Liikkumisen digitaalinen kaksonen mullistaa liikenteen tilannekuvan
Helsingin kaupunki ja sen innovaatioyhtiö Forum Virium Helsinki tunnetaan maailmalla aktiivisina kaupungin digitaalisen kaksosen kehittäjinä.
Termi digitaalinen kaksonen on alun perin lainattu teollisuudesta, jossa se tarkoittaa koneiden virtuaalista mallia, joka raportoi laitteen toiminnasta simulaatioiden ja kerätyn datan perusteella. Kaupungin kohdalla digitaalinen kaksonen on sarja avattuja rajapintoja ja dataa 3D-kaupunkimalliin yhdistettynä, jota voidaan soveltaa moniin käyttötapauksiin. Lähitulevaisuuden tavoitteena on, että Helsingin digitaalinen mallintaminen ja yhä paremmat tietoaineistot sujuvoittavat liikennettä, auttavat yllä- ja kunnossapitotöiden kohdentamisessa, sujuvuudessa ja päästöjen vähentämisessä. Digitaalinen kaksonen voi myös parantaa kaupunkilaisten osallistumismahdollisuuksia ja tarjota tärkeää pohjatietoa uusien palveluiden kehittämiseen.
Älyliikennehanke luo uusia liiketoimintamahdollisuuksia
Liikkumisen digitaalinen kaksonen, eli LiiDi2, on laaja älyliikennehanke, jossa Forum Virium Helsinki ja Helsingin kaupungin rakentamispalveluliikelaitos Stara pyrkivät yhdessä sidosryhmien ja yritysten kanssa määrittelemään liikkumisen digitaalisen kaksosen mallia: mistä datavirroista se koostuu ja kuinka datan laajamittaista hyödyntämistä voitaisiin edistää. Hanke saa rahoituksensa Euroopan aluekehitysrahastosta, EAKR:sta.
Liikenteestä kerätyt tiedot liikennevirroista, ruuhkista ja suosituista reiteistä hyödyttävät liikenteenohjausta ja suunnittelua. Lumitilanteesta, liukkaudesta ja väylien vaurioista kerätyt tiedot voivat puolestaan tehostaa kunnossapitoa. Ennuste- ja simulointimallien avulla toimenpiteiden vaikutuksia voidaan ennakoida entistä tarkemmin. Tietojen yhdistäminen tukee liikkumisen kokonaiskuvan ymmärtämistä. Kun tietoa liikenteestä, ympäristöstä ja olosuhteista avataan, yritykset voivat hyödyntää sitä innovaatioiden kehittämisessä.
Mahdollisuuksia löytyy esimerkiksi uusien liikkumispalvelujen ja tekoälysovellusten kehittämisestä ja simulaatioiden hyödyntämisestä logistiikan ja kaupan alalla. Tämä vaatii monipuolista yhteistyötä eri toimijoiden välillä.
– Hankkeessa toimimme paitsi kaupungin ja yritysten välisen vuorovaikutuksen mahdollistajana myös konkreettisen datankeruu- ja hyödyntämisratkaisujen innovoinnin äärellä, ja juuri siitä syystä LiiDi2 on mielestämme antoisa ja tärkeä osa toimivampien toimintaympäristöjen rakentamista, Liikkumisen digitaalinen kaksonen (LiiDi2) -hankkeen projektipäällikkö Helmi Tuori Forum Viriumilta toteaa.
Avoin data sujuvoittaa kaupunkiliikennettä
Forum Virium Helsinki on jo pitkään ollut datan avaamisen pioneereja Suomessa, ja järjestelmällisesti tuonut avointen rajapintojen ja hallitusti avattavien datalähteiden merkitystä esiin osana kaupunkisuunnittelua. Datan avaaminen ei kuitenkaan voi laajamittaisesti lähteä käyntiin, mikäli datan käsittelyn prosessit puuttuvat. Prosessikulman työstäminen onkin eräs LiiDi2-hankkeen tavoitteista.
– Digitaalisen kaksosen kehitys on osa laajempaa digitalisaatiota. Se edellyttää organisaatioilta sekä teknisiä valmiuksia datan keräämiseen, analysointiin ja hyödyntämiseen että kulttuurisia valmiuksia arvioida omaa toimintaa datan kautta, tarvittaessa kriittisestikin, Forum Viriumin tekninen asiantuntija Juho-Pekka Virtanen sanoo.
– Kaupunkien yksiköt ovat luonnollisesti tarkkoja datansa suhteen. Kun käsitellään isoja tietoaineistoja, tulee olla varmuus dataluovutusten turvallisuudesta myös henkilösuojan osalta. Viime aikoina tietosuojakäytänteet ovat ottaneet suuria harppauksia eteenpäin. Tietoisuus paitsi riskeistä, myös osaavan datankäytön ja -analytiikan hyödyistä on vauhdittanut mielenkiintoa datan avaamista kohtaan, Helmi Tuori pohtii.
Forum Viriumin älyliikennehankkeet eivät kerää tietoa yksilöistä. Ajoneuvoja sen sijaan voidaan hyödyntää mittaamiseen monin tavoin. Raitiovaunut tarkkailevat jo ilmanlaatua, robottibussit voivat konenäön avulla kuvata pysäkkejä ja raportoida saavutettavuusongelmista ja lakaisukoneet kertoa, missä tien päällyste kaipaisi uusimista.
Kaupungin 3D-mallin avulla voidaan kaupunkilaisilta kerätä paikkasidonnaista palautetta liikkumisen ongelmakohdista ja esteettömyydestä. Liikkumisen digitaalisen kaksosen avulla datalle luodaan siis täysin uusia mahdollisuuksia palveluiden, tapahtumien, elinkaarenhallinnan, liikenne- ja kaupunkisuunnittelun, kunnossapidon ja logististen toimintojen osalta. Tällä on merkittävä vaikutus kaupunkiympäristöön ja päätöksentekoprosesseihin.
Liikennejärjestelmiltä vaaditaan yhteensopivuutta
Forum Viriumin tekninen asiantuntija Aaron Koskela avaa liikkumisen digitaalisen kaksosen kolmea dataulottuvuutta:
– Kolmion kärkenä ovat kaupungin digitaalinen kaksonen, 3D-kaupunkimalli sekä infrastruktuuriin liittyvät tiedot, jotka luovat mallille vakaan pohjan. Liikkumisen virtaukset herättävät mallin henkiin ja rakentavat kokonaisvaltaista käsitystä tilannekohtaisista läpimeno- ja matka-ajoista infrastruktuurissa. Kolmion viimeisen sivun täydentävät olosuhteet, jotka arvaamattomuudellaan vaikuttavat merkittävästi päivittäisten toimintojen ja palveluiden sujuvuuteen.
LiiDi2-hankkeessa Staran kalustoon kiinnitetyt sensorit keräävät reaaliaikaista dataa infrastruktuurista, joka yhdistettynä sääolosuhteista ja ruuhkista kertovaan tietoon luo monipuolisen liikenteen tilannekuvan.
– Nykypäivänä ei voida tukeutua vain yhteen ohjelmistoon tai palveluntarjoajaan. Liikkumisen digitaalisen kaksosen modulaarinen toimintamalli antaa liikkumavaraa ja tukee samalla Staran allianssikumppanuutta CGI Suomi Oy:n kanssa. Kaupunkitekniikan ylläpitoprosessien digitalisaatio-ohjelma huomioi integraatiomahdollisuudet ja ketterän kokeilukulttuurin, Staran työntutkija Miikka Koskela toteaa.
– On selvää, ettei tulevaisuuden liikennejärjestelmiä palvele yksittäinen ohjelmisto, vaan useiden hyvin valittujen tietoaineistojen kokonaisuus: “järjestelmien järjestelmä”, joka huomioi niin yritysten, asukkaiden kuin sidosryhmienkin tarpeet eri käyttötapausten ja palveluiden muodossa. Tähän myös liikkumisen digitaalisen kaksosen konseptilla tähdätään, Aaron Koskela lisää.
Aaron Koskela esittelee liikkumisen digitaalista kaksosta Väylät ja liikenne -tapahtumassa Hämeenlinnassa 23.3.2023.
Forum Virium Helsingin LiiDi2- ja Mobility Lab Helsinki -hankkeet ovat yhteistyössä Helsingin kaupungin kanssa julkaisseet Digital twin for mobility – Concept and baseline study -työdokumentin, joka käsittelee keskeisiä liikkumisen digitaalisen kaksosen datalähteitä ja potentiaalisia käyttötapauksia.
Ohjelmointikilpailusta ratkaisuja talvikunnossapitoon
LiiDi2-hanke järjesti marraskuussa 2022 hackathon-tapahtuman, jossa etsittiin uusia dataratkaisuja Helsingin talvikunnossapitoon. Haasteessa keskeisiksi datalähteiksi kunnossapitotarpeen määrittelemiseksi tunnistettiin muun muassa rakentamispalveluliikelaitos Staran kaluston telemetriatiedot, mallinnetut kävelijä- ja pyöräilijämäärät, liikenteen väylät sekä pysäkkien ja kriittisten palvelupisteiden sijainnit. Lämpötila- ja sademäärätiedot ja asukkaiden palautteet olivat myös tärkeitä.
Voittajaksi valikoitui Winterpac-ryhmä ratkaisulla, joka generoi optimoituja kunnossapitoreittejä pyöräilyyn. Toiseksi sijoittunut CHAOS Architects on älykäs alusta, joka tuottaa kaupunkiennusteita tekoälyä ja koneoppimista soveltamalla.
Teksti: Paula Kultanen Ribas/Forum Virium Helsinki
Kuva: Stara/Veikko Somerpuro