3. Uudet digitaaliset 3D-visualisoinnit ja osallistuminen kaupunkisuunnittelussa

Kaupunkisuunnittelun välineinä osallistavat menetelmät ovat nykyisin vahvasti integroitu osaksi suunnittelu- ja kaavoitusprosesseja Suomessa ja kansainvälisesti, ja näitä on kehitetty ja tutkittu laajasti. Erityisen kiinnostavia suunnittelun näkökulmasta ovat uudet digitaaliset teknologiat, kuten 3D-visualisoinnin menetelmät osallistamisessa. Älykkäiden kaupunkien suunnitteluprosessit ovat voimakkaasti digitalisoituneita, ja uusien geospatiaalisten tietoaineistojen ja kolmiulotteisten (3D) visualisointien laajempi kehittäminen sekä hyödyntäminen kasvavat vauhdikkaasti.

Digitaalisia 3D-kaupunki- ja rakennusmalleja sovelletaan laajasti eri mittakaavatasoilla erityisesti rakennusten ja infrastruktuurin suunnitteluun. Niiden taustalla on tyypillisesti 3D- suunnittelumallit tai laserkeilaamalla ja digitaalisen fotogrammetrian menetelmin tuotetut 3D-aineistot. Näillä menetelmillä pystytään aiempaa yksityiskohtaisemmin esittämään kaupungin fyysistä rakennetta virtuaalisesti reaalimaailmaan verrattavalla tavalla ja visualisoinnissa niihin voidaan liittää esim. suunnitteluelementtejä (lisätty todellisuus, augmented reality (AR)). VR (virtual reality) -laseja pitävä osallistuja voi myös immersiivisesti liikkua mallin sisällä. Uudet teknologiset ratkaisut, jotka mahdollistavat 3D-kaupunki- ja ympäristömallien luomisen aiempaa tehokkaammin tarjoavat mielenkiintoisen alustan osallistavaan suunnitteluun. 3D-mallien hyödyntäminen on kuitenkin vasta alussa kaupunkisuunnittelussa, eikä niitä juurikaan ole sovellettu esimerkiksi kaksisuuntaisen, vuorovaikutteisen suunnittelun välineinä, joiden avulla osallistujat voisivat tunnistaa ja jakaa kokemuksiaan.

Uudet 3D-teknologiat luovat sekä mahdollisuuksia että haasteita kaupunkisuunnittelulle. Visuaalisen kommunikaation edistäminen voi parantaa saavutettavuutta osallistujien kannalta ja laajentaa suunnittelun tietopohjaa lisäten kaupunkisuunnittelun demokraattisuutta. Samanaikaisesti on kuitenkin huomioitava, että ihmisten taidot ja käytettävissä olevat välineet vaihtelevat digitaalisten 3D-teknologioiden hyödyntämisessä. Tämä liittyy ns. digikuiluun yhteiskunnassa ja kytkeytyy teknologiakehityksen eettisyyteen. 3D-visualisointeihin liittyy myös muita haasteita, jotka ovat tyypillisiä suunnittelurepresentaatioille.

Kutsumme tähän työryhmään esittäjiä, jotka tutkivat, kehittävät, testaavat tai soveltavat digitaalisten 3D-teknologioiden käyttöä osallistavassa kaupunkisuunnittelussa ja kaupungin toiminnassa. Näkökulma voi siten olla teoreettinen tai empiirinen. Toivotamme tervetulleeksi monialaisesti eri tieteenalojen edustajat sekä käytännön toimijat kuten kaupunkisuunnittelijat.

Työryhmän puheenjohtajat:

Dosentti Nora Fagerholm, Maantieteen ja geologian laitos, Turun yliopisto.

Tutkijatohtori Juho-Pekka Virtanen, Rakennetun ympäristön laitos, Aalto-yliopisto.

Tohtorikoulutettava Kaisa Jaalama, Rakennetun ympäristön laitos, Aalto-yliopisto.

Esitykset:

1. 3D-paikkatiedon ja digitaalisten kaupunkimallien mahdollisuudet energiatehokkuuden yhteiskehittämisessä

Ari Laitala & Eeva Hämeenoja, Suomen ympäristöopisto SYKLI.

Käynnissä oleva energiamurros muuttaa niin energian loppukäyttöä kuin sen tuotantotapojakin. Muutos on mittava ja pitkäkestoinen. Murroksen yksi keskeinen piirre on siirtymä kohti hajautettua kiinteistökohtaista energiantuotantoa, jakelua ja varastointiakin. Liikenteen sähköistymisen myötä liikenne kytkeytyy uudella tavalla kiinteistöihin korostaen tarvetta suunnitella myös kiinteistöryhmäkohtaisia ratkaisuja.

Edellä mainittuja toimenpiteitä suunniteltaessa ja toteutettaessa on oletettavaa, että kiinteistöomistajien tarve yhteistyölle kasvaa. Yhteistyölle voidaan hahmottaa kolme erilaista tasoa: a) suunnitteluvaihe, b) hankinta ja toteutus ja c) yhteiskäyttö, mikäli yhteistoteutukseen lopulta päädytään.

On syytä kysyä, missä määrin digitaalisia kaupunkimalleja hyödynnetään tai voitaisiin hyödyntää uusiutuvan energian ja energiatehokkuuden ratkaisuja suunniteltaessa ja toteutettaessa. Millaista lisäarvoa kaupunkimallit voisivat tuoda kiinteistönomistajien väliseen yhteistyöhön? Yhteistoiminta hankkeiden luvittajana toimivan kaupungin kanssa on keskeistä. Tärkeä rooli hankkeissa voi olla myös kiinteistön käyttäjillä, joiden osallistuminen on merkittävää muutostarpeita tunnistettaessa ja ratkaisuihin sitouduttaessa.  Vuokralaisten roolina voi olla konkreettinen osallistuminen energiatehokkuusinvestointiin.

Tässä esityksessä tarkastellaan 3-ulotteisen paikkatiedon ja digitaalisten kaupunkimallien mahdollisuuksia tukea edellä kuvatun kaltaisia prosesseja. Esityksessä luodaan samalla katsaus siihen, millaista energiaan ja energiatehokkuuteen liittyvää tietoa kaupunkimalleista nykyään on saatavilla. Näkökulma on erityisesti siinä lisäarvossa, jonka kaupunkimalli mahdollistaa niin tiedon löydettävyyden kuin sen havainnollisuuden ja jaetun ymmärryksen näkökulmasta.

Esitys on luonteeltaan suppeahkoon kirjallisuuskatsaukseen perustuva, toisaalta eräiden edistyksellisten – kuten Helsingin – kaupunkimallien ominaisuuksien kartoitukseen perustuva. Koska kaupunkimalleihin liittyy tällä hetkellä aktiivista kehitystyötä, kysytään myös, millaisia uusia tietosisältöjä tai toiminnallisia ominaisuuksia kaupunkimalleihin voisi olla syytä tuoda lisää. Lisäksi esityksessä hahmotellaan kovaa vauhtia yleistyvän sensoridatan mahdollisuuksia rikastuttaa kaupunkimallien tietosisältöä ja tukea edellä kuvattuja prosesseja.

2. Millaista on 3D-paikkatunne? Katsaus fotorealistisiin 3D-geovisualisointeihin osallistavassa kaupunkisuunnittelussa

Kaisa Jaalama, tohtorikoulutettava, Aalto-yliopisto.

Arttu Julin, tohtorikoulutettava, Aalto-yliopisto.

Nora Fagerholm, FT, dosentti, Turun yliopisto.

Juho-Pekka Virtanen, post doc -tutkija, Aalto-yliopisto.

Teknologiakehityksen myötä erilaisista 3D-geovisualisoinneista on tullut aiempaa helpommin saavutettavia, mutta ymmärrys niiden toimivuudesta ja vaikutuksista osallistavassa kaupunkisuunnittelussa on vielä rajallinen. Helsingissä sijaitsevasta Puhoksen ostoskeskuksesta Aalto-yliopiston ja Ylen yhteistyönä tehty fotorealistinen 3D-geovisualisointi on esimerkki projektista, jossa yhdistettiin tarinnankerrontaa, journalistista sisältöä sekä 3D-geovisualisointia. Puhoksen ostoskeskuksen multimodaalista 3D-mallia hyödynnettiin testiaineistona tutkimuksessa, jossa sovelsimme läsnäolotunnetta (sense of presence) sekä paikkatunnetta (sense of place) koskevaa tutkimusperinnettä. Yläkouluissa vuonna 2018 tehty käyttäjätutkimus (n = 122) osoitti, että 3D-geovisualisoinnit avautuvat eri tavalla eri niille, jotka tunsivat Puhoksen ostoskeskuksen entuudestaan. Toisaalta 3D-materiaaliin tutustuneiden nuorten kuvaus Puhoksen ostoskeskuksesta oli rikas ja sisälsi myös tilallisia kuvauksia paikasta. Tutkimus vahvistaa aiempia tutkimustuloksia, joiden mukaan 3D-geovisualisoinnit voivat olla tehokas tapa toteuttaa osallistavaa kaupunkisuunnittelua ja -viestintää, mutta erot osallistujien taustoissa tulee ottaa projektin toteutuksessa ja tulosten tulkinnassa huomioon. Tulevaisuudessa osallistavassa kaupunkisuunnittelussa tulisi lisäksi kiinnittää huomiota 3D-geovisualisointien automaattisten toteutustapojen ja alustojen rajapintojen kehittymisen tarjoamiin mahdollisuuksiin, nykyistä monipuolisempiin sovellustapoihin sekä avoimiin aineistoihin, joita monet kaupungit tarjoavat.

3. Strateginen näkökulma osallistuvan kaupunkisuunnittelun 3D-työkaluihin

Pilvi Nummi, Aalto-yliopisto, FINEST Twins -tutkimushanke, tohtorikoulutettava. 

Petri Kangassalo, Aalto-yliopisto, FINEST Twins -tutkimushanke, tohtorikoulutettava.

Sähköinen osallistuminen on vakiintumassa kaupunkisuunnittelun käytäntöihin, mutta uudet 3D-työkalut ovat vielä kokeiluasteella. Suomessa vuonna 2018 toteutetun kyselytutkimuksen perusteella suunnittelun parissa työskentelevät uskovat suhteellisen vahvasti uusien 3D-työkalujen mukanaan tuomiin hyötyihin. Suurin osa kyselyyn vastanneista uskoi virtuaalimallien ja täydennetyn todellisuuden arkipäiväistyvän ja kaupunkimallien tulevan osaksi suunnittelujärjestelmää. {1} Voidaan siis sanoa, että 3D-työkaluihin ladataan paljon odotuksia vuorovaikutteisen suunnittelun näkökulmasta. Innovaatioiden kehittymisen kannalta on tärkeää saada lisää tietoa työkalujen hyödyllisyydestä ja käytettävyydestä sekä kaupunkisuunnittelijoiden että suunnitteluun osallistuvien näkökulmasta todellisissa suunnittelutilanteissa.

Tämä esitys käsittelee osallistuvaa kaupunkisuunnittelua ja 3D-työkalujen käyttöä vuorovaikutusvälineinä strategisesta näkökulmasta. Strategisuus ymmärretään tässä suunnitelmallisena ja tavoitteellisena toimintana, jossa vuorovaikutus on johdonmukaisesti ja vaikuttavasti kytketty osaksi suunnitteluprosessia. Strategisuus merkitsee myös resurssien järkevää hyödyntämistä sekä henkilötyön että kustannusten sekä toisaalta suunnitteluprosessin aikabudjetin näkökulmasta. Mahdollisia kompastuskiviä valaistaan käytännön esimerkkien kautta työkaluille asetettujen odotusten ja tavoitteiden toteutumista arvioiden.

Uusien 3D-työkalujen soveltaminen kaupunkisuunnittelussa on yksi juuri käynnistyneen FINEST Twins -tutkimushankkeen {2} tutkimusaiheista. Hankkeessa tutkitaan ja kehitetään kaupunkien ja valtioiden rajat ylittävää, ihmiskeskeistä ja kestävän kehityksen mukaista älykaupunkikonseptia Helsinki-Tallinna-kaksoiskaupunkiin. Rakennetun ympäristön tutkimusosiossa tarkastelemme älykästä kaupunkisuunnittelua vuorovaikutteisena ja tietoperustaisena suunnitteluprosessina, jota tukevat erilaiset tietotekniset ratkaisut suunnittelun analyysi- ja simulointimenetelmistä sähköisen osallistumisen työkaluihin. Keskeistä hankkeessa on kaupunkitietomallin (city information model) hyödyntäminen osana vuorovaikutteista kaupunkisuunnittelua. Tavoitteena on testata osallistuvan suunnittelun 3D-työkaluja käytännön suunnittelutilanteissa ja tuottaa näin uutta tietoa työkalujen soveltamisesta osana kaupunkisuunnittelun osallistumiskäytäntöjä.

Lähteet:

Nummi, P. (2018) Sähköinen osallistuminen alueiden käytön suunnittelussa -kysely. Ympäristöministeriö. Viitattu 6.3.2020. Saatavilla: http://bit.ly/YMraportti2018

FINEST Twins -hankkeen verkkosivut: http://www.finesttwins.eu/

4. Kaupunkien osaamistarpeet 3D kaupunkimallien hyödyntämisessä

Arttu Julin, DI, Tohtorikoulutettava, Aalto-yliopisto.

Juho-Pekka Virtanen, TkT, Post doc -tutkija, Aalto-yliopisto.

Kaisa Jaalama, HtM, Tohtorikoulutettava, Aalto-yliopisto.

Monet kaupungit, niihin liittyvät liikelaitokset ja muut kaupalliset toimijat hyödyntävät tai ainakin ovat koekäyttäneet erilaisia selainpohjaisia 3D-ympäristöjä osana osallistavaa kaupunkisuunnittelua, tiedonjakoa ja projektien hallintaa. Näiden ympäristöjen yhteisenä lupauksena on mahdollisuus toteuttaa interaktiivisia, visuaalisesti näyttäviä 3D-sovelluksia, jotka kuitenkin olisivat helposti jalkautettavissa internetin yli suurille käyttäjäryhmille.

Rakennetun ympäristön kontekstissa tämänkaltaisten sovellusten toteuttamiseen on monia eri vaihtoehtoja (Virtanen et al., 2018). Suomalaisten kaupunkien ”kokeilupaletti” 3D- kaupunkimallinnuksessa onkin ollut huomattavan hajanainen (Julin et al., 2018). Tämä hajaannus on sekä hidastanut hyviksi havaittujen ratkaisujen leviämistä, että vaikeuttanut uusien sovellusten toteutusta yritysmaailmassa. Samaan aikaan sekä kaupunkimallinnuksen että 3D-visualisoinnin teknologiat kuitenkin etenevät. Kaupunkimallien yhteyteen on kehitetty monipuolisia visualisointiympäristöjä erilaisten paikkatietoaineistojen esittämiseen. Pelimoottorien osalta esimerkiksi rakennusten tietomallien hyödyntämiseen on kehitetty aiempaa tehokkaampia työkaluja. Myös 3D-kartoituksen teknologiat ovat tehostuneet ja halventuneet. Kehityksen myötä esimerkiksi fotorealististen mallien ja niitä hyödyntävien multimediasovellusten tuotanto voi merkittävästi tehostua (Julin et al., 2019).

Käynnistyvä ESR -rahoitteinen Kaupunkimallien Osaamispääoman Kehittäminen 6Aika-kaupungeissa (KAOS) -hanke pyrkii muodostamaan ajantasaisen kuvan kaupunkien ja yrityskentän osaamispääomasta 3D-kaupunkimallien hyödyntämisessä. Hankkeen koulutustoimien tavoitteena on tukea elinkeinoelämää ja kaupunkeja kaupunkimallien hyödyntämiseen liittyvän osaamisen kehittämisessä, ja sitä kautta tehostaa 6Aika-kaupunkien 3D-kaupunkimallien hyötykäyttöä ja edistää 3D-kaupunkimallinnusta Suomessa.

Viitteet:

Julin, A., Jaalama, K., Virtanen, J.P., Pouke, M., Ylipulli, J., Vaaja, M., Hyyppä, J. and Hyyppä, H., 2018. Characterizing 3D city modeling projects: towards a harmonized interoperable system. ISPRS International Journal of Geo-Information, 7(2), p.55. https://doi.org/10.3390/ijgi7020055

Julin, A., Jaalama, K., Virtanen, J.P., Maksimainen, M., Kurkela, M., Hyyppä, J. and Hyyppä, H., 2019. Automated multi-sensor 3D reconstruction for the web. ISPRS International Journal of Geo-Information, 8(5), p.221. https://doi.org/10.3390/ijgi8050221

Virtanen, J.P., Hyyppä, H., Kurkela, M., Vaaja, M.T., Puustinen, T., Jaalama, K., Julin, A., Pouke, M., Kukko, A., Turppa, T. and Zhu, L., 2018. Browser based 3D for the built environment. Nordic Journal of Surveying and Real Estate Research, 13(1), pp.54-76. https://doi.org/10.30672/njsr.67846

5. 3D-teknologiat ja kaupunkisuunnittelu – uudet digitaaliset osallistumisen menetelmät kokemuksellisen tiedon keruussa

Nora Fagerholm, FT, dosentti, Turun yliopisto, Maantieteen ja geologian laitos

Salla Eilola, tohtorikoulutettava, Turun yliopisto, Maantieteen ja geologian laitos

Älykkäiden kaupunkien suunnitteluprosessit ovat voimakkaasti digitalisoituneita, ja uusien geospatiaalisten tietoaineistojen ja kolmiulotteisten (3D) visualisointien laajempi kehittäminen sekä hyödyntäminen kasvavat vauhdikkaasti. Tässä esityksessä kerromme Turun Skanssin alueen 3D-visualisoinnin kehittämisestä sekä sen hyödyntämisestä osallistumisessa alueen asukkaiden kanssa sekä yhteistyössä suunnittelijoiden ja sidosryhmien kanssa. Tutkimus on alkuvaiheessa ja kytkeytyy Suomen Akatemian rahoittamaan tutkimushankkeeseen Kaupunkien viherinfrastruktuurin hyvinvointivaikutukset osallistamalla ja 3D virtuaalimaisemia hyödyntämällä kartoitettuna (GreenPlace, 2019-2024).

GreenPlace-hankkeessa tutkitaan, kehitetään, testataan ja sovelletaan osallistavien digitaalisten 3D-teknologioiden käyttöä viheralueiden suunnittelussa. Kaupunkitiivistämisen paineessa tulisi ymmärtää yksityiskohtaisesti ihmisten kokemuksia viheralueista, jotta hyvinvointia tukevia ja ekosysteemipalveluita tarjoavia viheralueita voidaan suunnitella toimivaksi osaksi kasvavien mutta elinvoimaisten kaupunkien rakennetta. Uusien digitaalisten 3D-teknologioiden avulla voidaan aiempaa tarkemmin ja uudella tavalla esittää viheralueiden fyysistä rakennetta, mutta näitä visualisointeja ei toistaiseksi ole sovellettu osallistuvissa suunnitteluprosesseissa.

GreenPlace-hankkeen tavoitteena on tuottaa kaupunkisuunnitteluun sovellettavaa tietoa, joka koskee: (i) 3D-teknologioiden avulla kerättyä kaupunkilaisten kokemuksellista tietoa viheralueista, jotka tukevat ihmisten hyvinvointia, sekä (ii) digitalisoituvaa ja osallistuvaa viheraluesuunnittelua. Tutkimus toteutetaan ajankohtaisissa kaupunkikehittämiskohteissa, joissa viherinfrastruktuurilla on merkittävä rooli. Kohteissa toteutetaan erilaisia ns. digitaaliseen kaksoseen perustuvia kokeiluja ja osallisten, suunnittelijoiden ja tutkijoiden yhteisiä työpajoja. Hankkeessa arvioidaan myös kehitetyn menetelmän mahdollisuuksia vuorovaikutteisen suunnittelu työkaluna.