Digitaalinen maisema

Yhteenveto projektista

Tavoitteena kokeiluhankkeessa oli selvittää työtapoja, joissa multikoptereiden kuvadatasta kerätään tietoa kaupungin luonnonympäristön elementeistä ja tuotetaan fotogrammetrian avulla 3D-malleja sekä selvitetään kuinka ne liittyvät olemassa oleviin rakennetun ympäristön 3D-malleihin.

Valitsimme kuvauskohteesemme Helsingin Kaivopuiston edustalla sijaitsevat Uunisaaret. Kohde valikoitui helposti rajattavuuden takia, monipuolisen kasvustonsa, sekä läheisyytensä takia, joka mahdollistaa kopterikuvauksen myös mantereen puolelta.

Kokeilu onnistui osoittamaan, että kopterikuvaamista voidaan jo käyttää osana jokapäiväistä maisema-arkkitehtonista työskentelyä ilman syvällistä tietoteknistä osaamista ja itsetuotettujen ajantasaisten 3D-ympäristöjen tuominen osaksi jopa virtuaalitodellisuudessa tehtäviä suunnittelut töitä on suhteellisen vähäisellä vaivalla saavutettavissa.

Kokeilun tulokset

Kuvasimme DJI Mavic Pro-merkkisellä multikopterilla 4k-tasoita videota, jonka kuvavirrasta irrotettiin ohjelmallisesti kuvat, joiden perusteella malli saaresta rakennettiin fotogrammetrisesti.

Malli vietiin tietomalliohjelma Revitiin suuremitta vaikeuksitta. Fotogrammetrisen mallin tuottama tekstuuridataa ei saa siirrettyä Revitiin, mutta tämä ei toisaalta ole tietomallinnustarpeisiin kehitetyn ohjelman ominaisuus. Käytimme Enscape-nimistä pluginia Revitin kylkiäisenä virtuaalitodellisuuskokemuksen tuottamiseksi.

Kokeilimme yhdistää kaupungin tarjoamaa tietomallidataa urbaanista ympäristöstä käytettäväksi osaksi VR-kokemusta, mutta julkisesti saatavilla olevat mallit ovat liian raskaita nykyiselle tietokonekannalle tehokkaasti käytettäväksi.

Veimme fotogrammetrisesti luodun maastomallin myös pelimoottori Unreal Engineen, joka prosessina oli jonkin verran hitaampi ja monimutkaisempi kuin BIM-malliin vienti. Etuna Unreal Engine-viennissä oli, että tekstuurit seurasivat luodun meshin mukana. BIM-ohjelmiston kautta maisemamallin käsittely oli helpommin käyttöönotettava suunnittelutyön pohjaksi tavallisessa työpöytäympäristössä sekä VR-työympäristössä kuin pelimoottori-ohjelmistossa. Tämä johtuu siitä, että pelimoottoreiden muokkautumiskyvyn parina kulkeva monimutkaisuus vaatii rinnalleen laajan ymmärryksen esim. mallin sisällä tapahtuvan liikkumisominaisuuksien järjestämisessä, joka tulee lähtökohtaisena asetuksena Revitissä ja Enscapessa. Toisin sanoen, BIM mahdollistaa nopean työskentelyn aloittamisen hiukan vajavaisella mallilla, kun Unreal Engine tarjoaa visuaalisesti huomattavan paljon parempaa antia, mutta vaatii paljon laajempaa ohjelmisto-osaamista mallin aitoon hyödyntämiseen.

Kasvillisuuden tarkka mallinnus on odotetusti vaikeaa. Tuuli vaikuttaa merkittävästi kasvillisuuden massoittumisen dokumentointiin. Fotogrammetrisesti, lehdet ovat liian pieniä ja moninaisia objekteja tullakseen mallinnetuksi tarkasti. Puut mallintuvat epäsäännöllisinä massaobjekteina, joista saa kuitenkin kerrättyä puun habituksen ja yleisen koon. Kasvillisuuden vihreän sävyt toistuvat kuitenkin hyvin, mikä helpottaa kasvillisuuselementtien erottamista toisistaan. Fotogrammetrista mallia voi käyttää kasvillisuuden osalta siis lähinnä helpottamaan erikseen rakennettavien puumallien kokoa, lajimäärittelyä ja sijaintia malliin sijoitettaessa.

Kokeilun tulosten hyödynnettävyys ja niiden viestintä

Edellä mainitut opit antavat muille ympäristöalan suunnittelijoille suuntaa siitä, miten kohtuullisen pienellä työmäärällä on kohteesta mahdollisuus saada oma photogrammetrinen ympäristömalli suunnittelun pohjaksi ja tueksi. Kohtuullisella BIM-ohjelmistojen ymmärtämisellä ja avoimella asenteella digitaalisten työkalujen hyödyntämiseen, voi nykytilanteessa muutaman tuhannen euron kertainvestoinnilla, muutaman tunnin lento-opiskelulla ja 1-2 päivän työllä, saada käsiinsä työkalun ja työskentelyputken, jolla suunnittelukohteeseen pääsee tutustumaan virtuaalisesti.

Kuva 1: Ruudunkaappaus Uunisaarien tekstuurittomasta meshistä.

Maisema-arkkitehtuurin ala on pieni ja yhteisö on tiivis. Olemme osana kollegiaalista toimintaa jakaneet tietoa suullisesti sekä osana yliopisto-opetusta. Suurimpana esteenä edellä kuvailemamme työskentelyputken toteutumiseksi, puoliautomaattisesta kopterikartoituksesta täysvirtuaalitodellisuussuunnitteluun, on ympäristösuunnittelualan tietoteknologian heikko käyttötaso sekä IT-työkalujen aktiivista käyttöönottoa välttelevä kulttuuri.

Toteutuksen yhteydessä havaitut haasteet ja kehittämistarpeet

Suurimpina haasteina ympäristösuunnittelun digitalisoimisessa ja virtualisoimisessa ovat pohjoismaisten kasvimallikirjastojen puuttuminen sekä ympäristömallien temporaalisten aspektien ylenkatsominen nykyisten ohjelmistopakettien toimesta.

Tietomallinnuskäyttöön multikopterikuvausavusteinen työskentelyputki toimii jo kohtuullisesti, mutta pelimoottoreiden käyttöönottoon liittyvä vaikeustaso tulee vielä jonkin aikaa rajoittamaan pelimoottoreiden hyväksikäyttöä osana suunnitteluputkea.

Jatkoaskeleet

Jatkona tälle projektille, koemme tärkeäksi lähteä kehittämään digitaalisia ja dynaamisia kasvimalleja ja lähteä tarkentamaan Uunisaarien ympäristömallia. Lisäksi olisi mielenkiintoista kehittää pelimoottoreiden käytölle perustuvaa ympäristömallityöputkea, jossa virtuaalitodellisuuskäyttöön perustuva liikejärjestelmä ja temporaalinen manipulointityökalu toimisivat luonnollisena osana suunnittelutyötä.