B.Green-projektissa digitaalisuus voidaan jakaa karkeasti kahteen kategoriaan: sovellustyökalut ja digitaaliset ratkaisut. Digitaalisilla ratkaisuilla tarkoitetaan ohjelmistojen ja erityyppisten data-aineistojen sekä kasveista luotujen 3D-mallien käyttämistä yhdessä. Tällaisia digitaalisia ratkaisuja luodaan usein tarkoin määritettyjä käyttötapauksia varten, esimerkiksi paikallisten viheralueiden kartoittamiseen mobiililaitteiden avulla ja datan välittämiseen tietomallinnuksen pohjaksi.
Viimeaikaiset edistysaskeleet grafiikan prosessoinnissa ja vapaasti saatavilla olevat kaupunkimallinnusinfrastruktuurit yhdessä kaupunkien tai yksityisten yritysten tarjoamien helppokäyttöisten ja edullisten ohjelmistojen kanssa ovat siivittäneet myönteistä kehitystä. Nykyään pienelläkin investoinnilla voidaan kehittää kohtuullisen hyvin toimiva ohjelmisto asukkaiden eduksi.
Esimerkkityökalu
Lisätyn todellisuuden hyödyntäminen vihreän ja sosiaalisen infrastruktuurin suunnittelussa
Forum Virium Helsinki pilotoi B.Green-projektissa yhdessä Parklyn kanssa modulaarisia ja skaalautuvia viherkatukalusteita Kalasatamassa. Parklyn lisätyn todellisuuden elementtien suunnittelutyökalu ParklyCreate antaa käyttäjilleen mahdollisuuden kokeilla viherkaduille tarkoitettujen kaluste-elementtien sijoittelua kohteissa mobiililaitteen avulla. Tätä ominaisuutta voidaan käyttää nopeana ja halpana tapana saada parempi mielikuva tilavaikutuksesta, joka saadaan aikaan sijoittamalla tällaisia kalusteita alueelle.
Esimerkki modulaarisista viherkatukalusteista, joita voi luoda lisättyä todellisuutta hyödyntävällä ParklyCreate-sovelluksella.
Kun luonnonympäristön elementtejä harkitaan osana digitaalisia työkaluja ja ratkaisuja, yksittäiset elementit on oltava mahdollista erottaa ja tunnistaa. Siitä, mitä kaikkea luonnon käsite kattaa, ei kuitenkaan ole yksimielisyyttä, joten luonnon mallintaminen on kiistanalaista.
Reaaliaikaisella renderöintimoottorilla tuotettu visualisointi Helsingin 3D-kasvikirjastosta. Lähde: B.Green-projekti.
Vihreän infrastruktuurin elementtien mallinnusta voi perustella monella tapaa. Ensinnäkin modernin visualisointiohjelmiston käyttö säästää aikaa ja vaivaa. Moderni, helppokäyttöinen ja laadukas visualisointiohjelma on erittäin arvokas verrattuna tavanomaisiin digitaalisen suunnittelun työnkulkuihin, joissa mallinnusprosessi toimii pääasiassa symbolisella tasolla. Sen ansiosta suunnitelmista ei enää tarvitse tuottaa ylimääräisiä visuaalisia aineistoja, joten se vähentää kustannuksia. Lisäksi uudet renderöintityökalut tekevät suunnitelman päivittämisestä paljon helpompaa, sillä suunnitteluohjelma ja mallinnus ovat punoutuneet tiiviisti yhteen.
Esimerkkimenetelmä
Viestintä 3D-mallinnuksen kautta
3D-menetelmiä ja -työkaluja on testattu laajasti Hermanninrannan kaavoitusprojektissa. Kasvimalleja on käytetty kattavasti uuden Hermanninrannan alueen tietomallinnuksessa. Suunnitteluohjelmiston ohella työssä on käytetty lisäpalveluna tarjottavaa reaaliaikaista renderöintiohjelmaa, jolla on pystytty nopeasti tuottamaan varjoanalyysi. Täysikasvuisten puiden malleja on käytetty apuna suunniteltujen rakennusten jalanjälkeä koskevassa päätöksenteossa. Myös rakennusten ja katutilan mittakaavan hahmottamista kokeiltiin päähän asetettavan virtuaalitodellisuuslaitteen ja reaaliaikaisen renderöintiohjelman avulla.
Toiseksi digitaalisten työkalujen tarjoaman lisäarvon hyödyntäminen vihreän infrastruktuurin suunnitteluprosesseissa edellyttää niiden käyttäjältä tiettyä osaamistasoa mitä tulee ohjelmistojen käyttöön ja datan käsittelyyn. Työkalujen käyttö vaatii jatkuvasti yhä korkeampaa osaamistasoa. Monipuolinen osaaminen erilaisista sovellustyökaluista ja ratkaisuista auttaa kuntaorganisaatioita tekemään yhteistyötä erityyppisten sidosryhmien kanssa. Kolmanneksi kasvillisuutta kuvaavat 3D-mallit ovat uskottavampia ja ne voidaan huomioida konkreettisina elementteinä suunnitteluprosessissa, kun ne edustavat tiettyjä kaupungissa tavattavia paikallisia ja kotoperäisiä kasvilajeja. Kasvien 3D-mallit toimivat myös kohteina kerätylle kasvillisuusdatalle.
Vinkkejä
Tärkeitä IT- ja ohjelmistotaitoja, jotka auttavat vihreän infrastruktuurin integroinnissa kaupunkisuunnitteluun:
kyky yhdistää ja käyttää useita ohjelmistoja yhtä aikaa
Helsingissä todettiin, että oli tärkeää tuottaa 3D-mallikirjastoja yleisistä paikallisista kasvilajeista eri kasvuvaiheissa ja eri vuodenaikoina, jotta kerätty kasvillisuusdata voidaan kerätä tiettyihin yksittäisiin kasviobjekteihin. Aikaisemmin ei ole ollut saatavilla kasvillisuusmalleja, joilla olisi suuri tiedon resoluutio, mikä on estänyt kasvien sisällyttämisen kaupungin tietomallinnusprosessiin vakavasti otettavasti. Näitä kasvimalleja on käytetty aktiivisesti Hermanninrannan eri alueiden mallinnus- ja suunnitteluvaihtoehdoissa.
Koska Tallinnan ja Helsingin kaupungit sijaitsevat maantieteellisesti lähellä toisiaan, niissä esiintyy samoja kasvilajeja ja ne voivat siksi hyötyä toistensa kasvillisuusmalleista. Tallinnassa kasvimallikirjastoja on käytetty siirtolapuutarhojen kehitysvaiheissa.
Hermanninrannan kaavoitusprojektissa kasvillisuutta tarkasteltiin uuden alueen suunnittelun alkuvaiheissa. Oli tärkeää varmistaa, että asuinkorttelien jalanjäljet sisältäisivät tarpeeksi suuret sisäpihat ja katutiloissa olisi tilavaraus sekä kasvillisuudelle että huleveden hallintaratkaisuille. Pysäköintiratkaisujen valinnassa mallinnus puolestaan osoitti, että keskitetyt pysäköintirakenteet mahdollistaisivat suurten puiden istuttamisen sisäpihoille, kun taas maanalaisessa pysäköinnissä se ei olisi mahdollista.
Kaavoitusalueen mallinnuksen yhteydessä testattiin paikallisten kasvien malleja, jotka olivat peräisin paikallisesta kasvillisuudesta luodusta 3D-mallikirjastosta. Näitä kasvimalleja käytettiin osana alueen 3D-mallinnusta sekä kaupunkirakenteen mittakaavan ja täyskasvuisten puiden tilantarpeen testaamiseen.
Suurin osa Tallinnassa B.Green-projektin puitteissa suoritetusta mallinnustyöstä keskittyi siirtolapuutarhoihin. Pölyttäjien valtatien varrella olevan siirtolapuutarha-alueen 3D-malli on ollut arvokas lisä suunnitteluprosessiin kaikissa sen vaiheissa, ja se on jatkossakin arvokas viestintäväline paikallisten asukkaiden tiedottamisessa.
Helsinki toimitti Tallinnalle 3D-kasvimalleja käytettäväksi siirtolapuutarhan 3D-mallinnuksessa. Suunnitelman mallinnus ja visualisoinnin toteutus ovat perinteisesti olleet erillisiä prosesseja, koska korkean visuaalisen tarkkuuden saavuttamiseksi tarvittavat työkalut ovat olleet erilliset. Uudet työkalut on kuitenkin mahdollista integroida syvemmälle suunnittelu- ja mallinnusprosessiin, mikä mahdollistaa vivahteikkaamman suunnittelun, kunhan mallinnuselementtien toiminta tässä uudessa suunnittelu- ja mallinnusparadigmassa optimoidaan. 3D-kasvimallit mahdollistavat myös laadukkaamman visuaalisen mallinnuksen ja auttavat tarkkailijoita muodostamaan käytännöllisemmän ymmärryksen siitä, mikä on mahdollista saavuttaa.
Kalasatamassa on käytetty IoT-antureita (Internet of Things, esineiden internet) datan keräämiseen uuden Aurora-asuinkorttelin sisältä ja välittömästä läheisyydestä. Kolme IoT-anturiryhmää välittää dataa Climasens-nimiseen keräyspalveluun. Näin datasta saadaan perusanalyysi.
Kyseiset IoT-anturiryhmät on sijoitettu kolmeen eri paikkaan (katuaukio, sisäpiha ja kattopuutarha) eri puolilla korttelia, ja niiden tehtävänä on seurata asennuspaikan vaikutusta saatuun dataan. Ne tuottavat perustason säädataa ja tietoja maanperän kosteudesta ja liikkeestä. Kaupunkisuunnittelijat voivat käyttää analysoitua dataa Climasens-sivustolla, tai dataa voidaan välittää asukkaille osana digitaalisia palveluita.
Reaaliaikaisella renderöintimoottorilla tuotettu visualisointi Helsingin 3D-kasvikirjastosta. Lähde: B.Green-projekti
SEI Tallinn sijoitti 18 meteorologista anturia Tallinnan länsiosiin ja visualisoi datavirtoja osana B.Green-projektia kesällä 2022. Tavoitteena on osoittaa kaupungin viranhaltijoille ja asukkaille, kuinka arvokas pölyttäjien valtatie on Tallinnan kaupunki-ilmastolle. Kokeilu käynnistyi toukokuussa 2022 ja jatkuu vähintään kolme vuotta.
Kokeilun tuloksia voidaan käyttää moniin erilaisiin käyttötarkoituksiin, joista on hyötyä esimerkiksi seuraaviin asioihin liittyvässä päätöksenteossa: kaupunkisuunnittelu, ilmastoriskien vähentäminen, sopeutumissuunnittelu, sadetutkien kalibrointi, paikkakohtaiset sääennusteet ja jopa lämpökuormitusta ja haavoittuvuutta koskevat ennusteet.
Kolme tapaa tukea vihreän infrastruktuurin mallinnusta
investointi uuden sukupolven käyttäjäystävällisiin ja laadukkaisiin visualisointivälineisiin
investointi ohjelmistojen käyttöön liittyviin inhimillisiin valmiuksiin ja osaamiseen
3D-mallien luominen paikallisen kasvillisuuden elementeistä valmiin mallinnusinfrastruktuurin rakentamiseksi.
Kaupunkisuunnitelmien laadukkaat visualisoinnit (sekä itse kohde että sen ulkopuoliset alueet) on todettu tehokkaaksi tavaksi toteuttaa osallistumista, koska ne ovat helposti ymmärrettävä viestintäväline. Lisätyn todellisuuden ratkaisut voivat mobiililaitteiden välityksellä välittää ihmisille tietoa eri suunnitteluvaihtoehdoista ymmärrettävästi ja konkreettisesti osana todellista ympäristöä tai sen sijasta. Lisäksi paikannustekniikat, mobiililaitteiden tehokkaat suorittimet, nopeat matkapuhelinverkot ja huipputason grafiikkaa tuottavat pelimoottorit mahdollistavat yhdessä vaikuttavat virtuaalisen todellisuuden visualisoinnit.
Esimerkkityökalu
Lisätty todellisuus puistossa
Helsingin Loviseholminpuiston tuleva ”täysikasvuinen” ulkomuoto näkyy lisätyn todellisuuden (AR) sovelluksen tuottamassa peittokuvassa, jota voi tarkastella mobiililaitteen kameran avulla. Lisäksi AR auttaa suunnittelijoiden ja muiden sidosryhmien kaltaisia käyttäjiä tunnistamaan paikat, joihin istutetaan ja koulitaan puita ja pensaita.
B.Green-projektissa asukkaita varten luotua AR-kokemusta ei käytetty vihertilojen suunnitteluun vaan tärkeänä harjoituksena siitä, miten voidaan tunnistaa valmiuksia luoda arvokas kokemus asukaskäyttäjille. Lisäksi se sai asukkaat tiedostamaan, että monikäyttöisen viherympäristön kehittäminen kaupunkiin on hidas prosessi, sillä puiden kasvaminen täysikasvuisiksi kestää vuosikymmeniä.
Tuleva Loviseholminpuisto Green Kalasatama -AR-sovelluksen avulla nähtynä. Lähde: B.Green-projekti.
Kohdeanalyysi dronen ja päähän asetettavan AR-laitteen avulla
Helsingin B.Green-projektissa pilotoitiin yhdessä paikallisen startup-yrityksen kanssa puiden kartoittamismenetelmää hyödyntäen lentävää kuvausdronea ja päähän asetettavaa AR-laitetta. Dronen sijainnin virtuaalinen projisointi, virtuaalisten sijaintitunnisteiden tiputtaminen maastoon ja ihmisen tunnistuskyvyn yhdistäminen lajien digitaaliseen merkitsemiseen tuotti innovatiivisen kartoitusmenetelmän, joka tarjoaa tarkkaa tietoa kasviyksilön sijainnista, lajista ja koosta. Näitä tietoja voidaan käyttää lähtötietoina kohdeanalyysissä.
Tallinnassa AvaLinn AR -niminen lisätyn todellisuuden sovellus tarjoaa asukkaille mahdollisuuden kokea vaihtoehtoisia visualisointeja tulevasta pölyttäjien valtatiestä ja siihen liittyviä vaihtoehtoisia taideteoksia. Kyseisen älysovelluksen tarkoituksena on antaa Tallinnan asukkaiden kokea pölyttäjien valtatien maisema-arkkitehtuuriratkaisu lisätyn todellisuuden avulla.
Todellisuudessa pölyttäjien valtatien varrelle on maalattu neljä seinämaalausta autotallien päätyseiniin. Maalausten teemoina ovat ”lajien kirjo”, ”kestävä liikkuminen”, ”autotallien uudelleenkäyttö” ja ”virkistystoiminta”, ja niihin kätkeytyy virtuaalisen tiedon kerros, jonka voi nähdä tähän tarkoitukseen erityisesti kehitetyllä AR-sovelluksella (AvaLinn AR). Visiot pölyttäjien valtatiestä voi herättää eloon osoittamalla seinämaalausta älylaitteella.
Asukkailla on nyt mahdollisuus tutustua alueen hyönteis- ja kasvilajeihin, nähdä vilaus tulevaisuuden ulkoilmatoiminnasta ja saada yleiskuva siitä, missä pyöräilijöille tarkoitettujen liikennekäytävien ja mahdollisen raitiotien on suunniteltu kulkevan.
Kun halutaan luoda viherrakenteita uusiin kaupunginosiin ja uusille alueille ja maksimoida vihreän infrastruktuurin hyödyt kaikkialla järjestelmässä, on hyvin tärkeää tietää, minkälaisia viherrakenteita suunniteltavalla alueella on jo olemassa. Lisäksi on tärkeää tutkia ympäröivät alueet, jotta voidaan tukea olemassa olevaa kasvillisuutta, ekosysteemejä ja luonnon monimuotoisuutta. Kaupunkiluonnon ekologinen arvo määräytyy paitsi yksittäisten kasvien myös vihreän infrastruktuurin verkostojen perusteella. Vihreän infrastruktuurin rakenteet luovat yhdessä kaupunkiekosysteemin ja määrittävät, minkä tasoisia ekosysteemipalveluita se tarjoaa. B.Green-projektissa tarkkojen tietojen puutetta olemassa olevasta kasvillisuudesta pidetään syynä siihen, ettei vihreän infrastruktuurin verkostojen kehittäminen ole aktiivista. Kun lajeista ja kasviyksilöistä kerätään tarkat tiedot, voidaan kehittää kirjasto olemassa olevasta kasvillisuudesta ja saada käsitys ekologisista tasoista eri puolilla kaupunkia.
Esimerkkimenetelmä
Paikallisen kasvillisuuden kartoittaminen
Yhdessä Helsingissä toteutetuista B.Green-innovaatiokokeiluista luotiin uusia tapoja kartoittaa kaupunkivihreää mobiililaitteiden ja lisätyn todellisuuden avulla. Näitä kartoittamismenetelmiä on kehitetty nopeiden kokeilujen ohjelmassa nimeltä Green Urban Mapping, jossa Forum Virium etsi innovatiivisia ratkaisuja yksilötasolla suoritettavaan kasvillisuuden kartoittamiseen. Kalasatamassa järjestettyyn kokeiluun valittiin kaksi ratkaisujen tarjoajaa: Granlund & xD Visuals.
Granlundin innovatiivinen kartoittamissovellus antaa paikallisille mahdollisuuden kerätä eri lajeja ja kirjata ylös kasviyksilöiden sijainnin ja koon. XD Visuals puolestaan on kehittänyt työkalun, jonka avulla asukkaat voivat tunnistaa kasveja ja niiden koon korkearesoluutioisen pistepilven kautta. Alusta toimii kaikissa laitteissa, joissa voi käyttää selainta. Tämän datan avulla voidaan tulevaisuudessa kouluttaa tekoäly tunnistamaan kasveja automaattisesti. Toisessa Helsingissä toteutetussa kartoittamiskokeilussa käytettiin AR-silmikon ja ohjelmistotoiminnon yhdistelmää, jotta AR-teknologian avulla ohjattu drone voitiin ohjata kartoittamaan puiden sijainnit, lajit ja koot.
Green Urban Mapping Piloting running on XD Twin software by XD Visuals ltd. Credit: B.Green project.
Seuraava vaihe kasvillisuuskartoitusten edistämisessä on kerätyn datan järjestäminen siten, että sitä pystyvät käyttämään eri ammattisuunnittelijat, kuten ympäristösuunnittelijat tai maisemasuunnittelijat. Lisäksi on tärkeää varmistaa, että asukkaita innostetaan kannustimien avulla keräämään runsaasti dataa kasvillisuudesta ja omasta ympäristöstään. Digitaaliset ratkaisut voivat helpottaa tiedon välittämistä asukkaille paikallisista viherryttämistoimenpiteistä ja vihertilojen kausittaisista käyttötarkoituksista.
Viherrakenteiden mallinnukselle on tarvetta tulevaisuudessa
”Kun on vasara kädessä, jokainen ruuvi näyttää naulalta” – tämä sanonta liittyy ohjelmistotyökalujen käyttöön kaupunkivihreän suunnittelussa ja datan keräämisessä. Viherrakenteita on suhteellisen vaikeaa mallintaa, ja niiden digitaaliset esitykset ovat jääneet jälkeen kehityksestä. Yhtenä ongelmana on se, ettei kasvillisuuden mallintamisessa riitä yksi jäykkä 3D-malli kunkin kasvin datasta, vaan huomioon on otettava myös aikasidonnaiset versiot: päivittäiset ja kausittaiset versiot sekä eri versiot läpi vuosikymmenten. Lisäksi on tarpeellista kehittää kasvillisuuden kasvua ja muutoksia koskevaa dataa. Kasvitieteelliseen tutkimukseen pohjautuvan tieteellisen ja algoritmisen kasvillisuuden mallintamisen kehitys on vielä hyvin varhaisessa vaiheessa.
Sen lisäksi ajan myötä tapahtuvien muutosten kuvaaminen vaatii aikasimulaatiota tukevan alustan. Koska rakennusalan 3D-mallinnustarpeet ovat yksinkertaisempia ja kaupallisesti kannattavampia, harva ohjelmistoratkaisu pystyy tällä hetkellä edes osittain tarttumaan kasvillisuuden 3D-mallinnuksen haasteisiin. Siksi sopivien laajasti käytettyjen ja uusien ohjelmistojen yhdistelmien löytäminen on yksi B.Green-projektin kunnianhimoisimmista tavoitteista.
Esimerkkityökalut
Interaktiiviset raitiotiepysäkit ja matkaopastussovellukset
Helsingissä on luotu älykkään ja vehreän raitiotiepysäkin konsepti, joka heijastaa vihreän infrastruktuurin ratkaisujen fyysisiä olinpaikkoja. Konseptista välitettiin tietoa pysäkille asennetun digitaalisen näytön kautta. Konseptin ideana oli, että ratikkaa odottaville matkustajille välitettäisiin tietoa lähialueen puistoista, esteettömistä pihoista ja kattopuutarhoista sekä yhteisöllisen puutarhatoiminnan kaltaisista virkistys- ja rentoutumismahdollisuuksista. Digitaalisen näytön sisällön voi QR-koodin avulla ottaa talteen mobiililaitteelle, jolloin asukkaat voivat jatkaa tietoihin tutustumista noustuaan ratikkaan.
Alkuperäistä konseptia laajennettiin B.Green-projektin toisessa avoimessa nopeiden kokeilujen haussa, jossa haettiin opastusratkaisua Urban Green Explorer -kokeiluun. Tavoitteena on luoda mahdollisuus tutustua Helsingin Sompasaaressa sijaitseviin vihreän infrastruktuurin kohteisiin (puistot, sisäpihat ja kattopuutarhat) siten, että mobiililaite toimii sijainnin tunnistavana matkaoppaana. Opastusratkaisu voi antaa ihmisille sovelluksen kautta uusia kokemuksia ja avata uusia toiminnallisuuksia paikallisessa tilassa ja alueella sitä mukaa kun opastus etenee, mikä rohkaisee ihmisiä tutustumaan koko alueeseen.
Content 
