Räätälöidyt paikkatietoratkaisut digitaalisten kaksosten kehittämisessä
Paikkatietoyhteisön suurin kipupiste on, että paikkatiedon valtavaa potentiaalia ei ole teknologisista syistä pystytty hyödyntämään täysimääräisesti. Teknologia kuitenkin kehittyy jatkuvasti ja nyt meillä on (taas) uusi mahdollisuus tehostaa paikkatiedon käyttöä. Olen erityisen innostunut digitaalisista kaksosista, koska niiden avulla paikkatiedon potentiaali voidaan avata laajemmalle käyttäjäkunnalle. Ne tuovat paikkatiedon pois siiloutuneista prosesseista, joissa se jää usein vain erityisasiantuntijoiden hallintaan. Näin paikkatiedon hyödyt voidaan vihdoin ottaa käyttöön täysimittaisesti.
Digitaalisille kaksosille on olemassa monia määritelmiä, mutta itse näen niiden olevan enemmän kuin pelkkiä passiivisia kopioita fyysisestä maailmasta. Niiden todellinen arvo syntyy ennakoivista analyyseistä ja päätöksenteon tukemisesta.
Avoimen lähdekoodin paikkatietoteknologiat ovat keskeisiä työkaluja digitaalisten kaksosten rakentamisessa ja räätälöinnissä. Digitaaliset kaksoset tarjoavat merkittävää lisäarvoa eri toimialoille, mutta niiden hyödyntäminen edellyttää usein sektorikohtaisesti räätälöityjä ratkaisuja. Kaupunkisuunnittelun, liikenteen hallinnan, väyläinfran ja puolustushallinnon tarpeet ovat kaikki erityispiirteiltään niin erilaisia, että jokaiselle sektorille on rakennettava sen tarpeita vastaava digitaalinen kaksonen.
Digitaaliset kaksoset visualisoidaan usein 3D-muodossa. Kuvan visualisoinnissa on hyödynnetty avoimeen lähdekoodin pohjautuvaa MapStore-teknologiaa.
Digitaalisten kaksosten soveltaminen eri aloilla
Digitaalisia kaksosia kehitetään muun muassa kaupunkisuunnitteluun ja liikenteen hallintaan, joissa ne tarjoavat reaaliaikaisen näkymän kaupunki- ja liikenneinfrastruktuuriin. Väyläinfran hallintaan räätälöidyt digitaaliset kaksoset auttavat valvomaan tieverkostojen kuntoa keräämällä reaaliaikaista dataa ja hyödyntämällä ennakoivia analyysejä, jotka mahdollistavat esimerkiksi oikea-aikaiset huoltotoimenpiteet. Puolustushallinnon toimissa digitaalisia kaksosia käytetään strategisten harjoitusten suunnitteluun ja simulointiin turvallisessa ympäristössä.
Laadukkaan datan merkitys
Digitaalisen kaksosen arvo perustuu sen taustalla olevaan dataan. Ilman laadukasta dataa digikaksonen on pelkkä visuaalinen malli, eikä sillä ole kykyä tukea tiedolla johtamista. Laadukas data tekee mahdolliseksi operatiivisen toiminnan kehittämisen, päätöksenteon tukemisen ja tiedolla johtamisen.
Tuotettavan datan debuggaus ja validointi käy entistä tärkeämmäksi. Näytönkaappauksessa esimerkki avoimeen lähdekoodiin perustuvasta Digital Twin Toolbox -teknologiasta.
Ennen kuin digikaksoseen päästään, on fyysinen todellisuus oltava oman käyttötapauksen osalta kartoitettuna eli toisin sanoen on paikkatiedon oltava kunnossa. Ja kyllä, ihan se peruspaikkatieto — tässä vaiheessa ei ole tarpeen olla kartoitettuna useita dataulottuvuuksia (aika-, 3D jne.). Tämä toiminee perustason jäljennöksenä fyysisestä todellisuudestamme. Esimerkiksi infrastruktuurin tarkka kartoitus, kuten rakennusten, liikenneverkkojen ja luonnonpiirteiden yksityiskohtainen kartoitus, on edellytys erilaisten digitaalisten kaksosten toimivuudelle ja oikeellisuudelle. Tämä data on ikään kuin todellisuuden peilikuva, joka toimii pohjana digitaaliselle kaksoselle – varsinainen kaksonen syntyy, kun mukaan tuodaan analyysiä, ennustemalleja ja jatkuvasti päivittyvää dataa.
Esimerkkejä digikaksos-simuloinneista: drone-ilmatilan hallinnasta luonnonsuojeluun
Digitaalisten kaksosten keskeinen hyöty on mahdollistaa kehitysprosessien testaus ja simulointi viemättä kokeiluja fyysiseen todellisuuteen, jossa kokeileminen tulisi erittäin kalliiksi (ja joskus myös kohtalokkaaksi). Esimerkiksi drone-ilmatilan hallintaan voidaan luoda digitaalinen kaksonen, joka sisältää paikkatietoa, kuten rakennuksia, lentoesteitä ja lennonestoalueita. Tässä ympäristössä voidaan suunnitella ja simuloida lentoreittejä sääntöpohjaisesti ja esteiden pohjalta. Näin viranomaiset voivat ennakoida muutosten vaikutuksia ja tehdä tietoon perustuvia päätöksiä turvallisesti digitaalisessa ympäristössä.
Kaupunkitilasta luodut digitaaliset kaksoset palvelevat erilaisia toimialakohtaisia tarpeita.
Toisena esimerkkinä voidaan kuvitella luonnonsuojeluun liittyvä digitaalinen kaksonen, jolla halutaan simuloida ekosysteemien tilaa ja ennakoida ihmistoiminnan vaikutuksia luontoon. Tällainen digikaksonen voi auttaa esimerkiksi simuloimaan, mitä vaikutuksia puuston kaatamisella voi olla liito-oravan liitoväylille tai miten metsien suojelu voi kriittisesti parantaa uhanalaisen lajin elinympäristön laajuutta.
Räätälöinti avoimen lähdekoodin teknologioilla
Avoimen lähdekoodin paikkatietoteknologiat ovat ideaalisia digitaalisten kaksosten rakentamiseen, koska ne mahdollistavat joustavan räätälöinnin toimialakohtaisiin käyttötarpeisiin. Eri sektoreiden vaatimukset eroavat merkittävästi toisistaan, ja avoimen lähdekoodin ratkaisuilla voidaan kehittää tehokkaasti juuri tiettyyn tarkoitukseen sopiva digikaksonen. Tämä lähestymistapa on kustannustehokas ja mahdollistaa räätälöityjen ratkaisujen kehittämisen ja käyttöönoton nopeasti.
Teoriasta käytäntöön
Digikaksosen rakentamiseen on lähdettävä yksi käytännön askel kerrallaan.
- Määritä tarkasti käyttäjätarve eli mihin tarkoitukseen digikaksosta tullaan käyttämään
- Paranna fyysistä todellisuutta mallintavan datan laatua käyttäjätarpeen mukaan,
- Rikasta tietorakennetta vastaamaan digikaksoseen liittyviin käyttäjätarpeisiin (eli simulointitarpeisiin),
- Rakenna datapohjaisia säännönmukaisuuksia, joita myöhemmin tulet simuloimaan (mikä vaikuttaa mihinkin),
- Lähde pian projektin käynnistyttyä tuottamaan simulaatioita ja testausta, ja siten vastaamaan käyttäjätarpeeseen, jotta varmistat projektisi kulkevan kohti konkretiaa (näissä projekteissa on helppo hukkua teorian, datan ja käsitteiden maailmaan).
Digitaaliset kaksoset avaamassa paikkatiedon potentiaalia
Digitaaliset kaksoset ja avoimen lähdekoodin paikkatietoteknologiat voivat vihdoin murtaa historiaan jäävät teknologiset esteet, jotka ovat estäneet paikkatiedon täysimääräisen hyödyntämisen, tuoden paikkatiedon siiloutuneista prosesseista kaikkien saataville. Ilman laadukasta, saavutettavaa dataa digitaaliset kaksoset eivät voi ylittää niitä rajoitteita, jotka ovat pitkään estäneet paikkatiedon laajamittaisen hyödyntämisen. Avoimen lähdekoodin teknologiat eivät ainoastaan jousta erilaisten toimialojen tarpeisiin, vaan ne myös mahdollistavat kustannustehokkaan ja yhteisöllisen kehityksen, joka murtaa perinteiset siilot paikkatiedon hyödyntämisessä.
