Virtuaalinen Kotka: kaupunkimallin jatkuva kehitys

Kotkansaaresta kehitetään kattavaa virtuaalista ja interaktiivista kaupunkimallia useisiin käyttötarkoituksiin kuten kaupunginsuunnitteluun, sekä terveydenhuollon koulutuksen tueksi.

Digitaalista karttadataa ja kaupunkien tai rakennuksien virtuaalimalleja käytetään nykypäivänä moneen tarkoitukseen kuten kaupunkisuunnitteluun, erilaisten onnettomuuksien simulointiin, paikannukseen, laskentaan ja hupikäyttöön. Erityisesti kaupunginsuunnittelu on karttadatan hyötykäytön kannalta oleellinen sektori, koska sen myötä aineistoa luodaan alusta alkaen nykypäivänä entistä modernimmassa muodossa. Sen myötä kyseistä dataa voidaan helpommin kuin koskaan hyödyntää myös muihin tarkoituksiin.

Xamkilla aloitettiin Virtuaalinen Sairaalaympäristö 1.0 -hankkeen myötä Kotkansaaren interaktiivisen virtuaalimallin kehitys. Kuten hankkeen nimestä voi päätellä, oleellisena lähestymiskulmana on aluksi terveysala. Tarkoitus on tuottaa hieman tarkempi malli Kotkan Keskussairaalasta osana kaupunkimallia, ja luoda pelillistettyjä skenaarioita Xamkin ja Kymen hyvinvointialueen opetus- ja harjoittelukäyttöön.

Virtuaalimaailma ja pelilliset interaktiot mahdollistaa Xamkissa jo vuosia kehitetty Virrake-alusta, joka on Unreal Engine -pelimoottorin päälle rakennettu virtuaaliympäristöjen pelillistämisalusta. Virrake mahdollistaa virtuaalimallien helpon pelillistämisen tarjoamalla käyttövalmiita ominaisuuksia, kuten VR- ja moninpelituen, sekä suuren määrän erilaisia työkaluja ja ominaisuuksia kuten skenaariot, äänestäminen, mittatyökalut ja paljon muuta.

Virtuaalisen kaupunkimallin kehitys

Kotkansaaren kaupunkimalliin tuotiin Kotkan kaupungin kuvaama maastodata ja mallintama yksinkertainen ”laatikkomalli” rakennuksista. Maastodata käännettiin 2D-korkeuskartaksi eli kuva muutettiin muotoon, jossa korkein kohta on valkoinen ja matalin kohta musta.

Tästä korkeuskartasta luotiin Unreal Enginellä kyseiseen pelimoottoriin natiivi maasto-objekti. Maastoon asetettiin korkeusvaihteluihin automaattisesti reagoiva materiaali ja laatikkomalleihin rakennuksia muistuttava tekstuuri. Kotkan kaupungilta saatuun maastoon lisättiin julkisesta datasta tuotettu epätarkka versio Hovinsaaren alueesta keskussairaalalle asti, sillä alueesta ei ole vielä kuvattu uutta tarkkaa dataa.

Maastoon lähdettiin piirtämään teitä hyödyntämällä pelimoottorin spline-komponenttia, jolla voidaan helposti luoda yksinkertaisesta tienpätkä-mallista pitkä tie halutussa muodossa. Liikennettä lähdettiin simuloimaan asettamalla teiden päälle systeemi, joka rajoittaa liikenteen halutulla tiheydellä ja variaatioilla tiestöön.

Rakennuksia vaihdetaan hiljalleen itse mallinnettuihin, hieman näyttävämpiin malleihin. Kymen hyvinvointialue tarjosi Xamkin käyttöön myös Kotkan keskussairaalasta skannattua dataa, jota hyödynnettiin hankkeen harjoittelijoiden toimesta tarkemman mallin luomisessa ja sen tuomisessa kaupunkimalliin.

Kaupunkimallin jatkokehitys ja tulevaisuus

Kaupunkimallin kehitys jatkuu edelleen nykyisen ja tulevien hankkeiden toimesta. Rakennuksia täytyy vaihtaa tarkemmin mallinnettuihin versioihin, tien mallintamista on jatkettava koko Kotkansaaren alueelle, liikenteen simulaatiota on laajennettava ja tarkennettava, ja kaupunkimallin pelattavuutta parannettava.

Malliin voidaan myös lisätä jo olemassa olevia tarkempia mallinnuksia. Esimerkiksi Virtuaalinen Kantasatama -hankkeen toimesta kehitetty virtuaalinen kaksonen Kantasatamaan kehittyvästä kampuksesta ja Satama Areenasta on tarkoitus upottaa kaupunkimalliin sellaisenaan osaksi kokonaisuutta.

Mahdollisia käyttötarkoituksia mallille on monia. Näistä osaa ollaankin jo suunnittelemassa. Kaupunkimallia on tarkoitus käyttää tulevan ambulanssisimulaattorin ajoympäristönä, ja Kotkan kaupunkisuunnittelua on tarkoitus tukea erityisesti liikenteen suunnittelussa simuloimalla liikennettä realistisesti oikeaa liikennedataa käyttämällä. Tämä sallii erilaisten ruuhkaskenaarioiden ja vaihtoehtoisten tiereittien testauksen, esimerkkeinä Kotkan meripäivien aikainen tapahtumaliikenne ja Kantasataman alueen lisääntyvä liikenne.

Tulevaisuudessa simuloitua virtuaalialuetta voidaan niin halutessa laajentaa uusille alueille, ja kaupunkimalliin voidaan sisällyttää muita tulevia tai menneitä Kotkaan sijoittuvia virtuaalisia kaksosia tai mallinnuksia.

Uusia käyttötarkoituksia mahdollisimman kattavalle virtuaaliselle kaupunkimallille löytyy aina lisää.