Les Jumeaux numériques des territoires
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Avec l’essor des technologies numériques et la montée en puissance des enjeux environnementaux, les jumeaux numériques transforment la gestion des territoires et des infrastructures. Ces modèles virtuels permettent une planification et une exploitation plus précises et durables des espaces urbains. Cet article explore leur rôle, leurs types de données, et leurs applications.
Le contexte
De nos jours, avec le développement continu de la technologie et l’expansion urbaine, de nombreuses personnes s’installent dans les villes. Cette tendance a entraîné une augmentation de la demande pour des infrastructures urbaines afin de répondre aux besoins personnels et professionnels.
Selon un rapport de l’ONU sur l’urbanisation dans le monde, 54 % de la population mondiale vit actuellement dans des zones urbaines, une proportion qui devrait atteindre 66 % d’ici 2050. Parallèlement, le marché mondial des villes intelligentes, évalué à 577,63 milliards USD en 2023, devrait atteindre 2 775,90 milliards USD d’ici 2031, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 21,68 % pendant la période de prévision 2024-2031 .
Face aux transitions numériques et écologiques, les villes et les territoires repensent leur gestion et leur planification pour relever le défi climatique. Avec l’appui d’outils tels que le BIM, les jumeaux numériques et le CIM, ils développent des solutions durables pour façonner la ville de demain. Grâce aux avancées technologiques, à la révolution numérique et l’intégration de nouvelles technologies comme le machine Learning, l’intelligence artificielle et la data science, les jumeaux numériques se positionnent comme des outils essentiels pour révolutionner ce secteur.
La définition d'un jumeau numérique territorial
La création d’un jumeau numérique d’un territoire repose sur la représentation numérique complète de son espace géographique à travers les dimensions physique, environnementale et sociale. Il présente des avantages significatifs dans l’optimisation des processus de production, l’amélioration de l’efficacité de l’utilisation des ressources et l’amélioration des capacités de gestion et d’exploitation. Les jumeaux numériques sont construits sur une plateforme de gestion des bâtiments ou des villes révolutionnaire et entièrement intégrée.
Au sein de cette plateforme, chaque système de contrôle fonctionne sur un réseau unique et est traité séparément. Cela permet aux organisations d’exploiter de vastes ensembles de données provenant de divers capteurs. Cela crée un système de contrôle flexible qui permet de comprendre en temps réel la manière dont les espaces sont utilisés.
Lorsqu’un bâtiment ou une ville sont connectés à un jumeau numérique, les services cloud hébergent des outils d’analyse pour surveiller les opérations. Ces outils aident à guider les équipes d’installation sur l’état du matériel, en mettant en évidence les besoins potentiels de maintenance avant qu’ils ne deviennent évidents du point de vue de la performance.
Les services en cloud permettent également des rapports automatisés, l’enregistrement et la tendance de la consommation d’énergie en temps réel et des émissions de carbone …
Les deux piliers des jumeaux numériques
La combinaison des données statiques et des données dynamiques fournit une perspective précise et évolutive de l’environnement.
Données Statiques : Le Fondement Structurel
Les données statiques se déclinent en informations pérennes ou peu évolutives, indispensables à l’édification du modèle virtuel, elles constituent l’ossature des jumeaux numériques par la représentation fine de l’environnement.
- Types de données : Données géospatiales, infrastructures (réseaux routiers, bâtiments …), zones naturelles, limites administratives
- Usages :
- Planification urbaine : optimisation du positionnement des bâtiments et infrastructures.
- Centralisation des données graphiques et non graphiques
Exemples d’application
L’utilisation de jumeaux numériques dans le cadre de la construction de la China Zun Tower (528 m) ,des données statiques telles que les analyses géotechniques, les plans architecturaux et les spécifications des matériaux ont été intégrées dans un jumeau numérique. Ce modèle a permis de simuler les performances structurelles face aux vents et aux tremblements de terre, garantissant une conception optimale. L’utilisation de ces données a réduit les erreurs, optimisé les matériaux et assuré la conformité aux normes de sécurité locales.
En France, la ville d’Angers a également tiré parti des jumeaux numériques pour moderniser sa gouvernance en introduisant des données statiques, les infrastructures, les réseaux et les bâtiments. Ce modèle est agencé pour la simulation et pour l’aide à la décision des politiques publiques, car il permet d’acquérir une connaissance fine du territoire, en permettant de communiquer et de sensibiliser le citoyen.
Pour les Jeux Olympiques de 2024, le comité d’organisation s’associe à OnePlan, basé au Royaume-Uni. Ils créent des sites numériques qui reflètent la surface, l’espace et la taille d’un lieu spécifique, et peuvent être visualisés sous n’importe quel angle, sous n’importe quelle lumière ou dans n’importe quelle condition météorologique. Le comité d’organisation peut voir comment les modifications apportées au site affectent l’éclairage et la qualité audio, et déterminer où les infrastructures telles que les barrières, les clôtures, les véhicules, les équipes et les bénévoles doivent être placés. Il est également possible de voir où se trouvent les meilleures positions pour les caméras de télévision, ce qui améliore la qualité de la couverture télévisée.
Données Dynamiques : Visualisation en Temps Réel
Les données dynamiques, à la différence des données utilisées de manière occasionnelle, sont des informations récoltées et actualisées en temps réel ou à intervalles réguliers. Ainsi, elles traduisent les changements et les interactions produites par les acteurs de l’environnement et elles participent à rendre le jumeau numérique spatiotemporel.
- Types de données : Données météorologiques, flux de la circulation, énergies consommées, densité de population.
- Usages :
- L’optimisation de la gestion des ressources
- La gestion des risques
Exemples d’application
Les jumeaux numériques sont employés pour gérer les infrastructures urbaines et s’attaquer aux problèmes environnementaux. À New York, ils étudient les effets de l’élévation du niveau de la mer et encouragent les politiques d’adaptation au changement climatique.
Dans la ville de Los Angeles, la circulation intra-urbaine est optimisée en surveillant les flux de circulation en temps réel. Ces flux permettent d’estomper les embouteillages et d’accroître l’efficacité énergétique. Ces dispositifs technologiques ont pour socle l’utilisation de capteurs IoT recueillant des données dynamiques, la visualisation se fait en 3D ce qui permets d’appréhender la complexité des systèmes urbains.
Un autre exemple remarquable est celui de Singapour, le premier jumeau numérique national utilisant les outils de Bentley Systems pour transformer des données SIG, Lidar et d’imagerie en modèles 3D d’une précision de 0,1 mètre. Ce jumeau numérique joue un rôle crucial dans la gestion des défis liés au changement climatique, notamment la montée des eaux, et dans l’optimisation de la gestion des ressources et la protection côtière. Il facilite aussi le déploiement des énergies renouvelables, avec un objectif de 2 GW de capacité solaire d’ici 2030 , Le projet équilibre l’accessibilité des données avec des mesures de sécurité et de confidentialité, assurant ainsi une gestion efficace tout en protégeant les informations personnelles et les droits de propriété.
Conclusion
La technologie du jumeau numérique, qui combine des données statiques et dynamiques, transforme la gestion des infrastructures et la planification des écosystèmes. En exploitant les capteurs IoT et les modèles 3D, elle permet de simuler des scénarios, d’optimiser les ressources et de traiter efficacement les problèmes environnementaux potentiels. Ces avancées contribuent à la promotion d’une gouvernance plus intelligente et plus durable.
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