Le jumeau numérique de l'Allemagne : vers une réalité numérique intelligente

La population humaine a doublé depuis 1975, tout comme les émissions de dioxyde de carbone. Durant l'été 2021, l'Allemagne a subi de plein fouet l'impact du changement climatique : des inondations massives ont causé de nombreuses morts et des dommages matériels énormes. La pandémie du COVID-19 nous a pris au dépourvu et a testé la résilience de notre société et de nos systèmes. La pandémie a aussi éperonné l'adoption numérique à grande échelle et montré le potentiel de la collaboration numérique et de la productivité.

L'expérience de la pandémie a abouti à une nouvelle ère de jumeaux numériques et, par conséquent, à un univers miroir, un élément fondamental de la future collaboration numérique. Avec l'essor d'Internet, les informations se sont numérisées, sont devenues lisibles par machine, permettant à des algorithmes de trouver des réponses à des questions à partir d'une quantité d'informations pratiquement illimitée. La prochain étape est la numérisation de notre monde physique pour le rendre lui aussi lisible par machine. Internet devient un espace multidimensionnel qui favorise la prise de décision collaborative à travers l'analyse et les simulations de données. Chez Hexagon, nous parlons de création d'une Réalité Numérique Intelligente.

Ce que vous ne voyez pas, vous ne pouvez pas le mesurer.

Gourou du management, Peter Drucker est l'auteur de la citation « Ce que vous ne pouvez pas mesurer, vous ne pouvez pas le gérer. » Une extrapolation de cette déclaration s'applique à l'univers miroir : Ce que vous ne voyez pas, vous ne pouvez pas le mesurer. Évoquons à ce propos la réduction des inondations.

Nous savons que l'eau cherche toujours le niveau le plus bas. Et si nous connaissions d'avance les zones touchées par une inondation ? Des solutions avancées de capture de la réalité nous permettent de créer un modèle topographique de haute résolution qui visualise en détail l'infrastructure, les bâtiments et la végétation de tout un pays, comme l'Allemagne. Grâce à la technologie LiDAR à photon unique, ces modèles 3D sont à présent économiquement viables.

Notre solution est quatre à dix fois plus efficace que des méthodes LiDAR classiques et produit des images dont la résolution est au moins quatre plus élevée. Avec un seul avion, nous pouvons relever toute l'Allemagne en seulement cinq mois, en obtenant facilement la précision de hauteur exigée de dix centimètres. Les technologies LiDAR à photon unique et LiDAR à mode Geiger nous permettent de couvrir de grandes surfaces tout en maintenant la haute résolution nécessaire pour détecter des objets fiablement et créer une image miroir réaliste qui peut même inclure le sol en dessous de la végétation et des détails en dessous d'infrastructures, telles que des ponts, et même jusqu'à dix mètres sous l'eau. Le résultat est un modèle topographique hautement détaillé et cohérent, une source d'information unique, préalablement non disponible.

Les zones riveraines ont une importance particulière pour les scénarios d'inondation. Elles sont en général végétalisées, mais les planificateurs peuvent enlever les arbres dans le modèle pour voir ce qu'il y a au-dessous. Le sol sous l'eau est un paramètre crucial pour les caractéristiques d'écoulement de cours d'eau et de rivières. À l'aide d'algorithmes, nous pouvons prédire la quantité d'eau qui s'étalera en cas de fortes averses et les lieux affectés. D'après les scientifiques, ces précipitations seront 3 à 19 % plus intenses et jusqu'à 9 fois plus fréquentes en Europe de l'Ouest en raison du changement climatique.

Un modèle topographique cohérent, unifié, national serait une précieuse source d'informations auparavant inaccessibles à de nombreux secteurs. Les jumeaux numériques deviennent un outil indispensable pour les entreprises et les autorités locales chargées de concevoir, planifier et gérer des infrastructures et biens connectés ; pour les distributeurs d'énergie amenés à planifier et maintenir des lignes électriques ; pour les sociétés de télécommunications ayant à mettre en place le réseau 5G. D'autres bénéficiaires de cette technologie sont par exemple la sylviculture, le génie hydraulique et l'aviation.

Ce qui semblait être une fantaisie il y a dix ans, devient une réalité aujourd'hui

Dans des zones à développement dense, comme les villes, nous utilisons des capteurs hybrides pour créer une image miroir photoréaliste complète du monde physique. En combinant différents types de jeux de données, comme les scans aériens et les données de vue de rue, Hexagon crée un modèle super maillé qui permet aux urbanistes de visualiser d'une manière rapide et facile la planification de relations. Un super maillage nous permet de voir l'espace urbain dans tous ses détails, du dessus et du dessous.

De plus, l'IA permet de créer automatiquement des étiquettes d'objet comme les toits, panneaux solaires et rails, avec un taux de précision de 99 %. Les algorithmes IA peuvent extraire des données d'image sémantiques et assigner des attributs à chaque pixel du maillage. Cela nous permet de détecter jusqu'à 20 % plus de surfaces scellées et d'effectuer un recensement exact de l'espace vert, y compris des arbres. Ces points de données peuvent aider les urbanistes, par exemple, à évaluer l'espace disponible pour de nouvelles mesures structurelles. Relever ces zones à intervalles réguliers aidera à suivre et à évaluer la progression.

Pour gérer des systèmes complexes, il faut les connecter

Pour extraire des informations pertinentes à partir de données dans le cadre de défis complexes, nous devons combiner les données. Une telle connectivité culmine dans le métavers, ou ce que nous appelons les Réalités Numériques Intelligentes.

La Réalité Numérique Intelligente permet aux décideurs de maîtriser des défis complexes, comme les températures excessives dans les villes. Nos modèles offrent la possibilité de simuler différents scénarios de vent et d'échange d'air, et recommandent des mesures structurelles qui amélioreront le climat urbain à long terme. En outre, les données en temps réel de capteurs de surveillance 3D peuvent être fusionnées avec le jumeau numérique d'infrastructures critiques pour permettre aux équipes de sécurité de coordonner les décisions relatives à la sécurité.

La réponse de Hexagon au métavers est la solution de Réalité Numérique Intelligente HxDR, une plateforme de stockage, de visualisation et de collaboration cloud pour les données de capture de la réalité et géospatiales, fusionnant les univers miroirs de villes et de pays entiers. HxDR devient la place de marché des données aériennes Hexagon et de Metro HD. Les premières villes intégrées dans notre programme de données de modèles numériques urbains sont Munich, Cologne, Stuttgart, Francfort, Vienne, Milan, Amsterdam, Stockholm, Dallas, New York et Tokyo. Hexagon aspire à rendre la transformation numérique urbaine plus efficace et plus durable. Nous avons hâte de traiter de nouveaux projets complexes et fructueux.