Roland Billen en Imane Jeddoub, GeoScITY, UR SPHERES, Universiteit Luik
Het concept van de Digital Twin City is een nieuwkomer in de wereld van de smart cities. Heel wat steden over de hele wereld vielen al voor deze aanpak, terwijl er binnen dit kader steeds meer specifieke programma’s het licht zien – vooral op Europees niveau. Maar wat zijn die Digital Twin Cities? Welke rol kunnen ze spelen in stadsontwikkeling en ruimtelijke planning? Waar staan we, afgezien van het concept, qua concrete toepassingen?
De theorie
Algemeen genomen is een Digital Twin een dynamische virtuele representatie van een object of systeem die dat object of systeem weerspiegelt. Het bestrijkt de volledige levenscyclus, wordt geüpdatet op basis van real-time gegevens en maakt gebruik van simulatietechnieken, machine learning en redeneertechnieken om besluitvorming te ondersteunen
Bij de toepassing van dit concept op een stedelijk niveau moet rekening gehouden worden met de complexiteit en veelvormigheid van de stedelijke omgeving. In het geval van een stedelijke Digital Twin gaat het om een systeem van systemen dat in staat is om verschillende realiteiten (o.a. infrastructuur, omgeving en transport) te integreren (figuur 2). Dit is veel meer dan alleen een 3D-model, het is een coherente geometrische en semantische representatie die de mogelijkheid biedt om meerdere communicerende systemen met elkaar in verbinding te brengen. Ook interacties met de fysieke tegenhanger zijn mogelijk. De Digital Twin weerspiegelt de fysieke en functionele kenmerken van de stad met behulp van statische data – zoals over gebouwen, wegen en infrastructuurnetwerken – en dynamische data – zoals over verkeersstromen, luchtkwaliteit en sociaaleconomische gegevens. De Twin moet gegevens kunnen verwerken (modellering, simulatie) en visualiseren (2D, 3D, virtual reality, mixed reality).
Een Digital Twin kan worden opgevat als een integrerend dataplatform (o.a. GIS, BIM, CAD en IoT) dat meerdere dashboards biedt voor verschillende thema’s, zoals milieu, maatschappij en economie ten behoeve van studies, monitoring, simulaties en voorspellingen. Het systeem – dat gebaseerd is op een collaboratief, datagestuurd paradigma – moet kunnen helpen bij stadsbeheer en -planning op een manier die is aangepast aan de betrokken spelers, zoals experts, besluitvormers en burgers. Zij kunnen dan die evoluties in de stad monitoren – in sommige gevallen in bijna-realtime – of scenario’s testen vóór ze in het echt worden geïmplementeerd.
De praktijk
Tussen theorie en praktijk gaapt vaak een grote kloof. Maar hoewel het ontstaan van Digital Twin Cities aanvankelijk gepaard ging met heel wat hype, hebben sindsdien een aantal zeer interessante initiatieven het licht gezien die aan de verwachtingen van gebruikers lijken te voldoen.
Twee daarvan zijn het PLATEAU-project in Japan, dat Digital Twins van grote Japanse steden ontwikkelt, en de Digital Twin van de stad Helsinki, die pioniert met nieuwe ontwikkelingen (afbeelding 3), zoals het crowdsourcen van sociale en kwaliteitsgegevens (Urbanage-project).
Op Belgisch niveau is het vooral zaak een strategie te ontwikkelen die spoort met andere internationale initiatieven en die een algemeen kader creëert voor de ontwikkeling en het gebruik van Digital Twins. Hoewel elke stad haar eigen bijzonderheden heeft, blijft het onderliggende principe hetzelfde: de stedelijke omgeving modelleren met behulp van digitale gegevens om ze zo beter te begrijpen, te plannen en te beheren. Het delen van kennis en tools kan daarom iedereen ten goede komen, vooral in een relatief homogeen gebied.
Het DUET-project (Digital Urban European Twins) is een goed voorbeeld van deze aanpak. Dit project wil Digital Twins creëren om de besluitvorming in stedenbouw en openbaar bestuur in een aantal Europese steden, waaronder ook Belgische gemeenten, te verbeteren.
De uitdagingen zijn niet alleen technologisch van aard, maar ook economisch, regelgevend en organisatorisch. Het synergieconcept bij Digital Twin Cities impliceert immers het slopen van wanden tussen thematische gebieden die nu traditioneel in zuilen georganiseerd zijn (o.a. stadsplanning, transport, milieu, infrastructuur en energie) – een verandering die binnen de betrokken organisaties allesbehalve evident is.
GeoScITY Lab
Het Geospatial Data Science and City Information Modelling Lab (GeoScITY) van de Universiteit Luik onderzoekt en ontwikkelt al jaren innoverende initiatieven op het domein van Digital Twins. Daarbij leverden onder andere SEM3D en City2Twin volledig operationele resultaten voor het ontwikkelen van Digital Twin Cities.
In het SEM3D-project, een samenwerking met de Stad Luik en gefinancierd door het Tremplin IA Digital Wallonia-programma, hebben we een automatische productieketen van 3D-data opgezet om de kern van Digital Twin Cities te voeden. Met gegevens die het Waals Gewest ter beschikking stelde (Lidar-puntenwolken, luchtfoto’s, PICC-vectorgegevens), bouwden we een automatisch classificatiesysteem uit met behulp van AI-gestuurde deep learning. Op basis van dit classificatiesysteem maken we automatische reconstructies van 3D-objecten die zijn gemodelleerd in het CityJSON- of CityGML-formaat – allebei formaten die kunnen gebruikt worden in Digital Twin toepassingen
We werken ook aan de ontwikkeling van het City2Twin-platform, een webarchitectuur die als basis dient voor Digital Twins en die kan verbonden worden met verschillende databases (figuur 5). Het platform kan gebruikt worden voor het beheer van statische en dynamische gegevens en kan gekoppeld worden aan verschillende simulatie- en verwerkingstoepassingen. Een demonstratiemodel dat gebruik maakt van SEM3D-data en gegevens van pollutiemeters die ISSEP ter beschikking stelt, is hiervan een illustratie. City2Twin profileert zich dus als een innovatieve en open tool voor een slim en adaptief stedelijk beheer.
Conclusie
Uiteindelijk zouden Digital Twin Cities ons een beter inzicht moeten bieden in de complexiteit van moderne steden door verspreide gegevens te bundelen en traditioneel verzuilde analyses met elkaar te kruisen. Daardoor kunnen we stedelijke uitdagingen op een meer holistische manier aanpakken. Hoewel deze technologie nu geleidelijk aan over heel de wereld wordt ontwikkeld, is er toch nood aan coördinatie en inzet op verschillende niveaus – lokaal, regionaal, nationaal en internationaal – om er het volledige potentieel van te realiseren. Haar toepassing impliceert een ingrijpende paradigmaverschuiving in het systeembeheer en de interactie tussen systemen in steden. Onder andere geografen, stedenbouwkundigen en ruimtelijk planners hebben in deze ontwikkelingen een actieve rol te spelen, die verder gaat dan het simpelweg gebruiken van de voorhanden zijnde toepassingen.
Meer info:
https://www.digitalurbantwins.com
https://kartta.hel.fi/3d/atlas/#/legend
https://www.mlit.go.jp/plateau
https://www.geoscity.uliege.be/cms/c_12742331/en/geoscity-videos
Je moet ingelogd zijn om een reactie te plaatsen.