The efficient management and planning of urban energy systems require integrated three-dimensional (3D) models that accurately represent both consumption nodes and distribution networks. This paper introduces our developed approach and openly released software that automate the generation of digital 3D urban energy model from open data. We synthesize data from OpenTopography, OpenStreetMap, and Overture Maps in generating 3D models. The rendered model visualizes and contextualizes distribution power grids alongside the built environment and transportation networks. Our developed software, including an open python library and a free API, provides interactive figures for the 3D models. The rendered models are essential for analyzing infrastructure alignment and spatially linking energy demand nodes (buildings) with energy supply (utility grids). The developed API leverages standard Web Mercator coordinates (EPSG:3857) and JSON serialization to ensure interoperability within smart city and energy simulation platforms. We also provide a graphic user interface (GUI) where end-users can access our API via a cloud-based server, regardless of their programming skills and what devices and platforms their are using. We anticipate that our approach and software can support field researchers, developers, end-users, and policy-makers in a varieties of applications like urban energy monitoring, demand-supply analysis, and energy digital twins.


翻译:城市能源系统的高效管理与规划需要集成三维模型,以精确呈现消费节点与分配网络。本文介绍了我们开发的方法与公开的软件工具,可基于开放数据自动生成数字化的城市能源三维模型。我们综合运用OpenTopography、OpenStreetMap和Overture Maps的数据生成三维模型。渲染后的模型将配电网与建成环境、交通网络进行可视化关联。我们开发的软件包含开源Python库和免费API,可为三维模型提供交互式图形。所生成的模型对于分析基础设施布局、在空间上连接能源需求节点(建筑物)与能源供应系统(公共电网)至关重要。该API采用标准Web墨卡托坐标系(EPSG:3857)和JSON序列化技术,确保在智慧城市与能源仿真平台中的互操作性。我们还提供了图形用户界面,终端用户无需编程技能,也不受设备和平台限制,即可通过云端服务器调用API。我们预期,本方法与软件可支持现场研究人员、开发者、终端用户及政策制定者在城市能源监控、供需分析及能源数字孪生等多种应用场景中的工作。

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