Digitaalisen kaksosen hyödyntäminen rakennetussa ympäristössä

Abstract

Kaupungistuminen on tuonut mukanaan monia haasteita, joita hallitukset ympäri maailmaa yrittävät ratkaista. Samalla eletään uutta teollistumisen vallankumousta, jossa yhdistettävyys, automaatio, koneoppiminen ja reaaliaikainen data korostuvat. Digitaalinen kaksonen on ollut viime vuosina yhä etenevissä määrin esillä ratkaisuna näihin kaupungistumisen ja älykkäiden kaupunkien haasteisiin. Digitaalinen kaksonen ei ole käsitteenä täysin uusi, sillä sitä on käytetty teollisuudessa jo useita kymmeniä vuosia. Kuitenkin käsitteen laajentuessa perinteisestä valmistavasta teollisuudesta myös muille aloille, on sen määritelmä myös monimuotoistunut. Tutkimusten määrä digitaalisesta kaksosesta on kasvanut paljon viime vuosina, ja samalla digitaalisesta kaksosesta esitettyjen määritelmien lukumäärä on kasvanut melkein samaa vauhtia.

Tässä diplomityössä tutkittiin digitaalisen kaksosen määritelmää rakennetussa ympäristössä ja pyrittiin löytämään sen ja hyödyntämiskohteita. Työssä rajaukseksi muodostui rakennettu ympäristö, mikä käsittää myös älykkäät kaupungit. Lisäksi työssä tutkittiin pelimoottoreiden roolia digitaalisen kaksosen rakentamisessa ja visuaalisuuden merkitystä digitaalisen kaksosen loppukäyttäjälle. Työssä selvitettiin myös digitaalisen kaksosen haasteita. Tutkimuksen aineisto kerättiin asiantuntijahaastatteluilla sekä kirjallisuuskatsauksella. Tutkimuksessa kuvataan ensin kirjallisuudesta löydettyjä määritelmiä ja havaintoja digitaalisesta kaksosesta sekä älykkäiden kaupunkien haasteita ja käyttötapauksia kaupunkien digitaalisista kaksosista. Lisäksi nostetaan esiin kirjallisuudessa digitaaliseen kaksoseen läheisesti liitettyjä teknologioita, sillä digitaalinen kaksonen on hajautettu järjestelmä, joka sitoo yhteen useita tietolähteitä ja teknologioita. Asiantuntijahaastatteluihin valittiin rakennetun ympäristön asiantuntijoita, joiden työhön digitaaliset kaksoset liittyvät. Haastateltavia oli yhteensä kuusi henkilöä ja haastattelujen tavoitteena oli selvittää, millaisena digitaalinen kaksonen mielletään rakennetussa ympäristössä ja millaisella tasolla kaksosen hyödyntäminen on tällä hetkellä.

Tutkimuksessa selvisi, että digitaalisen kaksosen määritelmä on laajentunut ja se on tällä hetkellä pre-terminus vaiheessa, eli se ei täytä vielä termin perusvaatimuksia, joita ovat muun muassa yksiselitteisyys, tarkkuus, synonyymien puute ja systemaattinen lähestymistapa. Empirian kautta saadussa tutkimusaineistossa korostui sensoridatan linkitys digitaaliseen kaksoseen. Koettiin, että pelkkä 3D-malli ei täytä digitaalisen kaksosen vaatimuksia, vaan malliin tulee olla linkitettynä sensoridataa ja mahdollisia muita tietolähteitä, kuten avoimien rajapintojen kautta haettua informaatiota. Haastatteluista selvisi, että visuaalisuuden merkitys riippuu käyttötapauksesta.

Tutkimuksessa käytiin läpi digitaalisen mallin, digitaalisen varjon sekä digitaalisen kaksosen määritelmät. Tutkimusaineiston perusteella rakennetussa ympäristössä digitaalisen varjon voidaan katsoa olevan jo digitaalinen kaksonen, sillä kaksisuuntainen datavirta ei kaupunkien kontekstissa tuo välttämättä merkittäviä hyötyjä. Tutkimuksessa selvisi, että digitaalisen kaksosen rakentamistavat vaihtelevat alasta riippuen, mutta pelimoottorien rooli on merkittävä, kun puhutaan kaupunkien kokoisista digitaalisista kaksosista. Työssä käytiin läpi Wellingtonin digitaalinen kaksonen ja sen rakentamisprosessi. Sekä kirjallisuus, että empirian havainnot korostivat kaupunkien roolia datan tarjoajana ja kerääjänä. Digitaalisen kaksosen haasteina nähtiinkin sen korkea hinta, joka johtuu osittain suuresta määrästä manuaalista työtä. Lisäksi ymmärryksen puute, tietoturva sekä arvotuksen haastavuus nähtiin digitaalisen kaksosen haasteina. Kirjallisuus ja empiria olivat hyvin yhteneväisin haasteiden osalta.

Digitaalisen kaksosen hyödyiksi voidaan listata muiden muassa projektien visualisointi, skenaarioanalyysit, sidosryhmien yhteistyö, uudisrakentamisen vaikutusarviointi, rakennussuunnittelun automaatio, virheiden ja riskien tunnistaminen ja liikennesuunnittelun kokonaisvaikutuksien hahmottaminen.