Réimaginer la communauté grâce à la technologie du jumeau numérique

En transposant les modèles en 3D, les architectes et les urbanistes sont mieux équipés pour résoudre les problèmes liés à l'évolution des paysages, au changement climatique, aux transports, etc.

Alors qu'un jumeau numérique est par définition toute copie virtuelle d'un bien physique, d'un processus ou d'un système, un jumeau numérique urbain est une représentation virtuelle de l'ensemble des biens physiques d'un environnement urbain. Les jumeaux numériques urbains jouent un rôle essentiel dans le mouvement mondial plus large vers les villes intelligentes. Une "ville intelligente" est une communauté qui utilise des moyens électroniques pour collecter des données précieuses entourant l'utilisation et la performance de ses services publics, de ses modèles de mobilité et de ses infrastructures en utilisant des outils tels que les capteurs de l'internet des objets (IoT) pour enregistrer les activités et les changements dans l'environnement urbain. Les Digital Twins urbains servent souvent de systèmes au sein desquels ces données sont représentées et visualisées. Elles sont créées par l'agrégation de vastes ensembles de données cartographiques et de modèles, visualisés en temps réel.

Pour cette raison, les Digital Twins urbains permettent d'envisager l'état futur d'un environnement urbain dans un contexte plus précis que ne le permettrait une collection de modèles de bâtiments traditionnels. Ils aident également les concepteurs à réimaginer et à démocratiser davantage le processus de planification. Selon ABI Research, plus de 500 villes dans le monde auront déployé des jumeaux numériques d'ici 2025. Actuellement, de nombreuses villes font activement l'effort de reproduire numériquement leurs paysages urbains et d'explorer les rôles que les jumeaux numériques joueront dans leurs communautés.

L'une de ces villes est Trondheim. Quatrième ville de Norvège, Trondheim est située sur la rive du fjord de Trondheim. Fondée par le roi viking Olav Tryggvason en 997, la ville possède une riche histoire nordique. Comme de nombreuses villes dans le monde, les caractéristiques géographiques de Trondheim nécessitent de densifier le paysage urbain existant pour permettre la croissance. Cela représente un défi considérable en matière de conception, surtout si l'on y ajoute l'effort de préserver la beauté et le charme de la ville depuis longtemps.

En 2020, les architectes locaux se sont mis au travail pour modéliser une vision de l'avenir de leur ville dans le cadre du concours Trondheim 2050. Le concours s'inscrivait dans le cadre des efforts déployés par la ville pour créer des plans stratégiques globaux pour sa croissance au cours des prochaines décennies, en invitant des perspectives différentes et en renforçant l'engagement du public dans le processus de planification.

Pour modéliser ce à quoi Trondheim pourrait ressembler en 2050, Martin Vitsø, spécialiste des géodonnées pour la ville de Trondheim, s'est tourné vers Unity.

M. Vitsø a dirigé les efforts visant à intégrer dans Unity Pro une collection de modèles SketchUp des équipes ainsi que des données essentielles du système d'information géographique (SIG) afin de créer un aperçu précis et interactif de l'avenir potentiel de Trondheim.

Coordonner cet effort entre des équipes d'architectes qui utilisent des solutions techniques différentes n'est pas une mince affaire, et les villes sont confrontées au même défi à une échelle beaucoup plus grande lorsqu'il s'agit de créer des modèles cohérents. "Pour ce projet, nous avons utilisé presque exclusivement SketchUp. Les équipes ont reçu des modèles SketchUp des parties de la ville sur lesquelles elles allaient travailler, et ont reçu des instructions pour placer leurs propres modèles dans ces modèles SketchUp en premier lieu".

Martin a décidé d'expérimenter Unity de manière indépendante il y a quelques années et c'était son premier effort pour l'utiliser à cette échelle et dans un format public.

"Unity a été en mesure de gérer une grande quantité de données", explique M. Vitsø. "J'ai beaucoup apprécié la possibilité de programmer des scripts pour prendre des captures d'écran avec une résolution élevée et différentes projections, même à 360 degrés".

Le résultat a été une vue numérique détaillée de la ville, une vision 3D de Trondheim qui a permis aux spectateurs de voir les bâtiments et les changements d'infrastructure proposés par chaque équipe dans leur contexte.

M. Vitsø s'est également intéressé à la manière dont les modèles Unity pourraient renforcer l'engagement du public dans le projet Trondheim 2050 et inviter les habitants à faire part de leurs commentaires. Il a expérimenté des moyens de rendre les cartes publiques existantes de Trondheim plus interactives et plus faciles à parcourir. "Les arrière-plans de la carte d'intervention publique sont tous des images isométriques uniques en haute résolution provenant d'Unity. La visite virtuelle avec prise en charge de la réalité virtuelle (VR) est également réalisée à partir d'images à 360 degrés provenant d'Unity." Ci-dessous, vous pouvez voir où il a regroupé les commentaires dans une carte thermique superposée à une version 3D de la carte publique, afin que les équipes puissent facilement identifier les domaines qui intéressent ou préoccupent le plus les habitants de Trondheim.

L'équipe de planification de la ville a dressé une liste définitive des principales préoccupations et aspirations des habitants afin de les intégrer dans leurs plans stratégiques. Les habitants ont souligné les endroits où ils aimeraient voir plus de verdure, des sièges publics, des zones piétonnes sans voitures et un meilleur accès à la rivière Nidelva qui traverse la ville.

Le projet a suscité de très fortes réactions de la part de la ville et du public. "Les membres du personnel de la ville étaient très heureux d'apporter la 3D, la VR et une carte de réponse interactive dans le mélange de la participation du public. En général, la participation de la communauté était essentiellement analogique et consistait à organiser des réunions publiques et à dessiner sur des cartes imprimées", explique M. Vitsø.

"Cette façon de procéder devrait permettre à un public plus diversifié de participer au processus de planification. Les urbanistes m'ont dit qu'un grand nombre des personnes qui participent aux moyens conventionnels de partage de l'information connaissent déjà bien le processus et auraient de toute façon donné leur avis".

Pour Trondheim, le projet 2050 n'était qu'un début. "Nous n'utilisions pas vraiment le terme "jumeau numérique" avant ce projet - nous avons toujours réalisé des modèles 3D de petites ou grandes zones de la ville lorsque cela était nécessaire. Par conséquent, nous avions mis plus d'énergie à disposer d'un moyen efficace de réaliser des modèles 3D frais à partir de données cartographiques fraîches plutôt que de conserver et de mettre à jour un jumeau numérique."

Digital Twins a bon espoir qu'un partage plus rationalisé des données et des modèles constitue la prochaine vague du mouvement vers les jumeaux numériques et les villes intelligentes.

"De mon point de vue de bureaucrate, j'aimerais pouvoir partager facilement des Digital Twins contextuels à jour avec d'autres acteurs municipaux, étatiques ou privés. Aujourd'hui, cela peut nécessiter beaucoup de traitement manuel, en créant des modèles d'une certaine manière, puis en combinant les données du modèle avec certaines colonnes dans certaines bases de données pour répondre aux besoins d'un projet spécifique. Des efforts sont faits au niveau national en ce qui concerne la modélisation 3D et le stockage des informations sur les bâtiments dans des bases de données qui concerneront toutes les municipalités."

M. Vitsø et ses collègues de Trondheim travaillent toujours d'arrache-pied pour trouver de nouveaux moyens d'exploiter les données et de propulser Trondheim dans l'avenir.

"L'objectif d'un jumeau numérique complet serait d'étendre l'utilisation d'un modèle de ville 3D pour inclure des données de capteurs en direct ainsi que des attributs sélectionnés à partir de registres de données. Par exemple, une analyse de la consommation d'énergie d'une ville peut nécessiter un modèle de ville en 3D et un ensemble d'informations supplémentaires relatives à chaque bâtiment. Nous disposons de toutes ces informations, mais elles sont réparties dans plusieurs bases de données et leur combinaison nécessite des acrobaties".

Avec Unity, les utilisateurs peuvent consolider leurs données en un seul endroit. Les concepteurs et les urbanistes du monde entier découvrent rapidement la puissance qu'offrent les jumeaux numériques pour visualiser les impacts des plans futurs, éclairer les décisions fondées sur des données et inciter le public à collaborer à distance.

"Je considère Unity comme la plateforme permettant de réaliser les produits de visualisation que nous voulons montrer au public", explique M. Vitsø. "Un moteur comme Unity offre des capacités uniques".

Vous souhaitez en savoir plus sur la manière dont vous pouvez tirer parti des solutions de jumeau numérique d'Unity ? Contactez notre équipe.