Cinco tipos de gemelos digitales urbanos

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Cinco tipos de gemelos digitales urbanos


No todos los gemelos se parecen: necesitamos una mejor definición de gemelos digitales para las ciudades en 2023, escribe Darrel Ronald , fundador de Spatiomatics


La definición de gemelos digitales urbanos es demasiado vaga, por lo que es importante crear una imagen más clara de los tipos de gemelos digitales urbanos que están disponibles. No todos los gemelos digitales son iguales y cada uno viene con características y capacidades, fortalezas y debilidades, así como casos de uso apropiados e inapropiados. Basado en mi reciente presentación de mi software SIMO en la Smart Cities World Expo en Barcelona y muchos intercambios con clientes, diseñadores y gerentes de proyectos, creo que es hora de crear una mejor comprensión de los gemelos digitales urbanos.

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Taxonomía Urban Twin, Fuente: Darrel Ronald, Spatiomatics

Como se muestra en mi propuesta de taxonomía de gemelos digitales urbanos anterior, propongo que clasifiquemos estos productos primero en función de su funcionalidad principal (el caso de uso), luego en función de su plataforma tecnológica. Destaco algunos de los principales productos dentro de las diferentes categorías y su alcance de producto. A continuación, detallo los diferentes tipos de gemelos y ofrezco algunas fortalezas y debilidades breves para cada tipo. Esta taxonomía podría aplicarse a otras industrias como la arquitectura o la manufactura, pero se aplica específicamente a las ciudades y los proyectos de desarrollo urbano.

Las principales funcionalidades se pueden agrupar por:

  • modelado gemelo
  • Gemelo computacional
  • Escenario gemelo
  • Gemelo operativo
  • Gemelo Experiencial

Las plataformas tecnológicas se pueden agrupar por:

  • Diseño asistido por computadora (CAD)
  • SIG web
  • Sistema de Información Geográfica (SIG)
  • Juego de azar

BIM no está incluido ya que se limita a construir objetos a escala y no tiene ningún modelo de datos para el amplio espectro de sistemas urbanos. ¡Por favor dejame saber lo que tu piensas! ¿Yo me perdí algo?


modelado gemelo

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Captura de pantalla de ARCGIS URBAN, Fuente: ESRI

Este es el tipo más común de gemelo digital urbano porque proporciona una funcionalidad básica y flujos de trabajo comunes al software CAD tradicional. Estos pueden basarse en la tecnología CAD (que se ejecutan principalmente en las computadoras de escritorio) o en la tecnología Web GIS.

Estos productos admiten principalmente el modelado de diseño manual con automatizaciones en segundo plano. En algunos casos se exponen entradas paramétricas y algoritmos de generación de formularios para que sea más interactivo.

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Fortalezas
CAD
• Modelado y datos de alta precisión.
• Proceso de diseño común y fácil de aprender.
• Software de uso general muy potente fácilmente disponible.

Web GIS
• Puede integrar capas de datos geoespaciales externos.
• Proceso de diseño común y fácil de aprender.
• Más fácil para múltiples usuarios ver el gemelo (pero no significa colaborar en tiempo real).

Debilidades
CAD
• Más difícil de integrar capas de datos geoespaciales externos.
• Mayormente limitado al modelado de escritorio.
• La colaboración en tiempo real es difícil.

Web GIS
• Baja precisión de los datos tanto para el modelo como para las capas de datos externas.
• Mayormente limitado al modelado basado en la web y requiere una conexión continua a Internet para funcionar.
• Riesgo de costos operativos altos (o muy altos).


Escenario gemelo

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Captura de pantalla de HUELLA URBANA, Fuente: HUELLA URBANA

La mayoría de estos gemelos de escenarios urbanos se basan en tecnología GIS o Web GIS. Debido a sus orígenes GIS y fuentes de datos, se trata especialmente de geometría y análisis 2D, con algunos productos trabajando en una mejor integración 3D.

Debido a sus orígenes GIS, tienden a implementar herramientas y análisis geoespaciales bien conocidos en el producto.

Fortalezas
• Puede permitir diversas pruebas de escenarios de desarrollo, pero esto depende del producto en sí.
• Potencial para integrar muchas capas de datos geoespaciales.
• Web GIS: proceso de diseño común y fácil de aprender.
• Web GIS: más fácil para varios usuarios ver el gemelo (pero no significa colaborar en tiempo real).

Debilidades
• Limitado a una región geográfica específica (siempre).
• Limitado a fuentes de datos geoespaciales.
• Precisión y detalles geométricos limitados.
• Web GIS: riesgo de costos operativos altos (o muy altos).
• Es bien sabido y documentado que los escenarios de desarrollo urbano son mucho más complejos de lo que cualquier simulación puede ofrecer, por lo que existe una ilusión de control, precisión e inteligencia que es muy arriesgada para decidir la política urbana.


Gemelo computacional

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SIMO siendo utilizado por un equipo de diseño (Rhino y Dashboard), Fuente: Spaciomatics
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Captura de pantalla de la aplicación SIMO para Grasshopper, Fuente: Spaciomatics

Los Gemelos Computacionales Urbanos son extremadamente raros y son los más emocionantes para nosotros en Spatiomatics. Nuestro software SIMO se basa en tecnología CAD y ofrece una oferta de producto única en relación con los otros tipos de gemelos digitales. Yo diría que SIMO es probablemente el único Gemelo Computacional Urbano y el único que proporciona un Modelo de Información Urbana estandarizado.

SIMO proporciona flujos de trabajo de diseño computacional que se integran completamente en la plataforma de software McNeel de Rhino 3D y Grasshopper 3D. Puede integrar todos los métodos de diseño computacional, diseño generativo, diseño evolutivo y una cantidad infinita de flujos de trabajo de proyectos personalizados desarrollados internamente por equipos de diseño de todo el mundo.

Puntos fuertes
• Control total sobre el proceso de diseño, generación de formularios, automatización de tareas, diseño completo basado en datos.
• Posibilidad de codificación avanzada, secuencias de comandos y análisis de datos.
• Velocidad de iteraciones de diseño y evolución del diseño final.
• Enorme ecosistema de herramientas adicionales, complementos y optimizaciones de flujo de trabajo como parte del ecosistema Grasshopper.
• Alta precisión tanto de la geometría como de los datos con acceso a algoritmos de geometría computacional muy potentes.

Debilidades
• Debe comprender cómo trabajar con software de diseño computacional, lo que agrega un aprendizaje adicional al proceso.
• Es más desafiante crear un conjunto de datos estable debido a la naturaleza volátil del diseño computacional, pero es posible.


Gemelo operativo

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Captura de pantalla de Virtual Zurich, Fuente: Autor, Stadt Zurich

Los gemelos operativos urbanos tienden a construirse con plataformas de tecnología GIS o Gaming. Su objetivo principal es monitorear los activos urbanos en tiempo real en función de los datos del sensor de Internet de las cosas (IoT) superpuestos en un modelo urbano. Este software no pretende ser una herramienta de modelado, computacional o de planificación de escenarios. Son en su mayor parte herramientas de gestión de elementos construidos. Los gemelos operativos son muy comunes en edificios (por ejemplo, plantas de fabricación, estadios deportivos, centros de transporte, etc.) y menos en entornos urbanos. Por lo general, contienen mucha información tanto en términos de geometría como de datos.

Puntos fuertes
Juego
• Representación de modelos de alta calidad (luz solar, texturas, detalle).
• Posibilidad de ver el modelo en VR o AR.

GIS
• Flujos de trabajo estándar basados ​​en décadas de desarrollo.

Debilidades
Juegos
• La tecnología no fue pensada para un uso general y tiende a ser demasiado complicada. Desarrollar software en estas plataformas tecnológicas es un desafío.
• La tecnología está diseñada para la representación y no para la creación, por lo que no admite el modelado, la gestión de datos para los usuarios generales del software. Los equipos técnicos calificados deben construir el gemelo digital y luego implementarlo para uso público.
• Sin sistema de gobierno de datos, administración de usuarios.

GIS
• Sistemas heredados que dificultan su modernización a las necesidades actuales.
• No está diseñado para el modelado de propósito general y la gestión de datos. Los equipos técnicos calificados deben construir el gemelo digital y luego implementarlo para uso público.
• Tiene proveedores de software limitados y Esri tiene el monopolio de las herramientas comerciales y no es conocido por su innovación.
• Difícil de escalar a áreas urbanas manteniendo el detalle y la precisión. Con las tecnologías GIS y de juegos, es un desafío combinar diversas fuentes de datos, formatos y estándares tecnológicos.


Gemelo Experiencial

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Captura de pantalla de 3D Amsterdam, Fuente: Gemeente Amsterdam

Los gemelos experienciales son bastante nuevos en el mercado, ya que se basan completamente en plataformas de tecnología de juegos que recientemente comenzaron a reempaquetar sus productos para un uso más general. Se utilizan para crear una experiencia más 'realista' de un entorno urbano que es especialmente útil para la comunicación con las partes interesadas (por ejemplo, la comunicación con una comunidad no técnica afectada por un proyecto). Del mismo modo, estos gemelos a menudo permiten la experiencia de realidad virtual y realidad aumentada de un desarrollo urbano. Doy clases en un estudio de urbanismo en TU Delft, donde los estudiantes usan la realidad virtual para diseñar y analizar sus proyectos; es una herramienta fantástica. Estos son muy útiles para evaluar escenarios de desarrollo y diseño (por ejemplo, nuevo diseño de paisaje urbano, propuestas de densidad, etc. La imagen de la derecha muestra cómo Ámsterdam utiliza la tecnología de juegos. Puede acercar el modelo y ver más detalles,

Fortalezas
• Útil para crear una 'sensación' del entorno si detalla el modelo.
• Útil para comunicar un desarrollo urbano a partes interesadas no técnicas.
• La tecnología de juegos es muy avanzada y se desarrolla rápidamente, por lo que los modelos se volverán más realistas con el tiempo).

Debilidades
• Difícil de crear estos modelos, se necesita mucha experiencia técnica.
• Integraciones de datos limitadas y opciones de interfaz de usuario para ver datos de proyectos o análisis técnicos.
• La tecnología es exigente en la computadora y los modelos que se pueden compartir en línea tendrán algunas restricciones de datos.
• No están hechos para modelado, análisis o planificación de escenarios. Son gemelos digitales puramente 'representativos' y tienen una funcionalidad limitada.

Fuente: AEC Magazine


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