DigiShape Open Source Platforms (D-OSP)

Samenhang en samenwerking op watersector niveau

De Nederlandse watersector staat wereldwijd bekend om haar innovatieve aanpak. Toch dreigt deze koploperspositie verloren te gaan als de digitale transitie niet versneld wordt. Hoewel veel organisaties individueel digitaliseren, ontbreekt het aan samenhang en samenwerking op sectorniveau. Als gezamenlijk initiatief van bedrijfsleven, overheid en kennisinstellingen is DigiShape de uitgelezen plek om hier een impuls aan te geven.

Doel van dit project

Het project richt zich op het wegnemen van drie belangrijke drempels die digitale samenwerking tussen organisaties belemmeren:

• Vertrouwen: Hoe deel je data veilig en gecontroleerd, zonder deze volledig vrij te geven?
• Interoperabiliteit: Hoe voorkom je dubbel werk en zorg je voor compatibele systemen en algoritmen?
• Gedeelde infrastructuur: Hoe werk je samen met grote datasets zonder duplicatie, bijvoorbeeld via cloudoplossingen?

Door deze obstakels te overwinnen, wordt de toepassing van AI-technieken binnen de sector mogelijk gemaakt en versneld. Dit gebeurt via dialoog, gezamenlijke oplossingen en toetsing in vier praktijkgerichte use-cases en een desktopstudie:

1. Water en Logistiek
2. Captain Hindsight
3. Digital Twin Vaarwegen
4. Coastal Mangrove Opportunity Wheel
5. Desktopstudie: Infrastructuur en operabiliteit

Partners en samenwerking

Het project wordt gedragen door een sterke coalitie van DigiShape-partners uit verschillende domeinen:

• Witteveen+Bos
• Van Oord
• TU Delft
• Deltares

Samen bundelen zij hun kennis en ervaring om de digitale transitie van de watersector vorm te geven. De samenwerking is gericht op het ontwikkelen van gedeelde standaarden, infrastructuur en vertrouwen tussen partijen.

Beoogde resultaten

Het project streeft naar concrete en duurzame verbeteringen in de digitale samenwerking binnen de watersector:

• Een platform voor het delen van algoritmen en data
• Verhoogd vertrouwen door transparantie en duidelijke afspraken
• Verbeterde interoperabiliteit via gedeelde standaarden en tools
• Efficiënt gebruik van cloud en moderne data-infrastructuur
• Brede verspreiding van kennis via trainingen en dialoog

Door te leren van voorbeelden uit andere domeinen (zoals tfHub, Kaggle en WandB) en deze te vertalen naar de watersector, verwachten we tastbare resultaten te boeken.

D-OSP use cases

Use case 1: Water en Logistiek

Binnen deze use case staat het stimuleren van het gebruik van de open source toolboxen OpenCLSIM en OpenTNSIM centraal. Deze toolboxen zijn mede ontwikkeld door DigiShape-partners en bieden krachtige simulatiemogelijkheden voor logistieke processen in de watersector.

Doel

Het doel is om inzicht te krijgen in de kwaliteit en bruikbaarheid van deze toolboxen, zodat ze breder toegepast kunnen worden binnen de water- en deltatechnologie.

Werkzaamheden

De use case bestaat uit twee onderdelen:

1. Algemene kwaliteitsborging

• Ontwikkeling van toetsingskaders voor kwaliteit en beheerprocessen.
• Inrichting van een proces voor het toevoegen van nieuwe algoritmes/modules.
• Integratie van code, waaronder:
  • Port Accessibility Tool
  • Locking Tool
  • Energy Module

2. Uitbreiding

• In samenwerking met Witteveen+Bos en TU Delft onderzoekt Deltares de inzetbaarheid van de toolboxen bij uiteenlopende toepassingen rondom kunstwerken.

Samenwerking

Deze use case is een voorbeeld van hoe kennisdeling, open source ontwikkeling en praktijktoepassing samenkomen. Door intensieve samenwerking tussen Deltares, TU Delft en Witteveen+Bos wordt gewerkt aan een robuuste en breed inzetbare digitale toolbox voor de watersector.

Use case 2: Captain Hindsight

Deze use case richt zich op het ontwikkelen van een web-based applicatie waarmee historische gebeurtenissen in de watersector kunnen worden gereconstrueerd. Door gebruik te maken van diverse databronnen en geavanceerde visualisatietechnieken, wordt het mogelijk om complexe situaties uit het verleden opnieuw te analyseren en te begrijpen.

Doel

Veel beleidskeuzes in de watersector zijn gebaseerd op incidenten uit het verleden, zoals:

• De watersnoodrampen van 1916 en 1953;
• Scheepsrampen zoals de Erika en Prestige;
• Recente incidenten zoals de aanvaring van Julietta D, de wateroverlast in Limburg, en de verloren containers van de MSC Zoë.

Het doel is om deze gebeurtenissen visueel en interactief te reconstrueren, zodat inzichten beter gedeeld en begrepen kunnen worden.

Aanpak

Er wordt gewerkt aan:

• Een webapplicatie die databronnen combineert en visualiseert;
• Integratie van stromingsmodellen met OpenCLSim voor nauwkeurige simulaties
• Gebruik van visualisatietechnieken zoals:
  • Deck.gl voor tijdsafhankelijke visualisaties;
  • Mapbox-gl of Leaflet voor kaartcomponenten;
  • Echarts voor tijdseries;
  • Leaflet.TrackPlayBack voor het afspelen van vaartuigbewegingen;
  • Timing Objects voor synchronisatie.

Voorbeeldcasussen

Er zijn twee voorbeeldcasussen: visualisatie en integratie met GTSM data.

Resultaten

• Toevoeging van “varen over grafen”-functionaliteit aan OpenCLSim (versie v1.6.0);
• Een voorbeeldnotebook en visualisatie van een gelogde trip;
• Ontwikkeling van storymaps voor de casussen;

Deze use case laat zien hoe digitale technieken kunnen bijdragen aan beter begrip van het verleden, en daarmee aan beter beleid en besluitvorming in de toekomst.

Captain Hindsight deel 2 – Interoperabiliteit met databronnen

Een belangrijk onderdeel van deze use case is het aantoonbaar realiseren van interoperabiliteit tussen externe databronnen en simulatiemodellen zoals OpenCLSIM en OpenTNSIM. Door koppelingen te leggen met bestaande modellen en systemen, wordt het mogelijk om data uit verschillende bronnen effectief te gebruiken in reconstructies en simulaties.

Activiteiten

• Koppeling met GTSM: Deltares stelt uitvoer van het GTSM-model beschikbaar via een API, zodat stromingsdata langs vaarroutes direct kan worden opgehaald vanuit een cloudbucket (bijv. Azure).
• Integratie met OpenCLSIM/OpenTNSIM: Realisatie van koppelingen tussen stromingsmodellen en simulaties, bijvoorbeeld voor vrije routering op open water.
• Koppeling met Delft-FEWS: Hiermee wordt het mogelijk om operationele data en voorspellingen te integreren in simulaties en visualisaties.

Deze interoperabiliteit maakt het mogelijk om realistische en dynamische reconstructies te maken van complexe situaties, waarbij data uit verschillende bronnen samenkomt in één geïntegreerd beeld.

Use case 3: Digital Twin Vaarwegen – Verdieping en uitbreiding

Deze use case bouwt voort op het afgeronde TKI-project TRANS2 en richt zich op het verbeteren van de overdraagbaarheid van code en het modelleren van de kritieke vaarwegen in Nederland. Het werkpakket bestaat uit twee onderdelen: Overdraagbaarheid en Criticality.

Overdraagbaarheid van code

Het doel is om bestaande en aanvullende code voor de Digital Twin Vaarwegen (DTV) beter te organiseren en bruikbaar te maken voor hergebruik binnen de sector. Belangrijke activiteiten zijn:

• Opschonen van de repository: Veel uitbreidingen zijn nog niet geïntegreerd in de hoofdcode, wat leidt tot onduidelijkheid en inefficiëntie.
• Integratie van de EURIS-graaf: Deze graaf wordt als alternatief voor de huidige FIS-graaf getest en mogelijk toegevoegd als optionele functionaliteit.
• Samenvoegen van sluismodules: Zowel een vereenvoudigde module uit TRANS2 als een geavanceerde module worden geïntegreerd.
• Kennisdeling: Documentatie en overdracht van kennis richting partners en DigiShape community worden georganiseerd om het gebruik van de DTV te verbreden.

Modelleren van criticality van vaarwegen

In dit onderdeel wordt onderzocht welke vaarwegen in Nederland het meest kritiek zijn. Dit gebeurt door het simuleren van stremmingen en het analyseren van de impact op scheepvaart en ladingstromen. Een vaarweg is kritisch als:

• Er geen omvaarmogelijkheden zijn;
• Er veel (maatschappelijk relevante) lading overheen gaat.

Door deze simulaties ontstaat inzicht in de kwetsbaarheid van het vaarwegennetwerk en kunnen beleidsmaatregelen beter worden onderbouwd. Dit onderdeel sluit aan op aanbevelingen uit de TRANS2-studie ‘Omvaren’.

Use case 4: Coastal Mangrove Opportunity Wheel

Mangroves bieden waardevolle ecosysteemdiensten en worden steeds vaker ingezet als Nature-based Solution (NbS) voor kustbescherming, risicoreductie en klimaatadaptatie. Deze use case onderzoekt waar wereldwijd kansen liggen voor mangrove-inclusieve projecten, met specifieke aandacht voor restauratie in verlaten aquacultuurgebieden en het effect daarvan op overstromingsrisico’s.

Het werkpakket wordt geleid door Deltares en bestaat uit drie onderdelen:

1. In kaart brengen van restaureerbare mangrove habitat

• Identificatie van gebieden met potentieel voor mangroveherstel.
• Aansluiting bij bestaande initiatieven zoals de Mangrove Restoration Potential Map (IUCN, TNC, Cambridge University).
• Gebruik van historische habitatkaarten en actuele landgebruikdata, gecorrigeerd voor verstedelijking.

2. Haalbaarheidstoetsing

• Analyse van fysische en sociaaleconomische factoren zoals:
  • getij, zeespiegelstijging, golfhoogte, morfologische trends;
  • veranderingen in mangrovebedekking, aanwezigheid van riffen;
  • bevolkingsdichtheid en verlaten aquacultuurgebieden;
• Ontwikkeling van een classificatiemethode op basis van deze factoren.
• Hosting van gestandaardiseerde datalagen op een GeoServer of STAC-omgeving.
• Samenwerking met WP3 om geschikte digitale omgevingen (cloud buckets) te verkennen.

3. Doorvertaling naar overstromingsrisicoreductie

• Voor kansrijke gebieden wordt berekend hoeveel risicoreductie mangroveherstel kan opleveren.
• Gebruik van een mondiaal 2D SFINCS-model om het effect van mangroves op overstromingsdynamiek te kwantificeren.
• Begeleiding door een mangrove expertcommissie om wetenschappelijke en praktische inzichten te waarborgen.

Deze use case combineert ecologische, technische en sociaaleconomische data om wereldwijd kansen te identificeren voor duurzame kustbescherming met mangroves. Het biedt de Nederlandse watersector een unieke kans om internationaal impact te maken met innovatieve NbS-oplossingen.

5. Desktopstudie: Infrastructuur en operabiliteit

In de desktopstudie “Infrastructuur en operabiliteit” richten we ons, onder andere bij bovenvermelde use cases, op het oplossen van technische vraagstukken om samenwerking tussen meerdere organisaties mogelijk te maken in een interoperabele (multi)cloud-omgeving. De nadruk ligt op het delen van data via cloud buckets en het gezamenlijk werken aan code.

Aanpak

• Architectuurontwikkeling:
  • Ontwerp van een open source interoperabiliteitslaag.
  • Gebruik van cloud-native oplossingen met dataopslag in buckets van verschillende leveranciers.
  • Inrichting van services met open source software.
  • Borging van informatiebeveiliging door toetsing door een expert.
• Onderzoek en ontwikkeling:
  • Deskstudie naar hybride-multicloud-oplossingen, inclusief best practices zoals Haven.
  • Gebruik van kennis en ervaring van betrokken partners.
• Technische realisatie:
  • Integratie van meerdere cloudleveranciers (Azure, Leafcloud, Google) en alternatieve opslag (zoals fysieke servers of VM’s).
  • Vergelijkend onderzoek naar de inzetbaarheid van cloud buckets voor datadistributie.
  • Beschikbaar maken van open source modellen/code (zoals OpenCLSim en OpenTNSim).
  • Ontwikkeling van toegangsbeheer (autorisatie) voor data en modellen.

Resultaat

Een notitie voor DigiShape waarin cloudoplossingen (Azure, Leafcloud, Google, SURFDrive, MinIO) worden vergeleken op bruikbaarheid en interoperabiliteit.

Samenwerking

Deze desktopstudie wordt getrokken door Deltares in samenwerking met de andere projectpartners.