Цифровий двійник гірського водозбірного басейну
Концепція
Цифровий двійник DREVO Mountain (MDT) — це динамічна цифрова модель гірського водозбору, яка в режимі реального часу поєднує дані про рельєф, ґрунти, воду, рослинність, клімат, інфраструктуру та біорізноманіття.
На відміну від звичайних геоінформаційних систем, цифровий двійник не лише відображає поточний стан території, а й прогнозує її розвиток, дозволяючи оцінювати наслідки різних сценаріїв до реалізації.
Головний принцип:
Спочатку моделювання — потім ухвалення рішень.
Основні завдання
Mountain Digital Twin забезпечує:
створення повної цифрової моделі водозбору;
поєднання даних усіх дев'яти каскадів;
моделювання гідрологічних процесів;
прогнозування зміни екосистем;
управління відновлювальними роботами;
підтримку ухвалення інженерних рішень;
довгострокове планування розвитку території.
Що являє собою цифровий двійник
Mountain Digital Twin поєднує кілька взаємозалежних моделей.
Геометрична модель
Створюється високоточна цифрова модель рельєфу.
Включає:
вершини;
вододіли;
схили;
яри;
русла;
заплави;
берегову лінію.
Використовуються:
ЛіДАР;
супутникові дані;
фотограмметрія;
геодезичні виміри.
Геологічна модель
Відображає:
типи порід;
тріщинуватість;
водоносні горизонти;
глибину ґрунту;
стійкість схилів;
геологічні розломи.
Ґрунтова модель
Для кожної ділянки визначаються:
тип ґрунту;
глибина;
щільність;
пористість;
вологість;
зміст гумусу;
вміст вуглецю;
Біологічна активність.
Гідрологічна модель
Моделюються:
рух дощової води;
танення снігу;
інфільтрація;
поверхневий стік;
підземний стік;
харчування джерел;
річковий стік;
паводки;
посухи.
Це дозволяє оцінювати вплив різних відновлювальних заходів на водний баланс.
Кліматична модель
Використовуються дані:
температури;
вологості;
швидкість вітру;
сонячної радіації;
випаровування;
транспірації;
опадів;
снігового покриву.
Модель дозволяє аналізувати вплив зміни клімату на водозбір.
Біологічна модель
Включає:
дерева;
чагарники;
трави;
гриби;
мікориза;
тварин;
інвазивні види;
біорізноманіття.
Кожна лісова ділянка має власні характеристики та історію розвитку.
Інженерна модель
Відображаються:
мікротераса;
каскад;
інфільтраційні чаші;
пороги;
басейни;
мости;
дороги;
протипожежна інфраструктура;
датчики;
роботизовані станції.
Цифровий паспорт об'єктів
Кожен об'єкт отримує власний цифровий паспорт.
Паспорти створюються для:
дерев;
лісових кварталів;
схилів;
джерел;
річок;
сталь;
датчиків;
гідротехнічних споруд;
доріг;
мостів;
тварин (при науковому моніторингу).
Паспорт включає:
координати;
фотографії;
історію змін;
технічний стан;
екологічні характеристики;
рекомендації штучного інтелекту
Робота з дев'ятьма каскадами
Перший каскад
Контроль:
опадів;
снігу;
туману;
вітрів.
Другий каскад
Моделювання:
інфільтрації;
ерозії;
стійкості схилів.
Третій каскад
Аналіз:
зростання лісів;
накопичення біомаси;
розвитку ґрунту;
водоутримуючою здатністю.
Четвертий каскад
Контроль:
русел;
наносів;
кам'яних порогів;
швидкість потоків.
П'ятий каскад
Розрахунок:
заповнення басейнів;
поповнення ґрунтових вод;
ефективності інфільтрації
Шостий каскад
Моделювання:
сезонних затоплень;
сталь;
заплавних лісів.
Сьомий каскад
Контроль:
якості води;
солоності;
стани дельт;
інфільтрації.
Восьмий каскад
Аналіз:
берегової лінії;
дюна;
лагуна;
прибережної рослинності.
Дев'ятий каскад
Інтеграція з:
морськими даними;
температурою води;
рівнем моря;
станом морських екосистем.
Сценарне моделювання
Цифровий двійник дозволяє заздалегідь оцінити наслідки різних сценаріїв.
Наприклад:
Екстремальна злива
які ділянки буде затоплено;
де виникне ерозія;
які каскади потрібно посилити.
Посуха
які джерела пересохнуть першими;
які лісові ділянки зазнають найбільшого водного стресу;
де потрібне додаткове відновлення.
Лісова пожежа
Модель оцінює:
можливі напрями поширення;
швидкість просування вогню;
доступні джерела води;
безпечні маршрути техніки.
Нові посадки
До початку робіт можна оцінити:
ймовірність приживання;
майбутню структуру лісу;
впливом геть водний баланс;
швидкість відновлення екосистеми.
Штучний інтелект
DREVO AI постійно аналізує дані.
Він здатний:
виявляти аномалії;
прогнозувати зміни;
розраховувати ефективність заходів;
формувати рекомендації;
автоматично оновлювати модель.
Інтеграція з роботизованими системами
Mountain Digital Twin безпосередньо взаємодіє з:
Дрон TREVO AeroSense
Отримання нових даних.
Автоматичне оновлення моделі.
Гірський ровер DREVO
Передача заданий роботам.
Контроль за виконанням робіт.
Обсерваторія «Жива гора»
Надходження інформації від тисяч датчиків.
Система хмарності та туману DREVO
Оптимізація локального керування вологістю.
Наукові можливості
Mountain Digital Twin дозволяє:
аналізувати вплив зміни клімату;
вивчати розвиток лісів;
моделювати відновлення джерел;
оцінювати ефективність природних рішень;
проводити наукові дослідження без ризику екосистем.
Інтеграція
Mountain Digital Twin є аналітичним ядром усієї платформи.
Він об'єднує:
Гірська губка DREVO;
Відновлення Маунтін-Спрінгс;
Гірсько-лісові коридори;
Система хмарності та туману DREVO;
Обсерваторія «Жива гора»;
Дрон TREVO AeroSense;
Гірський ровер DREVO;
ДЕРЕВНИЙ ШТУЧНИЙ УМІН;
DREVO Розумне сільське господарство;
Ініціатива щодо стійкості водних та ґрунтових ресурсів прибережних зон Атлантики та Середземного моря (AMCWSRI).
Очікувані результати
Після впровадження Mountain Digital Twin досягаються:
підвищення точності проектування;
зниження вартості відновлювальних робіт;
скорочення екологічних ризиків;
прискорення прийняття рішень;
прогнозування надзвичайних ситуацій;
безперервний контроль ефективності відновлення;
створення довгострокової бази даних щодо розвитку екосистем;
можливість адаптивного керування гірським водозбором протягом десятиліть.
Місія проекту
Цифровий двійник гори DREVO є цифровим мозком проекту DREVO Живі гори. Якщо Обсерваторія «Жива гора» служить нервовою системою, що збирає інформацію, то Гірський цифровий двійник аналізує ці дані, прогнозує розвиток подій та дозволяє приймати науково обґрунтовані рішення. Він об'єднує всі дев'ять каскадів у єдину динамічну модель, забезпечуючи управління гірським водозбором як цілісною живою системою - від першої краплі дощу на вершині до повернення води в океан та її нового круговороту через атмосферу.