Цифровой двойник — это виртуальная копия физического объекта. Эта технология появилась в промышленности и затем стала активно распространяться на другие отрасли, например, городское развитие и управление.
Цифровой двойник города помогает принимать решения по реконструкции и новому строительству, планировать развитие городской среды, предвидеть последствия вводимых изменений, а также обнаруживать и анализировать проблемы, управлять инфраструктурой с учетом действующих регламентов и интересов жителей.
Цифровые двойники разрабатывают по 3D-моделям, которые наглядно отображают взаимодействие различных процессов и компонентов городской среды. Мы создаем трехмерные модели с применением фотограмметрического метода или воздушного лазерного сканирования. В некоторых случаях сочетаем эти технологии для обеспечения высокой детализации и реалистичности будущей модели. Подробнее о технологии 3D-моделирования мы писали здесь.
Что же получается на практике? Давайте рассмотрим на реальных примерах.
Кронштадт: цифровая основа умного города
В рамках стратегического сотрудничества ПАО Мегафон и Санкт-Петербурга Геоскан разработал единую веб-платформу для эффективного управления городским хозяйством Кронштадта.
Ее основой стал цифровой двойник города. Была произведена аэрофотосъемка территории Кронштадта и обработка полученных снимков в ПО Agisoft Metashape Professional.
По результатам работ были получены:
- ортофотоплан города с разрешением 5см/пикс и СКО – 10 см;
- точная измеряемая 3D-модель города;
- цифровая матрица высот;
- 3D-модели отдельных знаковых объектов Кронштадта;
- набор векторных слоев и атрибутивной информации по объектам на территории Кронштадта.
С помощью трехмерной модели был проведен анализ и диагностика состояния всех городских систем, ЖКХ, городской инфраструктуры, собраны исходные данные и атрибуты объектов.
Полученные данные визуализированы на цифровом двойнике для более быстрого восприятия и удобства работы. Платформа агрегирует разнородные данные и способна выдавать их в нужном виде для принятия управленческих решений, причем в географической привязке к каждому объекту или группе объектов.
3D-модели Томска
Перед департаментом архитектуры и градостроительства г. Томска стояла задача обновления топографического плана города. Наиболее подходящим инструментом для этого была выбрана аэрофотосъемка, которая позволила получить три массива данных: ортофотопланы, матрицы высот и 3D-модели местности.
Сама по себе 3D-модель мало что решает — для ее эффективного использования нужны соответствующие инструменты и сервисы. В данном случае – это 3D-портал города Томска «Строим город вместе», где можно публиковать проектируемые решения по изменению городской среды и обсуждать их. 3D-портал предоставляет наглядное представление предлагаемых решений и тем самым позволяет профессионалам (архитекторам и проектировщикам) вести диалог с непрофессионалами в этой области (горожанами, депутатами, членами общественных комитетов и т.д.).
Портал организован таким образом, что он позволяет любому заинтересованному человеку – будь то застройщик, инвестор, проектировщик или гражданин – зарегистрироваться и получить необходимую информацию и принять участие в совместной работе.
Создание высокоточной трехмерной модели Тульской области
В результате обработки 6 000 000 фотоснимков были созданы: ортофотопланы с разрешением 5 см/пиксель для территорий населенных пунктов и 10 см/пиксель для межселенных территорий, высокоточные текстурированные 3D-модели населенных пунктов, 1443 цифровых моделей населенных пунктов. Объем полученных данных составил 218 Тбайт. На основе этих данных были созданы: трехмерная модель, ортофотоплан, цифровая модель местности и фотопанорамы города.
Анализ и обработка отснятых материалов с целью получения ортофотопланов и моделей местности выполнялась в камеральных условиях с помощью специализированного программного обеспечения автоматизированной фотограмметрической обработки — Agisoft Metashape Professional.
Благодаря проведенным работам, были выявлены нарушения земельного законодательства, реестровые и технические ошибки, осуществлено зонирование территорий и определен потенциальный экономический эффект от устранения нарушений. Так, потенциальные экономические эффекты от легализации незаконно используемых территорий (самозахватов) составляют 3,4 млрд руб. однократных и 165 млн руб. ежегодных поступлений (по оценке НЭО Центра), а ежегодный сбор продукции с используемых не по назначению сельскохозяйственных земель мог бы составить 5 млрд руб.
3D-модель Нижневартовска
В сотрудничестве с Институтом территориального планирования (ИТП) «Град» Геоскан принял участие в разработке ЦИМ УРТ — цифровой информационной модели управления развитием территории города Нижневартовска. ЦИМ УРТ создавалась как комплекс взаимосвязанных методов, ресурсов и технологий на платформе Муниципальной геоинформационной системы (МГИС) г. Нижневартовска. Основными ее компонентами являются:
- МГИС — ядро cистемы как хранилище цифровой инфраструктуры;
- 2D-интерактивная карта, которая визуализирует открытые 2D-данные ЦИМ УРТ;
- 3D-портал, который обеспечивает визуализацию 3D-данных ЦИМ УРТ и работоспособность части инструментов управления развитием территории.
Была проведена аэрофотосъемка всей территории города с помощью беспилотников «Геоскан 201», создана 3D-модель города площадью 271 кв км и высокоточный ортофотоплан. Его разрешение составило 5 см/пикс, а средняя квадратическая погрешность в плане составляет 9,3 см. Данные были обработаны в программе Agisoft Metashape.
На основе полученной информации Геоскан разработал цифровую платформу для работы с 2D- и 3D-данными и для визуализации на 3D-модели разнородных сведений о городском хозяйстве. Работы проходили в рамках развития системы управления территорией города Нижневартовска в комплексе с корректировкой всех видов градостроительной документации.
ЦИМ УРТ позволяет различным департаментам работать с пространственными данными, размещать проекты развития территорий и новые здания прямо в существующую 3D-модель города. Это помогает быстро оценить влияние проекта на общую городскую застройку, проверить соблюдение правил использования охранных зон и застройки земельного участка, исключить пересечения и наложения на другие объекты.
На 3D-карте отражены объекты социальной и транспортной инфраструктуры местного, регионального и федерального значения, инвестиционные площадки и элементы планировочной организации. Пользователи портала могут выбрать фильтр и найти нужный объект либо узнать, что расположено в том или ином месте города. Также здесь люди выражают свое мнение в опросах, предлагают идеи, следят за событиями и актуальной информацией.
Аэрофотосъемка городского округа Махачкала
Для проведения инвентаризации земельных участков Министерство имущества Республики Дагестан запросило обновление базового слоя ИСОГД и высокоточные ортофотопланы городского округа Махачкала и 10 крупнейших городов Республики.
Общая площадь работ составила 787 кв км. Всего было получено и обработано более 100 тысяч снимков с разрешением не хуже 4,5 см/пикс. В результате проведенных работ были созданы ортофотопланы с плановой точностью 10 см и фотореалистичные 3D-модели городов.
На основе полученных данных проводятся кадастровые работы и идет выявление нарушений землепользования, в частности была выявлена незаконная застройка водоохранной зоны в районе озера Ак-Гёль.
Посмотреть больше проектов по 3D-моделям территорий можно по ссылке.
#geoscan #геоскан #цифровойдвойник #умныйгород #городскоеразвитие #трехмернаямодель #3Dмоделирование #3Dмодель #аэрофотосъемка #воздушноелазерноесканирование #agisoft #agisoftmetashape
