Ainsi, il est possible de réaliser des simulations pour tester, par exemple, le fonctionnement d’une machine dans des conditions spécifiques ou d’évaluer l’impact d’une intervention dans l’espace public sur la qualité de vie, la mobilité ou la qualité de l’air, etc.   

Simuler la réalité

La technologie du jumeau numérique a été utilisée pour la première fois par l'Agence spatiale américaine NASA pour simuler les conditions à bord de la mission Apollo 13 avec son équipage. l'émergence de l'IdO et de l'IA, l’edge computing et l’analyse des données ont fortement accéléré le développement du jumeau numérique. L'IdO fournit les données de capteur nécessaires. Ces données sont à leur tour utilisées pour l'élaboration d'un modèle sur base de l’IA qui permet ensuite de simuler le comportement futur. 

Même dans la géomatique, le concept a gagné en maturité . Un « geo digital twin » (jumeau géonumérique) forme les fondamentaux pour la conception, la validation, l'application et la maintenance du cycle entier de vie de l'environnement bâti. Ainsi, vous pouvez modéliser les interventions et incidents sur le terrain et cartographier les effets et conséquences  en 3D, 4D (en prenant le temps comme dimension complémentaire).

Science-fiction ou réalité ?

Un jumeau numérique permet de simuler différents scénarii, les phénomènes étant également cartographiés. Les possibilités d'application sont multiples. Voici quelques exemples :

• adaptation au climat : évaluer l’impact de l’ajout de végétation sur les îlots de chaleur urbains.
• mobilité : simuler les effets de mesures de mobilité, telles qu'une réduction de la vitesse, des modifications apportées aux feux de signalisation ou l'introduction de rues à sens unique ; 
• aménagement du territoire : cartographier l'impact du réaménagement d'un certain site ou quartier de la ville sur le nombre de places de parking ; 
• environnement : mesurer l'effet du réaménagement d'un parc sur la qualité de l'air et les nuisances sonores; 
• assurances : constater les dommages éventuels et l'effet sur le portefeuille de l'assureur si, par exemple, une certaine partie de la ville venait à être inondée ; 
• prévention des catastrophes et lutte contre celles-ci : déterminer l'implantation optimale d'une activité à risques ou élaborer un plan d'évacuation pour différents scénarios catastrophe ; 
• production et distribution d'énergie : simuler une opération réseau, mesurer l'impact d'une panne ou le déclenchement de la capacité de production ou modéliser l'offre et la demande dans des communautés d'énergie locales. 

Les données comme fondement du monde virtuel

Le cœur d’un geo digital twin repose sur une carte de base tridimensionnelle de l’environnement, constamment mise à jour. Pour garantir un jumeau numérique fiable, les données doivent être de haute qualité, complètes et actuelles. Le modèle 3D de base est construit à partir de sources de données ouvertes existantes, ce qui nécessite un accès à des données standardisées et interopérables.

Des normes comme celles de l’OGC (Open Geospatial Consortium) et d’INSPIRE assurent une structure uniforme et une meilleure interopérabilité des données géographiques.

Échanger des données en toute sécurité dans un data space

Pour certaines applications, les sources ouvertes doivent être complétées par des jeux de données supplémentaires afin d’améliorer la précision, la qualité et le niveau de détail géométrique.
Prenons l’exemple de la cartographie du risque d’inondation des réseaux d’assainissement : il est essentiel de disposer de données précises sur ces infrastructures.

Les dataspaces offrent un écosystème partagé où les administrations et les entreprises peuvent échanger des données de manière sécurisée et maîtrisée. En combinant ces sources, on obtient une représentation numérique riche et dynamique du monde physique.

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Image : évaluer les mesures de mobilité dans un jumeau numérique

Intégration des données du monde réel

Pour rendre les simulations précises, l'actualité de la base de données 3D est essentielle. D'autres systèmes de données peuvent être intégrés pour maintenir le modèle de base à jour. Pendant la phase de conception d'un bâtiment ou d'une infrastructure, on peut par exemple intégrer le Building Information Model (BIM) dans le jumeau numérique. Ainsi, on obtient un bon aperçu du bâtiment futur dans son environnement géographique et on peut simuler et optimiser le processus de construction - de la livraison de matériaux à la démolition et au recyclage, en passant par l'approvisionnement et la maintenance. 

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Vidéo : simulation de l'impact d'une nouvelle construction sur le stress thermique

Des insights plus rapides, plus nombreux et plus précis grâce à GeoAI

Les données d'observation de la Terre permettent de détecter les changements dans l’environnement. En les intégrant de manière innovante dans un jumeau numérique, le délai entre une modification effective sur le terrain et sa prise en compte dans la version numérique est considérablement réduit. Grâce à GeoAI, l’actualité, la disponibilité et la précision des informations issues des images d’observation de la Terre ont fait un bond en avant.

À l’avenir, des mises à jour quasi en temps réel des jumeaux numériques seront possibles, grâce à des prises de vue de plus en plus fréquentes.

Les possibilités d’un geo digital twin sont vastes, c’est une certitude. Elles nous permettent de prendre des décisions plus précises et d’anticiper les impacts grâce à des modèles de simulation avancés. Cependant, la fiabilité de ces simulations repose entièrement sur la qualité, la complétude et l’actualité des données.

Vous souhaitez exploiter le potentiel d’un Geo Digital Twin ? Contactez-nous pour une démo ou des conseils sur la meilleure approche à adopter.

Steven Smolders
Technology Director chez GIM
steven.smolders@gim.be

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