Datan hyödyntäminen Asemanrannan virtuaalimallissa

Liikenne 4.0 -hankkeen pilotoinneista kerättyä dataa voidaan hyödyntää eri tilanteissa, jolloin data saadaan myös tehokkaasti näkyväksi. Yhtenä visualisointina toimii 3D-virtuaalimalli Hämeenlinnan Asemanrannasta, jonka myötä rakenteilla oleva kaupunginosa voitiin havainnollistaa valmiiksi kokonaisuudeksi. Eri datalähteiden myötä virtuaalimalli antaa tietoja liikkumisesta ja liikenteestä, energian käytöstä sekä 5G-yhteyksien hyödyntämismahdollisuuksista. Virtuaalimalli on toteutettu osana HAMK Smart -tutkimusyksikön 5G START -hanketta.

Liikenne 4.0 -hankkeen erilaisista liikenteen mittalaitteita tutkivista pilotoinneista kerättyä dataa hyödynnettiin 5G START -hankkeessa tehdyssä virtuaalimallissa. Hankkeen fokuksena oli 5G-yhteyksien tuomien mahdollisuuksien ja rajoitteiden tutkiminen koskien kaupunkirakenteita sekä niiden toimintojen ja palveluiden kehittämistä.

Liittämällä yhdellä alustalla eri lähteistä saatavaa dataa on mahdollista luoda kattava analyysi tutkitusta kohteesta. Integroimalla Liikenne 4.0 -hankkeen liikennedatoja virtuaalimallin muuhun dataan on mahdollista tutkia laajemmin ihmisten liikkumista sekä luoda havaintoja, päätelmiä ja johtopäätöksiä luodun kokonaisuuden pohjalta. Esimerkiksi junien aikataulujen tai säätietojen liittämisellä malliin voidaan tutkia näiden tekijöiden vaikutuksia liikkujien määrälliseen kehitykseen halutulla alueella.

5G STARTin virtuaalimallin kehityksen taustalla on ollut tutkia, kuinka eri yhteistyökumppaneiden digitaalisia aineistoja pystytään yhdistelemään samalle alustalle, visualisoimaan ne havainnollistavaan muotoon sekä rakentamaan toiminnallisuuksia näiden ympärille. Esimerkkinä havainnollistavasta muodosta voisi olla numeraalisten arvojen, kuten kävijälaskuridatojen, esittäminen pelimoottorissa muillakin keinoin kuin käyräkaavioina: kävijälaskurin tiedot voisi muuntaa liikkuvaksi lämpökartaksi, joka auttaisi hahmottamaan, minne alueen kävijämäärät keskittyvät.

Kuinka liikkumisesta kerääntyvää aineistoa hyödynnettiin virtuaalimallissa

Virtuaalimalli luotiin Unreal Engine 4 -pelimoottorilla, joka mahdollisti erilaisten konkreettisten toimintojen lisäämisen virtuaalimalliin. Konkreettisia toimintoja, joita käyttäjä voi tehdä tai havainnoida virtuaalimallissa, ovat mallin sisällä liikkuminen, datojen näyttäminen ja piilottaminen sekä äänimaailman kuuleminen. Ympäristön luomisessa hyödynnettiin Maanmittauslaitoksen, Väyläviraston ja OpenStreetMapin avoimia aineistoja sekä Hämeenlinnan kaupungin yhteistyökumppaneilta saatuja rakennusten tietomalleja eli BIM-malleja. Virtuaalimalliin on yhdistelty näkyvän liikkumisdatan ohella tietoja muun muassa rakennusten energiankulutuksesta, maaperästä, parkkitalo Pöölin käyttökapasiteetista sekä kaukolämpöverkon ja mahdollisten 5G-tukiasemien sijainnista alueella (kuva 1).

Liikkumisen dataa kerättiin Hämeenlinnan Asemanrannasta laitevalmistaja Eco-Counterin sensoreilla, jotta voitiin havaita rakenteilla olevan alueen liikkumista ja hyödyntää dataa osana virtuaalimallia. Laskimina käytössä oli PyroEvo-laskentasensori, joka mittasi niin jalankulkijat, pyöräilijät kuin muut ohikulkijat liikkumismuodosta riippumatta. PyroEvo sijoittui Hotelli Vaakunan edustalle, jolloin Asemanrannan rantareittiä pitkin kaupungin keskustaan päin liikkuvat ihmiset saatiin laskettua tuloksiin. PyroEvon lisäksi käytössä oli kaksi kappaletta EasyZelt-silmukkalaskimia, joiden tarkoituksena oli mitata pyöräliikennettä kaupungin katuverkolla. Laskimista toinen sijoittui myös Hotelli Vaakunan edustalle, toinen rautatieaseman alikulkutunnelin suuaukon läheisyyteen. Näin laskentaan pystyttiin sisällyttämään asemalta kohti Asemanrantaa pyöräilevien käyttäjien määrät (kuva 2). Laskentatulokset olivat nähtävillä laitevalmistajan Eco-Visio-pilvipalvelussa, jossa lopputuloksia pystyttiin havainnoimaan visuaalisesti.

Rajapinnoista tietoja malliin

Jotta virtuaalimalli täydentyisi liikkujamääristä, aineisto haettiin Eco-Visiosta Unreal-pelimoottorille joko taulukkomuodossa tai suoraan Eco-Vision rajapinnasta keräämällä viimeisin havaintotieto liikkujista. Koska Eco-Vision ja Unreal-pelimoottorin välille ei ole rakennettu valmista ratkaisua, joka näyttäisi kaiken saadun datan samalla tavalla virtuaalimallissa kuin alkuperäisessä lähteessä, pitää eri palasista saadut tiedot kerätä ja yhdistää luettavaan muotoon loppukäyttäjille. Palasten yhdistelyn lisäksi sovelluskehittäjätiimin täytyi miettiä, millä tavoin informaation voisi kertoa: riittävätkö numeraaliset arvot vai tulisiko aineisto animoida. Yhtenä tiedon visualisointitapana pelimoottoreilla voitaisiinkin kertoa tämän hetken säätila luomalla virtuaalimallin ylle esimerkiksi konkreettinen sadepilvi ja kaduille vesilammikoita.

Toinen tapa, jolla liikkumisen dataa kerättiin virtuaalimalliin, oli osana Liikenne 4.0 -hanketta tehty konenäköpilotti turkulaisen MarshallAI:n kanssa. MashallAI:n osaamiseen kuuluu konenäköratkaisuiden kehittäminen erilaisissa kohteissa sekä liikenteen tutkiminen tekoälyn avulla. Pilotissa 4K-kamera kuvasi Hämeenlinnan kauppatorilla olleet liikkujat ja lähetti tiedon konenäön omaan rajapintaan, jossa tekoäly tunnisti ja erotteli eri käyttäjät liikkumismuodon mukaan omiin kategorioihinsa. Unreal-pelimoottoriin tuotiin torin kävijämäärät samoilla menetelmillä kuin Eco-Counterin liikennesensoreiden ohitse kulkevat, eli konenäön rajapinnasta joko taulukkomuodossa tai reaaliaikaisena datana. Saadusta aineistosta pystyttiin muodostamaan päivittäiset liikkujamäärät, jotka numeeristen arvojen lisäksi visualisoitiin myös liikkuvilla 3D-hahmoilla (kuva 3).

Pilotoinnin lopputuloksena tuotettu Asemanrannan virtuaalimalli toimi erinomaisena esimerkkinä hanketyöstä, jossa yhteistyökumppanien välinen työskentely rikastutti virtuaalimallia entisestään ja kasvatti tekijöiden tietotasoa toistensa osaamisaloista. Eri datalähteiden integraatiolla mallista luotiin informatiivinen kokonaisuus, joka antaa käyttäjälle tietoa eri teknologian lähteistä. Hyödyntämällä Liikenne 4.0 -hankkeen aineistoa myös alueen liikenteellinen näkökulma pystyttiin havainnollistamaan malliin.

Tämä artikkeli ja julkaisusarja, jonka osa se on, on tuotettu Liikenne 4.0 -hankkeessa, jonka rahoittajana toimivat Hämeen liitto ja Uudenmaan liitto (EAKR). Lisäksi hankkeen kuntarahoittajana toimi Hämeenlinnan kaupunki.