Digitala tvillingar för framtidens städer
Framtidens stad. Hur ser den ut? Hur fungerar den? Inom stadsplanering och arkitektur används ibland så kallade digitala tvillingar, en visualisering av stadens funktioner och flöden som ska underlätta framtidens stadsplanering och prognostisering. Tekniken kan bland annat användas till att simulera geologiska förändringar, öka tryggheten och minska exponeringen för föroreningar. Ramboll är en drivande partner inom det Göteborgsbaserade forskningscentret Digital Twin Cities Centre (DTCC) som ska utveckla metoder för att visualisera och simulera storstadsregioner.
Tanken bakom DTCC är att den ska agera som en innovationshubb för nya simuleringar och visualisering. Dessa kan bistå städer med att möta framtidens utmaningar inom bland annat hållbar stadsutveckling, segregation, översvämning, föroreningar, värmeböljor, trafikflöden och smittspridning. Genom att använda tillgänglig digital information om staden kan dess mående, utformning och funktion optimeras. Begreppet digital tvilling har funnits i ungefär 20 år och är tätt förknippat med både produktutveckling och fenomenet Smarta städer.
– Rambolls och samtliga samarbetspartners ambition är att DTCC inte bara ska vara ett kortlivat forskningsprojekt utan ett kompetenscenter där vi testar och förfinar verktyg och nya processer i pilotprojekt. När man arbetar i gränslandet mellan forskarvärlden och verkliga applikationer krävs både energi och mod att kunna genomföra projekten. DTCC är ett sätt att kroka arm med och ta hjälp av andra aktörer som vill vara drivande i Sveriges digitala transformation och hållbara stadsutveckling, säger Tara Wood, technical lead på Ramboll för delprojektet District Level Modelling & Simulation inom DTCC.
Stora möjligheter med rik datatillgång
Poängen med att skapa stora simuleringsmodeller över städer är att dra nytta av all den data som samlas in av sensorer installerade i det offentliga rummet, och ibland från rymden. Sensorer i byggnader, i broar, på vägar och andra offentliga platser kan mäta bullernivåer, trafikflöden, belastningar, energiflöden, kollektivtrafik och rörelsemönster. Digitala tvillingar handlar i grunden om att sammanföra data till en enhetlig simulering. Olika variabler kan matas in som sedan presenteras för användaren i form av visuella lager. En förändring av en variabel kan ge effekter på hela systemet, vilket simuleras i den digitala tvillingen. Vid eventuella avvikelser i simuleringen kan systemet tidigt varna användaren och möjlig gör en proaktiv åtgärd.
– Vi ser att mycket information och mätdata om våra städer finns tillgänglig redan idag. Problemet är att datan inte är samlad på ett ställe där den går att överblicka och interagera med för att förstå helheten. Inom mitt delprojekt tittar vi särskilt på vilken typ av datainsamling som krävs för att bygga upp en digital tvilling som beaktar förutsättningar ovan och under ytan på några utvalda stadsdelar, säger Tara Wood.
Vem ska använda applikationen?
Genom tillgången till avancerade simuleringsmodeller kan stadsplaneringen bli mer raffinerad och strategisk. Stadsdelsförvaltningar behöver detaljerad information för att fatta beslut om hur framtidens städer ska se ut. Medborgares rörelsemönster kan, som exempel, användas i stadsplaneringsprocessen och simuleras i form av partiklar, där varje partikel har ett antal egenskaper: ålder, vanor, arbete, med mera. Tara Wood menar att allt från stadsplanerare till arkitekter, kommunstrateger och enskilda medborgare ska kunna använda en digital tvilling. Beroende på användare kan olika funktioner vara relevanta; en medborgare vill kanske bara gå runt i den digitala staden, medan en stadsplanerare vill kunna se samverkan mellan olika trafiksystem och rörelsemönster.
– I Göteborg kan en digital tvilling över staden vara avgörande för framtiden. Det ska gå att simulera hur geologiska förändringar påverkar både gammal och ny infrastruktur. Här finns det många gamla hus med känsliga grundläggningar som sjunker med minst en centimeter per år. Att enkelt övervaka sådana förändringar gör staden bättre rustad för framtiden. Det kan också vara relevant för kuststäder där vattennivåerna väntas stiga, säger Tara.
Ett av delprojekten inom Digital Twin Cities Centre, Crowd Movement, syftar till att stödja beslutsfattande inom stadsplanering genom att prognosticera rörelsemönster för att utveckla stadsbilden. Modellen ska också kunna avgöra var i staden fotgängare exponeras för brott, buller, vind och föroreningar. Tanken är att på sikt kunna simulera rörelsemönster både på makronivå (stadsdelar) och på mikronivå (gatukorsningar och torg).
Politiska prioriteringar avgörande
När digitala tvillingar kommer användas i stor skala beror, enligt Tara, mycket på beslutsfattare och hur högt prioriterad frågan blir. Det handlar särskilt om att den politiska viljan i storstäderna ska finnas. Göteborg, som exempel, siktar på att bli klimatneutrala 2030 och innan dess kommer det att krävas en större tilltro till nya tekniker, återbruk av material och avancerade simuleringsmodeller för att bland annat säkra staden mot olika klimatscenarier. Liknande projekt äger rum inom bland annat Storbritannien och Nederländerna, som båda ligger långt fram i utvecklingen mot digitala tvillingar. Det beror främst på att det finns stora ambitioner från politiskt håll där beslutsfattare insett framtidsnyttan med sådana system och säkerställt finansiering och resurser. Tara Wood menar att nya tekniklösningar är en del av, men inte hela lösningen.
– Förutom politiska satsningar och raffinerade simuleringsmodeller är bland de mest effektiva sättet att hålla utsläppen låga på stadsnivå att underhålla befintliga byggnader och infrastruktur snarare än att bygga nytt. Det låter kanske inte helt sexigt, men det bästa vi kan göra är att förlänga livslängden på befintlig infrastruktur. Använder vi digitala tvillingar på rätt sätt kan även denna process underlättas, säger Tara.
Innovationscase – Hur våra medlemmar gör skillnad
Innovationsföretagens medlemmar driver samhällsutvecklingen framåt genom innovativa projekt. Med Innovationscase lyfter vi kontinuerligt särskilt spännande och nytänkande case från våra medlemsföretag.
Läsa alla case här.