23.2.2022
Marika Ahlavuo a, Hannu Hyyppäa,b, Antero Kukkoa,c, Harri Kaartinen c, Juha Hyyppä c
aAalto-yliopisto, Rakennetun ympäristön laitos, MeMo
bMetropolia AMK, Rakentaminen ja arkkitehtuuri
cMaanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus
Suomessa on kansainvälisesti tarkasteltuna vahvaa osaamista 3D-mittauksessa ja -mallinnuksessa. MML/Paikkatietokeskus koordinoi vuosina 2014–2019 Suomen Akatemian rahoittamaa Laserkeilaustutkimuksen huippuyksikköä, jossa yhtenä toimijana Aalto-yliopiston MeMo-instituutin tutkijat olivat mukana. Metropolia Ammattikorkeakoululla on vahva rooli nykyisten ja tulevien maanmittaus- ja 3D-aineiston käsittelyn ammattilaisten koulutuksessa. Suomeen sijoittuu siis huippuosaamista digitaalisessa rakennetun ympäristön dokumentoinnissa ja mallintamisessa, jonka avulla vaurioituneita tai kokonaan tuhoutuneita kohteita voidaan restauroida, rakentaa uudelleen tai esittää virtuaalisesti.
Katastrofit kulttuurihistoriallisten rakennusten uhkana
Kotimaassa tuli on tuhonnut kirkkoja, kuten Porvoon tuomiokirkon, Kiihtelysvaaran, Ylivieskan ja Tyrvään kirkot. Kansainvälisiä tuoreita esimerkkejä kulttuurihistoriallisista tuhoista löytyy Ranskasta, jossa Notre Damen vuonna 1345 valmistunut katedraali tuhoutui pahoin huhtikuussa 2019. Tulipalo tuhosi sen keskitornin ja katon. Peruuttamatonta tuhoa koettiin myös Brasiliassa vuotta aiemmin, kun tuli tuhosi Kansallismuseon ja valtaosan sen korvaamattomasta esineistöstä. (Ahlavuo ym. 2019)
Mitta-aineiston ja fotorealistisen osaamisen merkitys jälleenrakennustyössä on merkittävä
Tuhoutuneen kohteen uudelleen rakentamisessa 3D-mittaus- ja mallinnusosaamista on kotimaassa hyödynnetty useasti. Digitaalista mitta-aineistoa voidaan käyttää esimerkiksi tuhoutuneen kohteen jälleenrakentamisessa ja entisöinnissä. Luonnonkatastrofit, ihmisen toiminta ja sodat vaikuttavat kulttuurikohteiden säilymiseen. Sukupolvia ja jopa kansojen kokemuksia yhdistäviä kulttuurihistoriallisesti merkittäviä rakennuksia voidaan jälleenrakentaa mittatarkan mittausaineiston pohjalta, kuten nyt tehdäänkin esimerkiksi Pariisissa, Notre Damessa. Nykyteknologia ja sen tuottaman aineiston arkistointi voidaan valjastaa osaksi kulttuuriperinnön säilyttämistä. Datasuojelupolitiikan luominen varautumalla ulkoisiin arvokkaiden kohteiden uhkiin onkin ajankohtaista.
3D-mittalaitteilla tuotetun valokuvamaisen, digitaalisen ja mittatarkan aineiston tuottaminen ja käsittelyosaaminen ovat Suomessa maailman huippua. Mittausjärjestelmiin voidaan liittää monenlaista sensoritekniikkaa, jotta kerralla kerätty aineisto antaa mahdollisuuden esimerkiksi kohteen tarkkaan mallintamiseen, kunnon ja rakennustavan tallentamiseen, tutkimukseen tai vaikkapa entisöintiin. Mittaus- ja aineiston keruu ovat nopeaa ja tarkkuuden kannalta riittävän hyvää, mutta aineistojen käsittely mallinnusprosessissa on automatisoinnista huolimatta vielä työaikaa vievää.
Porvoon tuomiokirkon katon jälleenrakennus
Jo vuonna 2006 tutkijat tarjoutuivat tutkimaan maalaserkeilauksen soveltuvuutta korjausrakentamiseen. Kohteena olivat Porvoon tuomikirkon sakastin yläpuoliset holvi- ja päätyrakenteet.
Pistepilviaineiston käsittelyn haasteena vuonna 2006 oli esimerkiksi se, että pistepilviaineiston esikäsittely vaatii reilusti aikaa. Aineiston käsittely tapahtui paljolti käsityönä siivoamalla ainestoa. Datan täysi hyödyntäminen oli lähes mahdotonta. Valtavaa pisteaineistoa harvennettiin kahden senttimetrin tasajaolla, koska mittalaitteen lähellä oli valtavasti pisteitä. Aukkopaikkojen kattamiseen vaadittiin lisäkeilauksia katolla, joka antoi oman haasteensa työlle. Vuonna 2006 kaivattiin automaattisia pistedatan harvennus- ja suodatusmenetelmiä. Pistepilveä ei tuolloin vielä saatu myöskään CAD-ympäristöön suunnittelun pohjaksi. Vuonna 2022 edellä mainitut ongelmat on ratkaistu ja maalaserkeilaus on tuotantokäytössä korjausrakennustyömailla.
Geometrisesti monimutkaisista ympäristöistä voidaan tuottaa katveettomia aineistoja yhdistämällä eri liikkuvan kartoituksen menetelmiä. 3D:n tallennustavat, kuten tiheät pistepilvet, mahdollistavat arkistoinnin myös kulttuurihistoriallisesti arvokkaille rakennuskohteille. © Ale Torkkel, MeMo.
Kansallisarkisto arkistoi kulttuuriperintöön liittyvät asiakirjat
Kansallisarkiston päätehtävänä on kansalliseen kulttuuriperintöön kuuluvien viranomaisten asiakirjojen säilymisen varmistaminen. Muita Kansallisarkiston tehtäviä ovat mm. edistää pysyvästi säilytettävien asiakirjojen ja niihin sisältyvien tietojen saatavuutta, käyttöä ja tutkimusta sekä edistää kansalliseen kulttuuriperintöön kuuluvien yksityisten asiakirjojen ja niihin sisältyvien tietojen säilymistä. (OKM 2016)
3D-tallennukset ovat usein omistajan vastuulla
Arvokiinteistöt ja niiden esineistö ovat lähes aina omistajansa vastuulla. Omistajan vastuu ei kata kansallista 3D-dokumentaatiota. Edelleen ajankohtaisena kysymyksenä on, kenen vastuulla ja resurssoitavana on kotimaisen kulttuuriperinnön digitaalinen dokumentointi, kerääminen, arkistointi ja säilyttäminen? Lopullinen arkistointi näiden valtavien digitaalisten aineistojen osalta on vielä usein aineiston mittaajan ja tilaajan välisen sopimuksen ja loppusijoituspaikan varassa. Meneillään on siirtyminen tekoälypohjaiseen mallintamiseen ja analysointiin. Nykyinen tutkimus- ja koulutusjärjestelmämme ei tue tutkimustiedon ja -aineistojen nopeaa siirtymistä yhteiskunnan käyttöön. Virtuaalimalleja osataan tehdä, mutta edelleen kyse on melko harvojen toimijoiden liiketoiminnasta. Suurempana tavoitteena voisi olla nykyistä laajempi, yhteiskunnallisesti merkittävien kulttuurikohteiden suunnitelmallisesti toteutettu dokumentointi ja arkistointi. Mallia tähän voitaisiin ottaa kansallisesti hyväksi koetusta maankäytön ja metsien kartoituksen dokumentoinnista ja arkistoinnista. (Ahlavuo ym. 2019)
Paikallinen digitaalisen kulttuuriperintökohteiden rekisteri
Digitaalimallit tulisi toteuttaa mittatarkkoina ja fotorealistisina malleina tai pistepilvinä ja kuvina, jotka olisi mahdollista tallentaa ja arkistoida ja prosessoida tarvittaessa. Ammattikorkeakouluissa, yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa tehdään jatkuvaa aluekehittämistyötä lukuisissa tutkimus-, kehitys- ja innovaatiohankkeissa. Näihinkin hankkeisiin olisi mahdollista budjetoida resursseja alueen kohteiden digitaaliseen dokumentaatioon. Opiskelijaresurssit voisi valjastaa paremmin alueen ekosysteemin arvokohteiden mittaukseen- ja mallintamiseen. Mallintamiseen liittyy myös paikallisten kohteeseen liittyvien tarinoiden dokumentaatio. (Ahlavuo ym. 2019)
Kulttuurihistoriallisia esineitä on kohtuullisen nopea ja helppo mallintaa 3D:nä, esimerkkinä kousa Kansallismuseossa. © Aalto-yliopisto Toni Rantanen & Matti Kurkela & J-P. Virtanen, Aalto MeMo.
Tyypillisesti sisätilamittauksilla tuotetuilla pistepilvillä ja valokuvilla voidaan seurata rakennuksen elinkaaren aikaista tilaa. Kulttuurihistoriallisten rakennusten dokumentoinnissa ulko- ja sisätilamittauksista saatavaan aineistoon voidaan tallentaa jälkipolville kohteita, jotka muuten ovat korjauskelvottomia. Kulttuurihistoriallista tai tunnearvoa omaavista rakennuksista 3D-malleja voidaan toteuttaa sisä- ja ulkotiloineen. Esimerkkeinä ovat purettavat kirkot ja kiistanalainen Tapiolan uimahalli Espoossa.
Suomessa useat yritykset, kuten Tietoa Oy, ovat tehneet 3D-malleja lukuista rakennuksista. Aalto-yliopisto ja Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus ovat mallintaneet ja mitanneet fotogrammetrian avulla laserkeilaamalla ja digikuvaamalla 2000-luvulla yli sata kulttuurihistoriallista rakennusta ja paljon muita kohteita. Digimalleina löytyy mm. museoita, historiallisia ja suojeltuja rakennuksia, kulttuuriympäristöjä, patsaita, kaivauskohteita, lattiapintoja, antiikkiesineitä, vanhoja koruja ja esineitä, kirkkomaalauksia, keskiaikaisia karttoja, lattiamosaiikkeja sekä kalliopiirroksia.
Arkistoidun 3D-datan käyttömahdollisuudet ovat lähes rajattomat, joten kulttuurihistoriallisten kohteiden tallentaminen ja esittäminen digitaalisena laajemmalle yleisölle vaatisi enemmän yhteiskunnallista resurssointia.
Lisätietoja
3D Culture Hub – Aalto Excellence Recognition (Aalto-yliopisto) https://www.whatif.aalto.fi/3d-culture-hub-finn
Ahlavuo, M., Hyyppä, H., Kukko, A., Kaartinen H. & Hyyppä, J. 2019. Mitä jos Suomessa käy Notre Damet? Maankäyttö 3/2019.
Digitaaliset kaksoset kulttuurialan ekosysteemin elvyttämisessä (UKKE029) –hanke. https://memo.aalto.fi/projects/digi2-ukke029/
EU EAKR-hanke 3D-kulttuuri – https://memo.aalto.fi/projects/3d-kulttuurihubi/
OKM 2016. Arkistolaitoksen toimintaa parannetaan ja arkistojen digitointia edistetään uudella lailla. https://okm.fi/-/arkistolaitoksen-toimintaa-parannetaan-ja-arkistojen-digitointia-edistetaan-uudella-lailla
