Ympäristön kolmiulotteista (3D) mallinnusta käytetään esimerkiksi autonavigaatiossa, metsänhoidossa ja kaupunkisuunnittelussa. Metsänhoidossa tarvitaan tietoa esim. puuston määrästä ja laadusta. Autonavigaattorin hyödyntäminen ajaessa vaatii tarkkoja tiekarttoja.
Rakennetun ympäristön kuvaamisessa 3D-malleilla halutaan luoda mahdollisimman luonnollinen kuva esimerkiksi rakennuksista. Kaksiulotteisella maastokartalla rakennus kuvataan suorakulmiona, jonka perusteella nähdään rakennuksen sijainti ja koko (pohjapinta-ala). Rakennuksien 3D-mallissa hahmottuu pohjapinta-alan lisäksi korkeusulottuvuus.
Yksityiskohtaisimmilla malleilla voidaan esittää tarkasti rakennuksien värit, materiaalit ja ikkunoiden ja ovien sijainnit.
Aineistojen keruu
3D-paikkatietoaineistoja kerätään esimerkiksi lentokoneesta laserkeilaimen ja ilmakuvauksen avulla. Laserkeilain lähettää maahan laserpulsseja, jotka heijastuvat kohteista takaisin laitteeseen. Kohteita voivat olla esim. rakennukset, puut ja maan pinta. Pulssien kulkeman matkan ajan perusteella voidaan laskea etäisyys mittalaitteesta kohteisiin. Tuloksena on tiheä pisteistö, joka kuvaa kohteiden kolmiulotteista geometriaa.
Aineistoja voidaan kerätä myös maanpinnalla liikkuvien ajoneuvojen ja miehittämättömien lennokkien ja helikoptereiden avulla. Laajojen alueiden kartoituksessa hyödynnetään puolestaan satelliittikuvia.
Aineistojen visualisointi
3D-paikkatietoaineistoja voi tarkastella visuaalisesti paikkatieto-ohjelmistoissa sekä selaimella toimivissa karttasovelluksissa (mm. paikkatietoportaalit).
Kaupallisilla toimijoilla on markkinoilla omia ohjelmistoja 3D-aineistojen tarkasteluun, kuten esimerkiksi Esrillä ArcGIS-ohjelmisto, mutta nykyään avoimen lähdekoodin ohjelmistot, esimerkiksi QuantumGIS, ovat saavuttaneet yhä suurempaa suosiota. Avoimen lähdekoodin ohjelmistot ovat ilmaisia ja niitä voi kuka tahansa käyttää.
Ohjelmiston voi esimerkiksi ladata Internetistä omalle tietokoneelleen ja osatessaan ja halutessaan muokata ohjelman toimintaa tai lisätä siihen toimintoja. Työasemaohjelmistot ovat käteviä esimerkiksi suunnittelutehtävissä, kun on tarpeen ladata omia 3D-aineistoja ohjelmistoon tarkasteltavaksi. Tällöin ei Internetin saatavuus tai nopeus rajoita aineistojen tarkastelua.
Myös selainpohjaisissa karttapalveluissa on yhä enenevissä määrin tarjolla 3D-karttanäkymä 3D-aineistojen tarkasteluun. Esimerkiksi Google Maps tarjoaa mahdollisuuden siirtyä 3D-näkymään ja tarkastella useita maailman kaupunkeja sekä maastoa 3D:nä.
Vaikka monet Suomen kaupungit ovatkin Google Mapsissa katseltavissa kolmiulotteisina, on Maanmittauslaitoksen ja kuntien tuottamille 3D-rakennusaineistoille tarvetta. Uuden sukupolven semanttiset kaupunkitietomallit tarjoavat rakennusten geometrioiden lisäksi rakennusten ominaisuustiedot, joita voidaan käyttää apuna suunnittelussa ja jälleen rikastaa esimerkiksi kohteille tehdyillä analyyseillä.
Helsingin kaupunki on ensimmäisenä maailmassa ottanut yhtä aikaa käyttöön sekä älykkään semanttisen kaupunkitietomallin että visuaalisesti korkeatasoisen kolmioverkkomallin, jotka kattavat koko kaupungin saarineen.
Kolmioverkkomalli perustuu ilmakuviin, jotka on muokattu teksturoiduksi kolmioverkoksi. Kaupunki myös tarjoaa aineistot kaikkien käyttöön avoimena datana, mikä on maailmalla melko harvinaista. Avoin data tarkoittaa, että data on julkista, koneluettavassa muodossa, sitä saa käyttää uudelleen ja se on maksutonta.
Helsingin kaupungin aineistoja voi tarkastella kaupungin tarjoamassa karttapalvelussa osoitteessa https://kartta.hel.fi/3d. Myös esimerkiksi Espoo ja Hyvinkää ovat tuottaneet omat 3D-kaupunkimallit ja tarjoavat ne avoimesti hyödynnettäviksi ja tarkasteltaviksi.
KMTK-rakennusten visualisointi Paikkatietoikkunassa
Kansallisen maastotietokannan rakennukset tulevat nähtäville kansalliseen paikkatietoportaaliin Paikkatietoikkunaan (kartta.paikkatietoikkuna.fi). Paikkatietoikkunassa voi tarkastella eri teemoihin liittyviä karttatasoja, mitata etäisyyksiä, piirtää omia kohteita kartalle, etsiä lähintä osoitetta ja koordinaatteja sekä paljon muuta.
Vuosien 2018 ja 2019 aikana Paikkatietoikkunaan on 2D-karttanäkymän rinnalle kehitetty 3D-näkymä, mikä mahdollistaa 3D-aineistojen tarkastelun kartalla yhdessä 2D-kartta-aineistojen kanssa. 3D-rakennusaineistoja lisätään Paikkatietoikkunaan sitä mukaa kun niitä tuotetaan ja tavoitteena on tarjota koko maan kattava 3D-rakennusdata tarkasteltavaksi Paikkatietoikkunassa.
3D-karttanäkymässä on joitain toimintoja, joita ei 2D-näkymässä ole, kuten esimerkiksi ajanhetken säätäminen. Ajanhetkeä voi säätää rakennusten varjojen tarkastelemiseksi eri vuoden- ja vuorokaudenaikoina. Tätä voi käyttää apuna esimerkiksi terassien sijaintien suunnittelussa.
3D-aineistojen käyttötapauksia
3D-aineistojen visualisointi ja esimerkiksi ominaisuustietojen tarkastelu ovat vain pintaraapaisu 3D-aineistojen käyttömahdollisuuksiin. 3D-kaupunkitietomalleja hyödynnetään paljon mm. tutkimuksessa ja avoimelle tarkalle rakennusdatalle on kysyntää maailmanlaajuisesti. Käyttökohteita ovat esimerkiksi:
- tulvakartoitukset ja -simulaatiot
- melulaskenta
- ilmansaaste-ennusteet
- liikennesimulaattorit
- aurinkoenergiasovellukset
Esimerkiksi Helsingin kaupungin rakennusten pinnoille on laskettu aurinkoenergiapotentiaalit, jotka on havainnollistettu karttapalvelussa eri väreillä rakennusten pinnoilla ja kohdetta klikkaamalla saa näkyviin tarkemmat tiedot.
Teksturoitu kolmioverkkomalli puolestaan tarjoaa tarkan visuaalisen mallin kaupungista ja näyttää esimerkiksi puut, autot ja laivat siten kuin ne ovat kuvaushetkellä olleet. Mallin avulla esimerkiksi tapahtumien järjestäjä voi helposti suunnitella tapahtuma-alueen esiintymislavoineen ja poistumisteineen.