Il gemello digitale della città pionieristica di Helsinki
Helsinki, in Finlandia, ha uno dei programmi di gemello digitale più longevi al mondo. Negli ultimi tre decenni, ha superato i limiti con l’adozione precoce della progettazione assistita da computer (CAD), della mappatura della città in 3D e, successivamente, dei gemelli digitali su vasta scala. Lungo il percorso, ha sperimentato molte idee, molte delle quali stanno mostrando effettivi dividendi per cittadini, pianificatori e imprese locali.
Jarmo Suomisto è entrato a far parte del dipartimento di pianificazione della città di Helsinki nel 1998 quando questi primi sforzi stavano prendendo il via. Ha continuato a guidare il progetto Helsinki 3D+ nel 2014 per coordinare un programma di gemello digitale in tutta la città.
“Il grande sogno idealistico di oltre 30 anni fa era una città digitale, e ora questa visione è così vicina”
Ora la città utilizza i gemelli digitali per ridurre le emissioni di carbonio, migliorare i servizi cittadini e promuovere lo sviluppo innovativo.
Il prototipo
Il viaggio del gemello digitale di Helsinki è iniziato nei primi anni ’80 con un concorso di architettura della città. All’inizio, i progettisti di architettura generavano disegni al tratto in bianco e nero che impiegavano dodici ore per il rendering. Da allora, i processi e le tecnologie si sono evoluti parecchio.
“Ora abbiamo il rendering 3D con ombre e riflessi pieni a 60 fotogrammi al secondo”, ha affermato Suomisto.
Nel 2000 Suomisto ha collaborato con un team per catturare l’intera città di Helsinki in CAD 3D su una Bentley MicroStation specializzata. Il team ha anche dimostrato una simulazione al computer in tempo reale di Helsinki che funzionava su quattro grandi motori di computer e tre proiettori nell’ambito di una mostra di pianificazione urbana. La tecnologia ha evidenziato la necessità di un nuovo sviluppo nell’area centrale di Helsinki, dando il via alla costruzione di una nuova biblioteca, casa musicale, parco e sviluppo commerciale.
“C’erano stati diversi concorsi di architettura e volevamo mostrare il futuro dell’area”, ha detto Suomisto.
La mostra è durata un mese e ha permesso alle persone di volare nella zona. A quel tempo, le persone anziane non avevano visto i giochi per computer e pensavano che fosse un film finché non avrebbero potuto pilotare e volare usando un mouse spaziale. Alcuni di loro volavano in giro per ore. Al termine della mostra, la città ha continuato a utilizzare la simulazione per guidare la pianificazione urbana.
La maglia incontra il significato
Nel 2015 hanno lanciato Helsinki 3D+, che ha iniziato a sfruttare i nuovi strumenti per acquisire e organizzare una mesh di realtà 3D fotorealistica e dati semantici utilizzando City Geography Markup Language ( CityGML ).
“Si tratta di due tecniche complementari che utilizzano processi di produzione diversi e le usiamo entrambe per creare valore”, ha affermato Suomisto.
La mesh della realtà centralizza i dati per il rendering della città tramite vari motori di gioco, tra cui Unreal Engine, Unity Engine e Minecraft. Il software di Bentley ha trasformato oltre 50.000 immagini di ricognizione di aeroplani in un modello di mesh reale con una precisione di 10 cm. Ci è voluto circa un mese per il primo modello completo.
Al contrario, CityGML è adatto per analizzare i dati associati a edifici, strade, infrastrutture e vegetazione. Hanno organizzato i dati vettoriali e semantici da varie mappe, database e altre fonti in un modello di città consolidato.
Primi successi
Nel 2016, il team di Suomisto ha voluto mostrare la potenza dei modelli di dati ai decisori coinvolti nel finanziamento del programma. Hanno creato un programma pilota con dodici progetti legati ai nuovi modelli di città in un paio di mesi, di cui circa la metà sono diventati progetti permanenti.
I progetti di maggior successo includevano servizi di comunicazione sul nuovo sviluppo residenziale, una mappa dei collegamenti sotterranei e un modo per mostrare l’impatto dei nuovi alberi. Questi tendevano a sfruttare la ricca grafica visiva della mesh della realtà. Altri progetti incentrati sugli aspetti dell’analisi dei dati si sono rivelati troppo complicati da implementare con gli strumenti dell’epoca.
Da allora, la precisione e la risoluzione dei modelli sono notevolmente migliorate, e ci sono anche migliori integrazioni nei vari motori di gioco. Anche gli ecosistemi di strumenti attorno a CityGML stanno migliorando, ma ciò richiede maggiore esperienza. Sta anche diventando più facile integrare i dati CityGML in altre applicazioni attraverso un’interfaccia CityJSON , che è più adatta allo sviluppo.
Creare valore a lungo termine
Le città che stanno appena iniziando dovrebbero iniziare in piccolo con progetti incentrati sul centro città, utilizzando una rete di realtà che mostri il fascino visivo del gemello digitale. A lungo termine, Suomisto prevede che i modelli CityGML svolgeranno un ruolo essenziale nell’aiutare le città a raggiungere gli obiettivi di sostenibilità e sviluppo perché forniscono una visione più approfondita dei dati nascosti sotto la superficie.
Le città possono anche favorire l’adozione creando consenso attorno agli obiettivi strategici. Ad esempio, la Finlandia ha stabilito obiettivi per diventare carbon neutral entro il 2035 e riciclare tutti i rifiuti entro il 2050. Quindi, il gemello digitale può aiutare a simulare l’impatto di politiche o decisioni individuali diverse sugli obiettivi.
Ad esempio, Helsinki ha sviluppato un servizio che utilizza i dati CityGML per analizzare la radiazione solare e il potenziale impatto della ristrutturazione di tetti, pareti, porte e finestre sull’impronta di carbonio. I proprietari di case che vivono a Helsinki possono confrontare il costo del nuovo isolamento, delle finestre e delle pompe di calore, con il previsto risparmio energetico e la riduzione di CO2. “Il modo migliore per iniziare è con un modello di mesh reale poiché si ottengono buoni risultati e sembra carino ”, ha detto Suomisto. “Quindi, quando i leader della città comprendono il potere, puoi ottenere risorse per fare di più. Puoi mettere in funzione un buon modello in pochi anni e poi costruirci sopra”.
