Onderzoek De beloften waren en zijn onverminderd groot: gedetailleerde, real-time digitale replica’s van onze steden die planning en besluitvorming fundamenteel kunnen verbeteren. Maar wat hebben Urban Digital Twins (UDTs) bijgedragen aan onze complexe stedelijke uitdagingen, sinds de eerste wetenschappelijke vermeldingen in 2018? Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven en de Universiteit Twente zochten naar het antwoord op die vraag.
Urban Digital Twins (UDTs) zijn digitale replica's van steden of gebieden die real-time data koppelen, analyseren en scenario’s simuleren. Voor gebiedsontwikkelaars beloven ze het werk eenvoudiger, efficiënter en beter te maken. UDTs kunnen diepgaandere inzichten bieden in hoe veranderingen een gebied en de omgeving ervan beïnvloeden. Ze dienen als hulpmiddel voor het aanpakken van complexe stedelijke vraagstukken. Denk aan het visualiseren van infrastructurele ingrepen, het simuleren van klimaatadaptatie of het doorrekenen van financiële scenario’s. Toch blijft de praktijk achter: de toepassingen zijn vaak lokaal en kleinschalig, het koppelen van grote datahoeveelheden is complex en de sociale dimensies ontbreken.
Het onderzoek ‘What have Urban Digital Twins (UDTs) contributed to urban planning and decision making?’ , uitgevoerd door onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven en de Universiteit Twente, biedt een uitgebreid inzicht in de huidige stand van zaken met betrekking tot de rol van UDTs in plannings- en besluitvormingsprocessen. Waar eerdere discussies en ambities vooral technisch van aard waren, laten recente wetenschappelijke publicaties een duidelijke verschuiving zien: er komt steeds meer aandacht voor de sociale dimensies van UDTs. 88 wetenschappelijke publicaties uit de periode na 2018 werden geanalyseerd. Wat blijkt? Er bestaat een flinke kloof tussen wat UDTs beloven en wat ze nog daadwerkelijk bijdragen aan de aanpak van complexe stedelijke uitdagingen. Om deze kloof te overbruggen, presenteert het onderzoek een aanpak om de sociale dimensies te integreren in UDTs en om de ontwikkelingen en gebruik van UDTs te bevorderen.
Grote ambities
De geanalyseerde publicaties tonen dat de ambities rond UDTs groot en divers zijn. In de beginfase waren de ambities hoog rondom de technische integratie van UDTs en werd er bijvoorbeeld vooral gefocust op 3D-modellering, realistische en real-time digitale representatie en technische schaalbaarheid.
Het valt de onderzoekers op dat het thema ‘integratie’ als ambitie de gemene deler is. Van systeem, data- en modelintegratie tot interdisciplinaire en procedurele integratie: de interpretatie van dit woord loopt echter uiteen in de verschillende publicaties.
De sociale dimensies zijn juist essentieel om Urban Digital Twins daadwerkelijk van waarde te laten zijn
Het blijkt dat meer dan de helft van de onderzochte artikelen zich uitsluitend richt op theoretische kaders en reflectieve beschouwingen, terwijl slechts een klein deel ingaat op de praktische toepassing van UDTs. Veel van de ontwikkelde UDT-prototypes bleven beperkt tot kleinschalige proefmodellen én waren zelden openbaar toegankelijk. In gevallen waarin het prototype wél openbaar toegankelijk was, bleven de prototypes meestal steken op een relatief eenvoudige 3D-weergave op een online dataplatform met minimale informatie. Op deze manier slaagden ze er niet in hun potentieel te realiseren.
Geen integratie met praktijk
De technische focus in de meerderheid van de publicaties zorgt er vaak voor dat de modellen zodanig worden vereenvoudigd dat belangrijke dimensies worden weglaten, met als resultaat dat deze tekortschieten voor de toepassing in de praktijk. De huidige UDTs gaan zelden in op de sociaal-technische complexiteiten die gepaard gaan met de realiteit: verschillende disciplines, conflicterende belangen van stakeholders en onzekerheden in de plannings- en besluitvormingsprocessen. Er wordt vaak alleen hypothetisch naar belanghebbenden gekeken en de UDTs worden niet geïntegreerd in de praktijk. Hierdoor blijven de betrokkenheid van belanghebbenden en de implementatie van UDTs in daadwerkelijke plannings- en besluitvormingsprocessen sterk achter.
De onderzoekers wijzen op een hardnekkige misvatting, namelijk het idee dat de technische ontwikkeling van UDTs losstaat van sociale, juridische en ethische dimensies van ruimtelijke ontwikkeling. Volgens hen ligt juist daar de kern van het probleem. Deze dimensies zijn essentieel om UDTs daadwerkelijk van waarde te laten zijn voor complexe stedelijke uitdagingen en om te kunnen dienen als gedetailleerde, real-time digitale replica’s van onze steden.
Van belofte naar bruikbaarheid
Om de kloof tussen ambitie en realiteit te dichten, introduceren de onderzoekers een nieuwe strategie om de ontwikkelingen en gebruik van UDTs te bevorderen: Augmented Urban Planning (AUP). Deze agenda definieert UDTs als een verzameling stedelijke data en modellen die interdisciplinair geïntegreerd, consensueel gecontextualiseerd én procedureel geoperationaliseerd zijn.
Deze drie sociaal-technische integratietypen vormen de kern voor het verrijken van het planningsproces met behulp van UDTs, zonder de complexiteit van stakeholders, disciplines en institutionele processen te reduceren. De agenda rust op drie fundamentele pijlers:
- Procedurele Operationalisering richt zich op de structurele inbedding van UDTs in de praktijk in verschillende fasen van planning en besluitvorming., met actieve stakeholderbetrokkenheid, aandacht voor digitale veiligheid en bestuurlijke haalbaarheid.
- Consensuele Contextualisering richt zich op de mate van betrokkenheid en samenwerking met stakeholders, waarbij contextspecifieke Digital Twins inspelen op lokale vraagstukken, samenwerking en vertrouwen bevorderen, en privacy beschermen.
- Interdisciplinaire Integratie richt zich op de mate waarin verschillende vakgebieden, data en modellen zijn verbonden, waarbij UDTs als middel worden ingezet om complexe stedelijke situaties te begrijpen, door het combineren van verschillende data- en modeltypes.
Aan de hand van deze drie pijlers, introduceren de onderzoekers een raamwerk om de drie sociaal-technische integratie-uitdagingen systematisch aan te pakken in de ontwikkeling en gebruik van UDTs. Het bestaat uit systematisch toevoegen van verschillende lagen, waardoor de complexiteit vergroot en realiteit beter wordt afgespiegeld in de digitale replica's.
Het onderzoek pleit voor een fundamenteel andere benadering waarin data en modellen niet losstaan van mensen en processen
Ten eerste gaat het om het creëren van Custom UDTs: deze bieden maatwerk door gebruik te maken van open, gestandaardiseerde en modulaire bouwstenen, waardoor ze flexibel kunnen worden geconfigureerd voor uiteenlopende stedelijke vraagstukken. Transparantie over aannames en beperkingen staat hierbij centraal, zodat gebruikers inzicht hebben in de keuzes en onzekerheden die aan de digitale representatie ten grondslag liggen.
De volgende stap is het creëren van Specific UDTs, die het idee van één allesomvattende digitale representatie loslaten. In plaats daarvan wordt ingezet op een netwerk van specifieke, gedeelde representaties die zijn afgestemd op concrete planningsvragen, stakeholderperspectieven en lokale behoeften. Dit maakt het mogelijk dat verschillende partijen – van bewoners tot beleidsmakers – samenwerken in co-creatie, waarbij elke UDT een eigen invalshoek of schaal representeert.
De laatste zijn de Adaptive UDTs, die ontworpen zijn om mee te evolueren met veranderende stedelijke contexten. Door continue data-updates en de mogelijkheid tot herconfiguratie en herinterpretatie van data en modellen, ondersteunen deze UDTs iteratieve en participatieve planningscycli. Hierdoor blijven ze relevant en duurzaam ingebed in expliciet gedefinieerde, mensgerichte besluitvormingsprocessen.
Andere benadering
Zeven jaar na de eerste publicaties is de impact van Urban Digital Twins op stedelijke planning nog steeds beperkt, met name door het gebrek aan socio-technische complexiteit. De onderzoekers erkennen dat deze systematische aanpak complex is. Toch is het juist deze integrale benadering die nodig is om verder te gaan dan techno-optimisme en om de sociale, juridische en ethische dimensies van stedelijke omgevingen daadwerkelijk te omarmen.
De toekomst van UDTs ligt in hun vermogen om de complexiteit in te bedden. Het onderzoek pleit voor een fundamenteel andere benadering waarin data en modellen niet losstaan van mensen en processen, maar daar onlosmakelijk mee verbonden zijn. De AUP-benadering is een belangrijke eerste stap richting een methodologisch kader voor de ontwikkeling en het gebruik van UDTs. Met AUP wordt de focus verlegd van technologische perfectie naar het versterken van het planningsproces, met ruimte voor nuance en participatie: essentieel voor een adaptieve stedelijke ontwikkeling.
Het volledige onderzoek is hier te vinden.
Cover: ‘Digital twin in construction industry’ door Jackie Niam (bron: shutterstock)
Door Aster Yohannes
Redacteur bij Gebiedsontwikkeling.nu
