3D digital twin van ondergronds afvalwater- en drinkwaternet
Als een van de grootste assetbeheerders in de regio Amsterdam vindt Waternet het belangrijk om in kaart te brengen wat er in de directe omgeving van een asset gebeurt. Waternet begon daarom een jaar geleden met een onderzoek naar het ontwikkelen van een ‘3D digital twin’. Studenten kregen de opdracht om assets van het afvalwater- en drinkwaternet in 3D te visualiseren en beschikbaar te stellen voor elke Waternetter. Het onderzoek was een succes.
Het proof-of-concept is voor de zomer van 2020 opgeleverd. Hiermee werd voor assetbeheerders duidelijk wat 3D-visualisatie van hun assets kan betekenen voor de besluitvorming. Sindsdien voorzien Mark van Vliet en Abdelouahed el Morabet onder begeleiding van Jan-Willem Moerman in de verdere vraag naar 3D-visualisatie om interessante analyses mogelijk te maken. Inmiddels is de ‘3D digital twin’ uitgebreid en geoptimaliseerd met meer assets en analysemogelijkheden.
Context
De gebouwde omgeving wordt steeds complexer en drukker bevolkt; niet alleen boven het maaiveld, maar ook eronder. Een 3D digital twin is een driedimensionale nabootsing in een virtuele omgeving van een fysiek object in een werkelijke omgeving. Deze 3D digital twin draagt bij aan het inzichtelijk maken van de ondergrond en raakvlakken tussen assets, zowel die van Waternet als van anderen.
De linker afbeelding toont een praktische implementatie van de viewer. Boomwortels kunnen risico’s vormen voor ondergrondse leidingen. Het is daarom interessant om te onderzoeken hoe boomwortels zich verhouden tot de positie van deze leidingen. Vakgroep Assetbeheer bomen van de gemeente Amsterdam heeft waardevolle informatie verstrekt over hoe diep en in welke hoeveelheid boomwortels groeien. Daarnaast is bepaald welke obstakels de boomwortelgroei beïnvloeden. Deze voorwaarden zijn als parameters toegevoegd aan het modelleerproces, wat resulteert in de boomwortelzones in de rechter afbeelding.
Doordat een hoogtecomponent is toegevoegd aan de boomwortelzones is het voordeel van 3D-visualisatie, ten opzichte van 2D-visualisatie, dat de mogelijke raakvlakken tussen deze boomwortelzones en leidingen beter zichtbaar worden. Deze raakvlakken kunnen gekoppeld worden aan de desbetreffende leiding en op die manier hoger opgepakt worden in het inspectie- en onderhoudsplan van het leidingnetwerk. (Beelden: Waternet)
Methode
Binnen Waternet zien assetbeheerders de kracht van 3D en het combineren van hun data met andere data in de omgeving. Waar je voorheen alleen met specifieke software vanuit één perspectief de data kon bekijken, wordt het met een digitale tweeling voor elke Waternetter mogelijk om de werkelijke situatie te simuleren en vanuit meerdere invalshoeken te bekijken.
Het modelleerproces begint bij de businessanalist die duidt wat de assetbeheerder gevisualiseerd wil hebben. Na het ophalen van belangrijke vakkennis bij interne en externe collega’s bepalen de GIS-specialisten hoe de vertaalslag technisch mogelijk wordt. De conventionele data wordt in softwareprogramma’s getransformeerd en daarmee ontstaat een 3D-visualisatie die de werkelijke situatie nabootst. Vervolgens worden de 3D-visualisaties gepubliceerd en toegevoegd aan de 3D digital twin webapplicatie. Door het digitaal beschikbaar stellen van de 3D digital twin worden de visualisaties intern toegankelijk voor alle belanghebbenden.
Resultaat
Het in gebruik nemen van een 3D digital twin biedt een hoop voordelen. Naast dat dit een brug tussen de fysieke en digitale wereld creëert, faciliteert de 3D digital twin betere besluitvorming in elke projectfase en nieuwe vormen van datavisualisatie. Voorbeelden hiervan zijn:
- Omgezette gegevens naar 3D-objecten zijn niet alleen toepasbaar in een 3D-viewer maar ook in augmented reality (AR), virtual reality (VR) en een bouwinformatiemodel (BIM).
- Het tonen en combineren van verschillende databronnen in 3D laat zien wat er rondom een locatie in de boven en ondergrond plaatsvindt. Zo worden raakvlakken duidelijker en kunnen risico’s beter worden ingeschat.
- Het visualiseren in 3D helpt bij het uitvoeren van analyses, effectiever communiceren met belanghebbenden, het begrijpen van de impact van beslissingen en het beoordelen van de haalbaarheid van een project. Daarnaast biedt het de mogelijkheid om conceptuele ontwerpen te koppelen aan de bestaande situatie.
- Met AR kunnen onderhoudsmonteurs in hun werk worden ondersteund door informatie over de locatie en de functie van assets te visualiseren. In een VR-omgeving kan personeel worden getraind.
- De omzetting van 2D-informatie naar 3D maakt de datakwaliteit, of het ontbreken daarvan, inzichtelijker. 3D-visualisatie leidt tot een ervaring van hoge nauwkeurigheid, terwijl die eigenlijk niet door de visualisatie wordt bepaald, maar door de data. Dit onderstreept het belang van een optimale datakwaliteit.
Door waardevolle samenwerkingen met interne en externe partijen worden de functionaliteiten van de digitale tweeling uitgebreid en geoptimaliseerd. Dankzij collega’s op de juiste plek, die ruimtelijk en innovatief kunnen denken, wordt innovatie en digitalisering binnen Waternet versneld.
