I gemelli digitali geospaziali possono renderci tutti più intelligenti

Autore: Adina Gillespie è Vicepresidente di Geospatial Content Solutions per la divisione Geosystems di Hexagon.

Dal telegiornale della sera al marketing immobiliare, gli ambienti virtuali 3D sembrano essere ovunque. Siamo ormai abituati a volare virtualmente in ogni parte del mondo o a camminare da una stanza all'altra nel progetto di un architetto di una casa ancora da costruire. Queste scene virtuali in 3D, spesso chiamate gemelli digitali, ci forniscono una visione approfondita della realtà delle condizioni attuali e dell’impatto di scenari futuri.

In quasi tutti i casi, questi gemelli digitali sono resi possibili da una notevole integrazione di sensori e tecnologie di intelligenza artificiale (IA). I sensori aerei possono ora raccogliere in modo rapido ed economico immagini e dati altimetrici altamente dettagliati e precisi, componenti fondamentali per la generazione di ambienti 3D. L'IA e gli algoritmi di apprendimento automatico possono estrarre una serie di informazioni sulle caratteristiche per trasformare questi set di dati geospaziali in gemelli digitali immersivi pronti per la visualizzazione, la modellazione e la simulazione.

I gemelli digitali sono spesso collegati ad applicazioni per smart city che utilizzano il mondo virtuale per analizzare il mondo reale e determinare come i cambiamenti possano rendere le aree urbane più vivibili, navigabili e sostenibili. L'economicità e l'accessibilità dei sensori che raccolgono dati geospaziali 3D, tuttavia, garantiranno la democratizzazione della tecnologia dei gemelli digitali fin dall'inizio. Non solo le città possono permetterseli, ma i set di dati e i pacchetti di modellazione e simulazione che sfruttano i dati 3D possono essere ottenuti e utilizzati in modo produttivo dal settore privato per scopi commerciali.

I gemelli digitali possono aiutare tutti a prendere decisioni meglio informate. I vantaggi dell'utilizzo dei gemelli digitali sono molteplici, ma i più utili sono senza dubbio quelli che riguardano la modellazione e la simulazione del futuro per scoprire l'impatto delle modifiche proposte alle condizioni attuali. Di seguito sono riportati quattro scenari che possono aiutare a pianificare il futuro esaminando i rischi delle varie opzioni. 

Analisi interferenze

Man mano che le nostre città diventano più densamente sviluppate e popolate, le interruzioni del traffico possono avere un impatto sul commercio simile all’effetto domino: le persone arrivano tardi al lavoro, gli appuntamenti saltano e le consegne dei prodotti avvengono in ritardo. In this traffic model (Figure 1), a proposed truck route is simulated and reveals a turn is too sharp for a large vehicle to handle, potentially blocking traffic as the truck gets stuck.

Urbanisti e ingegneri del traffico possono utilizzare informazioni reali per tracciare percorsi alternativi adatti a grandi veicoli commerciali e ridurre le interruzioni. Le aziende di autotrasporti possono inoltre sfruttare la stessa simulazione dei gemelli digitali per spiegare in anticipo ai conduttori sui loro documenti di consegna come attraversare i centri affollati di specifiche città, risparmiando tempo e riducendo al minimo le emissioni dei veicoli. 

Pianificazione della costruzione di edifici alti

Con l'aumento della popolazione dei centri urbani, i grattacieli e i condomini alti stanno diventando sempre più diffusi nelle aree in cui la disponibilità di nuove costruzioni è limitata. In this real-life example (Figure 2), the developer of a proposed building showed potential investors how the new structure would appear in the cityscape. The developer simulated various building heights so the investors could see how the number of floors might impact the living experience, potentially adding dozens of units with premium views of the skyline that could be rented or sold at higher prices.

Lo stesso gemello digitale contenente rendering 3D realistici degli edifici circostanti alla costruzione proposta potrebbe essere utilizzato dall'autorità locale di zonizzazione per determinare in che modo la nuova struttura ostacolerebbe la vista dagli appartamenti esistenti nelle vicinanze, aggraverebbe i problemi di parcheggio presenti o ingrandirebbe gli effetti di dissipazione di calore della riflessione solare dalla facciata. An accurate digital twin makes it possible like never before to simulate the reality of new construction and its negative and positive consequences for people and the environment. Quando questa tecnologia diventerà di uso comune, potremo attenderci decisioni di pianificazione migliori e più efficienti. 

Mappatura acustica del centro cittadino

Una mappa acustica realistica può essere l'esempio più evidente di come i gemelli digitali abbiano il potenziale per un processo decisionale di grande impatto. In this simulation (Figure 3), the noise from an existing city tram has been modelled and represented as a volume bubble. Ogni strato della bolla raffigurava il volume in decibel. Mentre il tram si muove attraverso il modello della città, la bolla di rumore lo segue mostrando con precisione dove e quanto ogni livello di volume influisce su edifici residenziali, uffici e ristoranti.

A potential renter or purchaser of a new domicile will be able to use this information in advance to determine if their new home will be uncomfortably loud each time a tram passes through. Per una linea tranviaria in fase di progettazione, i pianificatori dei trasporti urbani potrebbero usare la stessa simulazione per identificare i percorsi migliori per ridurre l'impatto acustico o per pianificare le pareti di abbattimento del rumore che proteggeranno case, ospedali e scuole dall'inquinamento acustico.

Pianificazione di un evento

Accurati gemelli digitali di luoghi che ospiteranno eventi consentono agli organizzatori di determinare il numero di persone che un sito può ospitare per programmare la vendita dei biglietti e richiedere i permessi necessari. Organisers can model the layouts of these events in advance, creating a variety of configurations for where the stage, food stalls, first aid stations, and restrooms should best be located to allow for the most efficient and safest movement of attendees.

Il fatto più importante è che i responsabili della sicurezza pubblica possono esaminare i piani, simulare le emergenze in vari punti all'interno o nelle vicinanze della location e designare le vie di ingresso e di uscita più sicure in caso di un incidente. La mappatura precisa di strade, vicoli e passaggi pedonali consente di stabilire il modo più rapido possibile per far entrare i veicoli di emergenza e far uscire i partecipanti.

The HxGN Content Program is supporting initiatives like these with its Metro HD city data offering, including 3D mesh models of major cities. Captured with the Leica Citymapper-2, a true hybrid airborne system that integrates optical imaging and LiDAR sensors for simultaneous co-registered data capture, the 3D mesh models generate highly accurate and detailed digital twins that make simulations like those described above a reality. 

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