Tekniikkaa ja tietoa

Mitä on tietomallinnus maanrakennuksessa?

Tietomallin avulla luotu kolmiulotteinen kuva Nurmon eritasoliittymästä. Kuvassa näkyvät ohuet viivat, jotka päättyvät useamman viivan kokoavaan pisteeseen, ovat pintamalliin kuuluvaa kolmioverkkopintaa. Kukin kolmioverkkopinta edustaa jonkin rakenteen rajapintaa. Kuvassa näkyy myös tietomalliin kuuluvia erillisiä osamalleja, kuten sillat tai tierakenteen malliin kuuluvia mittalinjoja ja erilaisia pintoja. Kuva on osa Liikenneviraston teettämää Valtatie 19 suunnitelmaa vuodelta 2016.

Lyhyesti sanottuna tietomalli on jonkin rakennuksen tai maarakennuskohteen tiedot digitaalisessa muodossa. Tietomalliin liitetään kaikki oleelliset hankkeeseen liittyvät suunnitelmat. Näiden suunnitelmien pohjalta luodaan kolmiulotteisia kuvia, joiden varassa koneohjaus voi toimia. Kolmiulotteinen koneohjaus ei siis voi toimia ilman tietomalleja.

Jokaisessa koneohjausta hyödyntävässä työkoneessa on koneohjausjärjestelmän tietokone, joka lukee tietomallista saamaansa tietoaineistoa ja muodostaa siitä ajantasaisen kuvan koneen näytölle. Työkoneessa on oltava sekä paikantimet että työlaitteen asentoanturit, jotta koneen sijainti suunnitelmaan nähden tulee sekä tietokoneelle että kuljettajalle selväksi.

Työkoneessaan kuljettaja pystyy näytön kautta tarkkailemaan, missä kohtaa esimerkiksi koneen kauha on suunnitellun rakennekerroksen ylä- ja alapintaan tai reunalinjaan nähden. Työkoneen koneohjauksen on oltava jatkuvasti yhteydessä sekä tietomallin tiedot sisällään pitävään palvelimeen että työmaan omaan paikantimeen.

Normaalissa katuhankkeessa tietomallinnus koostuu useista erillisistä malleista. Niitä ovat ensin maastomalli, joka syntyy maanpinnasta kerätyistä mittatiedoista ja niiden avulla luodusta kolmiopinnasta, joka on pisteiden muodostama verkko, jota tietokoneen laskenta pystyy ymmärtämään ja käsittelemään.

Maaperämalli sisältää eri maalajien, kallion ja pohjaveden rajapinnat ja niistä muodostetut kolmioverkkopinnat. Katurakenteelle on oma malli, joka sisältää eri geometriat kuten mittalinjat, reunalinjat ja esimerkiksi reunakivilinjan.

Pintamalleja tarvitaan ensimmäiseksi putkikaivantojen alapinnoista, koko väylärakenteen alapinnasta ja lopuksi päällysrakenteiden pintamallit kuten ylin yhdistelmäpinta, kantavan kerroksen yläpinta tai jakavan kerroksen yläpinta. Myös kaikki maisemoinnit ja läjitykset mallinnetaan pintamalleina. Vesihuoltoverkoston kaivot ja putket sekä valaistuksen tarvitsemat kaapeloinnit ja laitteet liitetään kokonaisuuteen omina malleinaan.

Mallit pitävät sisällään riittävän tarkat mitta- ja sijaintitiedot pituus- (X), leveys- (Y) ja korkeussuunnassa (Z), joten kaikkia malleja voidaan tarkastella kolmiulotteisina kuvina. Tämä antaa erinomaisen tilaisuuden arvioida suunnitelman onnistumista jo alkuvaiheessa. Esimerkiksi törmäystarkastelussa eri osamallit kootaan yhteen ja niihin kuuluvien rakenteiden sijoittumista voidaan tarkastella törmäysten varalta. Eli arkisesti ilmaistuna katsotaan, ettei esimerkiksi mikään sadevesikaivo katkaise suunniteltua vesijohtolinjaa.

Tietomallissa jokaiselle erilaiselle rakenteelle on oma nimityksensä, joten esimerkiksi tien tai kadun tietomallista on koodauksen avulla helppo tunnistaa eri rakennekerrokset ja taiteviivat ja koneen kuljettaja voi poimia näytölle vain sillä hetkellä oleelliset tiedot.

Koska tietomallia voi tuottaa eri suunnitteluohjelmilla, tarvitaan eri ohjelmien väliseen tiedonsiirtoon yhteinen siirtomuoto. Tätä varten on kehitetty kansainväliseen LandXML-standardiin perustuva Inframodel 3 -tiedonsiirtoformaatti, joka on otettu yleiseen käyttöön vuonna 2014. Formaattia on kehitetty jatkuvasti eteenpäin alan yhteiselimenä toimivan buildingSMART Finlandin kautta ja viime vuonna otettiin käyttöön uusin inframodel 4 -versio. Inframodel-formaatin on tarkoituksena toimia laajasti koko infra-alalla – niin suunnitteluohjelmissa kuin mittaus- ja koneohjaussovelluksissa.

Lähes kaikki Liikenneviraston ja ELY-keskusten suunnitteluhankkeet toteutetaan nykyisin mallintamalla. Sama koskee suurimpien kaupunkien hankkeita ja käytännössä kaikkia isoja rakennuskohteita.

Tietomallinnuksesta käytetään kirjainlyhennettä BIM (Building Information Modelling).

Jussi Laukkanen

Lue lisää