Deimantė Daugintytė

Gegužės mėnesį „Statyba ir architektūra“ redakcija paskelbė kartu su Elektrėnų savivaldybe organizuoto konkurso „Žalioji banga. Urbanistinės idėjos Lietuvai“ rezultatus. 1 vietos laimėtojo pasiūlytas vizijas galima išvysti specialiai konkursui sukurtame interaktyviame 3D žemėlapyje. Galimybę išvysti itin realistišką vaizdą užtikrino Semeliškių miestelio Elektrėnų savivaldybėje modeliuojamos teritorijos lazerinį skenavimą atlikusi įmonė „Terra Modus“, o duomenis bei laureato pasiūlymus į 3D sceną perkėlė „Hnit-Baltic“ įmonės komanda. Šis virtualus žemėlapis leidžia neiškeliant kojos iš namų pamatyti esamą miestelio vaizdą ir UAB „Archas“ siūlomą tvarios renovacijos viziją. Lazerinis skenavimas yra gana nauja technologija, gerokai pažengusi nuo standartinio geodezinio matavimo. Lazerinis skenavimas – tai realios naudos ne tik kuriant naujų pastatų projektus arba senų renovacijas, kaip Semeliškių atveju, bet ir padeda efektyviai eksploatuoti pastatą. 3D skenavimas taip pat neatsiejamas nuo populiarėjančios statybose BIM technologijos.

XIII a. miestelio istorija XXI a. technologijomis

Semeliškių miestelis, tapęs centrine „Žalioji banga“ konkurso ašimi, yra vienas seniausių Lietuvoje, įkurtas dar XIII a. Vietiniai gali džiaugtis išlikusia viena seniausių medinių bažnyčių šalyje, kurioje išsaugotas vienas seniausių varpų. Pačios Semeliškės suplanuotos su beveik trikampe aikšte ir saugomu XIX a. pab. gatvių tinklu. Tačiau šis istorinis miestelis, natūralu, nebuvo įrėmintas po stiklu lyg muziejaus eksponatas – jis keitėsi ir buvo keičiamas. Sovietmečiu masiškai vykdytas daugiabučių statybos bumas neaplenkė ir šios istorinės gyvenvietės. Iškilę pastatai iki dabar atlieka gyvenamąją funkciją, bet yra aptriušę, prastos būklės, nedera bendrame gyvenvietės kontekste. Gyventojams trūksta viešųjų erdvių, bendrauti ir plėtoti ryšius tarp skirtingų kartų. „Žaliosios bangos“ konkurso, kurį palaikė ir Aplinkos ministerija, rezultatai gali sukurti naują Semeliškių veidą naudojant būtent tvarias medines konstrukcijas. 

Kad konkurse dalyvavę architektai galėtų įsivaizduoti esamą padėtį, buvo atliktas lazerinis skenavimas. Kaip portalui „Statyba ir architektūra“ pasakoja įmonės „Terra Modus“ Matavimų centro vadovas Martynas Valauskis, lazerinis skenavimas yra viena iš geodezinių matavimų technologijų, kaip, pavyzdžiui, daugeliui matytas tacheometras, tik skiriasi funkcionalumas: „Lazerinis skeneris nuskenuoja visą matomą aplinką, nuskaito tikslias koordinates, o specialistas perkelia į skaitmeninį vaizdą, kad šia medžiaga galėtų naudotis projektuotojai. Nuskenuoti galima bet kokį objektą ar teritoriją, o panaudoti šią medžiagą – įvairiai. Nuo remonto darbų iki statybose taikomų BIM, skaitmeninių dvynių technologijų.“ Pavyzdžiui, jei statybų metu objektas buvo skenuojamas, galima iš duomenų sukurti eksploatacinius modelius remonto planavimui, paslėptoms inžinerinėms komunikacijoms planuoti.

Lazerinio skenavimo technologija greita ir tiksli: 2 mm tikslumo skeneris leidžia išmatuoti atstumus 3–4 mm tikslumu, o viena skenavimo pozicija, jei reikia ypač didelio tikslumo, trunka iki 3–4 min. „Žinoma, vienos pozicijos nepakanka. Skenuojant, pavyzdžiui, 1 aukšto pastato vidų ir išorę, reikia apeiti visą pastatą iš išorės, tada viduje išvaikščioti visus kambarius, kad turėtume viso pastato duomenis. Vienas specialistas tokiame objekte užtrunka nuo pusdienio iki dienos“, – paaiškina „Terra Modus“ Matavimų centro vadovas.

Ruošiant Semeliškių 3D sceną konkursui buvo atliktas 4 daugiabučių ir darželio pastatų išorės skenavimas. Du „Terra Modus“ specialistai šiuos darbus atliko per pusę dienos. Tačiau čia darbas nenutrūko. „Nuskenuoti duomenys nėra susieti tarpusavyje. Grįžę į biurą sujungiame skenavimo pozicijas į vieną 3D taškų modelį, kad pastatai būtų susieti lyg žemėlapyje. Tas procesas įprastai trunka du kartus ilgiau nei pats skenavimas“, – apie darbo eigą pasakoja M. Valauskis.

Kaip kuriamas 3D žemėlapis?

Žemėlapis negali apsiriboti vien statybviete ir joje esančiais statinių modeliais – svarbi kontekstinė informacija apie supančią aplinką. „Dažniausiai darbas prasideda nuo reljefo, pagrindo žemėlapio ir 3D fotorealistinio „mesh“ (tinklelio) paviršiaus sukūrimo. Reljefo modeliui reikalingi išmatuoti žemės paviršiaus taškai. Efektyviausias būdas sukurti tikslų reljefo paviršių – panaudoti lazerinio skenavimo duomenis, tad konkurso „Žalioji banga“ atveju naudojome valstybinius lazerinio skenavimo taškų duomenis, kurie gauti atlikus skenavimą iš lėktuvo ir yra suklasifikuoti į skirtingas klases. Taigi Semeliškių 3D žemėlapio reljefo pagrindas buvo sukurtas apdorojant išfiltruotus žemės paviršiaus taškus su „ArcGIS Pro“ įrankiais. Kitas žingsnis – ortofografinės medžiagos įtraukimas į žemėlapį. Šiuo atveju pasirinkome naudoti naujausią visos Lietuvos ortofotografinę nuotrauką – jos internetinę paslaugą iš „Esri Living Atlas“. Ši nuotrauka yra naujinama dalimis, kasmet. Tačiau jei norime turėti pačius aktualiausius duomenis, galime panaudoti bepiločius orlaivius, atlikti teritorijos fotografavimą, apdoroti nuotraukas fotogrametriniu metodu ir sukurti dar detalesnę ar naujesnę ortofotografinę nuotrauką patys“, – pasakoja „Hnit-Baltic“ Geografinių informacinių sistemų (GIS) analitikas Deividas Kutkevičius.

Kaip paaiškina specialistas, atliekant skaitmeninių nuotraukų fotogrametrinį apdorojimą galima sukurti ne tik ortofotografinę nuotrauką, bet ir norimų parametrų savo reljefo modelį, 3D taškinį debesį ar fotorealistinį „mesh“ paviršių. „Visi šie produktai gali būti įkelti į 3D sceną ir tapti 3D žemėlapio pagrindu, ant kurio bus vaizduojami įvairūs kiti 3D objektai – ant žemės paviršiaus arba po juo. Įprastai vaizduojami pastatai, inžineriniai statiniai, komunikacijos, medžiai.

Semeliškių žemėlapyje pirmiausia buvo įkelti „Terra Modus“ įmonės lazeriu nuskenuotų pastatų 3D modeliai, jiems buvo pritaikytos tikroviškos spalvos ir medžiagiškumas. Aplinkiniai pastatai ir medžiai buvo sukurti automatizuotu būdu, panaudojant tuos pačius valstybinius lazerinio skenavimo taškų duomenis, jiems taikant parametrinio modeliavimo ir rastrinės analizės įrankius. Galiausiai buvo gauti konkurso nugalėtojų projektuojamų pastatų 3D modeliai, kurie taip pat buvo įkelti į bendrą žemėlapį“, – dalijasi GIS analitikas D. Kutkevičius.

3D Semeliškių scenoje detaliai išskirti konkurso objektai – 4 renovuotini daugiabučiai ir darželis, atvaizduota aplinka ir kiti statiniai. Medžiai papildo bendrą kontekstą. „Hnit-Baltic“ komanda pasirūpino papildomu scenos funkcionalumu – sumodeliavo, kaip saulės ir šešėlių pozicijos kinta per parą. Specialistams taip pat gali būti aktuali scenoje integruota funkcija matuoti atstumą tarp objektų, infrastruktūros elementų. Semeliškių žemėlapį galima peržiūrėti skirtingais režimais, įskaitant topografinį, vaizdų, šviesiai pilką, peržiūrėti gatvių tinklą šviesiame ir tamsiame fone. 

3D žemėlapiai: nuo pastato projekto, nuotekų tinklų iki BIM ir viešojo saugumo

Kaip pabrėžia „Terra Modus“ ir „Hnit-Baltic“ specialistai, 3D taškų masyvai ir 3D „mesh“ paviršiai yra patys išsamiausi ir objektyviausi teritorijos, o BIM modeliai – atskirų statinių – duomenys. Jie sukuria virtualų ir iš bet kur pasiekiamą esamos situacijos vaizdą.

„Kurdami įvairius žemėlapius juose atvaizduojame šiuo metu esančią vietovės informaciją apie reljefą, statinius, kelius, infrastruktūrą, augaliją ir begalę kitų objektų. Kitaip tariant, iš esamos situacijos duomenų sukuriame skaitmeninį vietovės dvynį. Kaupdami ir išsaugodami objektus žemėlapiuose skaitmenine forma galime peržiūrėti ir analizuoti istorinius duomenis. Net egzistuoja galimybė sugrįžti į praeitį ir atkurti senovės miesto 3D žemėlapį panaudojant „ArcGIS City Engine“ parametrinį modeliavimą. Galbūt kada nors galėsime sukurti senovinio Vilniaus 3D žemėlapį, panaudodami XVI a. Brauno ir Hogenbergo miestų atlasą „Civitates orbis terrarum“, kuriame bene pirmą kartą buvo pavaizduotas detalus Vilniaus miesto planas“, – neišsemiamas galimybes redakcijai „Statyba ir architektūra“ vardija „Hnit-Baltic“ GIS analitikas D. Kutkevičius.

„Hnit-Baltic“ įmonė, GIS sistemas diegianti infrastruktūros, aplinkosaugos, transporto, miestų planavimo bei kitose įmonėse daugiau kaip 25 metus, spėjo pelnyti GIS lyderės poziciją Baltijos šalyse. Įmonė dar 2001-aisiais visuomenei pristatė lietuvišką žemėlapių portalą maps.lt, kuris tuo metu buvo didžiulė inovacija. Prieš keletą metų įmonė, naudodama prieinamus valstybės, savivaldos duomenis ir tuo metu moderniausius metodus, parametrinio modeliavimo būdu sukūrė ir visos Lietuvos 3D žemėlapį, dar žinomą kaip „3D Lietuva“. Prie jo epizodiškai dirbo 6 žmonių komanda 1,5 metų. Kaip didžiausius iššūkius komanda įvardija didelių pastatų kvartalų suskaidymą į individualius pastatus pagal jų aukštį. Jiems teko sukurti metodą, kuris pakankamai tiksliai nustatytų pastatų stogų tipus, naudojant prieinamus ne aukšto detalumo ir ne 3D modelių kūrimui pritaikytus aerofotografinius vaizdus bei Lidar duomenis. Ateityje, atliekant valstybinį Lietuvos kartografavimą, reikėtų šiek tiek pakeisti įprastus jo parametrus – tai leistų pasiekti didelį kokybinį šuolį sukuriant ir palaikant aktualų Lietuvos teritorijos skaitmeninį dvynį. 

Tarp kitų įdomesnių „Hnit-Baltic“ projektų: Klaipėdos 3D modelio sukūrimas, Kretingos rajono supaprastintas trimatis modelis, kuris be pažintinės funkcijos gali padėti įvertinti suplanuotą urbanistinę plėtrą. Įmonė sumodeliavo ESO dujų ir elektros tinklo skaitmeninį dvynį ir atliko sistemos įdiegimą, skaitmenizavo LitGRID perdavimo tinklą, konsultavo apie GIS sistemas „Rail Baltica“ infrastruktūros plėtros megaprojekte, sukūrė skaitmeninių kapinių valdymo sistemą ir kt.

Įmonės aktyviai prisideda prie infrastruktūros gerinimo įvairiais kampais. „Terra Modus“ su partneriais kūrė Vilniaus lietaus nuotekų tinklo skaitmeninį dvynį, kurio nauda vilniečiai turėtų įsitikinti užklupus itin gausiam lietui. Tinklų skenavimas buvo tik viena projekto dalis, sako įmonės „Terra Modus“, kuri daugiau nei 15 metų teikia teritorijų, pastatų, kultūros paveldo statinių ir kt. objektų matavimus, atstovas. Skenavimo reikėjo, kad būtų sukurtas hidraulinis modelis, kuriuo būtų galima simuliuoti situacijas ir galiausiai – išvengti sostinės gatvių užtvindymo. 

Tačiau net ir išvardytos sritys, kur 3D skenavimas ir žemėlapių kūrimas naudingas, ne galutinės. „ArcGIS“ žemėlapiai ir 3D duomenys sėkmingai integruojami net į 3D kompiuterinės grafikos žaidimų kūrimo variklius. „Vartotojai gali pasivaikščioti 3D žemėlapyje iš pirmojo asmens, intuityviai tyrinėti objektus, susipažinti su projektuojamais arba atkurtais istoriniais pastatais tiek apžiūrėdami išorę, tiek vidų. Realią situaciją atitinkantys 3D žemėlapiai yra labai naudingas pagrindas planuojant įvairius renginius, atliekant viešojo saugumo simuliacijas ir pan.“, – priduria „Hnit-Baltic“ GIS analitikas D. Kutkevičius.

3D žemėlapio parengimas reikalauja ne vieno žmogaus indėlio ir laiko, technologijų išmanymo. Prieš pradedant kurti 3D žemėlapį reikia atsakyti į šiuos klausimus: 

• kokie objektai bus vaizduojami: pastatai, inžinerinės komunikacijos, augmenija ir pan.;
• koks bus objektų detalumas ir charakteristikos, ar objektai bus nesudėtingos geometrijos, ar bus naudojami detalūs 3D BIM modeliai, fotorealistiniai „mesh“ paviršiai ir pan.;
• kokiu masteliu bus naudojamas žemėlapis – dirbama vienoje statybvietėje, ar planuojamas / valdomas miestas, ar sprendžiami visos valstybės masto uždaviniai;
• koks yra pagrindinis žemėlapio uždavinys – projektinių pasiūlymų peržiūra, turto valdymas, navigacija, simuliacija ir pan.

Mažai viltinga inžinierinių specialybių ateitis?

Šiuo metu inžinerinės specialybės, deja, neišgyvena aukso amžiaus. Tačiau įmonės, dirbančios šiame sektoriuje, vieningai teigia – profesionalų poreikis tik didės.

„Specialistų, gebančių tvarkyti ir analizuoti geografinius duomenis bei kurti efektyvias GIS sistemas, reikės vis daugiau. GIS naudojimas leidžia tyrinėti ir spręsti problemas skirtingais geografiniais masteliais – nuo vietos lygmens iki pasaulinio masto. Tai leidžia geriau suvokti ir spręsti iššūkius, susijusius su teritoriniais planavimo, aplinkosaugos, transporto ir kt. klausimais. GIS technologijos leidžia į bendrą žemėlapio aplinką integruoti ir analizuoti duomenis iš skirtingų šaltinių, pvz., palydovinių ar buitinių nuotraukų, CAD brėžinių, BIM modelių, IoT jutiklių, socialinių tinklų ir kt. Tai suteikia galimybę giliau suprasti įvairių sričių sąveiką, padeda priimti informuotus sprendimus“, – įsitikinęs „Hnit-Baltic“ vadovas Linas Gipiškis.  

Jaunoji karta auga socialinių tinklų, kūrybiškumo lavinimo, nuolatinio mokymosi aplinkoje, technologijos, atrodo, jiems įprastos lyg kvėpavimas. Tačiau paradoksalu – Lietuvoje jaunimas vis vangiau renkasi studijuoti inžinerines specialybes. „Terra Modus“ atstovo M. Valauskio manymu, sumenkęs inžinierinių specialybių populiarumas yra pasaulinė tendencija. „Geodezijos, statybų inžinerijos studijos anksčiau buvo paklausios, o pastaruoju metu abiturientai prarado susidomėjimą jomis. Būsimus studentus galėtų sudominti modernios technologijos, šiuo metu taikomos inžineriniuose darbuose. Pačiuose objektuose praleidžiama gerokai mažiau laiko nei anksčiau. Dabartinis architektų, inžinierių darbo pobūdis stipriai skaitmenizuotas, daug darbo biure“, – sako jis.