CityNexus – ESAs urbana digitala tvilling inom DestinE

Denna artikel är en del av vår sektion plattformar som du hittar under menyn byggstenar. Vi kommer här succesivt att fylla på med artiklar om de olika digital tvilling plattformar som finns. Vi har även en sektion kallad verktyg där vi även kommer att ta med andra verktyg som kan användas i byggandet av digitala tvillingar.

CityNexus är en urban öppen digital tvilling utvecklad för European Space Agency (ESA) inom ramen för EU-initiativet Destination Earth (DestinE). Plattformen används för att analysera och simulera stadsutveckling genom att kombinera geodata, satellitdata, klimatmodeller och mobilitetsdata. CityNexus är helt webbaserad och tillgänglig via ESAs och DestinE:s molninfrastruktur.

Utvecklingen inleddes cirka 2022, i samband med att DestinE-programmet formellt etablerades. Den första publika versionen lanserades när DestinE-plattformen öppnades för användning i juni 2024. Projektet är fortfarande under aktiv utveckling och har stöd för vidareutbyggnad (2025).

Den första piloten genomfördes i Amager Vest/Ørestad i Köpenhamn, där CityNexus användes för att analysera effekter av mobilitetsförändringar, trafikscenarier och luftkvalitet. Plattformen är designad att kunna skalas till andra europeiska städer, och är i dagsläget associerad med fallstudier i Danmark, Spanien och Italien.

CityNexus bygger på ett brett spektrum av europeiska datakällor. Kartdata och miljödata kommer främst från Copernicus (t.ex. Sentinel-5P för luftkvalitet, CORINE Land Cover och Copernicus DEM för markanvändning och terräng). Därutöver används klimatdata från ERA5 samt mobilitetsdata och lokala dataset beroende på scenario. All beräkning sker i ESAs molnmiljö med koppling till DestinE:s HPC-infrastruktur.

Plattformen använder främst 2D-kartor, men DestinE erbjuder även 3D-visualisering genom sin inbyggda visualiseringskomponent DestinE VizLab. VizLab är inte en källa till 3D-modeller, utan en renderingsmotor i plattformen. 3D-data (t.ex. höjdmodeller eller 3D-geometri) måste komma från externa datakällor eller genereras i modellerna. Med andra ord: CityNexus använder 2D-kartor i grundläget, men kan visualisera 3D-information via VizLab om data finns tillgänglig i underlaget.

CityNexus är öppen källkod, och hela kodbasen är tillgänglig via GitHub:
https://github.com/destination-earth/DestinE_ESA_CityNexus
Repositoryt innehåller datamodeller, kod för visualisering och exempel på hur plattformen sätts upp.

Fördjupning: funktioner, scenarier och analysmöjligheter

CityNexus använder en simuleringskedja som kombinerar geodata, klimatdata och mobilitetsdata med en SUMO-baserad trafikmodell. Systemet är utformat för att göra det möjligt att genomföra avancerade “tänk-om-scenarier” (what-if-simuleringar) på stadsnivå.

Verktyget erbjuder tre huvudkategorier av scenarioparametrar:

1. Vägsegmentscenarier

• tunnling eller borttagning av vägsegment
• ändrade hastighetsgränser
• avstängningar eller typbegränsad trafik (t.ex. endast cykeltrafik)

2. Kartzon- och områdesparametrar

• framtida markanvändning (andel bostäder, handel, industri)
• tillägg av intressepunkter såsom skolor, marknader och kollektivtrafiknav
• justering av befolkningsnivåer och densitet

3. Simuleringsparametrar

• val av tidsfönster (dygnet runt eller 3-timmarsintervall)
• vardag/helg
• trafikflottans sammansättning (t.ex. ökad andel elfordon)

Efter en simulering genererar CityNexus resultat för bland annat:

• trafikflöden och köbildning över tid
• luftkvalitet uttryckt som förändringar i CO₂, CO, HC, NOx och partiklar (PM)
• genomsnittliga hastigheter och andra indikatorer per vägsegment

Ett centralt inslag är att systemet lyfter fram icke-linjära effekter. Minskad trafik i ett område kan exempelvis leda till ökad trafik i ett annat, vilket gör att CityNexus fokuserar på jämförande analys snarare än enkla “godkänd/icke godkänd”-index.

Fallstudie: Köpenhamn

CityNexus utvecklades i nära samarbete med det lokala rådet i Amager Vest, Köpenhamn. Ett av huvudscenarierna i piloten var att studera effekten av att tunnla ned Øresundsmotorvägen, och hur detta påverkade luftkvalitet, mobilitet och levnadsförhållanden i närområdet. Detta scenario användes för att demonstrera hur verktyget kan stödja stadsutveckling med tydliga lokala frågeställningar.

Utveckling och framtida riktning

CityNexus startade utvecklingen omkring 2022 och lanseras för användning via DestinE-plattformen under 2024–2025. Planerad fortsättning inkluderar:

• vidareutveckling för andra europeiska städer
• ett medborgarverktyg, presenterat som ett förenklat “spel”, för att öka allmänhetens förståelse för stadsplanering
• integration med framtida DestinE-tjänster