Geen all you can eat-datadiner, maar inzicht à la carte

Over de meerwaarde van 3D-modellen

‘Puur etalagevertoon’. ‘Leuk, maar kostbare spielerei.’ Zo kijken velen tegen het fenomeen 3D-modelling aan, het proces waarbij we diverse databronnen aan elkaar knopen en presenteren in een 3D-omgeving (digital twin). Nou zijn wij bij het iAMLAB (infra and asset management lab) van het ‘herkennen, verkennen en experimenteren’. Ons multidisciplinaire team onderzoekt samen met klanten en leveranciers of de inzet van opkomende technologieën kan leiden tot bruikbare componenten voor de volgende generatie Asset Management omgevingen. En dus voegen we bij onze experimenten altijd een snufje 3D toe. Zoals we bij een proof ook steevast kijken of we Open Linked Data en datascience kunnen inzetten. Tot nu toe laat 3D ons niet in de steek. En dat vinden we niet vreemd. Hoe dat zo komt, vertellen we in dit blog in de iAMLAB-reeks. 

We bevinden ons in de controletoren. In plaats van de verwachte hectiek heerst hier rust. Alles ademt controle uit. Hier geen wand vol schermen met actuele beelden uit het land en rijen nauwlettend toekijkend personeel. Nee, we zien Nederland slechts op één scherm. Af en toe kleurt er iets oranje. Er wordt dan via een overzichtelijk dashboard ingezoomd op de verkleurde plek. Van 2D gaan we hier over op 3D. Die 3D-omgeving blijkt toegang te bieden aan een bulk aan data. Al snel wordt gespot wat er gaande is. Een trein gaat wat langzamer dan de bedoeling is. Dat blijkt te maken te hebben met de ondergrond die dreigt te verzakken. Daar, in de buurt van Boskoop, Alphen aan de Rijn en Waddinxveen, is veengrond. Wie er woont, kan om de vier jaar zijn terras opnieuw laten bestraten omdat de boel langzaam verzakt. En dat is hier ook gaande: het contact tussen de bovenleiding van de trein en de leidingen boven het spoor is niet meer optimaal. De laatste weken was hier ook hevige neerslag, wat de onvermijdelijke verzakking versnelde. Een hoogteverschil dat je alleen in 3D bemerkt. Niet de trein zelf, maar de omgevingsfactoren zorgen voor vertraging. Een algoritme heeft inmiddels op basis van historische data een aantal te volgen scenario’s opgesteld, inclusief de impact van elk scenario. De controletoren kiest een van de scenario’s, zet de vervolgactie in gang en kijkt vervolgens, wederom rustig, gecontroleerd, naar de kaart van Nederland…

Stroomversnelling

De controletoren die we hierboven beschreven is er nog niet, althans niet in deze vorm. Maar lang hoeven we niet te wachten tot fictie feit kan worden. De mogelijkheid de Nederlandse infrastructuur in één integraal overzicht te monitoren en afwijkingen en/of incidenten ook in 3D-perspectief te analyseren, ligt in het verschiet. Want 3D zit in een stroomversnelling. Dat komt door een samenspel van diverse versnellende factoren. Allereerst de 3D-technologie zelf. Die wordt steeds toegankelijker. Het aantal publiekelijk beschikbaar gestelde 3D-bestanden groeit, zowel in hoeveelheid als in diversiteit. Goed voorbeeld zijn de 3D-bestanden die Kadaster met behulp van satellietbeelden en luchtfoto’s ontwikkelt en beschikbaar stelt in landelijke voorzieningen als de Basisregistratie Grootschalige Topografie (BGT). Voorheen hielden veel organisaties dergelijke data voor zichzelf. Maar we beseffen meer en meer dat delen noodzakelijk is; veel uitdagingen van deze tijd kunnen we alleen gezamenlijk oplossen. Vandaar dat de beschikbaarheid van 3D-bestanden is toegenomen, net als de beschikbaarheid van technologieën om die 3D-bestanden te verwerken. Het is zodoende een opkomende technologie geworden.

Gewend aan 3D-games

Wat ook bijdraagt aan de rappe doorontwikkeling van 3D, is het gegeven dat veel millennials inmiddels de collegebanken hebben verlaten en werken. We merken het hier bij het iAMLAB ook: onze jonge collega’s zijn opgegroeid met 3D-games en simulaties en worden er niet bepaald vrolijk van als ze aan de slag moeten in een DOS-omgeving. Net als de game-engines kunnen zij heel gemakkelijk omgaan met 3D. We hebben dus aan de ene kant de volwassen geworden technologie en aan de andere kant de volwassen geworden gebruiker. Een mooie match, die ervoor zorgt dat we versneld op de 3D-trein springen.

Meer dan een visualisatietechniek

Maar met deze impulsen hebben we de vraag nog niet beantwoord of 3D nou echt meerwaarde heeft. Het is prettig als iets in een stroomversnelling raakt – stilstand is immers achteruitgang – maar we willen wel weten wat het nut is. Natuurlijk: het ziet er aantrekkelijk uit, zeker nu we in onze geometrische 3D-modellen het niveau van legoblokjes ontstijgen. Gebouwen zijn geen blokkendozen meer, maar krijgen steeds vaker een ‘reality’-schil, zodat ze herkenbaar worden: dit is een school, dit is een fabriek. En als we luchtfoto’s gebruiken, kunnen we de gebouwen ook nog de precieze buitenkant geven: hé, dat is het Rijksmuseum! Dan wordt het nog aantrekkelijker. Niet alleen voor het oog: 3D is namelijk meer dan een visualisatiemechaniek.

Entry point naar datafundament

In den beginne gebruikten wij 3D ook vooral als etalage. Je kunt er prachtige showcases mee bouwen. Maar hoe meer data we aan elkaar koppelen, hoe lastiger het wordt om daar chocola van te maken. Althans, als de data plat gepresenteerd wordt: dan krijg je een overload aan data die je technisch moet bevragen door middel van queries. We gebruiken 3D dus ook in toenemende mate om op een laagdrempelige manier toegang te geven tot het datafundament: je zoomt in een 3D-model in op een object en ziet, zwevend langs de z-as, allerlei gegevens opdoemen. Bovenaan krijg je informatie over het pand, het grondtype en bijvoorbeeld het leidingnetwerk. Maar onderaan de z-as krijg je ook toegang tot de onderliggende infrastructuur. Je krijgt als het ware een satéprikker met hapklare databrokken. Dat maakt het mogelijk te filteren. Geen all you can eat-datadiner, maar inzicht à la carte.

Herkenbaar en dus beter bespreekbaar

Een tweede argument in dit pleidooi voor 3D is dat herkenbaarheid de bespreekbaarheid van een object bevordert. Met 3D scheppen we een ‘digital twin’ van (een stukje van) de wereld en daarmee een op de werkelijkheid gelijkende speeltuin voor experimenten en scenario’s. Zo werkt het ook bij je huis: je uitbouwdroom verken je eveneens het liefst in 3D. Dat zegt zoveel meer dan een platte bouwtekening. Je ziet je zelf al vanuit je oude, vertrouwde huiskamer de nieuwe aanbouw inlopen. Is het eigenlijk wel verstandig om die zitbank in die hoek te plaatsen? En wat is dan de meest logische plek voor die lichtkoepel? De architect tekent ze in en doorloopt zo samen met jou allerlei scenario’s. Waardoor je tot een goede keuze komt van je verbouwing en de inrichting. Zo werkt het ook bij de modellen die we bij het iAMLAB maken. De werkelijkheid is herkenbaar en dat vergemakkelijkt het gesprek dat je voert met verschillende stakeholders. Zeker als het belangrijk is dat je reliëf en hoogteverschillen kunt zien, zoals bij het voorbeeld waarmee we dit blog begonnen. 

Verbeterde datakwaliteit

Nog een argument is de verbeterde datakwaliteit die je krijgt als je meerdere 3D-bestanden van hetzelfde object of gebied gebruikt. Dat merkten we bijvoorbeeld bij een project waarbij we spoordata hebben gekoppeld aan kadasterdata.

Toen we de spoordata koppelden aan de Kadasterdata (dat andere doelen dient dan de spoordata), zagen we het spoor her en der onder en over de het ‘Kadaster’-spoor gaan. De spoordata bleek net wat preciezer te zijn dan de toch al behoorlijk gedetailleerde Kadasterdata. De hoogte verschilde – het is nu eenmaal niet gemakkelijk om de precieze z-coördinaten te bepalen. We hebben het nu aangepast, waarbij de spoordata leidend is. Hierdoor is de datakwaliteit die we tot onze beschikking hebben, toegenomen. De ene dataset verrijkt de ander. 

Waarom dan niet alles in 3D?

Er zijn dus diverse argumenten om 3D-technologie in te zetten. Waarom dus niet alles gelijk maar driedimensionaal maken? Het antwoord op die vraag is meerledig. Allereerst heb je in 2D soms simpelweg juist méér overzicht. Verder is het over het algemeen gemakkelijker om iets in 2D te gieten; 3D is tijdrovender (en dus duurder). Ten slotte is er een prestatie-probleem: zeker als je heel Nederland in 3D giet, is de performance verschrikkelijk. Maar dat is op te lossen door met level of detail-verschillen te werken. Je krijgt dan pas meer informatie als je inzoomt. Dat is voor ons wel een ontdekkingsreis: tot welk niveau ga je informatie in je 3D-model verwerken? Haal je het er bijvoorbeeld pas bij als je op de plek van bestemming bent aangekomen? Wij hebben er nu voor gekozen om het op te bouwen vanuit een bepaald gebied. Je prikt ergens in en dan bouw je het op binnen de nabije omgeving. Mooie ontwikkeling daarbij is onze 3D Map Factory. We geven toegang aan alle 3D-bestanden, maar we bouwen het pas op als je in de buurt bent. Als je dan in de processing vooruit rijdt in een trein of auto, bouwt het model bij elke beweging de data op en presenteert deze. En zo beweeg je door de omgeving en krijg je steeds de data die dan relevant is. 

Tijdreizen

Omdat we niet alleen data van vandaag hebben, maar ook van gisteren en de dagen ervoor, is het ook mogelijk door de omgeving én door de tijd te bewegen. Je kunt dan ook kijken hoe de situatie een dag, een week of een maand geleden was. Dat kan zeer relevant zijn, zeker als we naast alle infrastructurele data ook beschikken over bijvoorbeeld weerinformatie. Je kunt dan onderzoeken of het weer – hevige regenval, spekgladde wegen of juist een overvloed aan zonneschijn – van invloed is op de mobiliteit in een bepaald gebied. Door al die info samen te brengen, af te stemmen en te verknopen, kun je een gefundeerd antwoord geven op infrastructurele vraagstukken en het functioneren van onze wegen, onze rails en alle andere infrastructuur. 

Control tower NL XL

Voeg alle bovenstaande mogelijkheden en kansen samen en je hebt een idee van wat we nu aan het bouwen zijn. Samen met allerlei partners ontwikkelen we een controletoren waarin je zicht hebt op alle mobiliteitsbewegingen – bussen, auto’s, fietsen, voetgangers, de treinen – op onze infrastructuur. Door integraal data te verbinden kunnen we in één oogopslag zien hoe Nederland ervoor staat en daar scenario’s op los laten. En op vrijwel dezelfde manier kunnen we ook Europa in beeld brengen (Transavia, de use-case draait hier over optimale crewplanning), maar we kunnen ook een digital twin bouwen voor een specifieke branche, bijvoorbeeld het Loodswezen. En keer op keer heeft 3D beslist meerwaarde. Het is dus geen kostbare spielerei, maar absoluut het ‘herkennen, verkennen en experimenteren’ waard.