Näkyvyyden analysointi 3D-kaupunkimallista — Ohjelma tasoliittymän näkemäalueen analysointiin
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2024-03-11
Department
Major/Subject
Geoinformatics
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoinformatics (GIS)
Language
fi
Pages
61
Series
Abstract
Näkyvyysanalyysi on yksi 3D-kaupunkimallien lupaavimmista käyttökohteista. Tässä diplomityössä kehitetään tasoliittymän näkemäalueen analysointiin ohjelma, joka tuottaa sekä numeerista että visuaalista tietoa näkyvyydestä. Ohjelma analysoi näkyvyyttä tienkäyttäjän näkökulmasta työssä kehitetyn kohdetason konseptin avulla. Ohjelma toteutetaan Python-ohjelmointikielellä. Se lukee obj-muotoisen kolmioverkkomallin ja analysoi näkyvyyttä tienkäyttäjän silmäpisteestä kohdetasoon säteensuuntauksen avulla. Tienkäyttäjän silmäpisteen ja liittymän keskipisteen yläpuolella olevan pisteen välinen jana on kohdetason normaali. Jos liittymässä toteutuu näkemäaluevaatimusten mukainen näkyvyys, kohdetaso on kokonaisuudessaan näkyvissä. Näkyvyysanalyysin tulos esitetään numeerisesti prosenttiosuutena kohdetasosta. Ohjelma myös visualisoi mahdollisia näköesteitä kohdetason avulla. Ohjelman parametrejä, kuten tarkastelupisteen tai kohdetason korkeutta, voidaan joustavasti muuttaa. Tässä diplomityössä ohjelmaa käytetään kolmen Helsingissä sijaitsevan avoimen ja etuajo-oikeussuhteiltaan samanarvoisen tasoliittymän näkemäalueen analysointiin. Lähtöaineistona käytetään rajattua aluetta Helsingin kolmioverkkomallista. Näkyvyyttä analysoidaan sivutieltä lähestyvän auton kuljettajan näkökulmasta. Työssä tutkitaan kahta erillistä tapausta, joista toisessa kohdetason korkeus asetetaan henkilöauton korkeuden ja toisessa korkean ajoneuvon korkeuden mukaiseksi. Myös lähtöaineiston tarkkuuden vaikutusta tuloksiin arvioidaan. Työn keskeisimmät johtopäätökset ovat, että näkyvyyttä voidaan analysoida kolmiulotteisesti 3D-kaupunkimallista käyttäen laskennallisesti tehokasta säteensuuntausta. Menetelmän hyödyt korostuisivat entisestään jos ohjelmaa laajennettaisiin. Näkyvyysanalyysin lähtöaineiston tulee olla mahdollisimman yksityiskohtainen ja tarkka. Kehitettyä ohjelmaa voitaisiin hyödyntää näkemäalueiden toteutumisen valvonnassa sekä tie- ja kaupunkisuunnittelussa liikenneturvallisuuden parantamiseen. Ohjelman muodossa toteutetulla kolmiulotteisella näkyvyysanalyysillä ja kehitetyllä kohdetason konseptilla on lisäksi sovellusmahdollisuuksia myös muilla aloilla.Visibility analysis is one of the most promising areas for utilising 3D city models. In this master's thesis, a program is developed for analysing visibility in road intersections. Visibility is analysed from a road user's perspective that is presented trough a new concept of "target frame". The program is implemented in Python programming language. Visibility metrics are calculated from a Triangulated Irregular Network (TIN) using ray casting. The results of this visibility analysis are presented as percentages of the "target frame" visible for the road user. Objects obstructing the visibility can also be visualised in the target frame. The program allows its parameters to be changed. In order to validate the program, the study uses it to analyse three road intersections in Helsinki. In these cases, visibility is calculated from a perspective of a car approaching the intersection from a secondary road. Two cases for the target frame height are studied. In the first case the height is set to the height of a passenger car and in the second case the height of a bus is used. In addition, the study evaluates the effects of accuracy of the dataset. The main conclusion of the master's thesis is that 3D visibility metrics can be calculated from a 3D city model using ray casting. The source dataset should be detailed and accurate. The developed program could be utilised in city planning and in gaining information of visibility in current road intersections. In addition, the 3D visibility method implemented in form of a program and the presented "target frame" have potential in other fields as well.Description
Supervisor
Vaaja, MattiThesis advisor
Kurkela, MattiSarlin, Markus
Keywords
3D-kaupunkimalli, kolmioverkkomalli, näkyvyysanalyysi, säteensuuntaus, kaupunkisuunnittelu, tiesuunnittelu