Pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomallin esiselvitys

Hyödyntämismahdollisuudet koko pääkaupunkiseudun kattavassa 3D-kaupunkitietomallissa ovat riippuvaisia siitä, mitä tietoa malliin on tarkoitus sisällyttää ja miten tiedot ovat tarkoitus jakaa. Seuraavissa alaluvuissa on käsitelty eri tahojen hyödyntämiseen liittyviä näkökulmia, jotka perustuvat tapaamisissa käytyihin keskusteluihin ja kirjallisiin vastauksiin. Liitteissä on kuvattu tapaamisten ajankohdat ja tapaamisiin osallistuneet henkilöt.

3.1 Helsingin seudun ympäristöpalvelut

Kuva 12. Kuvakaappaus Delftin 3D-kaupunkitietomallin hyödyntämisestä melumallinnuksen tarpeisiin [31]. © kuva: Vinaykumar Kurakula

Kuva 13. Tuulen virtausmallinnuksen esittämistä Stuttgartin 3D-kaupunkitietomallissa [32].

3.1.1 Seudullinen tiedontuotanto

Seutu- ja ympäristötiedon tulosalueella tuotetaan ja jaetaan tietoa pääkaupunkiseudun alueelta kansalaisten käyttöön ja päätöksenteon tueksi. Tulosalueella on kolme yksikköä, jossa mallin sisältämää tietoa voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää. Seuraavissa kappaleissa on nostoja kevään tapaamisten keskusteluista, joissa ideoitiin mallin hyödyntämismahdollisuuksia. Ideat perustuvat näissä tapaamisissa esitettyihin ajatuksiin, mikäli lähdeviitteissä ei ole muuta mainittu.

Ilmasto

Ilmastoyksikössä tuotetaan tietoa pääkaupunkiseudun ilmastoon vaikuttaviin aiheisiin liittyen. Yksikössä toteutetaan myös ilmastonmuutokseen sopeutumista edistäviä hankkeita sekä luodaan ja toteutetaan ilmastonmuutosta hillitseviä suunnitelmia. Yksikkö on tiiviisti mukana myös kiertotaloutta edistävässä työssä. Aineistoja on tuotettu esimerkiksi viherkattopotentiaalin määrittämisestä kattomuotojen ja pinta-alan perusteella [33] sekä rakennuksen tarvittavan lämmitysenergian laskemisesta [34]. Tuloksia voidaan kaupunkitietomallissa visualisoida havainnollisesti myös kolmiulotteisena.

Hyödyntämiseen ilmastotyössä olisi muitakin laajoja mahdollisuuksia. Ekosysteemipalveluihin liittyvien aineistojen esittämisessä voisi malli palvella monipuolisesti. Aikaisemmin ekosysteemipalveluihin liittyen on ilmastoyksikössä tehty kaksiulotteisten aineistojen pohjalta hiilinielujen ja hiilitaseen selvitystä [35]. Ekosysteemipalveluita voisi laajentaa esitettäväksi 3D-kaupunkitietomallissa laajemminkin erityisesti, mikäli pääkaupunkiseudun kasvillisuus sisällytettäisiin malliin. Kasvillisuuden sisällyttäminen malliin samalla mahdollistaisi alueellisten viherkertoimien laskennan ja visuaalisen esittämisen havainnollisesti.

Aurinkoenergiaan liittyvää soveltamista voisi hyödyntää potentiaalisten paneelien sijoittamiskohteiden lisäksi myös energiantuotannon huomioimiseen päätöksenteossa. Esimerkiksi sijoittamalla jo valmiit aurinkopaneelikatot ja -seinät malliin voitaisiin osana vihersuunnittelua ja rakentamisen suunnittelua ottaa huomioon päätöksenteossa myös varjotarkastelut. Varjostuksen vaikutuksia voitaisiin arvioida tarkemmin esimerkiksi eri korkuisen puuston ja rakennusten suhteen.

Kiertotalouteen liittyen voitaisiin suunnitella kiertotalouden palveluverkkoa mallin tietojen pohjalta. Myös kiertotalousmateriaalien käyttöä voitaisiin havainnollistaa eri rakennuksissa. Tämä edellyttäisi tarkkoja yksityiskohtaisuuden tasoltaan BIM-malleja sisällytettäväksi malliin joltakin alueelta. Silloin katselualusta toimisi suunnitelmien visualisointialustana. Esimerkiksi Sova 3D:n mallissa Vantaan rakennusvalvonnan tilaamassa projektissa tällaisia suunnitelmia on sisällytetty malliin. Yksinkertaisista muodoista rakentuvia objekteja voi myös itse rakentaa malliin integroidulla suunnittelutyökalulla.

Rakennusten osalta tulevaisuuden näkymänä voisi olla esimerkiksi materiaalivarannot mallinnettuna. Kuitenkin sitoutuneiden eri materiaalien laskeminen voisi olla haasteellista. Sitoutuneita materiaalivarantoja tutkitaan esimerkiksi Tampereen yliopistossa osana Circuit-hanketta.

Muita hyödyntämismahdollisuuksia tapaamisessamme yksikön työntekijöiden kanssa pohdimme esimerkiksi energiatarkastelujen, tulvakartta-aineistojen ja hulevesien hallinnan visualisointia. Joistakin tarkasteluista kuten hulevesien virtausmalleista ja energiatarkasteluista on olemassa pitkälle kehitettyjä kaupallisia sovelluksia. Pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomallin toteutuessa olisi mietittävä tarkkaan mitkä tuotokset olisivat mielekkäitä ja asianmukaisia toteuttaa.

Ilmansuojelu

Keskeistä ilmansuojeluyksikön tuottamaa tietoa on pääkaupunkiseudun ilmanlaatu. Tällä hetkellä Ilmatieteen laitoksen kehittämää FMI-ENFUSER-mallinnusta visualisoidaan HSY:n ilmanlaadun vuosikartassa kaksiulotteisena [36]. Mallinnusta voisi esittää myös kolmiulotteisella alustalla. Tämä olisi realistista jo lähitulevaisuudessa, jos koontimalli päätetään toteuttaa. Kyseistä mallinnusta on esitetty jo xD-visualsin luomassa kaupunkitietomallia hyödyntämässä visualisoinnissa [37]. FMI-ENFUSER-mallista on jo uudempi versio olemassa, joka otettiin vastikään käyttöön HSY:ssä kesäkuussa 2021.

Kolmiulotteisuudesta olisi todellinen hyöty suurten pyörteiden simulaatiomallinnuksien, eli LES-mallinnuksen, tulosten esittämisessä. Jotta LES-mallinnusta voidaan tehdä, tarvitaan lähtöaineistona tiedot mallinnettavan alueen rakennuksista, laserkeilatusta korkeusmallista vähintään metrin tarkkuudella, kasvillisuudesta ja maankäytöstä [38]. Ilmanlaadun esittämiseen kolmiulotteisuus toisi selkeän lisäarvon, sillä mallinnuksessa on otettu myös alueen korkeus huomioon. Mallinnuksella voitaisiin myös ennustaa mallinnettavan alueen ilmanlaadun vuosikeskiarvoa ja visualisoida tulokset katselumalliin.

Haasteena on pieneltäkin alueelta mallinnuksen vaatima koneteho, jonka toistaiseksi saavuttavat ainoastaan supertietokoneet kohtuullisessa ajassa [39]. Pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomalli palvelisi täten aineiston visualisointialustana, ei niinkään mallinnuksen laskemisessa. Toisaalta, mikäli mallin vaatimat tietosisällöt aiotaan sisällyttää malliin, voisi koko pääkaupunkiseudun kattava tietovaranto palvella myös lähtöaineistojen käyttöönotossa.

Ilmanlaadun tarkan mallinnuksen tulokset palvelisivat myös kaavoittamista pääkatujen ja tiestön sekä rakennusten massoituksen, suuntauksen ja aukotuksen suunnittelussa. Mallinnukset huomioonottamalla voidaan kaavoittaa hyvää ilmanlaatua edistävää kaupunkitilaa ja välttää tuulettumattomien katukuilujen syntymistä erityisesti kaupunkibulevardien tavoitteita toteutettaessa [39]. Mallinnuksen tuloksilla olisi mahdollisuus näin osaltaan ohjata päätöksentekoa entistä kestävämmästä pääkaupunkiseudusta.

‍

Kuva 14. Kuvakaappaus Helsingin 3D-kaupunkitietomallin ja FMI-ENFUSER ilmanlaatumallinnuksen visualisoinnin esittelyvideosta [37]. © video: xD-visuals © aineisto Helsingin kaupunki ja Ilmatieteen laitos

Kuva 15. Kuvakaappaus ilmanlaadun visualisoinnista Stuttgartin 3D-kaupunkitietomallissa [32].

Kuva 16. Kuvakaappaukset Helsingin 3D-kaupunkitietomallin soveltamisesta Ilmastoatlaksessa [25]. Ylhäällä aurinkoenergiapotentiaali rakennusten pinnoilla ja alhaalla rakennusten lämmitystarve. © Ilmastoatlas ja aineisto: Helsingin kaupunki

Tietoyhteistyö

Tietoyhteistyöyksikössä tuotetaan, kootaan ja ylläpidetään paikkatietoja pääkaupunkiseudusta. Itsessään jo mallin kokoaminen ja ylläpito vastaisi tietoyhteistyöyksikön tehtävään tuottaa tietoa pääkaupunkiseudusta hyödynnettäväksi. Katselumallissa voitaisiin esittää esimerkiksi Helsingin seudun maanpeiteaineisto havainnollisesti yhtenä tasona. Tällöin maanpeitettä voisi tarkastella yhdessä kolmiulotteisten objektien kanssa. Toinen selkeä hyödyntämismahdollisuus olisi maankäytön, asumisen ja liikenteen sopimuksiin liittyvä hyödyntäminen ja tuotetun tiedon visualisointi alustalla osana MAL-suunnittelua ja seurantaa.

Muitakin sovellusalueita voisi löytyä – esimerkiksi SeutuMassa-työkaluun integroitu 3D-ominaisuus. Maamassojen tilavuutta voitaisiin laskea laserkeilatusta aineistosta ja ominaisuustiedoksi voitaisiin lisätä mitä maamassatyyppiä kukin varanto sisältää. Myös kolmiulotteisten aineistojen päivittäminen, ylläpito ja yhteistyö tapahtuisi luontevimmin tietoyhteistyöyksikössä.

3.1.2 Jätehuolto

HSY:n jätehuolto pääkaupunkiseudun kaupunkien lisäksi huolehtii myös Kirkkonummen jätejakeiden keräyksestä. Jätehuollon suunnittelussa erityisesti asuntojen koko, asuntojen lukumäärä kiinteistöllä sekä asukkaiden määrä kiinteistöllä kiinnostavat. Tapaamisessa jätehuollon työntekijöiden kanssa keskustelimme jätehuollon suunnittelusta ja tuotetun tiedon visualisoinnista. Pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomallin hyödyntämistä pohdittiin esimerkiksi roskakatosten ja Rinki-ekopisteiden sijainnin esittämisestä, tekstiilien käsittelemistä Ämmässuolla, Sortti-asemien vastaanotetuista jakeista ja esimerkiksi tuotetun mullan määrästä. Tapaamisessa todettiin, että tällä hetkellä kolmiulotteinen alusta ei toisi oleellista lisäarvoa jätehuollon tämänhetkisen tiedon esittämiseen tai jätehuollon suunnitteluun. Jätehuolto kehittää järjestelmiään tällä hetkellä CGI:n kanssa.

Tulevaisuuden hyödyntämiseen ideoitiin eri jätejakeiden esittämistä 3D-mallissa. Tämä voisi tulla kysymykseen, jos tulevaisuudessa punnitaan jakeet taloyhtiöittäin. Tällaista tietoa voitaisiin esittää yleisemmällä aluejaolla sisällyttäen siihen alueen sisälle jäävät kiinteistöt. On myös muistettava, että tiedontuotanto voi hidastaa käytännön työtä, sillä punnitus vie oman aikansa.

3.1.3 Vesihuolto

HSY:n vesihuolto vastaa yli miljoonan ihmisen vesihuollosta. Kaupunkien omistamien putkistojen lisäksi pääkaupunkiseudulla on HSY:n omistamaa vesiputkistoa. Kuten edeltävässä luvussa esitettiin, voi 3D-kaupunkitietomallissa esittää myös maanalaista infrastruktuuria Espoon kaupunkitietomallin tapaan.

Vesihuolto on mukana BuildingSMARTFinlandin kokoamassa vesihuollolle suunnatun BIM-tietomallinnuksen ryhmässä. BIM-mallit ovat yleensä olleet rajallisia hankekohtaisia malleja, joista toteumatieto siirretään vesilaitosten ylläpitojärjestelmiin. Käytössä vesihuollolla on Trimble NIS -ohjelmisto mallien luomista ja hallintaa varten.

Maanalaisten johtojen 3D-näkymistä olisi hyötyä suunnittelussa ja kunnossapidossa, kun maastossa voidaan suorittaa maanalaisia tarkasteluja ja nähdä miten vesiputkiverkostot sijoittuvat maan alla. Paikkatiedon laatuvaatimukset ovat vesihuollon näkökulmasta korkeat, mitkä eivät mukaan aina toteudu varsinkaan kaapeleiden osalta.

Vesihuolto hyötyisi suuresti pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomallista, jossa tietomalli olisi yhteisesti sovittu ja sen ylläpito järjestetty. Kunnossapidossa auttaisi erityisesti AR-tekniikkojen mahdollistamat lisätyn todellisuuden sovellukset, jossa putkistoa voisi tarkastella osana virtuaalinäkymää.

Mallissa tietosisällön pitäisi vesihuoltoa hyödyttääkseen sisältää maanalaista infrastruktuuria, jota ei voi jakaa avoimesti.

3.2 Pääkaupunkiseudun kaupungit

Pääkaupunkiseudun edustajien kanssa tapaamisissa mukana mallin mahdollisista hyödyntäjistä mukana oli Vantaan tapauksessa asemakaava-arkkitehti. Muissa tapaamisissa mukana olleet tunsivat ennemminkin kaupunkitietomallin tuotantoa ja ylläpitoa prosessina sekä sen teknisiä erityispiirteitä. Suunnittelutyössä pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomallin edut olisivat eritoten raja-alueiden ympäristön kokonaiskuvan hahmottamiseen liittyviä. Mallin kattavuus koko pääkaupunkiseudun alueella mahdollistaisi sen, että tarkastelu kaupungin rajan toiselle puolelle olisi vaivatonta yhdessä palvelussa tai tietovarannossa.

Jotta mahdollinen pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomalli palvelisi myös käyttötarkoitusta kaavoituksen näkökulmasta kasvillisuus tulisi sisällyttää malleihin. Kasvillisuuden esittämisen kautta mukaan malliin saataisiin myös suunnitelmien vaikutusten maisemallinen tarkastelu. Lisäksi kasvillisuuden ominaisuustiedon lisääminen avaisi mahdollisuuksia biodiversiteetin, ja ekosysteemipalveluiden tarkasteluun sekä viherverkostosuunnitteluun koko pääkaupunkiseudun alueella. Rekisteritiedot kasvillisuudesta voisivat sisällyttää kasvillisuuden pistepilviryppään ominaisuustiedoksi. Rekisteritietoja kaupungin yleisten alueiden puustosta on saatavilla avoimena datana esimerkiksi Helsingistä [40].

Kaupunkitietomallin sisältö voisi pääkaupungin nykytilan lisäksi sisältää suunnitelmia tulevasta ja jopa menneestä kaupunkirakenteesta. Vantaan kanssa tapaamisessa näkökulmaksi esitettiin myös, että pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomallissa tulisi näkyä tulevaisuuden kuvana tarkasteltavan alueen suunnitelmat ja lupavaiheet. Eri mittakaavatasojen suunnitelmien sisältö tulisi sopia yhteisesti – mikä palvelisi kutakin käyttötarkoitusta riittävästi. Mahdollisuuksien ja käyttötarpeiden kartoittamiseen tulisi jatkaa keskustelua pääkaupunkiseudun kaavoittajien kanssa.

Tulisi myös keskustella yhteinen toimintamalli siitä, milloin alueen suunnitelmat näkyisivät julkisessa käytössä olevassa mallissa ja millä mittakaavatasolla. Eri vaihtoehtojen visualisointi oikea-aikaisesti mahdollistaisi myös kansallisvaikuttamisen palautteen avulla esimerkiksi rakennushankkeista ja niiden suhteesta lähiympäristöön. Myös poliittista keskustelua olisi vaivattomampaa käydä eri vaihtoehdoista, mikäli suunnitelmat alueesta olisivat visualisoitu alustalle. Kolmiulotteisuus toisi havainnollistavan lisäarvon suunnitelmiin ja toisaalta pääkaupunkiseudun kattavuudessa olisi etu raja-alueiden suunnitelmien vaikutuksista yli kuntarajojen.

3.3 Uudenmaan liitto

Uudenmaan liitto vastaa muun muassa maakuntakaavan tuottamisesta. Maakuntakaava kattaa koko Uudenmaan alueen sisältäen täten myös pääkaupunkiseudun. Tapaamisessa kahden suunnittelijan kanssa todettiin, että suunnittelutyön mittakaava on suuri ja kaavan luomiseksi riittävät lähtöaineistot ja rekisterit ovat olemassa. Kuitenkin malli voisi tuoda lisäarvoa tietosisällöltään myös suunnittelutyöhön. Myös tietovarannon yhtenäisyys laajalta alueelta olisi etu Uudenmaan liiton työntekijöiden näkökulmasta.

Suunniteltavan alueen osalta kolmiulotteisuus voisi tukea havainnollisuutensa vuoksi Uudenmaan liitossa tehtävää työtä. Tapaamisessa keskusteltiin siitä, että suunnittelutyössä käydään usein fyysisesti paikan päällä tarkastelemassa suunniteltavaa aluetta. Aluetypologiatarkasteluja tehdään tällä hetkellä Google Street Viewin avulla selventämässä sitä, mikä on alueen vallitseva rakennuskanta. Pääkaupunkiseudun kattava kaupunkitietomalli voisi tukea suunniteltavan alueen tarkastelua ennen tai jälkeen fyysisien vierailujen.

Kasvillisuuden sisällyttäminen malliin palvelisi myös Uudenmaan liiton suunnittelutyötä. Tällä hetkellä maakuntakaavassa kuvataan viherkäytävissä eläinten kulkureittejä nuolimerkinnöillä, jotka eivät ota kantaa viheralueen leveyteen. Tarkoituksena on taata kytkeytyvyys ydinviheralueiden välillä myös rakennuspaineessa olevien alueiden osalta. Ekologisen yhteyden suuripiirteinen sijainti käy ilmi, mutta kaavan nuolimerkinnät eivät kerro ei mitä kasvillisuutta viheralue sisältää. Todettiin, että liito-oravien suojelussa tärkeää on kartoittaa kuitenkin jopa yksittäiset puut. Mikäli malliin sisällytettäisiin kasvillisuutta, tulisi pohtia mikä yksityiskohtaisuuden taso ja semantiikka palvelisi kunkin käyttäjätahon tarkoituksia ja tavoitteita riittävästi.

Toinen mainittu tarve olisi Uudenmaan liiton suunnittelutyössä julkisten palvelujen tietojen koonti yhteen paikkaan sisältäen esimerkiksi sote-alan toimipisteet luotettavilla osoitetiedoilla. Terveyskeskuksen tiedot eivät esimerkiksi kerro mitä kaikkia palveluita sieltä saa. Tarpeen olisi tietää lisäksi myös muun muassa sisäänkäyntien sijainti.

Tapaamisessa mainittiin Uudenmaan liittoa kiinnostavan myös kaupan palvelujen tiedot, sillä maakuntakaavan edellytys on, että toteutuessaan siitä syntyy ylikunnallisesti toiminnallinen kokonaisuus. Kolmiulotteisuuden todettiin mahdollisesti tuovan lisäarvoa kokonaisuuden hahmottamiseen, mutta ei pääasiassa muuten. Lisäksi tapaamisessa mainittiin kertaalleen maanalaisen infrastruktuurin sisällyttäminen maliin, mikä palvelisi myös ylikunnallista suunnittelutyötä esimerkiksi liikenneratkaisujen luomisessa.

3.4 Yhteenveto hyödyntämismahdollisuuksista

Hyödyntämismahdollisuudet pääkaupunkiseudun 3D-kaupunkitietomallille olisivat monipuoliset. On myös huomioitava, että hyödyntämismahdollisuuksia todennäköisesti nousee esiin mahdollisen koontimallin valmistuessa. Alueellinen kattavuus koko pääkaupunkiseudusta toisi lisäarvoa raja-alueiden suunnittelutyöhön sekä helpottaisi laajempaa tarkastelua. Lisäksi koko pääkaupunkiseudun kattavana tietovaranto loisi laajemmasta ja yhteneväisestä tietosisällöstä helposti lähestyttävän hyödyntäjän näkökulmasta.

On kuitenkin otettava huomioon se, mitä aineistoja pääkaupunkiseudun kaupungit tuottavat itse, ja millainen kokonaisuus niistä voitaisiin koota mielekkäästi. Lisäksi kansallisen 3D-mallin tiedot tulevat vastaamaan osaan hyödyntämiskysynnästä koko pääkaupunkiseudun rakennuskannan kattavan aineiston muodossa.

Vaikka rakennukset ovat tiheästi asuttujen alueiden kaupunkitietomallien näkyvin elementti, erityisesti hyödyntämismahdollisuuksista tapaamisissa nousi esiin kasvillisuuden ja maanalaisen infrastruktuurin sisällyttäminen kohdetyyppeinä malliin.