Digitální dvojče je virtuální model systému, fyzického objektu nebo i celé krajiny. Tento model je vytvořen shromažďováním rozsáhlých dat z různých zdrojů – od senzorů, dat z pasportů, až po přesné 3D mapy. Geografická data jsou následně v jednotném datovém formátu doplněna v databázi o vlastnosti. Data jsou integrována do jedné platformy a lze s nimi pracovat interaktivně. Vyhýbáme se tak jejich tisknutí a práci s papírovými podklady.
Přechod k digitálním dvojčatům budov, staveb, ale i celých provozů je v souladu se současným trendem, zejména konceptem "Průmysl 4.0". Díky jedné digitální platformě může digitální dvojče poskytnout podrobný přehled o minulosti, stavu, výkonu a plánu reálného objektu, obce či města.
Při aplikaci na podkladovou 3D mapu se digitální dvojče stává klíčovým nástrojem pro přesnou a dynamickou vizualizaci městských prostorů, infrastruktury a dokonce celých měst. Texturované 3D mapy poskytují realistické a detailní zobrazení prostředí, které, když jsou spojeny s digitálním dvojčetem, umožňují simulaci různých scénářů a plánování ve virtuálním prostoru.
Správa infrastruktury: Digitální modely mostů, silnic a dalších infrastrukturních prvků mohou pomoci ve výpočtech a plánování stavby. Geografická data infrastruktury doplněná databází umožňují inženýrům monitorování stavu infrastruktur, předvídání a plánování potřebné údržby nebo oprav, či evidenci událostí.
Krizové řízení: V případě přírodních katastrof mohou digitální dvojče a 3D mapy nabídnout rychlou a přesnou vizualizaci postižených oblastí, což usnadňuje plánování a koordinaci záchranných i obnovovacích prací.
Digitální dvojče města vytváří sémantický 3D model města, které je členěno na objekty doplněné databází s vlastnostmi. Digitální dvojčata budov může obsahovat i modely fasád (okna, vstupy) a střech s větší či menší přesností. Model města obsahuje zpravidla i 3D plochy vozovek, cyklostezek, chodníků, technické infrastruktury, či vegetace. Kromě staveb jednotný model zahrnuje i zařízení a umožňuje tak propojit do digitálního dvojčete různá data o populaci, dopravě či mobilitě, mikroklimatu a spotřeba energie. Tato integrace dat umožňuje různé analýzy a využití, včetně hodnocení nových stavebních projektů, modelování dopravy a životního prostředí, zlepšení bezbariérovosti, správy městského majetku a studium prostorového chování obyvatel.
Globální 3D data města jsou vystavěna ze snímků šikmého leteckého snímkování, pro větší přesnost doplněné leteckým laserovým skenováním (LIDAR). Data získaná automatickým zpracováním je nutné lokálně čistit, nebo modelovat detailnějšími technologiemi. Modely ulic a pozemních objektů je vhodné zhotovit či aktualizovat i s pomocí mobilního mapování. I v tomto případě je kromě vlícovacích bodů vhodné společně s 360° kamerou snímat data pomocí LIDAR.
Použití technologie digitálního dvojčete pro plánování měst umožňuje vizualizaci celé infrastruktury ve 3D formátu. Integrací dat o inženýrských sítích do tohoto modelu lze přesně určit umístění jednotlivých prvků, jako jsou plynové, vodní či elektrické instalace. Díky tomu je možné provádět potřebné revize a aktualizace infrastruktury efektivněji a předejít možným haváriím.
Model města Kuřim ve 3D od Top-Gis
Digitální dvojče budovy je, jak už bylo řečeno, digitalizovaný model fyzického objektu, jako je například továrna či její část, který obsahuje integrovaná data jako plány podlaží, uspořádání prostor, nezbytné rozvody a CAD výkresy. Všechny tyto informace jsou bezpečně uloženy v cloudu, což umožňuje přístup k datům z různých zařízení – tabletů, mobilů, desktopů či notebooků.
V průmyslových podnicích digitální dvojče slouží jako virtuální replika reálného prostředí, což umožňuje správu majetku, jako jsou výrobní stroje a zařízení, plánování změn díky měření prostoru, optimalizaci procesů, simulace výrobních scénářů, využití virtuální reality pro školení zaměstnanců, uchovávání důležitých dokumentů a monitorování a správu technických závad prostřednictvím senzorů. Tato technologie nabízí široké možnosti využití, zejména v kontextu Průmyslu 4.0, a přináší časové a finanční úspory díky efektivní centralizaci dat.
Ilustrační obrázek, vytvořeno s DALL·E
Digitální dvojče je širší koncept než BIM, když zahrnuje nejen stavebnictví, ale i další průmyslová odvětví a integruje rozsáhlá data.
Digitální dvojče je dynamický digitální model, který je propojený s fyzickým objektem a aktualizuje se v reálném čase na základě dat ze senzorů a dalších zdrojů.
Oproti tomu se BIM model primárně používá pro návrh, výstavbu a správu budov a infrastruktury. BIM integruje proces tvorby a správy digitálních reprezentací fyzických a funkčních charakteristik místa. BIM model je aktualizován během fáze návrhu a výstavby a slouží dále jako statický referenční bod pro správu budov.
Building Information Modeling (BIM) je vysoce standardizovaný proces, který využívá různé normy a směrnice k zajištění jednotnosti a kompatibility v rámci stavebnictví. Pro standardizaci BIM existují mezinárodní normy (ISO 19650). Mnoho zemí také vytváří vlastní závaznou BIM legislativu a vyvinulo své vlastní národní standardy, například britská BS 1192 nebo americká NBIMS.
BIM je typický společným datovým prostředím (CDE), což je společný úložný prostor pro všechny relevantní informace o projektu, který umožňuje jejich snadné sdílení a aktualizaci mezi různými zainteresovanými stranami. BIM využívá standardizované formáty souborů, jako je Industry Foundation Classes (IFC), které umožňují výměnu dat mezi různými softwarovými platformami bez ztráty informace. Finálně BIM zahrnuje standardizované pracovní postupy a procesy, které zajišťují, že všechny fáze projektu, od návrhu po výstavbu a údržbu, jsou koordinovány a efektivní.
Jednou z hlavních výzev při vytváření a udržování digitálních dvojčat je zajištění, aby data, na kterých jsou modely založeny, byla aktuální a přesná. To vyžaduje neustálé shromažďování a analýzu velkého množství dat. S rostoucími technologickými možnostmi a pokrokem v oblasti umělé inteligence a strojového učení se však otevírá cesta k ještě detailnějším a dynamickým digitálním dvojčatům.
V budoucnosti můžeme očekávat, že digitální dvojče a 3D mapy měst či lokalit budou hrát ještě větší roli v plánování a správě městských prostorů, ve správě infrastruktury a v mnoha dalších oblastech. Tento vzájemný vztah mezi virtuálním a reálným světem nabízí obrovský potenciál pro zlepšení kvality života, efektivity a udržitelnosti v urbanizovaných oblastech.