У міру того, як міські центри перетворюються на складні мережі інфраструктури, транспорту та громад, управління цими системами для забезпечення сталості, ефективності та стійкості стає все складнішим завданням. Одним з найбільш трансформаційних рішень, що з'являються в цьому контексті, є цифровий двійник, створений за допомогою передових технологій картографування, моделювання та аналізу даних. Цифрові двійники мають потенціал радикально покращити способи планування, управління та оптимізації міст, що робить їх ключовим елементом «розумних» міст завтрашнього дня.
Що таке цифрові двійники в міському розвитку?
Технологія цифрових двійників - це точне моделювання фізичних об'єктів у реальному часі на основі даних з датчиків Інтернету речей, 3D-моделювання та алгоритмів машинного навчання. Ці цифрові моделі інтегрують шари даних з високою роздільною здатністю, включаючи геопросторові, екологічні та інфраструктурні показники, що дозволяє здійснювати безперебійний моніторинг і контроль у реальному часі. Використовуючи ГІС і високоточне 2D, 2,5D і 3D картографування, цифрові двійники можуть відображати складні міські елементи - дороги, інженерні мережі, будівлі, полегшуючи таким чином прогнозне моделювання та аналіз сценаріїв.
Цифровий двійник міста охоплює різні шари даних, включаючи інфраструктуру, навколишнє середовище, мобільний зв’язок, енергетику і навіть потоки даних у реальному часі.
Цифрові двійники в першу чергу спираються на різні типи зображень:
- Супутникові знімки: Захоплює великомасштабні географічні дані для міського планування, моніторингу навколишнього середовища та управління ресурсами.
- Аерофотознімання: Надає детальні зображення з високою роздільною здатністю, які часто використовуються для аналізу інфраструктури, в тому числі з дронів або літаків.
- LiDAR-сканування: Створює точні 3D-зображення місцевості та будівель, необхідні для моделювання рельєфу та імітації споруд.
- Інфрачервоне знімання: Відстежує теплові, енергетичні або структурні аномалії, допомагаючи в обслуговуванні будівель і моніторингу навколишнього середовища.
Ці зображення поєднуються для створення комплексних, реалістичних цифрових моделей-близнюків з підвищеною деталізацією.
Ключові особливості цифрових двійників міст:
- Моніторинг у реальному часі: Датчики, вбудовані в міську інфраструктуру, передають дані в режимі реального часу до двійника, що дозволяє містам швидко реагувати на інциденти або неефективність.
- Прогностичний аналіз: Міська влада може моделювати різні сценарії, наприклад, погодні явища або потреби в інфраструктурі, щоб зрозуміти потенційні результати.
- Інтеграція даних: Цифрові двійники консолідують величезні обсяги даних з різних джерел в одну цілісну платформу, підтримуючи прийняття обґрунтованих рішень.
Технологія картографування як ключовий компонент
Картографування є основою цифрових двійників: 2D, 2,5D та 3D моделі створюють детальне, багатовимірне представлення міських просторів. Кожен рівень картографування пропонує унікальні переваги:
- 2D карти: Надають основні географічні схеми та базові карти, часто з додатковими наборами даних, такими як дорожні мережі та інформація про зонування.
- 2.5D карти: Вносять інформацію про глибину на 2D-карти, дозволяючи візуалізувати висоту будівель та висоту інфраструктури.
- 3D карти: Цей рівень ідеально підходить для імерсивного моделювання та детального планування. Завдяки 3D картам створюються повністю тривимірні міські пейзажі, які можуть включати текстури, структурні деталі та точне зображення будівель.
Реальні приклади ініціатив цифрових двійників
Кілька міст по всьому світу вже реалізували проєкти цифрових двійників, продемонструвавши гнучкість і вплив цих технологій.
- Сінгапур: Проєкт «Віртуальний Сінгапур» використовує цифровий двійник у форматі 3D високої чіткості для покращення міського планування, енергоефективності та реагування на стихійні лиха. Платформа навіть імітує рух натовпу під час заходів, допомагаючи забезпечити громадську безпеку.
- Лондон: Лондон розробив цифрового двійника для управління міським енергоспоживанням і скорочення викидів, що відповідає цілям сталого розвитку міста. Модель інтегрує дані з будівель, транспорту та станцій моніторингу навколишнього середовища, щоб імітувати вплив нової інфраструктури на якість повітря та використання енергії.
- Нью-Йорк: Цифровий проєкт-близнюк Нью-Йорка зосереджується на стійкості міста, особливо до стихійних лих. Моделюючи інфраструктуру та критичні об'єкти, місто прагне підготуватися до екстремальних погодних явищ, передбачаючи та пом'якшуючи збитки.
Провідні сектори у впровадженні цифрових двійників
Автомобільний і транспортний сектор наразі лідирує на ринку цифрових двійників, забезпечуючи 21% доходу завдяки здатності технології підвищувати безпеку транспортних засобів, оптимізувати витрати та підвищувати продуктивність. Автомобільні компанії використовують цифрові двійники для моніторингу стану транспортних засобів, прогнозного технічного обслуговування та вдосконалення ланцюжка постачання.
Тим часом очікується швидке зростання телекомунікаційного сектору з прогнозованим середньорічним темпом зростання на рівні 40% з 2024 по 2030 рік, оскільки цифрові двійники підтримують моніторинг мережі, розподіл ресурсів та покращують надання послуг, підвищуючи якість обслуговування клієнтів та операційну ефективність.
Переваги цифрових двійників для міст
- Покращення процесу прийняття рішень: Точні моделі на основі даних дають міським планувальникам уявлення про потенційний вплив нових забудов, політик та інфраструктурних проєктів.
- Сталий розвиток та енергоменеджмент: Цифрові двійники допомагають контролювати та зменшувати споживання енергії, імітуючи вплив відновлюваних джерел енергії, допомагаючи містам досягти кліматичних цілей.
- Підвищення громадської безпеки: Міські двійники можуть моделювати маршрути евакуації та оптимізувати реагування на надзвичайні ситуації під час стихійних лих чи інших надзвичайних ситуацій.
- Економічне зростання: Цифрові двійники залучають інвестиції, створюючи «розумне» міське середовище, стимулюючи інновації та підвищуючи якість життя в містах.
Цікаві факти про цифрових двійників
- Давнє походження: Концепція «дзеркальної» моделі бере свій початок з місій НАСА «Аполлон» у 1960-х роках, коли моделі космічних кораблів на Землі дозволяли інженерам відстежувати та усувати несправності обладнання в космосі.
- Зростання ринку: У 2023 році обсяг світового ринку цифрових двійників оцінювався в 16,75 млрд доларів США і, за прогнозами, зростатиме зі середньорічним темпом приросту (CAGR) 35,7% у період з 2024 по 2030 рік. Такі країни, як США, Індія, Австралія, Бразилія, Саудівська Аравія та Південна Африка, вкладають значні кошти в рішення з цифрової трансформації для прискорення зацифрування.
- Кліматичні програми: Багато міст використовують цифрових двійників для аналізу екологічних даних, моделювання наслідків зміни клімату та оцінки стратегій пом'якшення наслідків.
Досвід VISICOM у створенні 2D, 2,5D та 3D цифрових карт по всьому світу створює основу для цифрових двійників.
Наші 3D/2D/2.5D геодані дають змогу створювати детальні моделі міського середовища, моделювати та прогнозувати процеси розвитку міської інфраструктури.
Використання 3D геоданих Візіком сприяє оптимізації міського планування, допомагають міським органам управляти енергоефективністю будівель і знижувати витрати.
Карти, вироблені Візіком, є цінним ресурсом для реалістичних симуляцій і навчання, тестування екологічних сценаріїв: від зміни рівня води до поширення забруднень.
Ми використовуємо штучний інтелект для перетворення зображень із високою роздільною здатністю на векторні карти високої чіткості (HD), забезпечуючи міста просторовими даними та інформацією, необхідними для створення сталого майбутнього.
