Simuleringar i planeringsprocessen med 3D-stadsmodeller

Abstract

In Sweden, the urban planning process plays an important part of developing sustainable cities. Therefore, it is regulated by multiple requirements to ensure that nothing is built in areas where people may be negatively affected. The requirements are controlled at different stages in the process and there are recommended methods and guidelines on how to control them. Even if the requirements are controlled at different stages, multiple analyses have to be made in the early stages of the planning process. The reason is that a decision in an early stage can make it difficult to meet the requirements later. A small mistake can cause huge expenses. Today there are multiple simulation tools to control these requirements but many of them are quite advanced and the calculations can take a long time.

To be able to do many of these simulations, you need geographic data since existing conditions can influence what can be built. Tall buildings cause shadows and make it difficult to meet the daylight conditions, while big roads cause noise pollution which can be reduced by surrounding vegetation. To be able to use the data in simulation tools there are benefits if they are harmonized, so less time is spent on handling the data and more on the analyses and planning. One way to save geographic data is in the form of a 3D city model that can accurately represent urban physical environment. In addition, it has to be decided what data the 3D city model should store, in what level of detail and quality.

The purpose of this master’s thesis is to study what a 3D city model should include to support the urban planning process and all simulations that are made. The thesis contains a description of the Swedish urban planning process, what requirements have to be taken into account and how the requirements are controlled. 3D city models are also explained with a few examples on how other countries have implemented them. A vision is presented showcasing how the relationship between 3D city models, urban planning process and simulation tools should be.

A case study is performed that investigates a small area in Malmö with the help of the simulation tool Spacemaker. Spacemaker creates building models that are then used for simulations that are made in the urban planning process. The geographic data used are from the 3D city model 3CIM which is under development as a part of a collaboration project between the three biggest cities of Sweden and Lund University. One of the suggested building models is chosen for export and then visualized with the 3CIM model.

The result of the study shows that it is possible to use a 3D city model for simulations in the early stages of the urban planning process. However, the simulation tools need to be able to support 3D city models for both import of input data and export of simulation results. In the later stages of the planning process, it is necessary to use information about the building’s interior traits and, which that case, would require a higher level of detail than what is implemented in 3D city models today.

Abstract (Swedish)

Samhällsbyggnadsprocessen är en viktig del av samhällsutvecklingen där flera krav ställs för att skapa goda och hållbara möjligheter för alla. Vid byggnation måste man undersöka de befintliga förhållanden så att man inte bygger på en olämplig plats, men även analysera bland annat buller från trafik som har direkt påverkan på människors hälsa. Alla kraven undersöks vid olika skeden i planeringsprocessen och man behöver redan i ett tidigt skede ta hänsyn till dem. I ett tidigt skede är det svårt att veta det slutliga resultatet och om man tar ett felaktigt beslut kan det innebära stora kostnader för att göra ändringar i den förslagna planen eller byggnaderna senare. Idag finns det flera simuleringsverktyg men många av dem är avancerade och simuleringarna tar tid att göra.

För att kunna utföra alla analyser som görs under planeringsprocessen behöver man tillgång till geodata, då befintliga förhållanden kan ha stor inverkan på vad som går att bygga. Höga byggnader skuggar och gör det svårt att uppfylla krav om dagsljus. Stora vägar ger ifrån sig mycket buller, men finns det mycket vegetation kan de dämpa bullret. Geodatan behöver därmed vara harmoniserade så det kräver mindre arbete för att få in dem i verktyg för analyser och mer tid att ägnas åt planering. Ett sätt att spara geodata är i form av en 3D-modell som är anpassad för städer. En 3D-stadsmodell som detta ska representera verkligheten och man behöver därmed bestämma vad för information den ska innehålla.

Syftet med examensarbetet är att undersöka vad en 3D-stadsmodell bör innehålla och hur den bör vara strukturerad för att stödja planeringsprocessen och de simuleringar och analyser som görs. I examensarbetet förklaras hur planeringsprocessen hanteras idag, de krav som ställs och hur kraven analyseras. Utöver planeringsprocessen beskrivs vad en 3D-stadsmodell är och hur olika länder har implementerat en. Därefter tas en vision fram som föreslår hur sambandet mellan 3D-stadsmodeller, planeringsprocessen och simuleringsverktyg kan se ut.

I fallstudien undersöks ett mindre område i Malmö stad med hjälp av simuleringsverktyget Spacemaker. Spacemaker tar fram byggnadsförslag som man därefter kan använda för att utföra några simuleringar inom planeringsprocessens ramar. Den geodata som används kommer från 3D-stadsmodellen 3CIM. 3CIM-modellen är från ett projekt för att ta fram en svensk nationell informationsmodell baserad på CityGML. 3CIM är för tillfället under utveckling. Ett av byggnadsförslagen som skapas i Spacemaker väljs ut och konverteras så att den kan visualiseras tillsammans med 3CIM-modellen.

Resultatet visar att man med hjälp av en 3D-stadsmodell kan utföra simuleringar i tidigare skeden av planeringsprocessen. Däremot behöver simuleringsverktygen vara mer anpassade för 3D-stadsmodeller vid import och export av data. Det hade också varit fördelaktig om simuleringsresultaten kunde importeras in i en 3D-stadsmodell. Vid senare skeden i planeringsprocessen behöver man information om en byggnads interiöra egenskaper och, i det fallet, krävs en högre detaljgrad än vad implementerade 3D-stadsmodell har idag.

• author: Ulin, Emelie
• supervisor: Lars Harrie; Karolina Despoina Pantazatou
• organization: Surveying (M.Sc.Eng.); Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
• course: EXTM05 20211
• year: 2021
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering; Earth and Environmental Sciences
• keywords: 3D-stadsmodeller, CityGML, planeringsprocessen, simuleringar, dagsljus, buller
• publication/series: Examensarbete i geografisk informationsteknik
• report number: 31
• language: Swedish
• id: 9067020
• date added to LUP: 2021-10-26 16:57:37
• date last changed: 2021-10-26 16:57:37