• Artikkelin kategoria:Artikkelit
  • Artikkeli julkaistu:21.3.2023

KAATIOsta kykyä tietomal­likaa­vojen tuot­tamiseen

Oulun kaupungin koordinoima KAATIO-hanke kehittää kuntien yleisesti käyttämiin kaavoitusohjelmistoihin kyvykkyydet tuottaa asema- ja yleiskaavoja valtakunnallisen Kaavatietomallin mukaisena. Mukana on 16 kuntaa ja kahdeksan ohjelmistoyritystä. Lokakuussa 2023 päättyvässä hankkeessa on menossa ohjelmistoratkaisujen pilotointivaihe.

Kirjoittaja

You are currently viewing KAATIOsta kykyä tietomal­likaa­vojen tuot­tamiseen
Kuva: Canva

Kuntien ja ohjelmistotoimittajien yhteinen ponnistus

KAATIO-hanke on valtiovarainministeriön Digikannustin-avustusta saanut hanke, jossa tuotetaan asema- ja yleiskaavoja valtakunnallisen tietomallin mukaisena eri ohjelmistoilla. Hankkeessa kehitetään työkalut kuntien käyttämiin ohjelmistoihin yhteistyössä ohjelmistotoimittajien kanssa. Hankkeen aikana tietomallia koeajetaan käytäntöön kuntien todellisissa kaavoitushankkeissa.

Hanketta koordinoi Oulun kaupunki ja mukana on 15 muuta kuntaa: Espoon kaupunki, Hyvinkään kaupunki, Kirkkonummen kunta, Lahden kaupunki, Lappeenrannan kaupunki, Lohjan kaupunki, Paimion kaupunki, Pihtiputaan kunta, Porvoon kaupunki, Raaseporin kaupunki, Tampereen kaupunki, Tyrnävän kunta, Uudenkaupungin kaupunki, Vantaan kaupunki ja Viitasaaren kaupunki. 

Kuntaliitto on ollut käynnistämässä hanketta ja edelleen aktiivisesti mukana hankkeen ohjausryhmässä. Spatineo Oy on hankkeessa mukana tarjoamassa teknistä osaamista Kaavatietomallin käytännön soveltamisesta tietojärjestelmissä ja rajapintapalveluissa.

Hankkeessa mukana olevat ohjelmistotoimittajat kehittävät uusia toiminnallisuuksia kunnissa jo käytössä oleviin suunnitteluohjelmistoihin. Tavoitteena on, että hankkeen jälkeen toiminnallisuudet ovat otettavissa käyttöön myös muissa Suomen kunnissa. 

On sovittu, että KAATIO-hankkeessa tehdystä kehitystyöstä ei veloiteta muitakaan kuntia, mutta käyttöönottoon liittyvät muut kustannukset on kunkin kunnan sovittava ohjelmistotoimittajansa kanssa. 

Ohjelmistotoimittajista mukana ovat Arkance Systems Finland (Novapoint), CGI (FactaMap PRO), ESRI (dmCity-järjestelmä), Gispo ja Sitowise (QGIS-pohjainen QAAVA-työkalu), Symetri (Fiksu), Sweco (YTCAD) ja Trimble (Locus Cloud). 

“Ohjelmistokehitys on tällä hetkellä hyvässä vauhdissa ja uusien toiminnallisuuksien pilotointi on alkanut”, kertoo hankkeen projektipäällikkö Pilvi Nummi Asiantuntijat n+1 Oy:stä. KAATIO-hanke ei ole yhteydessä ympäristöministeriön valmistelemaan RYTJ-järjestelmään, mutta kokemuksia ja tietoa vaihdetaan puolin ja toisin. 

KAATIOn myötä saadaan tärkeitä käyttökokemuksia Kansallisesta kaavatietomallista, joita välitetään RYTJ:n kehitykseen. “Hankkeen tiukan aikataulun vuoksi emme välttämättä pysty huomioimaan Ryhti-hankkeessa tuotettavia uusia määrityksiä. KAATIOssa kehitystyötä tehdään Kaavatietomallin version 1.1. perusteella”, Pilvi tarkentaa.

Tietomallimuotoinen kaava helpottaa kaavamääräysten koneellista tulkintaa

Kaavoituksen näkökulmasta siirtyminen tietomallipohjaiseen kaavoitukseen muuttaa eniten tapaa, millä kaavamääräykset laaditaan. Kansallisen kaavatietomallin tavoitteena on, että mahdollisimman suuri osa kaavamääräyksistä on koneellisesti tulkittavissa. 

Tämä edellyttää, että aiemmin usein tekstimuodossa ilmaistuja määräyksiä “pilkotaan” pienempiin osasiin hyödyntäen valmiita kaavamääräyskoodistoja. 

Näin voidaan esimerkiksi ilmaista koneluettavassa muodossa korttelialueelle osoitetun käyttötarkoituksen lisämääreitä, kuten asuinkorttelissa vaadittu liike- ja toimistorakentamisen kerrosalan minimiosuus kuten kuvan 1 esimerkissä. Tällaista ”rakenteista tietoa” voidaan helposti käyttää tilastojen tuottamiseen ja analysointiin sekä rakennuslupahakemuksen automaattisessa arvioinnissa.

Kaavatietomallissa kaavamääräysten ominaisuustiedot voidaan antaa koneluettavassa muodossa ja kohdistaa kaavan paikkatietokohteisiin.

Teknisellä sparrailulla ratkaisuja käytännön toteutuksen kysymyksiin

Spatineo Oy on sparrannut KAATIO-hankkeen ohjelmistotoimittajia Kansallisen kaavatietomallin soveltamisessa. 

“Etäyhteydellä järjestetyissä sparraustilaisuuksissa ja muissa KAATIOn esittelytilaisuuksissa Spatineon Ilkka Rinne on käsitellyt muun muassa Kaavatietomallin laatu- ja elinkaarisääntöjä, Kaavatietomallin rakennetta ja sisältöä, kaavatietojen validointia ja erilaisten kaavamääräysten ilmaisemista tietomallin avulla”, Pilvi Nummi kertoo. 

“Spatineon tarjoama tekninen tietomalliasiantuntemus on ollut projektin onnistumisen kannalta erittäin tärkeää.”

Spatineon yhteentoimivuusarkkitehti Ilkka Rinne pitää hanketta hyvänä haasteena sekä tietomallin suunnittelijoille että tietojärjestelmien toteuttajille. 

“On ollut erittäin mielenkiintoista olla seuraamassa ja sparraamassa ohjelmistotaloja ja hankkeen kuntia, nyt kun Ryhti-hankkeen eri projekteissa kehitettyä Kaavatietomallia vihdoin päästään konkreettisesti toteuttamaan ihan käytännössä. Vaikka kuinka miettii ja testailee ratkaisuja suunnittelupöydällä ja teknisissä piloteissa, tulee loogisen tason tietomallin soveltamisessa eri suunnitteluohjelmistojen tietovirtoihin ja käyttöliittymäratkaisuihin aina eteen jotain yllättävää ratkaistavaa”, Ilkka kommentoi.

”Kaavatietomalli on mielestäni selvinnyt tulikokeestaan hyvin ja osoittautunut kehityskelpoiseksi, mikä tietysti lämmittää suunnittelijan mieltä”, hän jatkaa.

Ketterät konsulttiyritykset rakennetun ympäristön tietomallihankkeiden voimavara

KAATIO-hanke ei suoraan kuulu ympäristöministeriön Ryhti-hankkeen piiriin, vaan lähtökohta on tietomallikohtaisen kaavatiedon käyttöönoton mahdollistaminen kuntien tietojärjestelmissä. 

Yhteys Ryhti-hankkeessa toteutettavaan Rakennetun ympäristön tietojärjestelmään (RYTJ) on toki nähtävissä, sillä KAATIO-hankkeessa tuotettavilla ohjelmistoratkaisuilla mahdollistetaan koneluettavan kaavatiedon siirtäminen ja vaihtaminen eri tietojärjestelmien välillä, niin kunnan sisällä, yhteistyökuntien välillä kuin RYTJ:n alueiden käytön tietovarannonkin suuntaan.

KAATIO-hankkeen lisäksi Spatineo on ollut pitkään aktiivinen myös Ryhti-hankkeessa. “Olimme Paikkatietokonsultit Oy:n kanssa ympäristöministeriön teknisenä tukena Kuntapilotti-hankkeessa vuonna 2018, Ubigun, Rambollin ja Navinovan kanssa tekemässä Tulevaisuuden maankäyttöpäätökset -projektia 2019 ja Asiantuntijat n+1 Oy:n kanssa Asema- ja yleiskaavan tietomallit -projektia 2020”, Ilkka Rinne summaa.

Rakennuspuolella Ilkka suunnitteli rakennuskohteiden ja rakentamisen lupapäätösten tietomallin ensimmäisen version ympäristöministeriön toimeksiannosta yhdessä Sitowisen ja Nosto Consulting Oy:n kanssa vuonna 2021.

“Olemme itse asiassa saaneet tammikuussa (2023) valmiiksi tuolloin laaditun loogisen tietomallin päivittämisen UML-muotoon laatu- ja elinkaarisääntöineen yhdessä Sweco Finland Oy:n kanssa. Kaupunkiseutusuunnitelman ja Rakennusjärjestyksen tietomallitkin syntyivät pääosin meidän suunnittelupöydällämme vuonna 2022, joten kyllä voi sanoa, että panostuksemme rakennetun ympäristön digitalisaation perustusten valamiseen on ollut merkittävä”, Ilkka kuvailee.

Paikkatiedon kansainvälisten standardien soveltamiseen perustuvien loogisen tason tietomallien suunnittelun osaaminen on Ilkan käsityksen mukaan Suomessa melko harvojen näpeissä. 

“Meidän kanssamme Ryhti-hankkeen eri projekteissa paljon mukana olleille Ubigun ja Gispon asiantuntijoille on muodostunut hyvä yhteishenki ja keskinäinen sparrailurinki. Välillä ollaan tietysti kilpailutuksissa eri leireissä, mutta meitä ohjaavat samat tolkullisen tietojärjestelmäkehityksen periaatteet: pyritään toteuttamaan ratkaisuja, jotka todella ratkaisevat asiakkaiden ongelmia, eikä vaan sitä, mitä pyydetään”, Ilkka kommentoi.

”Pienten, korkean osaamisen firmojen etuina ovat ketteryys ja innovatiivisuus: jäykkiä rakenteita on vähän ja oman osaamisen kehittäminen kiinnostaa enemmän kuin tasaisen varma puurtaminen.”

Tietomallimuotoiset kaavat uuden mahdollistajina

Vuoden 2023 alussa alkaneella Suomen ympäristökeskuksen luotsaamalla Rakennetun ympäristön tietojärjestelmän (RYTJ) toteutusprojektilla on näytön paikka, kun alueidenkäytön suunnitelmien ja rakennusten tiedot pitää käytännössä saada virtaamaan molempiin suuntiin kuntien kaavoittajien ja rakennusvalvojien suunnitteluohjelmistojen ja toisaalta kansallisten, keskitettyjen tietovarantojen välillä.

“Kansallista yhteen hiileen puhaltamista siinä kyllä tarvitaan, jotta kaavoituksen ja rakentamisen prosesseja saadaan oikeasti sujuvoitettua siten, että päästään sekä vähähiilisen rakentamisen tavoitteisiin että vähennetään turhauttavaa ja virhealtista tietojen syöttämistä moneen kertaan eri tietojärjestelmiä ja viranomaisia varten”, Ilkka kertoo. 

“Kaavoittajien ja rakennusvalvojien arkeen suurin käytännön merkitys on suunnitteluohjelmistojen käyttöliittymäratkaisuilla. Hyvin yhteentoimiviksi suunnitellut ja kansallisesti yhdenmukaiset tietovarannot ovat hyvän käyttökokemuksen mahdollistajia niin viranomaisille, yrityksille kuin kansalaisillekin.”

Tietomallimuotoisen kaavatiedon tuottamiseen tarvitaan uudenlaisia ohjelmistoratkaisuja, joita KAATIO-hankkeessa tuotetaan ja testataan. 

“Kaavatieto ei ole enää lähtökohtaisesti kuvamuotoista tekstiselityksineen, vaan osa kunnan alueiden käytön paikkatietoaineistoja. Monet Suomessa käytössä olevat suunnitteluohjelmistot ovat tässä jo pitkällä, ja loput kirivät hyvää vauhtia”, kertoo Ilkka. 

“Uskon, että yhteisesti sovitut, avoimet tietomallit ja rajapinnat myös avaavat suunnitteluohjelmistojen markkinaa uusille tuotteille ja yrityksille, jotka osaavat yhdistää korkealaatuisen käyttäjäkokemuksen nopeasti käyttöön otettaviin pilvi- ja web-pohjaisiin ratkaisuihin.”

Kaavatiedon GML-siirtoformaatti herätti hämmennystä

Spatineon liittyessä mukaan KAATIO-hankkeeseen huhtikuussa 2022 edessä oli käyttäjävaatimusten viimeistely ja teknisen vaatimusmäärittely laadinta mukana oleville ohjelmistotoimittajille. 

“Ensimmäisiä huomioita, joita esitimme hankkeessa, oli että vaikka Kaavatietomalli oli hyvin määritelty loogisen tason tietomallina, sen mukaista kansallista tiedontallennus- ja siirtomuotoa ei ollut olemassa. Kaavatietomallin mukaisuuteen liittyvien teknisen vaatimusten määrittely ilman tällaista yhteisesti sovittua fyysisen tason tietomallin toteutusta olisi ollut hyvin hankalaa”, Ilkka kertoo. 

“RYTJ:n vaatimusmäärittely oli vielä kesken, eikä sen rajapintojen ja käytettävien siirtotiedostojen määrittelyä saataisi KAATIOn käyttöön ajoissa, joten oli pakko määritellä KAATIOssa käytettävä Kaavatietomallin fyysinen siirtoformaatti itse.”

Formaatin osalta KAATIO-hankkeessa päädyttiin ehkä monen yllätykseksi GML-sovellusskeemaan, vaikka XML-formaattia pidetään hieman vanhanaikaisena paremmin web-ympäristöön sopiviin JSON-formaatteihin verrattuna. Keskeiset tekijät GML:n valintaan GeoJSON:n sijaan olivat eri koordinaatistojen ja monimutkaisempien geometriatyyppien standardisoitu tuki. IETF:n GeoJSON tukee virallisesti vain WGS84-koordinaatiston käyttöä, eikä esimerkiksi asemakaavoissa käytettyjä ympyrän kaarta hyödyntäviä tai 3D Solid -geometriatyyppejä. 

“Open Geospatial Consortium (OGC) työstää parhaillaan uutta JSON-FG -standardia, joka laajentaa GeoJSON-määritystä tarjoamalla vakioidut ratkaisut Kaavatietomallin geometria- ja koordinaatistotietojen JSON-muotoiseen koodaukseen. XML- ja GML-muotoisen datan käsittelyyn on valmiina runsaasti sovelluskirjastoja ja -ohjelmistoja, joten en näe mitään ongelmaa GML-pohjaisen tiedonsiirron käyttöön viranomaisten välisessä tiedonvaihdossa ainakaan lyhyellä aikavälillä”, kertoo Ilkka. 

“Kuntajärjestelmistä ja RYTJ:stä ulospäin, web-sovellusten käyttöön tarjottavissa rajapinnoissa JSON-teknologia on ehdottomasti paikallaan, ja web-pohjaisille karttasovelluksille tiedot jouduttanee joka tapauksessa muuntamaan WGS84-koordinaatistoon.”

Pilvipohjainen kaavatiedon validointirajapinta

Fyysisen siirtotiedoston formaatin määrittelyn jälkeen tuli eteen kysymys eri ohjelmistoilla tuotettavien GML-tiedostojen validoinnista, ja valmiuksista lähettää ja vastaanottaa kaavatietoa rajapintapalveluista. 

“Mielestäni oli tärkeää voida tarjota ohjelmistokehittäjille työkalu, jonka avulla he voisivat testata tuotetun tiedon tallentamista yksinkertaiseen HTTP-rajapintaan, ja saada välittömästi palautteen tuotetun tiedon oikeellisuudesta”, Ilkka kertoo. 

“Kaavatietomallin tietoyksiköiden tunnusten käsittelyn osalta oli myös tärkeää tuottaa ohjelmistoihin kyvykkyys vastaanottaa rajapinnassa generoidut pysyvät tunnukset takaisin suunnitteluohjelmistoon, jotta niihin suunnitteluprosessin aikana tehtäviä muutoksia voidaan hallita. Tällaisen palvelun toteuttamista ei ollut KAATIO-hankkeessa ajateltu, mutta pidin sitä kriittisenä hankkeen tavoitteiden toteutumiselle.”

KAATIOn ohjausryhmä oli samaa mieltä, ja niinpä Spatineossa lähdettiin toteuttamaan simuloitua kaavatiedon tallennusrajapintaa KAATIOn tarpeisiin.

KAATIOn simuloitu tallennusrajapinta matkii yksinkertaista kunnan sisäistä tai kansallista kaavatiedon tallennuspalvelua. Lähetettyjä kaavoja ei kuitenkaan todellisuudessa tallenneta palveluun. 

Vaikka kyseessä oli puolentoista vuoden KAATIO-hankkeen kehitys- ja pilotointivaiheita varten pystytettävä palvelu, se haluttiin tehdä modernien operatiivisten pilvipalvelujen parhaiden käytäntöjen mukaisesti. Alustaksi valittiin Amazon AWS, jonka hyödyntämisestä Spatineossa on laaja kokemus. Palvelu toteutettiin Python-kielellä ja käyttäen useita OpenAPI-rajapintojen toteuttamisen ja paikkatietojen käsittelyn avoimen lähdekoodin sovelluskirjastoja, kuten  FastAPI ja GDAL.

Palvelun toteutus seuraa Infrastructure as Code -mallia (IaC): kaikki palvelun teknisen ympäristön, resurssien ja ohjelmistokomponenttien konfigurointi tehdään kirjoittamalla koodia, jolloin samalla syntyy tarvittava, ja aina ajantasainen ylläpitäjän tekninen dokumentaatio. 

”Toteutettu järjestelmä on pelkästään KAATIOn käyttöön ehkä hieman järeä, mutta halusimme tehdä hyvän esimerkin siitä, miten paikkatietoaineistoja vastaanottava web-rajapinta tehdään pilviympäristössä ja modernein välinein ja helposti ylläpidettäväksi. Yhden kaavan siirtotiedostot voivat myös sisältää tuhansia tai kymmeniä tuhansia objekteja, joten ihan simppeli toteutus ei välttämättä olisi riittänyt. Halusimme palvelusta myös mahdollisimman huoltovapaan ja toimintavarman, sillä sen ylläpitoon ei hankkeessa juuri ollut resursseja”, kommentoi Ilkka. 

“Koko homma suunniteltiin ja toteutettiin parissa viikossa, ja laitettiin julkiseen GitHub-repositorioon (https://github.com/spatineo/kaatio-planvalidator) avoimen lähdekoodin GPL-3-lisenssillä, jotta kuka tahansa voisi ottaa siitä oppia.”

Ruutukaappaus KAATIOn simuloidun tallennusrajapinnan käyttöliittymästä tietomallit.ymparisto.fi-sivustolla. Itse rajapinta on kuvattu koneluettavan OpenAPI -määrityksen mukaisesti.

Hanke jatkuu vielä kesän yli

KAATIO-hankkeen etenemistä voi seurata hankeblogissa, missä on myös mahdollisuus kommentoida ja esittää kysymyksiä. Hankkeen projektipäällikkö Pilvi Nummen voi myös pyytää esittelemään hanketta muihin tilaisuuksiin.

Hanke päättyy lokakuussa 2023, jolloin järjestetään avoin loppuseminaari ja tulosten julkistus. Kaikki hankkeen tulokset ovat avoimesti hyödynnettävissä.

Artikkelia varten haastateltiin Pilvi Nummea, joka toimii digitaalisen ja vuorovaikutteisen kaupunkisuunnittelun asiantuntijana sekä tutkijana. Hän on myös KAATIO-hankkeen projektipäällikkö, Asiantuntijat n+1 Oy:ssä. Lisäksi hän toimii tutkijatohtorina Aalto-yliopistossa ja FinEst Centre for Smart Cities Taltechissä. Lisätietoa etunimi.sukunimi@nplus1.fi.

Ilkka Rinne on yksi Spatineon perustajista ja toimii nykyisin yrityksen yhteensopivuusarkkitehtinä.

Haastattelijana toimi Spatineon Luukas Raatikainen, lisätietoa: etunimi.sukunimi@spatineo.com.