Информационная модель — основа умного города будущего

Городское население мира быстро растет, и доля городских жителей увеличивается с каждым годом: по прогнозам, к 2050 году население планеты достигнет ~10 миллиардов, 68% из которых будут жить в городах. Активный рост городов способствует еще большей актуализации экологических проблем: на города приходится 70% мировых выбросов, а на строительную отрасль — около 40% глобального углеродного следа.

Крайне важно при такой активной урбанизации использовать все доступные инструменты для моделирования и строительства устойчивых городов. Из всех инструментов, дающих возможность эффективно управлять городами будущего, городское информационное моделирование (CIM) является одним из самых впечатляющих.

Что такое информационное моделирование города?

CIM по сути является логическим шагом после повсеместного внедрения BIM. Информационное моделирование города объединяет данные для создания высокоинтерактивной 3D-модели городской среды и предлагает не просто подробную картину города, но своего рода библиотеку, содержащую всевозможную информацию о городе. Вот лишь часть вопросов, на которые может ответить информационная модель: плотность населения в конкретном квартале, совокупный углеродный след группы зданий, влияние погоды на трафик в различных районах города.

Помимо моделирования вида города в настоящий момент, CIM также предоставляет интегрированную виртуальную платформу, в которой любой компонент города может быть изменен и проанализирован. Эти возможности делают CIM бесценным инструментом: таким образом создается возможность оценить, как планируемое здание впишется в существующий городской ландшафт, как новая развязка повлияет на трафик, какие решения будут наиболее эффективны для увеличения проходимости загруженных участков и так далее.

Как работает CIM

Создание точной модели целого города намного сложнее, чем моделирование одного здания, и требует легкой интеграции наборов данных из различных источников. Количество и тип этих источников зависят от конкретного проекта, но в качестве ключевых и неизменных можно выделить ГИС, BIM, LiDAR (Light Detection and Ranging) и интернет вещей.

При создании виртуальной модели городской среды с помощью CIM необходимо проанализировать в первую очередь Географическую информационную систему (ГИС). Это компьютерные технологии, которые применяют для создания карт и оценки фактически существующих объектов, а также происшествий в мире. ГИС позволяет определить точное местоположение конструкций по отношению друг к другу и “встроить” виртуальный город в надлежащий контекст окружающей географии.

Роль BIM при создании информационной модели города может отличаться в зависимости от особенностей пространства. При работе над моделью нового района города, где многие здания ранее были спроектированы и построены с помощью BIM, потребуется лишь интеграция всех существующих BIM-файлов в общее виртуальное пространство CIM.

Ситуация с районами, представляющих собой смесь новой и старой архитектуры, требует другого подхода. Информация о старых зданиях, безусловно, хранится в ГИС, но не имеет BIM-модели. Для создания полноценной информационной модели района, несмотря на отсутствие необходимых данных, может быть использована технология измерения расстояний с помощью светового луча, LiDAR. Ее можно использовать для реконструкции BIM-модели уже существующих конструкций. При необходимости также может быть проведено подробное исследование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, сантехники и электрических систем старых зданий, чтобы конкретизировать полученные 3D-модели в CIM.

Маленькой, но критически важной составляющей информационной модели города является IoT, или Интернет вещей — множество повседневных устройств, связанных с интернетом, которые автоматически собирают и обмениваются данными друг с другом и распределенными облачными сетями. Ярким примером использования IoT являются карты и навигаторы, которые отображают затруднения на дорогах, анализируя скорость передвижения своих пользователей. Собранные данные со всех подобных устройств могут передаваться в 3D-пространство CIM и использоваться для автоматического отслеживания и анализа активности в реальном времени. Эта возможность преобразует CIM из просто статического представления в динамическое моделирование, которое реагирует на поведение человека.

Городское планирование сегодня: Сингапур

Одним из ярчайших примеров использования CIM является платформа Virtual Singapore, цифровой двойник города-государства Сингапур.

Сингапур — вторая в мире страна по плотности населения. Из-за нехватки пространства в Сингапуре на протяжении многих лет наблюдалось вертикальное развитие города для того, чтобы удовлетворить растущую потребность в жилье и сохранить рекреационные пространства. Вертикальное развитие города означает, что традиционные 2D-карты городского планирования стали неадекватными для эффективного отображения и представления сложной окружающей среды. В связи с этим в Сингапуре были созданы 3D-карты высокого разрешения и разработана 3D-цифровая модель страны. В настоящее время ведется работа над следующим этапом проекта — созданием цифрового двойника подземной части Сингапура.

Для получения огромного пласта информации и дальнейшего создания цифрового двойника использовался самолет, оснащенный системой лазерного сканирования. Кроме этого, лазеры, установленные на транспортных средствах, также передвигались по улицам Сингапура, собирая данные, чтобы дополнить аэрофотоснимки информацией на уровне улиц.

Сегодня цифровой дневник страны позволяет не только планировать дальнейшую застройку Сингапура и максимально эффективно развивать транспортные потоки, но и делать жизнь граждан более комфортной. Благодаря открытому доступу к системе (уровень доступа зависит от категории человека или компании) жители города могут узнать больше о доступных услугах и проектах развития города, а предприятия — использовать данные для бизнес-аналитики и развития своих проектов. Так, телефонные и интернет-провайдеры могут анализировать охват телефонных сетей за счет реалистичной визуализации районов, страдающих от плохого покрытия, транспортные компании — оценивать возможные изменения пешеходных и транспортных потоков при планировании новой станции метро, а аварийные службы — моделировать сценарии эвакуации населения при стихийных бедствиях для избежания скопления толпы и затруднения спасательных операций.

оценка ветрового режима на застроенных территориях

оценка работы планируемых к размещению солнечных панелей