Rakennuksen energiakulutus kuriin 3D-mallin avulla

Sisätilojen 3D-malleihin yhdistetään aiempaa useammin lämpö-, kosteus- ja hiukkasantureiden tuottamaa, reaaliaikaisesti päivittyvää tietoa rakennuksen tilasta. Rakennuksien 3D-malleihin yhdistetty anturidata auttaa paikallistamaan esimerkiksi kiinteistön energiankulutuksen kannalta oleelliset lämpövuodot.

Kuvassa 3D-malli ruokasalin sisustuksesta.
Pixabay
3D-tilaan on mahdollista lisätä informaatiota ja luoda esimerkiksi virtuaalisia sisustusratkaisuja.

Tarkemman tiedon ansiosta havaittuihin ongelmiin voidaan puuttua nykyistä varhaisemmassa vaiheessa, eikä niiden havaitseminen ole enää yksittäisestä mittaustulosten tulkitsijasta riippuvainen. 3D-mallien avulla on mahdollista seurata rakennuksen tilaa sen koko elinkaaren ajalta.

Rakennuskanta muodostaa merkittävän osan yhteiskunnan varallisuudesta. Rakennusomaisuuden ylläpitoa voidaan tehostaa rakennusten tarkkojen 3D-mallien ja niihin liitetyn anturidatan sekä lisätyn todellisuuden ja virtuaalitodellisuuden avulla. Sisätilamittausta voidaan soveltaa esimerkiksi rakennusten kunnon, terveellisyyden, energiankulutuksen ja esteettömyyden arvioimiseen.  Rakennuksien lämpövuotojen hillitseminen on vain yksi esimerkki, mihin kaikkeen sisätilamallinnusta voidaan käyttää.

Edistää älykaupunkien syntymistä

Perinteisesti rakennusten sisätilamalleja on hyödynnetty mm. suunnittelun lähtötietona ja historiallisten kohteiden dokumentoinnissa. SLAM-teknologian (Simultaneous Localisation and Mapping) hyödyntäminen on mahdollistanut sisätilojen pistepilvien liikkuvan kartoituksen kohteissa, joissa ei voida käyttää satelliittipaikannusta. SLAM-tekniikassa mittauslaitteen keräämää aineistoa käytetään samanaikaisesti sekä laitteen paikantamiseen tilassa (localisation) että tilan kartoitukseen (mapping).

– Sisätilamittauksissa on siirrytty entistä vahvemmin liikkuvaan kartoitukseen, mikä mahdollistaa mittatarkkojen sisätilan 3D-mallien luomisen aiempaa tehokkaammin. SLAM-teknologia tehostaa tilojen mittausta merkittävästi, ja myös helpottaa sisä- ja ulkotilamallien yhteensovittamista, kertoo Paikkatietokeskuksen tutkimusprofessori Harri Kaartinen, joka johtaa COMBAT/Pointcloud-hanketta.

Sisätilamallit voidaan yhdistää osaksi kaupunginlaajuista 3D-mallia, jolloin kaupunkitilaa voidaan käsitellä entistä helpommin kokonaisuutena samalla kun sen yksityiskohtia voidaan valita tarkasteltavaksi tarpeen mukaan. Kehitys tukee älykaupunkien syntymistä ja sitä kautta entistä turvallisempaa, monipuolisemmin hyödynnettävää ja paremmin hallittavaa kaupunkiympäristöä.

Tiedonkeruu demokratisoituu

Markkinoille on tullut lukuisia kuluttajahintaisia sensorijärjestelmiä ja laitteiden yleistyminen on laskenut mittausten kustannuksia. Suuret teknologiayritykset kuten Apple ja Google ovat kehittäneet mobiililaitteissa toimivia ohjelmistorajapintoja, jotka hyödyntävät myös SLAM-teknologiaa. Alan kehitys on tuonut 3D-teknologian yhä laajemman käyttäjäkunnan ulottuville.
 
– Miljardit ihmiset pääsevät hyödyntämään ympäristöstä kerättyä 3D-tietoa muun muassa erilaisissa lisätyn todellisuuden sovelluksissa. Pelit ovat yksi esimerkki käyttökohteista, mutta ala tarjoaa valtavasti uusia liiketoimintamahdollisuuksia hyvin monenlaisten sovellusten kehittäjille, Aalto-yliopiston tutkija Arttu Julin kertoo.

Julinin mukaan liikkuvat mittausmenetelmät ja uudenlaiset sensorit, esimerkiksi Lidar, lisäävät sisätilamallinnusprosessin tarkkuutta ja tehokkuutta. Ympäristöstä saadaan lisäksi entistä monipuolisempaa tietoa, kun yhdistellään erilaisten sensorien keräämää dataa. 3D-alan suureksi trendiksi noussut datafuusio sekä laajempi IoT-kehitys näkyvät myös sisätilamallinnuksessa. Erilaisten anturien tuottamaa tietoa integroidaan 3D-sisätilamalleihin entistä useammin.

Virtuaalitodellisuus suunnittelun apuna

Kehitysinsinööri Tuomas Turppa Paikkatietokeskuksesta on kehittänyt hankkeessa interaktiivista pistepilvi-VR-tekniikkaa. Sisätilan 3D-mallien pohjalta voidaan luoda virtuaaliympäristöjä, joihin tutustutaan VR-lasien avulla.

– Sisätilan pistepilvimallin yksityiskohtia voidaan muokata ohjaimien avulla virtuaalitilassa reaaliaikaisesti. Mallin tarkastelu virtuaalilaseilla antaa paremman käsityksen tilasta ja sen mittasuhteista. Se mahdollistaa yksityiskohtaisen muokkaamisen ja tiedon esittämisen intuitiivisella ja immersiivisellä tavalla. Etuna on myös se, että ei olla sidottuja todelliseen tilaan, vaan tilaa voidaan tarkastella jossain muuallakin, Turppa kertoo.

3D-tilaan on mahdollista lisätä informaatiota ja luoda esimerkiksi virtuaalisia sisustusratkaisuja sekä lisätä vuorovaikutteisia ominaisuuksia, kuten esimerkiksi tiedon havainnollistamista, reaaliaikaista fysiikan ja valaistuksen simulointia sekä pisteiden muokkausmahdollisuuksia.

Monessa hyödyksi

Tarkat sisätilojen 3D-virtuaalimallit mahdollistavat esimerkiksi rakennuksen korjaussuunnitelmien arvioimisen aidon tuntuisessa 3D-ympäristössä, jolloin tilan käyttökokemus voidaan ottaa entistä paremmin huomioon. Muita käyttökohteita ovat Turpan mukaan esimerkiksi henkilöstön koulutus erilaisten laitteiden ja koneiden käyttöön sekä vaikkapa opastaminen ja kulkureittien määrittely hätätilanteissa.

– VR ja AR mahdollistavat erittäin havainnollistavan tavan esittää tietoa. Esimerkiksi korjaaja voi saada sanallisten ohjeiden sijaan visuaaliset ohjeet virtuaaliympäristössä ns. kädestä pitäen ennen kohteeseen menoa ja itse kohteessa voi tarvittaessa seurata ohjeita esimerkiksi kännykän kautta lisätyn todellisuuden avulla, Turppa toteaa.

Rakennusten 3D-virtuaalimallien avulla voidaan järjestää virtuaalisia kiinteistöesittelyjä sekä luoda puitteet uudenlaisille, virtuaalitilassa järjestettäville ja lisättyä todellisuutta sisältäville kulttuuritapahtumille. Mittaus- ja mallinnusmenetelmien kehitys luo monipuolisesti edellytyksiä uudenlaisille palveluille ja liiketoiminnalle.

Lisätietoja

Tutkimusprofessori Harri Kaartinen, 029 531 4756, etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi
    
COMBAT/Pointcloud-hanke on Suomen Akatemian Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittama kaupunkien, metsien ja väylien pistepilvimallintamisen ja 3D-digitalisaation tutkimushanke. Hankkeeseen osallistuvat Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus, Aalto-yliopisto, Oulun yliopisto ja Turun yliopisto. COMBAT/Pointcloud-hankkeen sisätilamittausseminaari järjestettiin 5.4.2018.

Uusimmat uutiset ja blogit