Цифрові двійники міст стають важливим інструментом управління містами у всьому світі, в тому числі в Індонезії. У співпраці з Міністерством аграрних справ і просторового планування країни кафедра геодезичної інженерії Університету Гаджа Мада розробила план, проект і прототип цифрового двійника міста Сурабая, великого портового міста в Індонезії. У цій статті розглядається процес від 3D-моделювання до інтеграції даних про земельні ділянки за допомогою сучасного програмного забезпечення для моделювання та динамічних наборів даних. Прототип слугує основою для створення 100 цифрових двійників міст по всій Індонезії до 2027 року, забезпечуючи трансформаційну структуру для міського планування та управління просторовими даними.
У міру того як межі між реальним і віртуальним світами продовжують стиратися, цифрові двійники (DT) все частіше використовуються в різних секторах, включаючи виробництво, будівництво, енергетику, клімат, транспорт, охорону здоров’я та містобудування. У міських умовах це призвело до розвитку цифрових двійників міст (CDT). У цих контекстах 3D-кадастрові та просторові планові дані можуть слугувати основою для управління «5П» — людьми, планетою, процвітанням, миром та партнерством — пов’язаними з Цілями сталого розвитку (ЦСР).
CDT — це віртуальні копії міських активів, що охоплюють інфраструктуру, діяльність людей та умови навколишнього середовища. Багато країн світу впровадили ініціативи CDT для аналізу міст, моделювання та прогнозування. Визнаючи важливість цієї технології, уряд Індонезії, а особливо Міністерство аграрних справ та просторового планування, уклало партнерську угоду з кафедрою геодезичної інженерії Університету Гаджа Мада з метою розробки прототипу CDT для Сурабаї, другого за величиною міста Індонезії та місця розташування великого порту. Ця ініціатива є фундаментальним кроком на шляху до більш широкої мети створення 100 CDT по всій Індонезії до 2027 року.
Система управління земельними ресурсами в Індонезії Протягом останніх десятиліть потреба в ефективному управлінні земельними ресурсами в Індонезії стає все більш актуальною. Майже завершення систематичної реєстрації понад 126 мільйонів земельних ділянок у країні, відомої як PTSL, створило міцну основу для впровадження електронних сертифікатів для нових первинних реєстрацій та обслуговування даних, яке розпочалося у 2023 році. Інтеграція прав на землю з детальними просторовими планами також є частиною концепції, спрямованої на сприяння інвестиціям та поліпшення готовності бізнесу. Швидке зростання населення країни, особливо серед груп працездатного віку, підтримує її концепцію «Indonesia Emas 2045», яка спрямована на сталий розвиток, де процвітання та стабільність досягаються завдяки ефективному управлінню, включаючи ефективне управління землею.
Індонезія визнала необхідність переходу від традиційного 2D управління землею до сучасних 3D кадастрових систем. Протягом понад двох десятиліть уряд приймав стандарти та розробляв приклади використання для впровадження концепції 3D-кадастру, що завершилося прийняттям національної політики у 2021 році. Зараз нормативно-правові акти дозволяють вперше реєструвати 3D-ділянки над або під землею. Однак Індонезія все ще стикається з такими проблемами, як відсутність інтеграції між перекриваючимися багатоцільовими бізнес-процесами в 3D-дозволах та просторових планах, а також дефіцит стандартів та експертизи в цій галузі.
Перехід від традиційного 2D-підходу до управління земельними ресурсами до 3D-підходу передбачає перехід від звичайної кадастрової системи до багатоцільової кадастрової системи, що дозволяє управляти правами, обмеженнями та обов’язками (RRR) у трьох вимірах: на поверхні, над нею та під нею. Цей перехід підкреслює нагальну необхідність розвитку технології цифрових двійників в Індонезії. Така технологія допоможе візуалізувати реальні оновлення, пов’язані з RRR (включаючи транзакції, дозволи та розробки) у зв’язку з реальними міськими явищами (такими як трафік, забруднення та переміщення), що може значно вплинути на результати просторового планування та управління землею, все це за підтримки надійної інфраструктури земельної інформації.
Розробка цифрових двійників в Індонезії
Розробка цифрових двійників (DT) надає цінну можливість для вирішення існуючих проблем. Інтегруючи різноманітні набори даних, включаючи інформацію про землю, DT відповідають геопросторовій концепції Індонезії щодо ефективності та надійності в рамках ініціативи «Одні дані, одна карта». Це сприяє взаємодії та співпраці між установами. Ця цифрова трансформація сприяє створенню єдиної національної просторової структури, прокладаючи шлях для цифрового двійника Індонезії. Ця концепція покращує процеси прийняття рішень, дозволяючи політикам моделювати та аналізувати міські проблеми. Візуалізуючи ці виклики в рамках спільного цифрового двійника, уряди можуть проактивно покращувати стійкість міст, інтегруючи 3D-кадастрові дані, просторові плани та динамічні міські дані.
Програмне забезпечення для 3D-моделювання
CDT складається з двох основних компонентів: геометричних даних, що представляють 3D-структуру міських активів, та семантичних даних, що містять пов’язані атрибути та інформацію. Геометрична складність 3D-моделей зазвичай класифікується за стандартом рівня деталізації (LoD), що варіюється від LoD0 (2,5D-представлення) до LoD4 (високодеталізовані моделі, включаючи інтер’єр). Для прототипу CDT Сурабаї було обрано модель LoD2 з даховими конструкціями, щоб забезпечити баланс між деталізацією та практичністю.
При моделюванні міста Сурабая в 3D використовувалися два основних джерела просторових даних: ортофотографії та хмари точок. Ці набори даних були отримані за допомогою фотограмметрії, виконаної безпілотними літальними апаратами (БПЛА), та лідарних досліджень, що забезпечило високу роздільну здатність і якість даних для 3D-моделювання. Сирі дані пройшли ретельну обробку для забезпечення точності та узгодженості. Було проведено різні експерименти з моделювання структур LoD2, з особливим акцентом на фіксації детальної геометрії дахів. Моделювання дахів вимагало ітеративного вдосконалення за допомогою сучасних алгоритмів та ручних корекцій для досягнення бажаної точності.
Створення 3D-моделей є активною сферою досліджень з 1990-х років, в якій використовуються ручні, напівавтоматичні та автоматичні методи. Кожен метод має свої переваги та обмеження. У цьому пілотному проєкті було протестовано кілька програмних інструментів, зокрема SketchUp, Blender, ArcGIS, Autodesk Revit, Autodesk InfraWorks та City4CFD. Крім того, дослідницька група GeoAI & HD map з Університету Гаджа Мада розробила Geo-CARTA та CASCADE3D, настільні програми для автоматичного створення 3D-моделей LOD1 та LOD2. Blender, ArcGIS, Autodesk Revit та Autodesk InfraWorks були протестовані на різних зразках наборів даних. Ці інструменти були всебічно оцінені з метою визначення їх придатності для моделювання 3D-міських пейзажів.
Прототип цифрового двійника міста в Індонезії
Отримані 3D-моделі міст були оцінені на предмет повноти та геометричної точності за допомогою польових вимірювань. У випадку Сурабаї було використано CityGML, стандарт Open Geospatial Consortium (OGC) для взаємодії даних, а візуалізація була виконана за допомогою веб-платформи Cesium. Хоча візуалізація була вражаючою, спочатку їй бракувало інтеграції з реальним середовищем.
Для вирішення цієї проблеми було інтегровано декілька джерел динамічних екологічних даних, включаючи дані про вітер, якість повітря, температуру, індекс УФ, вологість, дорожній рух у реальному часі та записи з камер відеоспостереження, за допомогою API та даних місцевих органів влади. Ця інтеграція заповнила прогалину між фізичним і цифровим світами, втіливши суть справжнього цифрового двійника. Зокрема, система включала функцію оновлення транзакцій з земельними ділянками (наприклад, купівля-продаж, іпотека або передача у спадок) у режимі реального часу, демонструючи безперервний зв’язок між кадастровими даними та CDT. Ця функція підкреслює роль цифрових двійників в адмініструванні та управлінні земельними ресурсами. Реальна передача та зміна прав або титулів на землю також змінює відповідні дані в цифровому двійнику, з’єднуючи та інтегруючи обидва світи. Прототип включає повідомлення про зміну прав, що відбувається в реальному світі, наприклад, продаж або купівля землі.
Прототип CDT Сурабаї служить орієнтиром для Міністерства аграрних справ і просторового планування при розробці подібних моделей для інших міст Індонезії. Він підтримує візуалізацію з різним рівнем деталізації (multi-LoD), перехресний аналіз і фільтрацію атрибутів, вирішуючи технічні проблеми 3D-моделювання міст і інтеграції даних. Крім того, для інтеграції більш динамічних даних було додано симуляцію транспорту в режимі реального часу, наприклад руху поїздів. Прототип наголошує на доступності для користувачів, надаючи інтуїтивний веб-інтерфейс, що дозволяє зацікавленим сторонам взаємодіяти з міськими даними та аналізувати їх у режимі реального часу.
Прототип CDT також включає функції для моделювання умов навколишнього середовища, що дозволяє містобудівникам прогнозувати та вирішувати такі проблеми, як забруднення повітря та ризики повеней. Аналізуючи історичні дані та дані в режимі реального часу, планувальники можуть вживати цілеспрямованих заходів для пом’якшення екологічних проблем. Крім того, система підтримує співпрацю між різними зацікавленими сторонами, сприяючи обміну даними та спільному прийняттю рішень для сталого розвитку міст.
Амбіції та бачення
Ініціатива CDT відповідає більш широкій стратегії Індонезії щодо розумних міст, яка наголошує на сталому розвитку міст за допомогою передових технологій. Нова столиця Індонезії, Ібу Кота Нусантара (IKN), є прикладом такого бачення, поєднуючи розумний транспорт, управління даними та інфраструктуру, зберігаючи при цьому місцеву культуру та принципи зеленого міста. Технологія цифрових двійників відіграє вирішальну роль у досягненні цих цілей.
Прототип CDT в Сурабаї є результатом співпраці між Університетом Гаджа Мада та міністерством і забезпечує стандартизовану основу для масштабування впровадження CDT. До 2027 року Індонезія планує розробити 100 CDT, що відображає її прагнення використовувати цифрові технології для управління містами та забезпечення їхньої сталого розвитку. Амбіції Індонезії виходять за межі міського планування; вона розглядає CDT як невід’ємну частину управління катастрофами, адаптації до кліматичних змін та економічного прогнозування. Наприклад, CDT можуть моделювати потенційні сценарії повеней, що дозволяє владі впроваджувати ефективні стратегії запобігання. Аналогічно, інтеграція даних про відновлювані джерела енергії в CDT підтримує перехід до стабільних енергетичних систем. Поєднуючи технологічні досягнення з місцевим досвідом, країна добре підготовлена до подолання викликів та реалізації своєї візії цифрового інтегрованого та стабільного майбутнього.
