Геопространственный цифровой двойник поможет эффективнее планировать городскую среду
Цифровые двойники, дающие представление о реальности нынешних условий и последствиях будущих сценариев, могут произвести революцию в планировании и эффективности городской среды.
От вечерних новостей до маркетинга недвижимости — виртуальные 3D-среды теперь, кажется, повсюду. Люди привыкли «летать» по любой части света, не вставая с кресла, или «ходить» из комнаты в комнату в архитектурной концепции ещё не построенного дома. Эти виртуальные трёхмерные сцены, часто называемые цифровыми двойниками, дают планировщикам представление о реальности нынешних условий и последствиях будущих сценариев. Их способность делать это революционизирует планирование и эффективность городской среды, от моделирования планов нового строительства до управления транспортными потоками и шумовым загрязнением.
Согласно недавних исследований, к 2027 году рынок технологий цифровых двойников достигнет $73,5 млрд. В большинстве случаев создание цифровых двойников становится возможным благодаря интеграции сенсорной технологии и технологии искусственного интеллекта (ИИ). Бортовые датчики быстро и экономично собирают точные изображения и данные о высоте, что становится основным компонентом создания 3D-среды. Алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения могут извлекать различную информацию о функциях для преобразования этих наборов геопространственных данных в иммерсивные цифровые двойники, готовые для визуализации и моделирования.
Одна из многих недавних разработок заключается в том, что цифрового двойника можно поддерживать в актуальном состоянии за счёт ввода данных в режиме реального времени в рамках постоянной обратной связи, способной расширять возможности действий и принятия решений. Это нововведение позволяет планировщикам глубже, чем когда-либо прежде, понимать текущее состояние физической среды, например городов, выявлять потенциальные проблемы и моделировать способы повышения эффективности.
Цифровые двойники используются для анализа и определения того, как изменения могут сделать городские районы более пригодными для жизни, навигации и устойчивого развития. Растущая доступность датчиков для сбора трёхмерных геопространственных данных также способствует демократизации технологии цифровых двойников. Теперь города не только могут себе это позволить, но и наборы данных, а также пакеты моделирования и симуляции, использующие 3D-данные, также могут быть получены и продуктивно использованы частным сектором в коммерческих целях.
Существует множество преимуществ использования цифровых двойников, но наиболее выгодными, несомненно, являются те, которые включают моделирование и симуляцию будущего для выявления последствий предлагаемых изменений в текущих условиях. Ниже представлены четыре сценария, демонстрирующие, как цифровые двойники изменят городскую среду в ближайшем будущем.
1. Обнаружение дорожного просвета автомобиля
Города становятся всё более перенаселёнными, значит, управление пробками на дорогах становится критически важным для мобильности и торговли. Создавая высокодетализированные виртуальные копии городских территорий, проектировщики могут визуализировать эффект домино от сбоев: люди опаздывают на работу, пропускают встречи, и задерживаются поставки продукции. Цифровые двойники могут моделировать новые зоны погрузки грузовиков за пределами оживлённого торгового комплекса. В сочетании с данными о дорожном движении в реальном времени и искусственным интеллектом, планировщики моделируют закономерности в новой зоне, чтобы найти потенциальные узкие места для въезда и выезда крупных транспортных средств. Инженеры-дорожники могут использовать эту оперативную информацию для определения альтернативных маршрутов крупных коммерческих автомобилей, сокращая количество помех.
Цифровые двойники также позволяют тестировать динамические решения, такие как интеллектуальные светофоры. Модели дорожного движения моделируются с использованием различных сценариев синхронизации сигналов для наиболее оптимального выбора времени и максимизации потока в разное время суток, а также во время особых мероприятий или праздников. В ходе инфраструктурных проектов влияние закрытия полос движения и объездов проверяется в виртуальном городе, а дорожные департаменты готовят планы действий в чрезвычайных ситуациях, зная точные последствия объездов.
Кроме того, автотранспортные компании могут использовать одно и то же моделирование цифрового двойника для обучения своих водителей перед перемещением по густонаселённым центрам определённых городов на маршрутах доставки, экономя время и даже сводя к минимуму выбросы от транспортных средств. Таким образом, цифровые двойники становятся виртуальной лабораторией инноваций в области планирования дорожного движения. Решения проверяются до их практического внедрения, которое когда-то требовало более дорогостоящих и разрушительных экспериментов.
2. Картирование шумового загрязнения
Реалистичная карта шума может стать ярким примером того, как цифровые двойники могут способствовать принятию эффективных решений. Шум существующего городского трамвая был смоделирован и представлен в виде пузырька объёма. Каждый слой пузырька отображает громкость в децибелах. По мере движения трамвая по городу движется и шумовой пузырь, точно показывая, где и насколько каждый уровень громкости влияет на жилые дома, офисы и рестораны.
Потенциальные арендаторы или покупатели жилья могут заранее использовать эту информацию, чтобы определить, будет ли в их новом доме слишком громко каждый раз, когда мимо проедет трамвай. Для трамвайной линии, находящейся на стадии планирования, проектировщики городского транспорта могут использовать ту же модель моделирования для определения наилучших маршрутов для снижения шумового воздействия или для планирования шумоподавляющих стен, которые защитят дома, больницы и школы от продолжающегося шумового загрязнения.
3. Планирование строительства небоскрёбов
Поскольку городские центры переживают быстрый рост, высотные многоэтажные дома распространяются в районах с ограниченной доступной землёй для нового строительства. В одном из реальных примеров разработчик предлагаемого высотного здания использовал цифрового двойника, чтобы продемонстрировать проект потенциальным инвесторам. Цифровой двойник смоделировал, как планируемая башня будет выглядеть в существующем городском пейзаже. Смоделировав здание на разной высоте, разработчик продемонстрировал, как дополнительные этажи и помещения повлияют на качество жизни и потенциально максимизируют доход за счёт арендных ставок и цен продажи на уровне пентхауса.
Эта модель также позволяет чиновникам городского зонирования проводить обширный анализ. Визуализируя планируемую башню в контексте соседних построек, проектировщики могут определить потенциальное воздействие на обзорность существующих зданий, которое может потребовать ограничения высоты, а также влияние на парковочные места и заторы. Департамент городского планирования также мог бы смоделировать отражение солнечного света от башни, чтобы оценить усиление воздействия теплоотвода или измерить величину новых теней, отбрасываемых на общественные парки.
Благодаря виртуальным моделям, цифровой двойник уменьшает спекуляции и помогает оценить компромиссы, связанные с новыми разработками. В этом конкретном примере цифровой двойник в конечном итоге предоставил всем заинтересованным сторонам комплексные средства для количественной оценки эффектов предлагаемого проекта перед его окончательным утверждением. По мере того, как эта технология развивается и становится всё более распространённой, решения и переговоры по городскому планированию обещают стать более информированными, повышая устойчивость и эффективность.
4. Планирование мероприятия
Организаторы мероприятий могут создавать потрясающе подробные и точные виртуальные модели площадок с помощью цифровых двойников. Различные места размещения и ориентации сцен визуализируются для уточнения макетов и планов продажи билетов для обеспечения максимальной посещаемости и дохода. Можно смоделировать ключевые факторы, такие как линии обзора и углы обзора, чтобы определить идеальные зоны для сидения с беспрепятственным обзором, а также акустику и освещение для улучшения восприятия аудитории за счёт оптимизации стратегий звука и освещения.
Самое главное – что представители органов общественной безопасности могут протестировать нанесённые на карту маршруты выхода, чтобы определить идеальные планы экстренной эвакуации. Движение толпы и потоки моделируются для выявления потенциальных узких мест, а также для размещения торговых палаток и удобств, чтобы минимизировать заторы. Цифровые двойники даже помогают программировать сложную пиротехнику или шоу дронов, оценивая линии огня, траектории полёта и бесполётные зоны, чтобы избежать препятствий. Точное картографирование улиц, переулков и переходов также помогает планировать при необходимости как можно более быстрый въезд машин скорой помощи и выезд посетителей.
Благодаря возможности исключить догадки посредством насыщенного информацией моделирования, цифровые двойники позволяют тщательно проектировать, планировать и оптимизировать события. Планировщики могут увеличить доход, используя информацию на основе данных, которую просто невозможно получить с помощью традиционных статических диаграмм или моделей планирования.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
