Mikä on kaupungin digitaalinen kaksonen?

Kaupungin digitaalinen kaksonen (englanniksi Digital Twin) on elävän Helsingin malli, joka helpottaa suunnittelu-, kehitys- ja ylläpitotöitä. Listasimme neljä tapaa, joilla digitaalinen kaksonen muuttaa Helsinkiä.

Sana “digitaalinen kaksonen” tai ”digikaksonen” on lainattu teollisuudesta. Siellä se tarkoittaa yksinkertaisimmillaan, että jostain laitteesta tehdään simulaatioissa käytettävä digitaalinen malli. Mallista näkee, mitä tapahtuu, kun esimerkiksi vaihdetaan jokin osa tai lisätään laitteeseen tehoa.

Kaupungin kohdalla digitaalinen kaksonen ei ole yksi järjestelmä vaan yhdistelmä avattuja tietolähteitä ja päivittyvää tietoa. Se on digitaalinen, kehittyvä paketti avattuja rajapintoja ja dataa, jota voidaan soveltaa moniin käyttötapauksiin. Useimmiten kaupungin digitaalisen kaksosen lähtökohtana on 3D-kaupunkimalli. Kaupunkisuunnittelu ja yksittäiset rakennusprojektit ovatkin digitaalisen kaksosen ensimmäisiä sovelluskohteita ammattilaisten käytössä. Kehittyessään kaupungin digitaalinen kaksonen näkyy lopulta myös kaupunkilaisille.

Kaupungin digitaaliseen kaksoseen liittyvät sekä fyysinen että sosiaalinen puoli. Koska kaupungissa tapahtuu paljon, kaksonenkin sisältää laajimmillaan monia osia: kadut, tiet, viheralueet ja rakennukset, mutta myös sääolosuhteita, palveluita, kuntotietoja, käyttökertoja ja dataa liikenteestä. 

Kaupungin digitaalinen kaksonen ei toisinna kaikkea fyysisestä maailmasta, mutta sisältää tietoja, jotka piirtävät Helsingistä ylläpitoa ja kehitystä tukevan, riittävän tilannekuvan. Eri järjestelmien sisältöjä yhdistellään fyysistä maailmaa matkien, jotta rakentuu käyttökelpoisia, suunnittelua helpottavia kokonaisuuksia. Kun samasta paikasta löytyy tieto lamppujen ja teiden sijainnista sekä kaupunkilaisten kokemuksista, valaistusta on entistä helpompi huoltaa ja kehittää. 

Helsingissä digitaalista kaksosta on kehitetty kaupungin toimesta pitkäjänteisesti ja yhtenä ensimmäisistä maailmassa. Juuri nyt työ on siinä vaiheessa, että erilaisia aineistoja kerätään, etsitään ja avataan digitaalisessa muodossa. Digitaalisen kaksosen toteuttaminen onkin tällä hetkellä pitkälti organisaatiorajojen ylittämistä ja tietojen avaamista toisten käytettäväksi. Forum Virium Helsingillä olemme satsanneet erityisesti liikkumisen digitaaliseen kaksoseen.

Lähitulevaisuuden tavoitteena on, että kaupungin digitaalinen mallintaminen sujuvoittaa liikennettä, auttaa huoltotöiden kohdentamisessa ja tukee entistä viihtyisämmän kaupungin suunnittelua. Digitaalinen kaksonen voi parantaa kaupunkilaisten osallistumismahdollisuuksia ja tarjota pohjatietoja uusille palveluille. 

Listasimme neljä tapaa, joilla kaupungin digitaalinen kaksonen muokkaa Helsinkiä ja helsinkiläisten elämää.

1. Huolto toimii eli kaupunki pysyy kunnossa

Katujen ja rakennusten ohella digitaalinen Helsinki tarvitsee paljon tietoa rakenteiden, viheralueiden ja teiden kunnosta sekä kaupungin säästä ja olosuhteista. Kun sensorit seuraavat puistojen mikroilmastoja, puistotyöntekijät osaavat ajoittaa työnsä oikein ja kasvit saavat tarvitsemaansa hoitoa. 

Monet kaupungin toimivuutta parantavat tiedot voivat tuntua yksinään irrallisilta. Karttaan tai käyttäjämääriin yhdistettynä, ne ovat kuitenkin hyödyllisiä. Kun kuntopaikalla sensorit laskevat käyttökertoja, kaupungin huolto osaa arvioida, mihin paikkoihin kannattaa keskittyä. Jos jonkun suositun välineen käyttöä äkkiä lakkaa, kannattaa tarkistaa, onko laite enää kunnossa. Samalla kerätty tieto tukee suunnittelua: matala käyttöaste voi olla viesti vääränlaisesta laitteesta ja korkea kertoa tarpeesta laajentaa toimintaa.

Mittaukset eivät kerää tietoa yksilöistä eivätkä usein edes ihmisistä. Ajoneuvoja voidaan hyödyntää mittaamiseen monin tavoin. Esimerkiksi raitiovaunut tarkkailevat jo ilmanlaatua. Robottibussit ja muut julkiset voivat puolestaan konenäön avulla kuvata pysäkkejä ja katuympäristöä, jolloin kaupunki tietää, missä on saavutettavuusongelmia. Jos lakaisukone osaisi tehdä mittauksia liikkuessaan, se voisi kertoa kaupungille, missä tien päällyste on kunnossa ja missä se kaipaisi uusimista. 

2. Liikenne soljuu vaivattomasti

Liikenteestä kerätyt tiedot parantavat kaupungin viihtyisyyttä ja hyödyttävät avautuessaan sekä suunnittelua että liikenteen hallintaa. Esimerkiksi tarkemmat tiedot liikennevirroista, ruuhkista ja suositusta reiteistä helpottavat suunnittelua ja liikenteenohjausta. Lumitilanteesta, liukkaudesta ja väylien vaurioista kerätyt tiedot voivat puolestaan tehostaa kunnossapitoa. Ennuste- ja simulointimallien avulla suunniteltujen toimenpiteiden vaikutuksia voidaan myös ennakoida entistä tarkemmin. 

Eri liikkumismuotojen huomioiminen on tärkeää viihtyisän ja toimivan kaupungin kehittämisessä. Liikennetiedon määrä lisääntyy nykymaailmassa huimaa vauhtia. Uudet tutka-, sensori- ja konenäköratkaisut tuottavat kustannustehokkaasti tietoa autojen, pyöräilijöiden ja jalankulkijoiden määristä. Katukuvan uudet tulokkaat, kuten sähköpotkulaudat ja robottiajoneuvot, puolestaan tuottavat liikkuessaan tietoa liikenteestä. Usein haaste ei olekaan tiedon puute, vaan sen hyödyntäminen. Siihen kaupungin digitaalinen kaksonen avaa uusia mahdollisuuksia. 

Digitaalinen kaksonen antaa työkaluja rakentamisen aikaisten liikennehäiriöiden hallintaan. Digitaalisessa Helsingissä voi tulevaisuudessa kokeilla, miten rakennustyömaiden väliaikaiset liikenteenohjaukset kannattaisi toteuttaa ja missä työmaaliikenne häiritsisi asukkaita mahdollisimman vähän. Asuinympäristöistä tulee näin entistä viihtyisämpiä ja liikenne ja jalankulku sujuvat, vaikka kaupunki muuttuu.

3. Uusi data mahdollistaa uusia palveluita

Uudet palvelut ja liikeideat hyötyvät kaupungin digitaalisesta kaksosesta. Kun tiedot ovat avoimesti saatavilla, erilaiset yritykset ja yrittäjät pääsevät hyödyntämään niitä. Tällä hetkellä kaupungin digitaalinen kaksonen näkyy kaupunkilaisille uusina sovelluksina, kuten vihreän infrastruktuurin suunnitteluun tarkoitettuna Green Kalasatama -sovelluksena tai Open Street Mapin Helsinki -osiona. 

Kaupungin digitaalinen kaksonen ei kuitenkaan tarkoita, että palveluita tehtäisiin jatkossa pelkästään digitaalisesti. Kaksonen antaa uusia mahdollisuuksia monien fyysisen maailman palveluiden ja ympäristöjen kehittämiseen, kuten esteettömyyden tarkasteluun. Vaikka suunnittelutyö tehdään digitaalisessa maailmassa, tulokset näyttäytyvät lopulta asukkaille esteettöminä rakenteina katutilassa. 

Liikennealalla uusien palvelujen kehittäminen vaatii nykymaailmassa dataa. Kun tietoa liikenteestä, liikenneympäristöstä ja olosuhteista avataan laajalti hyödynnettäväksi, yritykset voivat hyödyntää niitä innovaatioiden kehittämisessä. Mahdollisuuksia löytyy esimerkiksi uusien liikkumispalvelujen ja uusien tekoälysovellusten kehittämisestä ja simulaatioiden kehityksestä logistiikan ja kaupan alalle.

Mitä enemmän kaupungin digitaalista kaksosta käytetään, sitä arvokkaampi malli on. Kukaan ei vielä tiedä, mihin kaikkeen se soveltuu, joten digitaalisen kaksosen kehittyessä voi syntyä sellaistakin liiketoimintaa, jota ei vielä osata kuvitella. 

4. Kaupunkilaiset pääsevät mukaan kehitystyöhön

Vapaasti käytettävät tiedot kaupungista avaavat kaupunkisuunnittelua yhä useammille. Kun ajantasaista dataa kaupungista voi kerätä ja jakaa helposti, kaupungin uudistus- ja kehityssuunnitelmia voi myös jakaa entistä useammalle. Kaupunkilaiset pääsevät kommentoimaan ideoita ja ehdotuksia jo varhaisessa vaiheessa. 

Kaupungin viherympäristöistä kerätyn tiedon avautuminen on jo mahdollistanut puiston suunnittelemisen yhdessä asukkaiden kanssa. Vuonna 2022 on tarkoitus toteuttaa sovellus, jolla voi kommentoida ympäristöään, kuten ehdottaa roskakoreille tai penkeille paikkoja. 

Kaupungilla on jo olemassa useita järjestelmiä, joilla kaupunkilaisia osallistetaan suunnittelutyöhön. Nyt niitä kerätään yhteen, jotta ihmiset näkevät toistensa kommentteja ja palautetta ympäristöstä, jossa he liikkuvat. Erillisten kyselyjen vastausten yhdistäminen antaa entistä laajemman kokonaiskuvan asuinalueen tarpeista ja toiveista.

Lisäksi tavoitteena on, että kaupunkilainen saisi mahdollisimman havainnollisessa muodossa tietoa kaupungin tulevista muutoksista. Kun kaupunkilaiset osallistuvat suunnittelutyöhön, toteutukset vastaavat entistä paremmin heidän tarpeisiinsa. 

Kuva: Jussi Hellsten / Helsinki Partners

Kaksosen rakentaminen on pitkäjänteistä työtä

Forum Virium Helsingissä digitalisaatiota on edistetty vuosikymmenen ajan useissa hankkeissa. Nyt digitaalista kaksosta varten on kerätty oma asiantuntijatiimi, joka nivoo hankkeissa tehtäviä töitä yhteen. 

Helsingin kaupunki on puolestaan hyödyntänyt 3D-malleja suunnittelussa ja osallistamisessa jo 1980-luvulta alkaen. Nyt kaupungin digitaalisen kaksosen kokoaminen kerää hankkeissa tehtyjä töitä yhteen. 2020-luvulla tekniikka on vihdoin kypsä kaupungin monipuoliselle digitaaliselle mallintamiselle.

Digitaaliseen kaksoseen liittyvää työtä tehdään muun muassa näissä hankkeissa: B.Green, Fiksu kaupunki, FinEST Twins, LIDO-hankekokonaisuus, LiiDi2, Logistiikan saavutettavuusdata, Spotted, URBANAGE ja Urbanite.