'Digital Twins' of digitale tweelingen van steden zijn virtuele replica's van echte stedelijke omgevingen die besluitvorming kunnen ondersteunen door de naadloos enorme hoeveelheden gegevens te integreren. Die gegevens zijn afkomstig uit verschillende bronnen, AI-gebaseerde datagestuurde modellen en simulatiemodellen en geven zo een gedetailleerd en dynamisch beeld van de dynamiek van de infrastructuur, diensten en activiteiten van een stad.
Dit innovatieve concept wordt steeds vaker gebruikt voor stadsplanning, slim bestuur en operationeel beheer, en biedt een krachtig hulpmiddel voor ambtenaren, stedenplanners en beleidsmakers om weloverwogen beslissingen te nemen en bij te dragen aan de verbetering van de duurzaamheid van het stadsleven. Computersimulaties en kunstmatige intelligentie in digitale tweelingen helpen om te begrijpen hoe veranderingen in een stad het milieu, de maatschappij en de economie beïnvloeden.
Gezamenlijke inspanning
Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben hun inspanningen strategisch afgestemd op baanbrekende innovatieve methodes. Ze koesteren kwaliteiten als concurrentievermogen, compactheid, duurzaamheid, inclusiviteit en veerkracht. Samen richtten ze daarom een samenwerkingsinitiatief op dat bekend staat als de "Digital Twin Geohub". Deze groep bestaat uit experts van verschillende faculteiten binnen de universiteit, die hun kennis en vaardigheden samenbrengen om de complexe uitdagingen van duurzame stedelijke ontwikkeling aan te pakken.
Door expertise uit vakgebieden als civiele techniek, kunstmatige intelligentie, geo-informatieverwerking en sociale wetenschappen te combineren, wil de Digital Twin Geohub een ecosysteem voor gebruikersgerichte besluitvorming vormen dat gebaseerd is op digital twins. Daardoor kunnen academici, praktijkmensen en besluitvormers de kracht van digital twins gebruiken voor het verzamelen, organiseren en analyseren van verschillende gegevens in één platform om te werken aan duurzame en veerkrachtige steden.
De groept werkt toe naar een zo groot mogelijke maatschappelijke impact van innovatief onderzoek door het verkennen van de potentie van digitale twins in het versterken van een onderzoeks- en innovatie-ecosysteem voor het bouwen van grote publiek-private samenwerkingen.
Hieronder staan gezamenlijke resultaten van drie recente projecten waarbij City Digital Twins succesvol zijn ontwikkeld en geïmplementeerd.
1. Een digital twin voor grondwaterspiegelbewaking en -controle
Het project voor het monitoren van grondwaterbeheer is geïnspireerd op de gedeelde behoefte aan actie van de gemeente Enschede. De Universiteit Twente heeft samen met de vertegenwoordigers van de stad gezocht naar de meest geschikte en implementeerbare oplossing voor deze hardnekkige uitdaging voor de stad. In de afgelopen jaren hebben frequente en intense droogtes en hevige regenval problemen veroorzaakt zoals wateroverlast en overstromingen van gebouwen. De gangbare oplossingen, zoals grondwaterbeheersingspompen, hebben een vaste capaciteit die ongeschikt is voor de extreme omstandigheden. Lage regenval kan schade toebrengen aan vegetatie en constructies, terwijl zware regenval kan leiden tot ondiepe boomwortels en binnendringend kelderwater. Dat brengt weer schade en overstromingsrisico's met zich mee. Voor effectief grondwaterbeheer in de stad is het cruciaal om deze uitdagingen in balans te brengen.
2. Digital twins voor berekening van stedelijke invloed op gevoelstemperatuur
Door verstedelijking, klimaatverandering en het stedelijk hitte eiland-effect is er een steeds grotere vraag naar een nauwkeurige manier om het warmtecomfort in de stad te meten. Dit project is een samenwerking tussen de Universiteit Twente, de Vrije Universiteit en de gemeente Enschede. Dit model geeft een automatische berekening van de stedelijke invloed op de gevoelstemperatuur en is gebaseerd op digital twins. Het geeft een waarde aan de gecombineerde impact van luchttemperatuur, vochtigheid, windsnelheid en zonnestraling op de gevoelstemperatuur. Deze meetmethode bevat verschillende omgevingsvariabelen en maakt het mogelijk voor stedenbouwkundigen, architecten en milieuwetenschappers om ruimten te ontwerpen waarin menselijk comfort en gezondheid voorop staan.
3. Digital twinstad voor afvalbeheer
De duurzaamheid van steden staat voor een grote uitdaging bij het omgaan met de enorme productie van afval, die wereldwijd jaarlijks de twee miljard ton overschrijdt. Ondanks deze enorme afvalproductie en de beperkte inzameldiensten, was er in Zuid-Afrika een duidelijke vraag naar een innovatieve oplossing. Daarom is er in samenwerking met de Universiteit van Pretoria een prototype ontwikkeld voor een digital twin voor afvalbeheer. De digital twin houdt rekening met belanghebbenden, betrokkenheid van burgers bij de identificatie van afvallocaties, simulaties voor afvalproductie, optimalisatie van afvalinzamelingsroutes en een controledashboard. Dit prototype integreert naadloos real-time monitoring, gestroomlijnde inzamelroutes en betrokkenheid van burgers via de open-source tool Epicollect5.
