Rakennusten 3D-mallinnus ja mallien käyttäminen WebGL-sovelluksessa

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli tutkia kolmiulotteisen rakennusmallinnuksen tekniikoita ja käytänteitä. Työssä selvitettiin, miten olemassa oleva rakennus voidaan mallintaa kolmiulotteiseksi kappaleeksi ja mitä kaikkea tulee ottaa huomioon, jotta sitä pystyttäisiin hyödyntämään selaimella toimivassa web-sovelluksessa. Pyrkimyksenä oli, että arkkitehtuurimuseolle mallinnettaisiin vesitorni käyttäen annettuja pohjapiirroksia ja kuvamateriaalia. Vesitorni oli tämän jälkeen upotettava WebGL-sovellukseen, jossa sitä pystyisi pyörittelemään ja tutkimaan.

Vesitorni mallinnettiin CAD-ohjelmalla käyttäen pohjapiirroksista jopa puolen millimetrin tarkkuudella mitattuja etäisyyksiä. Kuva-aineistoa hyödynnettiin vaikeasti hahmotettaviin kohtiin, ja torni pyrittiin mallintamaan mahdollisimman tarkasti vastaamaan todellisuutta. Tässä oli huolehdittava myös mallin geometrian tarkkuudesta, joka ei saanut olla liian suuri. Vesitornia varten luotiin materiaalit, joiden avulla lopullinen malli saatiin näyttämään realistisemmalta. Malli tuotiin CAD-ohjelmasta ulos sekä kokonaisena että leikattuna kahtia, jotta lopullisessa sovelluksessa niiden välillä pystyisi vaihtamaan. WebGL-sovellus luotiin käyttäen erityistä grafiikkakirjastoa, ja se upotettiin vesitornista kertovaan sivustoon.

Insinöörityössä saavutettiin kaikki asetetut tavoitteet, vaikka se kestikin ajallisesti suunniteltua pidempään. Lopputuloksena syntyi WebGL-sovellus sivustoineen, ja se liitetään osaksi arkkitehtuurimuseon omaa sivustoa. Vesitornin mallia pystyy pyörittämään, liikuttamaan ja suurentamaan hiirtä käyttäen, ja mallia pystytään vaihtamaan kokonaisen ja läpileikatun välillä.

Työn teko osoittautui monimutkaiseksi, mutta mielenkiintoiseksi prosessiksi, jonka tulokset hyödyttävät arkkitehtuurimuseota mahdollisissa vastaavissa projekteissa.

The purpose of this thesis is to study the techniques and practices used in architectural 3D modeling of buildings. The goal was to investigate how an existing building can be modeled and what should be considered when using the model in a web application. The starting point of the project was that a museum of architecture had ordered a web application where the model of a water tower could be rotated and examined.

The water tower was modeled in a CAD software using old blueprints and photographs as the only reference material. The drawings were measured with an accuracy of half a millimeter. The photos were used when the geometry of the building was hard to understand. The tower was modeled to resemble the actual water tower as precisely as possible. However, it was important to pay attention to the resolution of the model so that it would not be too heavy for the application. All the materials were made as realistic as possible. The final tower models were exported from the CAD software, and a WebGL application was created using an additional graphics library. The final application was embedded in a web site with additional information about the water tower.

All set goals were met during this project and the results are clear. The final product is a visual WebGL application that can be found on the web site of the museum of architecture as its own subsite in the future. The model in the application can be rotated, shifted and zoomed in and out with a mouse and it is possible to switch between a full view and a sectional one.

The whole task took longer than planned, in total 140 hours. It was a complex but interesting process, and the model will be helpful in perceiving the structure of the tower, especially after its deconstruction. The museum of architecture will use the results in their possible future projects as this task gathered information on the required resources and how the development process should be carried out as a whole.