Parempia kaupunkeja 3D-mittausmenetelmien ja peliteknologian avulla

Väitöskirjatyössäni tutkin 3D-mittausmenetelmien ja peliteknologian hyödyntämistä mittatarkkojen ja fotorealististen kaupunkimallisovellusten kehittämisessä. Työssä kehitettävä teknologioiden yhteiskäyttö lisää 3D-mittauksen hyödynnettävyyttä sekä parantaa peliteknologiaan pohjautuvan sovelluskehityksen tehokkuutta todelliseen maailmaan perustuvissa kohteissa. Samalla syntyy myös uudentyyppisiä hyötysovellusprototyyppejä, joilla edistetään kaupunkiympäristöihin liittyvien muutosten ja ilmiöiden ymmärtämistä, päätöksentekoa, suunnittelutyötä sekä kaupunkiympäristön eri sidosryhmien, kuten kaupunkiorganisaatioiden, kaupunkilaisten ja yritysten välistä vuorovaikutusta.

Tässä yhteydessä kaupunkimalleilla tarkoitetaan todellisiin kaupunkiympäristöihin pohjautuvia mittatarkkoja ja fotorealistisia 3D-malleja, jotka voivat olla kaupunkien digitaalisten kaksosten tai virtuaalitodellisuuden interaktiivisten sovellusten pohjana. Peliteknologialla viitataan erityisesti sovelluskehityksessä käytettäviin ja voimakkaasti kehittyviin pelimoottorialustoihin (mm. Unreal Engine tai Unity).

Tutkimus yhdistää monialaisesti kolme ajankohtaista ilmiötä: 1) 3D-tiedon kasvavan kysynnän monipuolisina aineistoina kaupunkiympäristöjen ymmärtämisessä, kehittämisessä ja hallinnassa, 2) 3D-mittausmenetelmien yleistymisen ja kasvavan potentiaalin peliteknologiayhteensopivien 3D-mallien ja digitaalisten kaksosten tehokkaassa tuotannossa, sekä 3) peliteknologian nopean kehityksen tuomat mahdollisuudet kokonaan uudentyyppisten hyötysovellusten kehittämisessä.

Peliteknologia uusien sovellusten mahdollistajana

Mittatarkan kaupunkimallin visualisointia pelimoottorissa

Kaupunkiympäristön 3D-mallien kysyntä on jatkuvassa kasvussa ja niitä hyödynnetään jo sadoissa eri sovelluksissa erilaisiin suunnittelun, päätöksenteon, visualisoinnin tai vuorovaikutuksen tehtäviin liittyen. Peliteknologian avulla kaupunkiympäristöjä voidaan esittää interaktiivisina ja pelillisinä visualisointeina tai digitaalisina kaksosina, jotka mahdollistavat mm. kehittyneet simulaatiot ja joustavan sovellusten (mm. virtuaali- ja lisätty todellisuus) kehityksen. Viimeaikaisista kehitysaskeleista huolimatta erityisesti todelliseen maailmaan perustuvien sovellusten luominen edellyttää yhä runsaasti manuaalista työtä, jota on erittäin haastava automatisoida. Yhteensopivia 3D-aineistoja on tuotettu perinteisesti käsityönä 3D-artistien, suunnittelijoiden ja muiden ammattilaisten toimesta.

Laserkeilaus ja fotogrammetria mittatarkkojen 3D-mallien tehokkaana tuotantomenetelmänä

3D-mittausmenetelmien avulla voidaan kuitenkin merkittävästi tehostaa 3D-sisällöntuotantoa todelliseen maailmaan perustuvissa kohteissa tai ympäristöissä. 3D-mittausmenetelmien osalta keskityn työssäni laserkeilaukseen ja fotogrammetriaan, jotka molemmat ovat erittäin voimakkaasti kehittyviä ja yleistyviä 3D-tiedonkeruuteknologioita. Laserkeilauksella 3D-tieto mitataan suoraan kohteesta lasersäteen avulla ja fotogrammetrisilla menetelmillä kohteen 3D-geometria lasketaan valokuvilta. Niiden avulla ympäristön fyysiset kohteet voidaan taltioida mittatarkoiksi ja fotorealistisiksi 3D-malleiksi yhä tehokkaammin, edullisemmin ja tarkemmin.

Arttu Julin on työskennellyt tohtoriopiskelijana sekä projektipäällikkönä Aalto-yliopiston Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutissa (MeMo). Hän väitteli loppuvuodesta 2021. Tekniikan edistämissäätiön myönsi hänelle kannustusapurahan vuonna 2020.