Maastoa voidaan keinotekoisesti mallintaa numeerisella maastomallilla. Tietotekniikan kehitys ja käytön lisääntyminen ovat johtaneet siihen, etteivät pelkkä maanpinnan muotojen ja korkeusvaihteluiden kuvaaminen riitä vaan malliin halutaan mukaan myös maaston karaktäärisiä kohteita ja piirteitä, kuten puita, taloja, siltoja jne. Tällaista mallia ei kutsuta maasto- vaan ympäristömalliksi. Kohteet voivat olla joko luonnollisia ympäristökohteita kuten puusto ja muu kasvillisuus tai keinotekoisia kohteita kuten talot, sillat sekä muut ns. "manmade"-kohteet.
Kuva 1. Numeerinen ympäristömalli
Taitavasti ja aidon näköiseksi visualisoitu ympäristömalli on yksi parhaimpia ja nopeimpia tapoja mallintaa tulevia ja historiallisia näkymiä sekä sen hetkistä maisemaa. Kun nykyaikaisilla ohjelmistoilla ja laitteistoilla pystytään ympäristömalleista tekemään myös animaatioita, on kiinnostus visualisoitavia ympäristömalleja kohtaan kasvanut useilla eri tahoilla, varsinkin maisema- ja tiesuunnittelijoiden piireissä. Onkin ruvettu puhumaan GIS-ympäristön visualisoimisesta.
GIS-ympäristöaineistolla (Geographical Information System) tarkoitetaan aineistoa, joka on paikkaan sidottua koordinaatti- sekä ominaisuustietoa. GIS:llä pyritään tukemaan mm. eri kaupunkisovellutuksia: kartoitusta, maankäytön ja teiden suunnittelua, kiinteistöjen arviointia, kuljetusreittien suunnittelua, ympäristön tutkimista sekä pelastuspalvelua ja sitä voidaan visualisoida mm. konventionaalisella kartalla, 2D- ja 3D-animaatioilla, 3D-malleilla, ns. still-kuvilla sekä hyperkartoilla. /ARTIMO,K.,1994b /.
Ympäristömallianimaation yhteydessä törmätään useisiin merkityksiltään lähellä toisiaan oleviin mallikäsitteisiin, kuten digitaaliseen maasto-ja korkeusmalliin, ympäristömalliin, rautalanka-, pinta- sekä solid-malliin.
Nykyään maastomallista puhuttaessa tarkoitetaan digitaalista eli numeerista maastomallia DTM (Digital Terrain Model), joka on tietokoneen muistissa oleva lähtöpisteiden tasokoordinaattien avulla tietyllä tavalla järjestetty maaston ominaisuuksia kuvaava ja käsittelevä järjestelmä. DTM tuotetaan esim. fotogrammetrisesti kerätystä numeerisesta aineistosta. Digitaalinen maastomalli voi parhaimmillaan olla numeerinen karttajärjestelmä, johon on liitettynä kolmiulotteisen maanpinnan jatkuva esitys sekä mahdollisesti muita kuvattavia ominaisuuksia kuten maalajit, maan arvo jne.. /KIVELÄ,J.,1991/.
Maastomallilla pyritään kuvaamaan maastoa kokonaisuudessaan sellaisena kun se on luonnossa, joten siinäkin voi olla mukana ympäristökohteita kuten taloja, puita ym. Malli on kuitenkin ns. rautalankaversio, joten kohteet muodostuvat pelkistä viivoista ei pinnoista.
Ympäristömallin mittaus fotogrammetrisesti animaatiota varten, aloitetaan 1) alueen rajaamisella sekä mittaus- ja kartoitussuunnitelmien tekemisellä. Suunnitelmien jälkeen 2) alue ilmakuvataan ja 3) stereomitataan analogisella stereomittauskojeella tai digitaalisella stereotyöasemalla. Ilmakuvilta mitataan fotogrammetrisesti niin paljon pisteitä kuin on mahdollista, mutta peitteisiksi jääneet alueet käydään 4) täydentämässä maastossa rekisteröivällä takymetrikalustolla.
Maanpinnalla olevat pisteet ja taitteet talletetaan tasolle yksi (taso 1). Tasolle yksi mitatut pisteet 5) kolmioidaan numeeriseksi maaston muotoja mukailevaksi kolmioverkoksi. Varsinaiset ympäristökohteet, jotka talletetaan tasolle 9 (taso 9), jätetään vielä pistepilviksi, koska kolmiointiohjelmat eivät yleensä pysty kolmioimaan kohteita, joissa on z-suuntaisia pystysuoria viivoja. Maanpinnalla olevien pisteiden kolmioinnin jälkeen 6) kolmioidaan varsinaiset ympäristökohteet joko yksitellen manuaalisesti, esimerkiksi 3D Studion face-build-toiminnolla tai niitä varten erikseen suunnitellulla kolmioiden muodostusohjelmalla. Kun koko aineisto on saatu kolmioitua kolmiulotteiseksi malliksi, voidaan aloittaa 7) varsinainen ympäristömallin visualisointi. Visualisointi aloitetaan pintamateriaalien suunnittelulla ja generoimisella. Suunnitteluvaiheessa valitaan ne kohteet, joihin liitetään tekstuuriksi valmiiksi materiaalikirjastossa olevia tai itse otettuja valokuvia sekä ne kohteet, joihin materiaali muodostetaan erityisellä materiaalieditorilla (3D Studio). Generointivaiheessa tekstuurit muodostetaan ja asetetaan halutuille kohteille.
Kun varsinainen ympäristömalli on valmis, 8) suunnitellaan ja 9) generoidaan varsinainen animaatio. Animaation teko aloitetaan suunnittelemalla ja kokeilemalla animaation etenemisreitti, reitti jota pitkin valmis ja lopullinen animaatio tulee kulkemaan. Suunnitteluun kuuluvat myös eri kamera-vaihtoehtojen ja -asentojen kokeileminen, valaistuksen suunnittelu jne. Viimeisenä työvaiheena voidaan pitää varsinaisen ympäristöanimaation laskemista ja generoimista, jonka tekee tietokone. Tässä työvaiheessa ihminen ei voi muuta tehdä kuin odottaa ja toivoa, että kaikki onnistuu eikä ohjelma kaadu. Animaatiota voidaan katsoa tietokoneen kuvaputkella joko esim. 3D Studio- tai jollakin muulla ohjelmalla (esim. AniPro-ohjelma) tai animaatio voidaan tallettaa videonauhalle ja katsoa televisiolla. Ympäristömallianimaation tuotantoprosessia on havainnollistettu kaaviossa 1.
Mitattavat alueet ovat yleensä laajoja ja sisältävät paljon ympäristömalliin haluttavia kohteita ja pisteitä. Suurilla alueilla nopein keino mitata onkin fotogrammetrinen mittaus, jonka etuihin nopeuden lisäksi voidaan lukea mm. puoliautomaattisten kohteiden mittaus- ja irroitusrutiinien mahdollinen mukaantuleminen tulevaisuudessa. Näitä puoliautomaattisia menetelmiä tutkitaan ja pyritään kehittämään koko ajan ja joitain tuloksia on jo saatukin, mutta mitään yleispäteviä menetelmiä ei toistaiseksi ole kuitenkaan pystytty kehittämään. Muita mittaustapoja ovat geodesian GPS- ja takymetrimittaus sekä kartograafiset menetelmät, esimerkiksi karttadigitointi.
Se, että mitattavat pisteet ovat niin sanotusti kolmiulotteisia pisteitä, ei yksinään riitä vaan mitattavan kohteen tulee kuvalla olla selkeästi havaittava alue. Alue muodostuu kahdesta reunaviivasta, joiden väliin jäävä alue voidaan täyttää, renderoida eli mikäli ilmakuvalta ei kohdetta voida eroittaa kahdella viivalla xy-tasossa on se liian kapea kohde malliin mitattavaksi. Ohut yksittäinen viiva tai piste ei tule näkymään CAD-pohjaisissa (Computer Aided Design) visualisoinneissa ja siksi kohteen tulee muodostua pinnoista, joihin voidaan liitää pintamateriaali. Pintamateriaali tekee kuvasta visuaalisen. Kuvassa 6 on kaksi yksittäistä viivaa, jotka ovat liian lähellä toisiaan jotta niiden väliin jäävä alue voitaisiin täyttää pintamateriaalilla, ja kuvassa 7 renderoitu alue.
Maastomalliin ja kartalle mitataan kaikki kuvilla havaittavat ohuetkin, yhden viivan levyiset ojat, jotka koodataan maaston taiteviivoiksi. Mikäli tällaista kapeaa ojaa ei pystytä mittaamaan ojan pohjasta, ei sillä ole suurempaa merkitystä ympäristömallin kannalta, eikä sitä oteta mukaan. Se mitataan ainoastaan mikäli pohjan korkeus pystytään rekisteröimään. Yhden viivan levyinen kapea polku jätetään ympäristömallista pois, koska se ei vaikuta maaston muotoon.
On myös sellaisia kohteita, jotka tulevat ympäristömalliin mutta eivät maastomalliin. Tällaisia ovat esimerkiksi peltojen rajat ja muutkin kasvillisuusalueiden rajat, suuret kivet jne. Tarkempi luettelo on lopussa liitteenä, samoin kuin varsinaiset mittausohjeet.
Yksikuvamittauksessa tieto on kaksiulotteista (x,y-koordinaatit) ja kolmas ulottuvuus (z-koordinaatti) saadaan korkeuskäyristä tai -luvuista. Ongelmana on se, että mikäli korkeus halutaan malliin mukaan tulee se syöttää oikeaan paikkaan numeeriseksi tiedoksi jälkikäteen, liittää kolmanneksi koordinaatiksi. Periaatteessa molempia tapoja voidaan käyttää mutta mieluiten tulisi ympäristömallin aineiston mittaamiseen kuitenkin käyttää aitoa 3D-mittausta. Korkeustiedon lisääminen malliin jälkikäteen hankaloittaa ja hidastaa prosessin etenemistä ja aiheuttaa epätarkkuutta ja virhettä malliin.
Kuvaparilta mitataan pisteitä tietyn menetelmän mukaisesti joko säännöllisessä ruutuverkossa tai epäsäännöllisessä kolmioverkossa. Ympäristömallin tapauksessa käytetään epäsäännöllistä kolmioverkkoa jonka pistetiheys on maastomallin pistetiheyttä pienempi. Muita fotogrammetrisia mittauksia ovat siis digitaalinen maastomalli- ja korkeusmallimittaus sekä kartoitusmittaus.
Fotogrammetrisen mittauksen ongelmana on rajoittunut kuvausaika sekä kuvilla mahdollisesti olevat peitteiset alueet. Peitteisyys johtuu maanpinnan kasvillisuudesta sekä kuvien keskusprojektio-ominaisuudesta. Ympäristömallin tapauksessa on tärkeä tietää onko mitattava hajapiste maanpinnalla vai esimerkiksi puun latvassa. Ongelma esiintyy varsinkin pystysuorien pylväiden, esim. lyhtypylväiden, huippujen eroittamisessa maanpinnasta. Keskusprojektio aiheuttaa sen, että tietyt osat mm. rakennuksista jäävät pimentoon eikä niitä voida tarkasti havaita ja mitata. Näin jää osa malliin mitattavista kohteista ja maastosta pimentoon, joten niiden paikat täytyy arvioida tai mitata muilla konsteilla.
Ilmakuvaus suoritetaan normaalisti keväällä lumen sulamisen jälkeen, ennen puiden lehtien puhkeamista tai syksyllä lehtien tiputtua ja ennen lumen tuloa. Kuvausajankohta riippuu kuvauksen tarkoituksesta. Mikäli kyse on metsäkuvauksista, kuvataan kesäaikaan ja mikäli halutaan kuvata vaikkapa jään liikkeitä, kuvataan talvella. Maastomalli- ja kartoituskuvaukset suoritetaan keväisin ja syksyisin. Syyskuvauksissa aluskasvillisuus on rehevämpää kuin kevätkuvauksissa, joten esim. ojan pohjan mittaaminen on vaikeampaa syksyllä. Siksi kevätkuvaukset ovatkin hieman parempia ympäristömallin kannalta.
Fotogrammetrisia mittausmenetelmiä ovat valikoiva mittaus, ruutuverkko-, profiili- ja progressiivinen mittaus sekä yhdistetty mittaus. Valikoivassa mittauksessa operaattori valitsee maaston karaktääriset pisteet, pisteet jotka mahdollisimman hyvin kuvaavat maaston pinnanmuotoja ja sille ominaisia kohteita. Esimerkkinä valikoivasta mittauksesta on kolmioverkko kuvassa 2. Ruutuverkkomittauksessa pisteet mitataan säännölliseksi ruutuverkoksi, joko tietyin välimatkoin tai -ajoin. Menetelmällä saadaan koko alueen tasaisesti kattava verkosto, mutta se ei välttämättä tuo esille maaston luonnetta eikä siksi ole paras mahdollinen ympäristömallin mittaamiseen. Soveltuu tasaisille esim. peltoalueille.
Profiilimittausta sovelletaan pitkänomaisten kohteiden kuten teiden mittaamiseen. Menetelmässä voidaan profiilien paikka määrittää itse tai voidaan hyödyntää etukäteen määritettyjä yhdensuuntaisia profiileja.
Progressivisessa mittauksessa tietokone ohjaa mittausta säännöllisessä ruutuverkossa niin kauan kunnes maaston kaltevuus ylittää sallitun raja-arvon. Kun raja-arvo ylittyy ohjelma ilmoittaa, että mitatun alueen sisältä tulee mitata lisää pisteitä. Menetelmä on hyvä, koska se säilyttää maaston muodon mahdollisimman pienellä pistemäärällä. Yhdistetyssä mittauksessa hyödynnetään kaikkien em. menetelmien parhaita ominaisuuksia. /KIVELÄ,J.,1991/.
/MAASTOM.MITTAUS, 1993/.
Tarkalla kartoitusmittauksella tarkoitetaan mittausta, jonka tehtävänä on tuottaa yksityiskohtaista kolmiulotteista koordinaattitietoa maan pinnasta ja siihen liittyvistä rakenteista ja rakennuksista. Koordinaattimittauksen keskivirhe ei saa ylittää 3 µm ja tarkkuus todetaan gitterimittauksella jokaisen mittauskohteen yhteydessä.
/OHJEET TARKAN FOTOGR., 1993/.
Digitaalisella korkeusmallilla pyritään mallintamaan maaston korkeuden vaihteluita ja sillä voidaan korvata korkeuskäyrien mittaus. Malliin mitataan maaston taiteviivoja ja hajapisteitä.
Animaatio on liikkuvaa kuvaa ja pienet maaston korkeuden vaihtelut eivät tule esille, joten niitä ei mitata. Usein maasto on tiheän aluskasvillisuuden ja puuston, metsän peitossa, jolloin tärkeämpää onkin mitata tarkasti metsän sijainti, kuin sen pienet maastonmuodon muutokset. Pienet korkeuden vaihtelut eivät kuitenkaan näy tiheän kasvillisuuden läpi valmiissa animaatiossa eikä maisemakuvassa.
Maaston hajapisteet tulee mitata niin, että ne mahdollisimman hyvin kuvaavat maaston luonnetta. Ympäristömallin tärkeimmät tehtävät liittyvät visuaalisiin tarkasteluihin eikä sen perusteella välttämättä suoriteta massalaskentaa, joka puolestaan vaatisi tiheämmän pisteistön. Massalaskennat tehdään numeerisesta maastomallista. Toinen syy harvempaan pistetiheyteen on liian suurten tietomäärien välttäminen. Mitä enemmän mallissa on kohteita sitä tehokkaammat tietokoneet ja ohjelmistot tarvitaan mallin pyörittämiseen ja animaatioiden tekoon, joten hinta kasvaa eikä työ silti välttämättä muutu ratkaisevasti paremmaksi, visuaalisemmaksi. Ympäristömalli sisältää maaston pinnan lisäksi niin paljon muitakin kohteita, että pistemäärä kasvaa suureksi melkein huomaamatta.
Perussääntö kohteiden mittaamisessa on, että niistä mitataan ainoastaan pisteitä, yksittäiset pystysuorat viivat eivät näy renderoidussa mallissa (kuva 10). Tasolle yksi mitataan kohteista maanpinnalla olevat pisteet ja maanpinnan taiteviivat. Tärkeää objektien mittaamisessa on mitata ainoastaan sellaiset kohteet, jotka kuvalta pystytään varmasti tunnistamaan ja joiden mitattavat pisteet sijaitsevat selkeissä kohdissa, esimerkiksi nurkkakohdissa (kuva 11). Erityisesti tulee olla varma pisteen korkeudesta, onko se maanpinnalla vai ei.
Delauneyn algoritmissa muodostetaan ensiksi ns. Thiessenin monikulmiot.
Monikulmiot muodostetaan siten, että tarkasteltava piste yhdistetään suorilla sitä ympäröiviin pisteisiin ja suorat puolitetaan keskinormaaleilla.
Suorien keskinormaalit leikkaavat toisensa ns. Thiessenin monikulmion kärjissä, kuva 12a.
Varsinaisessa kolmioinnissa yhdistetään sitten ne pisteet, joiden em. keskinormaalit muodostavat tarkastelun alla olevan pisteen ympärille Thiessenin monikulmion, kuva 12b. /MÄKINEN,E.,1991/.
Kuva 12a. Thiessenin monikulmiot
Mc Lainin algoritmissa etsitään läntisin piste A ja sen lähin naapuripiste B, kahden pisteen välistä etäisyyttä hyväksikäyttäen, jotka yhdistetään. Tämän jälkeen etsitään piste C siten, että pisteistä ABC muodostuvan ympyrän keskipisteen etäisyys kantasivusta AB on pienin mahdollinen, kuva 13.
Useampi kolmio voidaan, mm. materiaalien käsittelemisen helpottamiseksi, yhdistää isommaksi kokonaisuudeksi, elementiksi. Esimerkiksi talon seinä koostuu neljästä nurkkapisteestä, joista muodostetaan kaksi kolmiota. Nämä kolmiot voidaan yhdistää samaksi elementiksi, seinäksi, jolloin niihin on helpompi ja nopeampi liittää yhtenäinen seinämateriaali, esim. tiiliseinätekstuuri.
Usein esimerkiksi talojen tapauksessa on mielekkäintä kuitenkin loppujen lopuksi käsitellä kaikkia niitä pisteitä yhdessä, jotka kuuluvat samaan taloon. Siksi yhdistetäänkin useita elementtejä samaksi talo-objektiksi jolloin mm. sen liikutteleminen on kätevämpää. Myös objekteja voidaan periaatteessa yhdistää toisiinsa ja toisinaan saattaakin aineiston käsittely olla sitä nopeampaa ja helpompaa mitä vähemmän on eri kohteita.
Kuva 14. Nurkkapisteiden yhdistäminen.
3D Studiossa voidaan pinnan tekstuuri muodostaa kahdella tavalla: pinnalle voidaan liittää joko skannattu valokuva materiaalista (kuva 18 a) tai se voidaan tehdä materiaalieditorin työkaluilla. Editorilla voidaan muokata valmiita tekstuureita tai muodostaa kokonaan uusia. Mikäli tekstuuri muodostetaan itse voi se olla pelkkä väri (kuva 18 b) tai värin ja kuvion yhdistelmä (kuva 18 c), joka saadaan näyttämään jopa kolmiulotteisilta. Kuvassa 16 d on esimerkki värin ja kuvion yhdistelmästä pyrittäessä mukailemaan puun tekstuuria.
Valokuvaa on hyvä käyttää visualisoitaessa realiaikaista näkymää, jolloin esim. talon seinästä suoraan edestä, kohtisuorasti otettu valokuva liitetään halutulle rakennukselle seinämateriaaliksi. Itse tehtyjä materiaaleja voidaan hyödyntää esimerkiksi maanpintoihin. Mitä enemmän käytetään materiaaleina aitoja valokuvia sen aidomman näköinen maisema saadaan. Valokuvan käyttöä vaikeuttaa kuvan orientointi oikeaan paikkaan, oikeassa asennossa.
Kuva 18 a. Valokuva tiiliseinästä.
Kuva 18 c. Värin ja kuvion yhdistelmä.
Visualisoitu ympäristömalli voidaan muodostaa kohtuullisen nopeasti ja helposti sekä ilman materiaalien orientointeja mikäli tekstuureiksi kelpaavat pelkät värit. Erikoisemmat tekstuurit ja kolmiulotteisen näköisiä kuvioita (bitmap images) tai valokuvia sisältävät materiaalit vaativat orientoinnin. Materiaalit orientoidaan seuraavalla tavalla:
Kuva 21 a. Tekstuuri liitetty sivuseinään.
Matemaattisesti tietokoneilla muodostettu kuvaruutuvisualisointi vaatii erityiset ohjelmistot ja laitteistot sekä niiden hallitsemisen. Kuitenkin tietotaidon kasvaessa muuttuu mallin rakentaminen rautalankaversioksi rutiinityöksi ja aikaisemmin rakennettuja malleja voidaan mahdollisesti hyödyntää tulevissa töissä.
Stereo-operaattori mittaa mallille 3D-pisteet, joista tietokone muodostaa kolmioidun korkeusmallin. Koko mallia ei voida täysin automaattisesti muodostaa ja ihmisen tietotaitoa tarvitaankin erilaisten päätösten tekemiseen materiaalien ja kohteiden valinnassa. Materiaalien asettelu pinnoille jää myös suunnittelijan tehtäväksi.
Numeerisen ympäristömallin käytöstä on useita etuja ja hyötyjä. Hyötyinä voidaan pitää mallin mittansa ja mittasuhteidensa oikeellisuutta ja pitävyyttä. Ympäristömalliin on myös erittäin helppoa ja nopeaa jälkikäteen lisätä uusia kohteita sekä mallilla jo olevia kohteita on helppo poistaa, muokata tai liikutella, esimerkiksi uusien värivaihtoehtojen kokeileminen on vaivatonta ja nopeaa. Erilaisten puiden ja kasvien sopivuutta voidaan kokeilla ilman, että koko mallia tarvitsee tehdä uudestaan ja samoin voidaan talojen korkeuksia muutella. Graafisten piirrosten ja pienoismallien säilyttäminen tulevaisuuden varalle vie huomattavasti enemmän tilaa kuin digitaalisten mallien säilyttäminen.
Yksi suurimpia käytännön etuja on se, että mallia voidaan helposti pyöritellä ja tarkastella eri suunnista sekä perspektiiveistä kuvaruudulla. Eri suunnista tarkastellut kuvat voidaan tulostaa myös ns. still- eli maisemakuviksi. Mallin päälle voidaan myös rakentaa animaatio simuloimaan mallissa liikkumista. Digitaalista ympäristömallia voidaankin pitää maisemakuvien ja pienoismallien yhdistelmänä.
Edellä mainituilla eduilla voi olla suuri positiivinen ja suunnitelman hyväksymistä helpottava vaikutus sekä ne auttavat muita ymmärtämään suunnittelijan näkemyksiä ja tarkoituksia.
Animaatioiden avulla voidaan myös simuloida käytännön järjestelyjä, kuten esim. liikennejärjestelyjä, etukäteen sekä kokeilla suunnitelman toimimista.
Digitaalinen valokuvista mitattu malli perustuu oikeaan tietoon, joten se on myös luotettava ja ajankohtainen, riippuen tietysti kuvien ajantasaisuudesta.
Kuvissa 22 ja 23 on tarkasteltu samaa ympäristömallia kahdelta eri suunnalta.
Takymetrimittauksen etuna on mittauksen tarkkuus (cm-luokkaa) ja se soveltuu erittäin hyvin forogrammetrisen mittauksen rinnalle täydentävänä mittauksena. Useimmiten sitä käytetäänkin peitteisten ja pienten alueiden mittaamiseen. Toinen etu on koko lumettoman ja roudattoman ajan kestävä mittausaika, joka on pidempi kuin fotogrammetrisilla menetelmillä. Se tulee pienillä alueilla myös halvemmaksi varsinkin mikäli alueelta ei ole ajankohtaisia ilmakuvia.
Satelliitit, joita on 21 ns. Blokki II:n satelliittia sekä kolme varasatelliittia kuudella ratatasolla (inklinaatio 55 ) ja n. 20 200 km:n korkeudella, lähettävät kantoaaltoa kahdella taajuudella L1 (1575.42 MHz ~ 19 cm) ja L2 (1227.6 MHz ~ 24 cm). Kantoaaltoon on moduloitu myös kaksi pseudosatunnaista signaalia C/A- ja P-koodit sekä satelliittien ratatiedot. Yksitaajuusvastaanottimet havaitsevat L1-taajuutta, lähinnä C/A-koodia ja kaksitaajuusvastaanottimet sekä L1 että L2 taajuutta P-koodilla tai ilman.
Yhdellä vastaanottimella tapahtuvassa mittauksessa saadaan pseudoetäisyys signaalin kulkuajasta. Vastaanottimen paikan määrittäminen vaatii yhtäaikaista havaitsemista neljään eri satelliittiin. Tarkkuus voi parhaimmillaan olla muutaman metrin luokkaa, yleensä kuitenkin huonompi eikä se siksi sovellukkaan geodeettisiin mittauksiin.
Kahdella vastaanottimella tapahtuva paikannus voidaan jakaa kahteen eri menetelmään differentiaaliseen sekä suhteelliseen eli relatiiviseen mittaukseen. Differentiaalisessa, tuntemattoman pisteen koordinaatit tunnettuun pisteeseen nähden saadaan kahdella vastaanottimella koodipseudoetäisyyttä käyttämällä. Suhteellisessa mittauksessa, tuntemattoman pisteen koordinaatit tunnettuun pisteeseen nähden saadaan myös kahta vastaanotinta käyttämällä mutta vaihepseudoetäisyyttä mittaamalla. Kantoaallon vaiheen mittaus saadaan alle mm:n tarkkuudella, joten sitä mittaavat menetelmät soveltuvat geodeettisiin sovelluksiin.
Suhteelliseen mittaukseen kuuluvat ns. staattinen sekä kinemaattinen mittaus. Staattisessa mittauksessa vastaanottimet ovat mitattavilla pisteillä koko ajan, mittausaika voi vaihdella 15 minuutista useaan vuorokauteen ja tarkkuus vaihtelee välillä 1-0.1 ppm ja 100 km:ien vektoreillakin päästään vielä 0.01 ppm:ään. Kinemaattisessa mittauksessa määritetään liikkuvan vastaanottimen paikka kiinteään vastaanottimeen nähden ja tällä päästään cm-luokan tarkkuuteen. Saavutettava tarkkuus vaatii kuitenkin jatkuvan yhteyden neljään satelliittiin koko mittauksen ajan.
Näiden edellä mainittujen lisäksi on vielä staattista pikamittausta, jossa käytetään sekä L1 että L2 koodia sekä vaihetta ja jossa mittaus pisteellä kestää 5-10 min ja tarkkuus n. 1 ppm (alle 15 km vektoreilla), semikinemaattista mittausta, joka on staattisen ja kinemaattisen mittauksen yhdistelmä ja vaatii jatkuvan yhteyden neljään satelliittiin sekä pseudokinemaattista mittausta, jossa vastaanotinta pidetään pisteellä ensiksi muutaman minuutin ajan ja uudelleen tuntia myöhemmin. Kinemaattisesta mittauksesta on olemassa myös kinemaattinen pikamittaus, jossa kokonaislukutuntemattomien ratkaisu ei vaadi staattista mittausta alussa eikä lopussa eikä jatkuvaa yhteyttä satelliitteihin. /POUTANEN,M.,1994/.
Kartograafisten menetelmien ongelmana on karttojen kaksiulotteinen tieto, jonka seurauksena ainoat mahdolliset mallit, jotka voidaan ajatella muodostettavan ovat maastomalli ja korkeusmalli. Numeerisen maastomallin tapauksessa maaston korkeudenvaihtelut saadaan joko digitoimalla, kannaamalla tai vektoroimalla korkeuskäyräelementti.
Korkeuskäyrät ovat ainoita elementtejä mahdollisten korkeuspisteiden lisäksi kartoilla, joista saadaan kolmas ulottuvuus ja siksi ainoa kartoilta kolmiulotteisesti mallinnettava kohde onkin maanpinta. Muita kohteita ei suoraan saada kolmiulotteiseen malliin ja tämän takia ei kartografian menetelmiä oikeastaan voidakaan hyödyntää varsinaista ympäristömallia generoitaessa. Numeeristen korkeusmallien muodostamisessa ei ole ongelmia sillä ne sisältävät pelkkää korkeusinformaatiota mutta jo maastomallia rakennettaessa kohdataan ongelmia.
Maastomalliin tulee erillisinä viivoina teiden reunat samoin ojat, joten niille täytyy jostain interpoloida korkeus. Teiden keskikohtiin mitataan korkeuspisteitä, joiden avulla voidaan mahdollisesti interpoloida korkeudet myös teiden reunoille mutta tarkkuus kärsii. Karttadigitointia tulisikin käyttää fotogrammetristen ja geodeettisten menetelmien rinnalla ja niitä täydentävänä keinona, ei yksistään.
Animaatiossa näytetäänn useita still-kuvia peräkkäin tietyllä kuvannäyttönopeudella. Animaatio on sitä paremman ja jouhevamman näköinen mitä enemmän siinä on generoituja maisemakuvia. Sanotaankin, että n. minuutin animaatiossa tulisi olla 720-1800 kuvaa ja kuvannäyttönopeuden tulisi olla n. 8-12 kuvaa sekunissa. Animaatioita on eri tyyppisiä: on ns. walkthrough-animaatioita, joissa ikäänkuin itse liikutaan mallissa sekä liikkuvia kappaleita sisältäviä animaatioita, joissa tarkastellaa yhtä tai useampaa liikkuvaa esinettä. /3D STUDIO, MANUAALI, 1993/.
Animaatiossa näytetään siis useita esim. maisemakuvia peräkkäin. walkthrough-animaation ideana on, että kameraa liikutetaan mallin sisällä tiettyä ennalta määritettyä reittiä pitkin ja em. still-kuvat ovat reitin varrelta ennalta määritetyistä paikoista generoituja kuvia. Kuvien paikat ja määrän voi tekijä määritellä itse tai paikat voidaan antaa ohjelman laskettavaksi.
Kamera voidaan valita sovellukseen mahdollisimman hyvin sopivaksi, kokoamalla se erilaisista objektiiveista ja valitsemalla oikeat polttovälit ym. Myös kameran asento etenemissuuntaan nähden voidaan etukäteen määritellä samoin korkeus. Kamera kiinnitetään reitillä etenevään näkymättömään objektiin, jolloin syntyy vaikutelma tilanteesta jossa ajetaan esimerkiksi autolla tietä pitkin tai lennetään mallin päällä. Tämän kaiken onnistuminen riippuu tekijän ammattitaidosta.
Sen jälkeen kun reitti ja kamera on valittu annetaan tietokoneen laskea ja generoida kuvat. Tämä työvaihe saattaa vaatia useitakin tietokoneita sillä mallit ovat suuria ja niissä on paljon käsiteltäviä pintoja. Animaation kuvien laskeminen saattaa kestää useita tunteja tai jopa päiviä.
Valmis animaatio voidaan esittää tietokoneen kuvaruudulla eri nopeuksilla tai se voidaan pysäyttää haluttuun paikkaan, jolloin saadaan still-kuvia. Animaatio voidaan ajaa myös esimerkiksi videonauhalle, jolloin sitä voidaan katsoa myös tavallisella videonauhurilla ja televisiolla. Tämä vaatiikin sitten jo paremmat laitteistot ja ohjelmistot.
Yleisesti visualisoinnilla pyritään parempaan ja luotettavampaan lopputulokseen ja -tuotteeseen. Hyvällä lopputuloksella pyritään selkeään (clarity), järjestyksessä olevaan (order), tasapainoiseen (balance), hyvän kontrastin omaavaan (contrast), yksilölliseen (unity) sekä harmooniseen (harmony) kokonaisuuteen.
Selkeydellä pyritään siihen, että tärkeät pisteet ja kohteet ovat selkeästi havaittavissa ja, ettei turhia kohteita eikä pisteitä olisi. Kun kohteet sijaitsevat niin, että katsojan silmä tarkastelee aineistoa loogisessa järjestyksessä puhutaan järjestyksestä. Tasapainoisessa esityksessä jokaisella objektilla on visuaalinen paino ja eri tavalla painotettujen kohteiden tulee sijaita sopivasti optiseen keskukseen nähden. Kontrastin muodostavat valoisan ja tumman, ohuen ja paksun sekä painavan ja kevyen väliset eroavuudet. Yksilöllisyydellä tarkoitetaan tuotteen ulkoasua ja harmonia kuvaa sitä, miten kokonaisuus toimii yhdessä. /TYNER,J., 1992/.
Hypermedia vaatii hypertekstin, joka sisältää hypersanoja, jotka puolestaan on linkitetty muualle. Haluttaessa esimerkiksi tietää lisää kyseisestä sanasta, voidaan sitä klikata, jolloin kuvaruudulle tulee vaikka sanaa esittävä kuva. Lisäinformaation jälkeen voidaan palata varsinaiseen ohjelmaan. /ARTIMO,K.,1994A./.
CD-ROM-asema on CD-levyjä hyödyntävä asema ja CD-levyllä voidaan sovellukseen tuoda erilaisia ohjelmasovelluksia, materiaalikirjastoja sekä ääntä. Sen suurimpia etuja ovat suurten tietomäärien tallennusmahdollisuudet (vähintään 500 Mb) ja nykyään voidaan näille CD-levyille jopa itse tallettaa tietoa. Levyille talletettua tietosisältöä ei voida muokata. /HALL,T., et al.,1994/.
Ympäristömalli koostuu numeerisesta korkeusmallista tai maastomallista ja mallin päällä olevista ympäristökohteista, jotka voivat olla luonnon kohteita tai keinotekoisia objekteja, esimerkiksi puita, taloja, siltoja jne. Ympäristömalli koskee yleensä laajoja alueita joten aineiston keräys tapahtuu nopeimmin ja vaivattomimmin fotogrammetrisena mittauksena analyyttisellä stereotyöasemalla. Fotogrammetrisen tiedonkeruun lisäksi voidaan täydentävänä keinona käyttää geodesian menetelmiä, GPS:ää sekä takymetrimittausta.
Ympäristömallin maanpinta mitataan hajapisteinä sekä taiteviivoina, joiden kolmiointi kolmioverkoksi voidaan suorittaa automaattisesti mutta varsinaiset ympäristökohteet sisältävät usein pystysuoria viivoja, joten niitä ei voida kolmioida automaattisesti ja niistä mitataankin ainoastaan nurkka/kulmapisteet. Kolmiointi tehdään manuaalisesti.
Kohteiden tulee koostua kolmioista, ns. 3D-face:istä, jotta pinnoille voidaan määritellä ja asettaa erilaisia materiaaleja. Materiaalit voidaan generoida, ohjelmistosta riippuen, joko itse muokkaamalla valmiita värejä ja kuvioita taikka materiaaleina voidaan käyttää valmiita skannattuja valokuvia esim. talojen seinistä.
Animaatiot yhdessä muiden multimedia- sekä hypermediasovellusten kanssa tulee yleistymään tulevaisuudessa ja niiden merkitys erilaisten suunnitelmien hyväksymisen kannalta kasvaa koko ajan. Em. sovellusten lisäksi on virtuaalitodellisuudella tulevaisuudessa mielenkiintoinen rooli ja sen mukaantuleminen synnyttää haasteellisia sovellusideoita. VR mahdollistaisi ympäristömallissa liikkumisen tunteen, vastaavan tunteen joka on liikuttaessa reaalimaailmassakin. Sen avulla voitaisiin itse päättää missä mallin sisällä liikutaan ilman ennalta määritettyjä reittejä.
1) MAANPINTA
Maanpinnan hajapisteitä tulee mitata sellaisista paikoista ja niin paljon, että ne mallintavat maaston muotoa mahdollisimman hyvin.
Tärkeintä on, että maaston luonteenomaisuus tulee näkyviin ja siksi ei kaikkia pieniä maaston korkeudenvaihteluita tarvitse huomioida.
Edellä mainitusta seuraa, ettei maaston hajapisteitä mitata säännöllisessä ruutuverkossa vaan korkeusmallin mittausperiaatteita mukaillen, tietyllä korkeudenvaihteluvälillä esim. 1 tai 0.5 m:n korkeusvälein.
Pistemäärälle tulee määrätä minimi myös tasaisille alueille, jotta kolmioverkko voidaan muodostaa.
Minimi voidaan antaa esimerkiksi pistevälin minimipituuden avulla tai minimipistemäärällä per hehtaari.
Kaikki maanpinnalla olevat pisteet koodataan maanpinnan tasolle (taso 1).
Mikäli malli halutaan muodostaa korkeuskäyrien mittausperiaatetta mukaillen, voidaan mittauksessa käyttää esimerkiksi ns. tuubi-menetelmää (tube), jossa mittaaja määrittelee tuubin leveyden ja pituuden sekä maksimi että minimi korkeusrajat.
Tuubin leveys asetetaan kahdella pisteellä ja pisteet rekisteröidään maksimipituuden välein niin kauan, kun mittamerkki on tuubin rajojen sisäpuolella.
Mikäli mittamerkki siirtyy tuubin rajojen ulkopuolelle rekisteröityy rajan ylityskohdan piste ja tuubi asetetaan uuteen paikkaan kahden edellisen pisteen perusteella.
Kuva 24. Kallio- ja tiepisteiden koodaus.
Kuva 25.
Kuva 26. Kuivan ojan mittaus ja koodaus.
Märissä ojissa mitataan ojan penkat sekä vesipinnan reunaviivat.
Oja kolmioidaan myöhemmin vesipintaa pitkin, jolloin pinnoille voidaan lisätä vesitekstuuri.
Vesipintaa ei tarvitse mitata, sillä siinä ei korkeus vaihtele leveyssuunnassa (kuva 25, joen mittaus).
Kuva 27. Joen mittaus ja koodaus.
Kuva 28. Päällysteisen tien koodaus.
Kuva 29. Rautatien mittaus ja koodaus
Rakennukset joudutaan yleensä käsin yksitellen kolmioimaan 3D-pinnoiksi.
Mikäli kaiteiden ja aitojen leveyttä ei pystytä ilmakuvalta havaitsemaan, mitataan ainoastaan niiden paikka ja korkeus.
Myöhemmin lisätään sitten erillinen aita merkittyyn kohtaan.
Taloja voidaan kopioida mikäli ne ovat samanlaisia ja niiden paikat tiedetään.
Tämä nopeuttaa mallin generoimista.
Rakennusten, kuten muidenkin maassa olevien kohteiden kohdalla on erittäin tärkeää, että maanpinnalla olevat nurkka- ym. pisteet tulevat mukaan myös maanpinnan pisteistä muodostettavaan kolmioverkkoon.
Ne koodataan siis tasoille 1 ja 9.
Tämä on tärkeää siksi, että kohteet näyttäisivät sijaitsevan maanpinnalla.
Ilmakuvasta on vaikea havaita ja mitata rakennusten ovien tai ikkunoiden nurkkia, jolloin niiden oikealle paikalle saaminen on hankalaa.
Mikäli ne kuitenkin näkyvät kuvalla voidaan mittaus suorittaa.
Nopea ja hyvä tapa on ottaa seinästä valokuva ja liittää se malliin tekstuurina.
Ohjelmistosta riippuen on myös mahdollista generoida eri tekstuureista ovien ja ikkunoiden näköisiä.
Niitä on olemassa myös valmiissa kuvakirjastoissa.
Mikäli talossa on savupiippu, joka on liian pieni kuvasta mitattavaksi, voidaan piippu "rakentaa" ja istuttaa oikeaan paikkaan jälkikäteenkin.Näin voidaan menetellä muidenkin yksinkertaisten kohteiden kanssa.
Selvää on, että näin tehtäessä mallin oikeellisuus kärsii.
Kuva 30. Talon mittaus ja koodaus.
Kuva 31. Puiden ja pensaiden mittaus ja koodaus.
Animaatiota katsottaessa ei metsästä saada täysin aidonnäköistä kuvaa, joten metsän sisältä ei tarvitse mitata pieniä yksityiskohtia eikä korkeuseroja kovinkaan tarkkaan.
Mielenkiintoisinta on lähinnä metsän laatu, mikä metsä on kyseessä. A
nimaation tapauksessa voidaan mittauksia helpottaa mittaamalla metsää ainoastaan teiden laidoilta.
Tämän jälkeen voidaan tien varrelle istuttaa pari riviä puita ja mikäli animaatio kulkee ainoastaan tietä pitkin, ei sitä katsottaessa huomata metsän vajaavuutta.
Tämä keino nopeuttaa animaation generoimista ja käsittelyä, antaen kuitenkin oikean tuntuisen näkymän.
Kuva 32. Aidan koodaus ja mittaus.
Kuva 33. Muurin mittaus ja koodaus.
Sillat mitataan nurkkapisteistä ja mikäli objekti on kaareva (kuten sillat yleensä ovat) mitataan pisteitä niin tiheään, että kaarevuus saadaan esille myös valmiissa animaatiossa.
Siltojen kohdalla tärkeää on myös mitata yksityiskohtia, jotka ovat ominaisia sillalle kuten kaiteet pylväät ym.
Myös materiaalin rekisteröinti on olennaista.
Siltojen alapuolisia rakenteita ei tietenkään pystytä ilmakuvilta mittaamaan, joten ne täytyy jättää joko jälkeenpäin mitattavaksi tai unohtaa.
Ne pisteet, jotka ovat maanpinnalla, koodataan myos tasolle 1. Muuten kaikki pisteet koodataan 9-tasolle.
2. KÄSITTEITÄ
2.1 DIGITAALINEN MAASTOMALLI
Maastomalli on maaston tarkka pintamalli, joka sisältää pistemäistä geometriatietoa (x,y,z) mutta ei kuvailevaa ominaisuustietoa. Se sisältää useita päällekkäisiä ja keinotekoisia rakenteita kuten maalajit, metsäluokitukset tai maanarvot ja rakentuu pääosin maaston hajapisteistä sekä taiteviivoista. Maastomallista saatavia tietoja ovat esim. maaston korkeuden vaihtelut.
Kuva 2. Digitaalinen maastomalli
2.2 DIGITAALINEN KORKEUSMALLI
Digitaalinen korkeusmalli, DEM (Digital Elevation Model), on numeerisen maastomallin erikoismuoto, joka on pisteittäisellä korkeudenmittauksella aikaansaatu maaston muotojen esitys. Numeerisella korkeusmallilla pyritään mallintamaan maaston korkeuden vaihteluita ja korvaamaan korkeuskäyrien mittaus. Korkeusmallin pisteillä on kolme ulottuvuutta (x,y,z) ja pisteitä yhdistetään toisiinsa säännöllisellä ruutu- tai kolmioverkolla. DEM:stä voidaan johtaa uusia tietoja maaston muodoista kuten kaltevuuksia ja kaarevuuksia. /ACKERMANN,F.,1976/.
2.3 DIGITAALINEN YMPÄRISTÖMALLI
Digitaalinen ympäristömalli on fyysistä ympäristöä mahdollisimman aidosti kuvaava numeerinen 3D-malli, jonka avulla pyritään visualisoimaan maisemaa ja ympäröivää luontoa mittaushetkellä sekä mahdollisia maisema-, tie- tai muita suunnitelmia ( Kuva 1 ). Ts. se on GIS:iin linkitetty maastomalli. /RUUTIAINEN,T.,1992/.
Ympäristömalli pohjautuu numeeriseen korkeusmalliin, jonka päälle mitataan varsinaiset ympäristökohteet. Kohteet ovat osittain samoja kuin maastomallissa mutta erojakin on, joten niistä on täydellinen luettelo lopussa. Kohteet mitataan malliin pisteinä mutta yhdistetään kolmiopinnoiksi (kolmioidaan) jatkokäsittelyn mahdollistamiseksi. Pinta onkin ympäristömallin avainsana johon perustuu mallin visualisoiminen, materiaalien lisääminen malliin.
2.4 RAUTALANKAMALLI
Rautalankamalli koostuu pisteistä, nurkkapisteistä, joilla on kolme ulottuvuutta (x,y,z). Nurkkapisteet yhdistetään toisiinsa suorilla viivoilla. Rautalankamallissa näkyvät myös ns. piiloviivat eli viivat, jotka jäävät edessä olevien "tasojen" taakse. Rautalankamallissa voidaan käsitellä pisteitä ja viivoja yksitellen tai yhdessä.
Kuva 3. Rautalankamalli
2.5 PINTAMALLI
Pintamalli on rautalankamalliin perustuva malli, jossa piiloviivat eivät ole näkyvissä. Se voi koostua tasopinnoista esim. kolmioista, joita voidaan käsitellä yksitellen liittämällä jokaiselle pinnalle oma materiaalinsa. Pintoja voidaan myös liikuttaa, kopioida, muokata jne.
Kuva 4. Pintamalli
2.6 SOLID-MALLI
Solid-malli koostuu useista pinnoista muodostaen kohteen, objektin. Kohde voi olla esimerkiksi talo, jota voidaan kokonaisuudessaan liikutella, muokata jne. sekä siitä voidaan erottaa eri pinnat haluttaessa.
Kuva 5. Solid-malli
3. YMPÄRISTÖMALLI
3.1 YLEISTÄ
Ympäristömalli rakentuu kolmiulotteisen numeerisen korkeusmallin päälle. Maaston hajapisteiden sekä taiteviivojen lisäksi ympäristömalliin lisätään kaikki ne luonnon kohteet ja keinotekoiset rakenteet, jotka ovat maiseman kannalta olennaisia visuaalisessa mielessä.
Kaavio 1. Ympäristömallianimaation tuotantoprosessi.
3.2 YMPÄRISTÖMALLIN TIEDONKERUU
3.2.1 Yleistä
Ympäristömalliaineiston tiedonkeruu tapahtuu samoilla menetelmillä kuin perinteisen maastomallinkin tiedonkeruu eli geodeettisin, kartograafisin tai fotogrammetrisin menetelmin. Eri menetelmiä voidaan yhdistää ja usein yhdistetäänkin. Ympäristömallin ja maastomallin tiedonkeruut eroavat lähinnä siinä mitä mitataan ja miten mitataan, varsinaiset menetelmät ovat samoja. Ympäristömalliin mitattavien pisteiden tulee olla kolmiulotteisen kohteen kolmiulotteisia pisteitä.
3.2.2 Kohteiden valinta
Operaattori valitsee kuvilta ne kohteet, jotka malliin otetaan mukaan. Kohteet saattavat vaihdella eri projektien mukaan, joten stereo-operaattorin ja suunnittelijan oikeilla objektien valinnoilla on ratkaiseva merkitys ympäristömallin onnistumiseen. Kohteiden valinta tulee myös jatkossa olemaan operaattorien ja suunnittelijoiden työtä, sillä näillä näkymin ei tietokonetta pystytä ohjelmoimaan ihmisen veroisia päätöksiä ja harkintoja tekemään, vaan mittaus on se työvaihe, joka pyritään automatisoimaan.
Kuva 6. Kaksi yksittäistä viivaa.
Kuva 7. Kahden viivan väliin jäävä alue.
Liite 1.
3.3 YMPÄRISTÖMALLIN MITTAUS FOTOGRAMMETRISESTI
3.3.1 YLEISTÄ
Fotogrammetrinen mittaus suoritetaan joko kuvaparilta stereomittauksena analyyttisillä tai analogisilla kojeilla tai ns. yksikuvamittauksena. Ympäristömalliin mitattavan aineiston tulee olla kolmiulotteista, jolloin aitoa 3D-tietoa saadaan ainoastaan stereokojeella tapahtuvasta mittauksesta.
Kuva 8. Ruutuverkkomalli
Kuva 9. Profiilimittaus
3.3.2 TARKKOJEN MAASTOMALLIEN MITTAAMISESTA
Numeerisen maastomallin on oltava erittäin tarkka ja mitattavan pisteistön mahdollisimman tasainen ja kattava. Tielaitokselle mitattavasta maastomallista sanotaan, että maaston taitekohdat tulee mitata taiteviivoina ja muut alueet hajapistein. Hajapisteistö ei kuitenkaan saa olla säännöllinen linjasto eikä ruudusto. Pisteväli ei saa ylittää 10 m:ä.
3.3.3 YMPÄRISTÖMALLIN MITTAUS
Ympäristömalli sisältää oikeastaan osia kaikista em. perustuotteista eli osa kohteista mitataan kuten maasto- ja korkeusmalliin ja osa kuten karttaan. Siihen mitataan maaston hajapisteitä ja ohjelmista riippuen mahdollisesti myös taiteviivoja sekä ympäröiviä maaston karaktäärisia kohteita. Hajapisteitä ei kuitenkaan tarvitse mitata säännölliseen ruudustoon eikä myöskään yhtä runsaasti kuin esimerkiksi tarkkaan maastomalliin. Pääasia on, että maaston perusluonne tulee selkeästi esille - mäet erottuvat tasaisesta jne.
Kuva 10. Väärä mittaustapa.
Kuva 11. Oikea mittaustapa.
3.4 YMPÄRISTÖMALLIN RAKENTAMINEN
3.4.1 Yleistä
3D Studiolla muodostettava CAD-ympäristömalli koostuu erillisistä pinnoista, joihin voidaan liittää haluttu materiaali. Pinnat muodostavat objektin, kolmiot pinnan ja kolmio rakentuu mitatuista pisteistä, esim. maaston hajapisteistä tai talon nurkkapisteistä.
3.4.2 Pintojen muodostaminen
Jokainen kohde perustuu pohjimmiltaan pisteisiin. Kolme pistettä yhdistetään kolmiointialgoritmilla kolmioksi niin, että kolmio muodostaa suljetun pinnan. Jokainen kolmion sivu voi kuulua vain ja ainoastaan yhdelle kolmiolle, joten useammasta pisteestä voi lähteä kaksi yhdensuuntaista kolmion sivua. Kolmioiden sivut eivät saa leikata toisiaan. Kolmiointi suoritetaan valmiilla algoritmeilla haluttuun formaattiin. Kolmiointialgoritmeja ovat esim. Delauneyn ja Mc Lainin algoritmit.
3.4.3 Pintamateriaali
Jotta ympäristömallista saadaan visuaalinen ja mahdollisimman aidon näköinen toimiva kokonaisuus tulee pinnoille liittää materiaali. Eri ohjelmistoissa on eri menetelmiä materiaalien muodostamiseen ja liittämiseen ja keskityn tässä 3D Studion (AutoCAD) menetelmään.
3.4.4 Pintamateriaalien orientointi
Fotogrammetrisen mittauksen peitteisten alueiden aiheuttama ongelma vaikeuttaa varsinkin rakennusten renderointia (= materiaalien liittäminen pinnoille). Mikäli kohteiden kaikkia nurkkapisteitä ei pystytä mittaamaan stereokuvilta aiheutavat ne vääristymiä objektien 3-ulotteisessa muodossa, varsinkin toisiaan vastaan kohtisuorien elementtien kohdalla. Vääristymät kohteen muodossa vaikeuttavat tekstuurin orientoimista.
3.5 NUMEERISEN YMPÄRISTÖMALLIN JA PERINTEISTEN MENETELMIEN VERTAILUA
Aikaisemmin ja osittain vieläkin suunnittelijat havainnollistivat suunnitelmiaan pääosin piirroksilla ja pienoismalleilla. Piirrokset ja pienoismallit saattavat olla visuaalisesti kauniimpia mutta niiden onnistumiseen vaikuttavat suunnittelijan taiteelliset lahjat ja näkemykset. Piirretyn kuvan ongelmia ja puutteita ovat rajoitetut tarkastelusuunnat ja käsin piirrettäessä helposti tapahtuvat mittakaavavirheet. Graafiseen kuvaan voidaan helposti piirtää ylimääräisiä maisemaa mahdollisesti kaunistavia asioita, istutuksia ym., jotka saattavat antaa vääriä mielikuvia tai luvata asioita, joita ei todellisuudessa voida toteuttaa. Graafisia piirroksia ei voida tarkastella kuin ennalta päätetyiltä ja piirretyiltä suunnilta ja pahvisia pienoismalleja tehdessä voidaan vahingossa leikata väärän kokoisia kappaleita.
4. MUITA TIEDONKERUUMENETELMIÄ
4.1 GEODESIAN MENETELMÄT
4.1.1 Yleistä
Ympäristömalliaineistoa voidaan kerätä myös geodeettisin menetelmin eli takymetrimittauksella ja GPS-mittauksella. Usein mitattavat alueet ovat kuitenkin laajoja ja em. menetelmien käyttö on hidasta ja kömpelöä. Suurilla alueilla tulee geodeettiset mittaukset myös kalliiksi. Eduiksi voidaan kuitenkin lukea tulosten hyvä tarkkuus, ajankohtaisuus ja virhetulkintojen minimoituminen sekä mittausten suoritus lyhyellä varoitusajalla.
4.1.2 Takymetrimittaus
Takymetrimittauksessa aikaa vievää on kojeen liikuttelu paikasta toiseen ja joka kerta kun kojetta on liikutettu, pitää se kiinnittää tunnettuun pisteeseen. Näin ollen tunnettuja pisteitä tulee olla tasaisesti koko mitattavalla alueella ja usein niiden löytäminen on hankalaa. Takymetrimittaus vaatii toistaiseksi vielä useamman mittaajan, toisen käyttämään kojetta ja toisen pitämään prismaa. Menetelmässä mitataan pisteitä tasossa ja korkeussuhteessa maaston muotoja ja taiteviivoja mukaillen. Lopuksi malli interpoloidaan ruutuverkoksi tai kolmioverkoksi mitatuista pisteistä.
4.1.3 GPS-mittaus
GPS-mittaus (Global Positioning System) on satelliittimittausta, jonka käyttö alkaa yleistyä koko ajan vastaanottimien halventuessa ja taivaalla olevien satelliittien lisääntyessä. Satelliittipaikannusta suoritetaan joko yhdellä tai useammalla vastaanottimella. Vastaanottimet voidaan jakaa yhtä tai kahta taajuutta vastaanottaviin kojeisiin.
4.2 KARTOGRAAFISET MENETELMÄT
Kartograafisilla menetelmillä on tarkoitus kerätä tietoa graafisilta kartoilta ja muuttaa se numeeriseen muotoon, jotta sitä voitaisiin käyttää erilaisissa GIS-sovelluksissa. Menetelmiä ovat karttadigitointi sekä rasterointi. Karttadigitoinnissa digitointi tapahtuu joko suoraan graafisilta kartoilta digitointipöydällä tai rasterikartalta, joka on kuvaruudulla taustakuvana. Taustakuvan päälle vektoroidaan halutut viivat ja pisteet.
5. ANIMAATIO
5.1 YLEISTÄ
Maantieteellistä tietoa, GIS-tietoa, voidaan atk-ympäristössä visualisoida konventionaalisina paperikarttoina tai kuvaruutukarttoina. Konventionaaliset kartat ovat tietokoneella tuotettuja karttoja, joiden tekemiseen on käytetty vartavasten tehtyjä ohjelmistoja. Nämä kartat on yleensä tarkoitettu painettavaksi tai tulostettavaksi. Näiden vaihtoehtona voidaan käyttää kuvaruutukarttoja, jotka myös tehdään tiettyjä tietokoneohjelmistoja käyttäen mutta joita on tarkoitus tutkia ja käyttää tietokoneen kuvaputkella. Tulostettavaa kartaa kutsutaan hardcopy-kartaksi (hardmap) ja kuvaruutukarttaa softcopy-kartaksi (softmap).
Kuvaruutukartta voidaan visualisoida usealla eri tavalla. Se voi olla vaikkapa staattinen eli kiinteä kartta kuvaruudulla, joka vastaa paperitulostekarttaa tai vuorovaikutteinen, jolloin se sisältää sekä visuaalisen kartan että mahdollisia tietokantakyselyjä tietokantaan. Interaktiivisen kartan tapauksessa voidaan kysytyt kohteet tai tiedot näyttää kuvaruutukartalla esim. vilkkuvina kohteina. Softmapeiksi luetaan myös kolmiulotteisen mallin päälle rakennetut animaatiot sekä kaksiulotteiset tilastollisia tietoja visualisoivat kartat. Erikoistuotteena voidaan pitää hyperkarttaa, joka määritellään kartograafisten dokumenttien ja hyperdokumenttien kombinaatioksi ja joka tarvitsee koordinaatteihin pohjautuvan hakusysteemin. /DIBIASE et al.,1991/, /ARTIMO,K.,1994B/.
5.2 ANIMAATION RAKENTAMINEN
Animaatio on eräs maantieteellisen tiedon visualisointisovellus, yksi ns. CAD-ohjelmistotuote, joka kuuluu multimedia-GIS:n pariin. Multimedia-GIS sisältää mahdollisuudet 3-ulotteiseen mallinnukseen, 3D-GIS:iin sekä virtuaalitodellisuuden rakentamiseen. Animaatio voi olla joko 2-, 3- tai 4-dimensioinen. Neljäntenä dimensiona tarkoitetaan yleensä aikaa.
6. MUITA VISUALISOINTIMAHDOLLISUUKSIA
6.1 YLEISTÄ
Maantieteellisen materiaalin visualisoimiseksi on kehitetty yhdeksän varsinaista työkalua.
Näitä ovat konventionaalinen karttaohjelmisto, interaktiivinen tietokantakäyttöliittymä, hypermedia, CAD- ja GIS-ohjelmistot, erilaiset kartanjulkaisuohjelmistot, multimedia, virtuaalitodellisuus sekä muut räätälöidyt sovellukset.
6.2 HYPERMEDIA
Hypermedialla tarkoitetaan mitä tahansa tietokoneohjattua systeemiä, jossa käyttäjällä on mahdollisuus yhdistää eri mediatyökaluja. Siinä voidaan liittää yhteen esimerkiksi elokuvaa, tekstiä ja grafiikkaa sekä CD-ROM-asemia että magneettinauhaa. Hypermedia antaa mahdollisuuden linkittää tekstiä ja tekstiin liittyviä kuvia tai kuviin liittyviä tekstejä. Linkittämisellä tarkoitetaan tekstien ja kuvien liittämistä semanttiseen verkkoon. Tällaisia sovelluksia löytyy jo ja puhutaankin hypermediaohjelmista ja hyperteksteistä. /DEESON,E.,1991/.
6.3 MULTIMEDIA
Multimedia on sekin useamman eri mediatyökalun yhdistelmä, mutta siihen voidaan linkittää eri objekteja laajemmin kuin hypermediaan. Nykyään puhutaankin enimmäkseen multimedia-tietokonesysteemeistä, jotka jo itsessään sisältävät äänikortteja ja CD-ROM-asemia.
6.4 CAD-OHJELMISTOT
CAD-ohjelmistot (Computer Aided Design) mahdollistavat todellisuuden kolmiulotteisen mallintamisen. Sen avulla on mahdollista rakentaa malli, jossa on realistiset värit, tekstuuri ja valaistus. Kolmiulotteista mallia, varsinkin ympäristömallia, käyttämällä voidaan tuottaa 2D-karttoja, 3D-näkymiä, perspektiivikuvia, profiileja sekä animaatioita. CAD-ohjelmistot käsittelevät yleensä ainoastaan spatiaalitason tietoa, mutta erilaiset omat sovellukset ja kehittelyt ovat mahdollisia ja sitä voidaan käsitellä PC ympäristössä. Esimerkkinä tällaisesta ohjelmistosta on AutoCAD:n 3D Studio. /ARTIMO,K.,1994,MELB./.
6.5 VIRTUAALITODELLISUUS
Virtuaalitodellisuudessa, VR (=Virtual Reality), voidaan eri tietokonesysteemeillä luoda käyttäjälle tilanne, jossa todellisen maailman kokemukset ja tietokoneella generoidut materiaalit yhdistetään.
VR:een kuuluu erityisiä varusteita, jotka käyttäjä pukee päälleen aidon tuntuisen virtuaalimaailman luomiseksi.
Näitä varusteita ovat esimerkiksi virtuaalikypärät ja -hanskat. / DEESON, 1991/.
7. YHTEENVETO
Ympäristömallianimaatioita on ruvettu suunnittelemaan ja generoimaan erilaisten tie- ym. suunnitelmien havainnollistamiseksi. Tulevaisuuden suunnitelmien lisäksi voidaan animaatioilla havainnollistaa reaaliaikaisia sekä historiallisia maisemia.
LÄHDELUETTELO
/ACKERMANN, K., 1976/ Ackermann, F., Schwidefsky, K., "Fotogrammetria 391", Stuttgart 1976, Alkuperäisteoksesta "Photogrammetrie" suomentanut Kilpelä, E., Otaniemi 1978.
/ARMENAKIS, C., 1993/ Armenakis, C., 1993, "Hypermedia: An Information Management Approach for Geographic Data", GIS/LIS '93 Annual Conference & Exposition Nov. 2-4. 1993 Minneapolis/ Minnesota vol. 1.
/ARTIMO,K., 1994a/ Artimo Kirsi, 1994, "Visualization and map interface in geographic information sysytems", FIG XX. International Congress Melbourne, Australia 1994.
/ARTIMO, K., 1994b/ Artimo, Kirsi, "Visualization in Geographic Information Systems", 17th Urban Data Management Symposium, Espoo-Helsinki, 1994.
/BERK, E., 1991/ Berk, E., "A hypermedia glossary, Appendix in Berk,E.,Devlin,J. (editors)", Hypertext/Hypermedia Handbook. McGraw-Hill Publishing Company. 1991.
/DEESON, E., 1991/ Deeson, E., 1991, "Collins Dictionary of Information Technology", Prentice Hall. 1991.
/DIBIASE et al., 1991/ DiBiase,D., MacEachren,A.M., Krygier,J., Brenner,A., "Animated cartographic visualization in earth sysytem science,Proceedings of the 15th International Cartographic Conference in Bournemouth, edited by Rybaczuk, K. and Blackmore,M. 1991.
/HALL, T., et al., 1994/ Hall, T., King, D., Woodroffe, M., "The Potential of Multimedia in Urban Management", 17th Urban Data Management Symposium, Espoo-Helsinki, 1994.
/HMK GEOD., 1994/ Bjureberg, M., Olsson, M., "Handbok till mätningskungörelsen, Geodesy, GPS", Lantmäteriverk, Gävle, Sverige, 1994.
/HMK FOTOGR., 1994/ Bjureberg, M., Olsson, M., Månsson, I., "Handbok till mätningskungörelsen, Fotogrammetri", Lantmäteriverk, Gävle, Sverige, 1994.
/HMK KARTOG., 1994/ Bjureberg, M., Olsson, M., "Handbok till mätningskungörelsen, Kartografi", Lantmäteriverk, Gävle, Sverige, 1994.
/HÖHLE, J., 1994/ Höhle, J., "Digitale billeder fra amatörkameraer anvendt til fremstilling af 3D-kort", Landinspektören 3/1994.
/KIVELÄ, J., 1991/ Kivelä, Jukka, "Maastomalli yhdyskuntateknisenä perustyö
/MAASTOM.MITTAUS, 1993/, "Maastomallimittaus", Tielaitos Kehittämiskeskus, Helsinki 1993.
/MÄKINEN,E.,1991/, Mäkinen, Erkki, 1991, "Maastomallin Muodostaminen ja Graafinen Esittäminen",Maastomallit ja numeeriset menetelmät yhdyskuntasuunnittelussa, Oulu, 1991.
/OHJEET TARKAN FOTOGR., 1993/, "Ohjeet Tarkan Fotogrammetrisen Kartoitusmittauksen Suorittamista Varten", Fotogrammetrian ja Kaukokartoituksen Seuran Julkaisu 1/1993, uudistettu, toinen painos, Suomen Kuntaliitto, 1993.
/POUTANEN,M.,1994/ Poutanen, Markku, 1994, "GPS Geodeettisissa Mittauksissa", Luentomuistiinpanoja GPS-kurssilta 1994, Geodeettinen laitos.
/PRESCOTT,G., W., 1993/ Prescott, G.,W., 1993, "A Practitioner's Guide to GIS Terminology, A Glossary of Geographic Information System Terms", Data West Research Agency, 1993.
/RUUTIAINEN,T.,1992/ Ruutiainen, Tapio, 1992, "Digital Landscape Model and Its Cartographic Presentation for Land Use Planning", the 4th Scandinavian Research Conference on GIS Proceedings, November 22-25, 1995.
/TYNER,J.,1992/ Tyner, J., "Introduction to Thematic Cartography", Prentice Hall, 1992.
/3D STUDIO, MANUAALI, 1993/ "3D Studio Release 3 Reference Manual", Autodesk, Inc. September 16, 1993.
Liite 1.
MITTAUSOHJEET
1. YLEISTÄ
Numeerisen ympäristömallin mittausohjeet sisältävät luettelon kohteista, jotka tulisi mitata malliin sekä ohjeet siitä miten ne tulisi mitata, jotta malli voitaisiin muodostaa mahdollisimman helposti ja visualisoida aidon näköiseksi. Ohjeet mukailevat osittain kohteiden koodauksen osalta numeerisen maastomallin mittausohjeita. Objektit on jaettu selvyyden vuoksi 11:een suurempaan kokonaisuuteen, jotka ovat: maanpinta (taso 1), kalliopinta (taso 2), vesipinta (taso 1), tiestö (taso 1), rakennukset (tasot 1 ja 9), puusto (tasot 1 ja 9), aidat (taso 9) ja kaiteet (taso 9), muuri (taso 9), pylväät (taso 9) ja tolpat (taso 9), sillat (tasot 1 ja 9) sekä muut rakenteet (yleensä taso9).
Tasolle 1 koodataan maanpinnalla olevat kohteet, tasolle 2 kalliopinnalla olevat kohteet ja tasolle 9 koodataan varsinaiset ympäristökohteet.
Hajapisteiden ja taiteviivojen osalta mittaus riippuu kolmiointiohjelmasta. Mikäli kolmiointi suoritetaan yksitellen 3D Studion face-build-toiminnolla ei mitata pystysuoria viivoja eikä taiteviivoja, ainoastaan pisteet.
Mikäli kolmiointi tapahtuu jollakin muulla ohjelmalla voidaan maaston taiteviivat mitata.
Pystysuoria viivoja ei mitata silloinkaan, koska 3D Studion renderointiohjelma ei pysty renderointivaiheessa yksittäisiä viivoja hyödyntämään.
Mikäli kolmioidaan ulkopuolisella ohjelmalla täytyy siinä olla mahdollisuus muuntaa kolmioverkko ns. 3D-pinnoiksi (3D face).
1 Maanpinnan hajapiste
260 Muu kuvioraja
261 Salaojitettu pelto
262 Salaojittamaton pelto
263 Suon raja
149 Muu maanpinnan taite
150 Luiskan alareuna
151 Luiskan yläreuna
2) KALLIOPINTA
2 Kalliopinnan hajapiste
191 Avokallion raja
195 Kallioleikkaus
271 Huomattava kivi
3) VESIPINTA
140 Ojanreuna
141 Ojanpohja
147 Joen rantaviiva
146 Joen törmän yläreuna
147 Rantaviiva
148 Vesipinta
4) TIESTÖ
121 Tien keskilinja
122 Päällysteen reuna
123 Pientareen ulkoreuna = sisäluiskan yläreuna
124 Sisäluiskan alareuna
125 Ulkoluiskan alareuna
126 Ulkoluiskan yläreuna
127 Muu tien piste
128 Ns. valereuna
130 Reunakiven korkeus alapuolelta (maanpinnalta)
131 Reunakiven korkeus yläpuolelta
280 Rautatiekiskon selkä
281 Rautatiekisko maanpinnasta
282 Kiskojen väliset palkit maanpinnasta
283 kiskojen väliset palkit yläreunasta
5) RAKENNUKSET
200 Muun rakennuksen nurkka maanpinnasta
201 Muun rakennuksen nurkka kattokorkeudesta
202 Asuinrakennuksen nurkka maanpinnasta
203 Asuinrakennuksen nurkka kattokorkeudesta
204 Katon kulmapiste
205 Portaiden kulmapisteet
206 Muiden rakennelmien nurkkapisteet alhaalta
207 Muiden rakennelmien nurkkapisteet ylhäältä
208 Savupiipun nurkkapisteet
209 Ikkunoiden ja ovien nurkkapisteet
6) PUUSTO
272 Huomattava lehtipuu
273 Huomattava havupuu
274 Huomattava pensas
214 Lehtimetsän raja
215 Havumetsän raja
216 Sekametsän raja
7) AIDAT, KAITEET
210 Aita yleensä
211 Puurakenteinen aita
212 Verkkoaita
213 Kiviaita
214 Lehtipuuaita
215 Havupuuaita
220 Kaide
221 Teräskaide
222 Puukaide
8) MUURI
132 Tukimuurin korkeus alapuolelta (maanpinnalta)
133 Tukimuurin korkeus yläpuolelta
9) PYLVÄÄT JA TOLPAT
232 Liikennevalopylväs alapuolelta
233 Liikennevalopylväs yläpuolelta
234 Valaisinpylväs alapuolelta
235 Valaisinpylväs yläpuolelta
236 Liikennemerkin pylväs alapuolelta
237 Liikennemerkin pylväs yläpuolelta
5000 Muut pylväät
10) SILLAT
241 Sillan keskilinja (harja)
242 Sillan reunapalkin alareuna tai sillalla olevan reunapalkin alareuna
243 Sillan reunapalkin yläreuna tai sillalla olevan reunapalkin yläreuna
244 Maatuki yläpuolelta
245 Maatuki alapuolelta (maanpinnasta)
246 Sillalla oleva pilari alapuolelta
247 Sillalla oleva pilari yläpuolelta
248 Palkki
249 Muu sillan piste
11) MUUT RAKENTEET
231 Porttaalit
300 Rummut
400 Kaivot
2. MAANPINTA
Ympäristömallin maanpinta koostuu maanpinnan hajapisteistä sekä taiteviivoista, jotka kolmioidaan numeeriseksi kolmioverkoksi.
Kolmiointi voidaan suorittaa erillisellä kolmiointiohjelmalla tai esim. 3D Studiossa olevalla 3D-pintojen rakennustoiminnolla.
Mikäli kolmioidaan erillisellä ohjelmalla ja halutaan käyttää 3D Studio-ohjelmaa, tulee siinä olla mahdollisuus muuntaa kolmioverkko
3D-pinnoista muodostuvaksi dxf-formaatiksi.
3. KALLIOPINTA
Kalliopinnalla olevat pisteet mitataan samaa periaatetta käyttäen kuin maanpinnallakin olevat pisteet, tietyin korkeudenvaihteluvälein.
Kalliopinnan pisteet koodataan omalle tasolleen (taso 2), kuitenkin niin, että maanpinnan ja kalliopinnan reunapisteet koodataan sekä maanpinnalle että kalliopinnalle.
Näin molemmista muodostetaan omat sulkeutuvat alueet, jotka liittyvät saumattomasti toisiinsa.
Omilla itsenäisillä alueilla helpotetaan jatkokäsittelyä, erillisiä alueita on helpompi käsitellä ja muokata.
Kalliopinnan pisteet talletetaan tasolle 2 ja maanpinnan pisteet tasolle 1.
4. VESIPINTA
4.1 Rantaviiva
Järvet, meret ja lammet mitataan omiksi objekteikseen rantaviivan muotoa mukaillen.
Rantaviiva tulee mitata tarkasti siten, että sen luonteenomaisuus säilyy eli mutkia mukaillen.
Rantaviivaa mitattaaessa voidaan käyttää tuubi-menetelmää.
4.2 Ojat
Ojia on ympäristömallin kannalta kahdenlaisia: ns. kuivia ojia, joissa ei ole vettä sekä ns. märkiä ojia, joissa vedenpinta voidaan havaita ja pinnan korkeus mitata.
Kuivat ojat mitataan sekä reunoista että pohjasta ja ne koodataan maanpinnalle.
Sellaisia ojia, joista ei eroteta kuin toinen reunaviiva ei mitata ollenkaan tai mittaus suoritetaan jälkikäteen maastotäydennyksenä.
Tapauksessa, jossa havaitaan pelkkä ojan pohja, koodataan se maanpinnan taitteeksi, koska se vaikuttaa maanpinnan muotoon.
4.3 Joet
Joet mitataan samalla periaatteella kuin märät ojat.
Taiteviivat mitataan joen penkkoja ja vesipintaa mukaillen, eri koodeina rekisteröiden.
Mittaus voidaan toteuttaa tuubi-menetelmällä.
4.4 Puro
Puroa ei mitata, ellei siitä havaita ja pystytä mittaamaan kaksi reunaa.
Mikäli molemmat reunat havaitaan, mitataan ne samalla tavalla kuin vesipintaiset ojat.
5. TIESTÖ
5.1 Ajotie
Tiestö mitataan omaksi objeketikseen siten, että reunaviiva koodataan sekä tien että maanpinnan pisteiksi (kuva 22.).
Reunaviivat tulee mitata niiden luonne säilyttäen ja mittauksessa voidaan käyttää em. tuubi-menetelmää.
Menetelmä vaikuttaa myös tiestön yleistykseen.
Mikäli kyseessä on päällysteinen tie, mitataan tien reunaviiva päällysteen reunasta (L122) ja tien piennar (L123) erikseen.
Mikäli päällysteen ja pientareen välinen korkeusero voidaan havaita mitataan ja koodata ne erikseen (kuva 26).
Niihin voidaan sitten visualisointivaiheessa määrittää eri pintamateriaali.
Pääsääntöisesti tulee tien profiilin säilyä myös ympäristömallissa, vaikkei se animaatiossa näkyisikään.
Ajopoluissa, jalkakäytävissä sekä puistokäytävissä noudatetaan samaa periaatetta kuin tavallisissa teissä.
Yhden viivan paksuisia polkuja ei noteerata ympäristömallin eikä animaation mittauksissa.
5.2 Rautatie
Rautatie on tärkeä kohde maiseman kannalta.
Kiskot mitataan ilmakuvilta sekä maanpinnasta että kiskon selästä.
6. RAKENNUKSET
Mallille halutuista rakennuksista mitataan kaikki nurkat pisteinä, jotka pääosin koodataan 9-pinnalle.
Seiniä ei mitata pystysuorina viivoina.
Taloista tulee sitä paremman ja aidomman näköisiä mitä tarkemmin jokainen nurkkapiste pystytään mittaamaan.
Mukaan mitataan myös portaat, savupiippu, erkkerit ja muut ulkonemat, kuistit ym.
Myös tukimuurit sekä aidat, joille pystytään mittaamaan leveys, mitataan mukaan.
7. PUUSTO
7.1 Yksittäinen puu
Yksittäinen, selkeästi kuvalla havaittava ja maisemalle ominainen puu tulee mitata sekä maanpinnasta että latvasta.
Pystyviivaa ei mitata.
Näin saadaan rekisteröityä puun paikka ja koko, puun laji saadaan selville koodista.
Kun puun paikka ja koko tiedetään voidaan myöhemmin mallin muokkausvaiheessa "istuttaa" puukirjastosta haluttu puu.
Puun pisteet koodataan tasolle 9.
7.2 Metsä
Metsästä mitataan kuvion reuna, jotta tiedetään minkä kokoinen metsä on kyseessä ja tarvittava määrä pisteitä latvakorkeudesta.
Itse puut siirretään paikoilleen erillisestä puukirjastosta jälkeenpäin.
Metsänreunan pisteet koodataan tasolle 1 ja puuston korkeutta ilmoittavat pisteet tasolle 9.
7.3 Taimikko
Taimikko on visuaalisesti merkittävä ja siksi se tulee mitata myös ympäristömalliin sekä sen päälle rakennettavaan animaatioon.
Taimikko mitataan vastaavalla tavalla kuin metsä eli mittaamalla reunat ja muutama korkeutta osoittava piste.
Tämän jälkeen voidaan taimia istuttaa halutuille paikoille puukirjastosta.
7.4 Hakkuualue
Hakkuualue mitataan vastaavalla tavalla kuin metsä ja taimikko.
Hakkuualueilla on yleensä näkyvissä ja maisemallisesti merkittävissä asemissa isoja kiviä ja puun runkoja.
Pitkittäin olevaista puista mitataan paikka ja pituus, jonka jälkeen malliin lisätään puun runkoja.
Suurten kivien tapauksessa pyritään mittaamaan niin monta pistettä kuin on tarpeellista siten, että kiven koko ja muoto tulevat esille.
Materiaalikirjastoista voidaan sitten valita sopiva kivitekstuuri.
8. AIDAT, KAITEET
Aitoja on useita erilaisia ja useista eri materiaaleista valmistettuja.
Helpointa on mitata sen paikka ja koko muutamalla pisteellä, jotka koodataan tasolle 9 ja jonka jälkeen aita siirretään aitakirjastosta omalle paikalleen. Mikäli kyseessä on korkeakuvaus näkyy aita kuvalla vain ohuena viivana, jolloin menetellään edellä mainitulla tavalla.
Matalakuvauksessa voidaan suurimmat aidat mitata jopa leveyssuunnassa.
Mittauksessa tulee käyttää harkintaa sovelluksen tarkoitusta silmälläpitäen.
9. MUURI
Muurit ovat yleensä leveämpiä ja isompia kuin aidat, joten niistä mitataan nurkkapisteet, jotka koodataan tasolle 9.
Kuvalta mitattujen nurkkapisteiden avulla pystytään muodostamaan oikean kokoinen muuri, jolla usein on tärkeä maisemallinen merkitys.
Muurista mitatuiden nurkkapisteiden perusteella kohde kolmioidaan ja syntyneille pinnoille listään jälkikäteen materiaali.
Kolmiointi suoritetaan yleensä käsin yksitellen.
Muurien mittaamisessa on huomioitava ,että muuri tulee mitata maanpinnalle siksi, ettei se animaatiossa sitten roikkuisi yllättäen ilmassa.
Tapaus vastaa rakennusten mittaamista.
10. PYLVÄÄT JA TOLPAT
Pylväat ja tolpat mitataan lähinnä paikan määrittelemiseksi kahdella pisteellä - maanpinnasta ja huipusta.
Pisteen koodilla ilmaistaan mikä tolppa on kyseessä ja mikä on sen halkaisija.
Pisteet koodataan tasolle 9.
Näiden tietojen avulla voidaan mallin rakentamisen yhteydessä valita oikean kokoinen pylväs ns. pylväskirjastosta tai se voidaan helposti tehdä jokaista sovellusta varten erikseen.
Kuva 34. Pylvään mittaus ja koodaus.
11. SILLAT
Sillat ovat maisemallisesti tärkeitä kohteita ja niiden mittaamisessa tulee olla erittäin tarkka ja huolellinen.
Sillat vaikuttavat maisema- sekä varsinkin tiesuunnitteluun.
Siltoja on hankala tuoda malliin jälkikäteen, joten ne tulee mitata ilmakuvilta.
Kuva 35. Sillan mittaus ja koodaus.
12. MUUT RAKENTEET
Muut rakenteet tulee mitata kolmiopintoja silmälläpitäen.
Mikäli kohteesta ei pystytä mittaamaan vähintäänkin kolmea pistettä samassa tasossa, mitataan ainoastaan sijaintia osoittava piste.
