateet ja jokien tulviminen ovat lisänneet Euroopan kaupunkien varautumista vedenpinnan vaihteluihin. Mallien avulla voidaan suunnitella suojatoimia ja ennakoida tuhojen laajuutta.

Kaupunkimalleja käytetään myös melulaskentaan ja ilmansaaste-ennusteisiin sekä erilaisiin näkyvyysanalyyseihin.  Esimerkiksi autosaattueen turvallisuutta arvioitaessa mallin avulla määritetään, kuinka kauan kohde on näkyvissä tietyistä pisteistä.  Hyötypeli- ja turva-ala ovatkin merkittävä kaupunkimallien hyödyntäjä Euroopassa.

Pilottiprojektit esimerkkinä

Kaupunkimallien lisäksi 3D-hankkeessa toteutetaan hyötykäytön pilottiprojekteja. ”Pilottien avulla haluamme näyttää uusien kaupunkimallien voiman ja mahdollisuudet kaupungin päättäjille. Toinen tavoite on saada kaupungin virastot ja suomalaiset yliopistot mukaan uuden teknologian hyödyntämiseen”, Suomisto ja Kaisla toteavat yksissä tuumin.

Suomisto mainitsee esimerkkeinä kolme hyötypilottia.

Ogelikone avaa uusia polkuja kaupunkisuunnittelukeskusteluun. Ogelikone on pelinomainen sovellus kaupunkiranteen vaihtoehtojen arviointiin ja asukkaiden omien muutostavoitteiden testaamiseen.

Helsingin aurinkoenergiapotentiaali on semanttiseen malliin perustuva analyysi, jossa tutkitaan Helsingin rakennusten katto- ja seinäpintojen soveltuvuutta aurinkosähkön tuotantoon.
Aleksanterinkadun huoltotunneli on Helsingin kaupungin rakentama huoltoväylä liiketilojen tavarankuljetukseen.  Tietokonepelinomaisen sovelluksen avulla voi tutustua tunnelin sisäänajoreitteihin ja liikkumiseen tunnelissa.

Kaksi monikäyttöistä kaupunkimallia

Helsingin 3D-hanke on tehnyt kaksi uuden sukupolven kaupunkimallia, joilla voidaan kattaa kaikki nykyajan kaupunkimalleille asetettavat toiminnalliset tarpeet. Älykäs semanttinen 3D-tietomalli soveltuu kehittyneisiin kaupunkianalyyseihin ja mallin tietovarantoa voidaan rikastaa rajattomasti. Toisin sanoen mallia voidaan opettaa vastaamaan yhä paremmin käyttäjien tarpeita.

Kolmioverkkomallin etuna on sen realistisuus: pienetkin rakennukset, laivat, puut ja jopa autot ovat mukana mallissa kuvaushetken mukaisesti.

Tuotanto pääosin automaattista

”Viimeisen kymmenen vuoden aikana tapahtunut huikea teknologian kehitys niin mittausmenetelmissä kuin mallinnusohjelmistoissa on tehnyt mahdolliseksi tuottaa uusia, entistä käyttökelpoisempia kaupunkimalleja”, Jarmo Suomisto sanoo.

Kaupunkimallien tuotanto perustuukin pääosin automatisoituihin tietokonelaskentaprosesseihin, joiden suorittamiseen tarvittiin kymmenen tehotyöasemaa usean kuukauden ajaksi. Mallien tuotannosta yksi kolmasosa on tehty kaupungin omana työnä kaupunkimallituotantoon tarkoitetuilla erityisohjelmistoilla.     

Kaupungit kasvavat ja tiivistyvät

Kaupunkien kehityksessä ja ylläpidossa käytetään yhä enemmän tietomalleja. Kaupungistuminen on yksi maailmanlaajuisista megatrendeistä, mikä näkyy myös Suomessa. Pääkaupunkiseutu ja Helsinki kasvavat voimakkaasti. Tarvitaan työkaluja tiivistyvien kaupunkien suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon.

”Kuinka kaupunkien ihmiselle taataan terveellinen ja viihtyisä ympäristö? Tulevaisuuden kaupungit tarvitsevat jo nyt välineet tulevaisuuden rakentamiseen”, Suomisto kiteyttää.

Taustalla kansainvälistä yhteistyötä

Helsinki on liittynyt kaupunkimalliprojektin myötä alan johtavaan yhteistyöjärjestöön Open Geospatial Consortiumiin (OGC), joka vastaa globaalista kaupunkimallien 3D-standardisoinnista ja alan hyötykäytön kehitysprojekteista.

”OGC:n maailmanlaajuinen työ on edellytyksenä myös maapallon ekologisten resurssien järkevälle käytölle. On hienoa, että Helsinki voi osaltaan olla mukana tässä avoimiin standardeihin perustuvassa työssä”, Suomisto kertoo.

Avoimet kaupunkimallit, avoin data

”Uudet kaupunkimallit ovat avoimia monesta suunnasta – kaupunkitietomalli perustuu avoimeen maailmanlaajuiseen CityGML-standardiin ja mallityössä on käytetty useita avoimen lähdekoodin sovelluksia. Tästä koituu kaupunkilaisille veronmaksajille huomattavasti hyötyä,” Suomisto korostaa.

”Molempien kaupunkimallien aineisto on myös verkkopalvelussa avointa dataa kaikkien käyttöön. Helsingin kaupunki jatkaa hienoa perinnettään datan avaamisessa. Tavoitteena on tukea yritysten, yliopistojen ja oppilaitosten tuotekehitys- ja tutkimustoimintaa korkealaatuisen avoimen mallidatan avulla. Myös asukas- ja harrastusyhteisöt voivat hyödyntää malleja toiminnassaan”, kertoo hankkeen tekninen projektipäällikkö Kari Kaisla, joka on mallintanut Helsinkiä jo 1980-luvun puolivälistä asti.



05.12.2019 21:53