Maisema-arkkitehtonisen suunnittelun piirissä tietomallinnuksen kehykset hakevat muotoaan muiden rakentamisalojen syventäessä digitaalista osaamistaan. Olemme havainneet Plehatilla suurimmiksi esteiksi maisema-BIM:n kehityksessä seuraavat asiat:

Teorian puuttuminen

Maiseman digitaalista mallinnusta tehdessä nousee nopeasti esiin seuraava kysymys: Mitä mallinnat, jos sinun pitää mallintaa luonnonympäristö? Maisema-arkkitehtuurissa suunnittelu on usein interventiotyyppistä tai suunnittelun reunaehtoja rajaavat rakennukset. Maisemamallinnusta tehdessä –  kun rakennetaan koko malli tyhjästä – täytyy tehdä suuri määrä periaatteellisia valintoja maiseman eri elementtien mallintamisesta. Miten kasvillisuus mallinnetaan ja miten tarkasti? Mallinnetaanko eläimistö ja miten? Mikä vuodenaika mallinnetaan? Miten vesi toteutetaan? Yritetäänkö mallintaa ilmastollisia tekijöitä? Tässä on vain murto-osa maiseman mallintamiseen liittyvistä kysymyksistä, eikä yrityksiä ottaa tätä kokonaisuutta haltuun ole globaalistikaan ollut liikkeellä. Mielestäni mallinnusteknologian ymmärtäminen on avain järkevän jaottelun toteuttamiseen ja videopeliteollisuuden käyttämät pelimoottorit ovat ensimmäinen todellinen mahdollisuus esittää luonnon monimutkaisia riippuvuussuhteita.

Harvardin maisema-arkkitehtuurin Emeritus-professori Stephen Ervin on digitaalisen maisema-arkkitehtuurin grand old man ja ottanut tähän aiheeseen hiukan kantaa. Stephen kävikin täällä Helsingissä viime talvena luennoimassa yliopistokurssilla. Joskus Plehatin toiminnassa tulee mieleen, että olemmeko vain liian aikaisin liikkeellä asiamme kanssa. Stephenin kertoma työhistoria antoi minulle tähän perspektiiviä: Hän perusti oman maisusoftayrityksensä samoihin aikoihin kun Commodore 64 julkaistiin, eli 80-luvun alkupuoliskolla. Itse olin tuolloin kaksivuotias. Ei, emme ole liian ajoissa.

Kasvillisuuden mallintamisen vaikeus

Kasvillisuuden mallintamisen vaikeus kohdataan myös erittäin nopeasti mallinnukseen siirryttäessä. Kasvillisuusmallien tiedostokoko kasvaa suureksi, jos yritämme mallintaa vaikka koivun kesäasun 200000 lehteä ja puun runkoarkkitehtuurin. Lisäksi jokainen puu on yksilö, joten periaatteessa joudumme mallintamaan jokaisen yksilön erikseen. Kasvimallin dynaamisuus, eli reagointi esimerkiksi tuulen voimakkuuteen on merkittävä tekijä todenmukaisen mallin rakentamisen kannalta. Tämän lisäksi ympäristömalleihin tulisi sadoista aina tuhansiin kappaleita kasvimalleja. Toki mallintamistavoissa voidaan käyttää oikopolkuja, mutta liian monessa asiassa totuuden viilaaminen aiheuttaa epäaidon tuntuisen mallin.

Kasvillisuuden mallintamista tehdään jo tällä hetkellä algoritmiselta pohjalta yliopistollisella tutkimustasolla. Näitä L-systeemeihin pohjautuvia kasvillisuusmalleja käsitellään edelleen grafiikan tuottamisen näkökulmasta. Ympäristönsä ominaisuudet huomioiva algoritminen kasvimalli olisi järkevä ensiaskel mallinnuksen toteuttamiseksi, jonka lähtökohta olisi ekologinen eikä voimakkaan visuaalispainotteinen. L-Systeemit 1960-luvun lopulla kehittänyt unkarilainen biologi Aristid Lindenmayer on algoritmisen kasvillisuusmallinnuksen uranuurtaja. Akateemisesta näkökulmasta tätä työtä on jatkettu muun muassa Calgaryn yliopiston Algorithmic Botany-tutkimushankkeessa.

kasvimallinnus digitaalinen maisema

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dragon_trees.jpg

Nykyisen BIM-ohjelmistokannan rakenne

BIM soveltuu mainiosti staattisten objektien mallintamiseen, mutta ei pysty esittämään esimerkiksi tavallisia vuorokauden tai vuodenaikojen kiertojen ilmasto-olosuhteiden vaihteluita tai mallintamaan helposti ihmis- ja eläinvirtojen kulkua. Koska maisema-arkkitehtuuri on pohjimmiltaan eri luonnonympäristön prosessien sovittamista toimivaksi kokonaisuudeksi, nykyisten BIM-ohjelmien kykenemättömyys luonnonprosessien mallintamiseen pahimmillaan ohjaa suunnittelua aivan väärään suuntaan. Vähimmäisvaatimus maisema-arkkitehdille sopivaan BIMiin pitäisi sisältää mahdollisuuden hallita ilmasto-olosuhteita ja aikaa vuorokauden- ja vuodenaikatasolla sekä suuren määrän algoritmisia valmiita kasveja, jotka reagoisivat esimerkiksi saatavaan valon määrään. Tekoälyeläimistö ei myöskään olisi pahitteeksi, jos suunnittelulla halutaan tukea monimuotoisuuden lisäämistä.

Näitä vaatimuksia toteuttavia ohjelmia on jo olemassa, ne vain eivät ole ympäristösuunnittelun alalta, vaan ne ovat jo käytössä videopeliviihteenä. Leuat auki loksauttava länkkärisimulaatio Red Dead Redemption 2 sisältää suuren osan näitä teknisiä ominaisuuksia uskomattoman kauniissa ja suuressa paketissa. Kuten aikaisemminkin, tämä teknologia valuu muiden käytettäväksi ensi vuosikymmenen aikana. Maisema-arkkitehtien kultainen mahdollisuus on tuoda ekologista totuudenmukaisuutta tähän suureen teknologiseen kuvaan.

Maisemamallinnuksen teoria syntyy helpoiten yliopiston ja ammattikunnan välisessä dialogissa ja luonnonympäristön mallinnuksen ongelmakohdat helpottavat vähitellen kasvavien konetehojen mahdollistaessa oikoteiden vähentämisen. Sen sijaan olemme rakenteellisessa ansassa nykyisten BIM-ohjelmien kanssa, jotka onnistuvat hyvin staattisen datan esittämisessä, mutta epäonnistuvat graafisesti korkealaatuisten ja dynaamisten elementtien esittämisessä. Omasta mielestäni pelimoottoriteknologia on vastaus tähän ainakin seuraavaksi vuosikymmeneksi, mutta näkisitkö itse jotain muuta vaihtoehtoa tietomallinnuksen toteuttamisen seuraavaksi askeleeksi?