City Information Modeling (CIM): la rivoluzione digitale per le città intelligenti

Scopri come City Information Modeling (CIM) trasforma le città in luoghi intelligenti ed aiuta a gestirle meglio con decisioni informate

Le città di tutto il mondo stanno affrontando sfide crescenti nel gestire l’efficienza operativa dei servizi urbani e migliorare la qualità della vita dei cittadini. In questo contesto, la City Information Modeling (CIM) si sta rivelando una potente alleata nella trasformazione delle città in luoghi più intelligenti e funzionali.

Questo articolo esplorerà come l’integrazione tra Building Information Modeling (BIM) e CIM stia rivoluzionando la gestione urbana e consentendo decisioni più informate, grazie all’utilizzo di piattaforme online che gestiscono modelli BIM, mappe GIS e digital twins geospaziali di intere città.

Che cos’è il City Information Modeling (CIM) e il suo ruolo nelle città intelligenti?

Per far fronte al cambiamento delle città e alla difficoltà crescente di gestire scenari urbani sempre più complessi, eterogeni e su larga scala, nasce il CIM, City Information Modeling.

Questo approccio estende il concetto di Building Information Modeling (BIM) dalla scala dell’edificio singolo alla città, abbracciando varie fasi della pianificazione e del ciclo di vita dei sistemi urbani nel loro complesso ed offrendo una visione olistica della città. Un modello CIM, proprio come un modello BIM, è un contenitore di informazioni e include diversi dati relativi per esempio ad infrastrutture, servizi pubblici, trasporti, ambiente e molto altro. Questo sistema sinergico di informazioni consente una pianificazione più completa, informata e sostenibile per il futuro sviluppo urbano.

In effetti il cuore del CIM risiede proprio nella pianificazione e nella gestione degli spazi urbani: è un potente strumento che consente agli urbanisti e pianificatori di avere una visione multidimensionale delle città, di simulare ed analizzare diversi scenari, di prevedere gli impatti dei progetti urbani e di prendere decisioni più consapevoli.

In pratica, il CIM è stato concepito come una fusione della metodologia BIM con il GIS ed il risultato è un modello che raccoglie e organizza tutte le informazioni in un database che costituisce la chiave per la gestione delle città intelligenti.

Per città intelligenti, o smart city, si intende una città che gestisce le risorse in modo intelligente, economicamente sostenibile, energeticamente autosufficiente e attenta alla qualità della vita e al benessere dei suoi fruitori.

Per raggiungere questi obiettivi, il City Information Modeling si avvale di una vasta gamma di tecnologie, sistemi, strumenti, modelli e standard che vengono proposti e implementati nell’ambito della pianificazione e gestione delle città. CIM è la chiave per ottenere informazioni direttamente dal modello virtuale per monitorare le prestazioni degli asset ed effettuare decisioni adeguate per mantenere i servizi richiesti dai cittadini.

Vantaggi del City Information Modeling per la gestione urbana

L’utilizzo del CIM da parte dei pianificatori e degli urbanisti stravolge totalmente la modalità di progettazione, garantendo numerosi vantaggi al flusso di lavoro.

Utilizzando il CIM è possibile dare vita ad un ambiente centralizzato: tutte le informazioni, i prodotti ed i sistemi sono visualizzati in relazione l’uno con l’alto ed in relazione con lo spazio circostante migliorando la collaborazione, la condivisione e la gestione delle informazioni tra i vari team coinvolti.

In effetti il CIM è una tecnologia cooperativa: acquisisce dati geospaziali prelevati da sensori posizionati ovunque e li combina con set di dati GIS, promuovendo un approccio collaborativo. Ciò consente la progettazione coordinata di interi distretti e di singoli edifici, consentendo servizi integrati e piani di manutenzione coordinati per risorse specifiche.

Il CIM inoltre migliora la produttività e l’efficienza, in effetti se con lo sviluppo progettuale tradizionale spesso si perdevano informazioni tra una fase e l’altra del processo edilizio, la modellazione delle informazioni della città impedisce che ciò accada centralizzando le informazioni e garantendo la loro condivisione totale.

Oltre a risparmiare tempo e denaro e massimizzare i risultati, mettere in comune le risorse e promuovere una maggiore cooperazione migliora anche i servizi pubblici integrandoli meglio con dati e analisi in tempo reale, una componente cruciale della smart city.

La gestione della città con modelli CIM aiuta anche a ridurre i disagi che si generano durante lo sviluppo di un progetto infrastrutturale, sviluppando percorsi ed aree alternative per evitare ingorghi, inquinamento ed altri problemi.

Infine la modellazione di un vero e proprio digital twin della tua città aumenta sicuramente la sicurezza della città e ne riduce i rischi. Immagina di poter individuare errori o incidenti prima che essi si verifichino testando virtualmente le strutture e le disposizioni urbani! Molti scenari di rischio sono così evitati!

Tecnologie chiave che abilitano la modellazione delle informazioni sulla città

Se modellare una struttura o un edificio è abbastanza veloce e semplice con il BIM , per modellare lo spazio urbano in maniera accurata c’è bisogno dell’interazione di più tecnologie chiave.

La modellazione delle informazioni sulla città deve combinare senza problemi molti set di dati raccolti da varie fonti ed ecco qui che entrano in gioco BIM, GIS, LiDAR e IoT:

la prima cosa da fare quando si usa CIM per creare un modello virtuale di un contesto urbano è guardare la mappatura GIS. Questo strumento di mappatura digitale memorizza dati istituzionali, storici e spaziali su proprietà, strutture e terreni. Quando si tratta di individuare le posizioni esatte delle strutture l’una rispetto all’altra, il GIS può essere utile nel processo di modellazione delle informazioni urbane. Inoltre negli ultimi anni si sta diffondendo sempre più l’integrazione tra il GIS e CDE (Common Data Environment) per la creazione e la gestione dei modelli della città, sfruttando al meglio le capacità di analisi spaziale e di gestione dei dati;
il passo successivo è pensare alla funzione del BIM. Il metodo più efficace per ottenere l’immagine più precisa di ogni singola struttura durante la creazione di una città completamente nuova è costruirla inizialmente utilizzando il Building Information Modeling (BIM). Se gli edifici sono di recente costruzione è molto probabile siano progettati e costruiti utilizzando il Building Information Modeling (BIM);
se invece gli edifici sono di vecchia costruzione è molto più probabile che i loro progetti sono cartacei e mancano sia i modelli BIM che altri modelli a supporto digitale. Ed è qui che entra in gioco lo step successivo. Con le moderne tecnologie di scansione rapida per registrare le geometrie interne ed esterne delle strutture, come LiDAR (Light Detection and Ranging) o la fotogrammetria, è un modo per risolvere il problema. Gli edifici più vecchi possono quindi essere semplicemente collegati al modello CIM creando modelli 3D di essi.

Tutti questi dati, tutti questi modelli e tutte queste informazioni possono essere così combinati nel CIM, che potrà così essere utilizzato e modificato per tracciare e valutare automaticamente le attività in tempo reale nelle città reali, dando vita ad un modello dinamico che si adatta al comportamento cangiante del tempo e dell’uomo.

L’integrazione di BIM e CIM per una pianificazione urbana più intelligente

Abbiamo detto che l’integrazione tra Building Information Modeling (BIM) e City Information Modeling (CIM) rappresenta un passo significativo nella trasformazione delle città in luoghi più intelligenti ed efficienti. Infatti, questa integrazione crea un ambiente in cui le informazioni relative all’edilizia e all’infrastruttura urbana sono gestite in modo centralizzato e strutturato, consentendo una gestione più accurata e informata delle risorse urbane.

Ecco alcuni aspetti chiave di questa integrazione:

centralizzazione dei dati – l’integrazione di BIM e CIM consente la creazione di un modello tridimensionale completo della città, che comprende sia le informazioni dettagliate sugli edifici e le infrastrutture che i dati relativi al contesto urbano. Questo modello centralizzato diventa una risorsa fondamentale per tutte le parti coinvolte nella gestione urbana, dai governi locali ai professionisti dell’edilizia;
collaborazione efficiente – un vantaggio cruciale dell’integrazione di BIM e CIM è la possibilità di collaborare in tempo reale su un’unica fonte di dati. Manager, ingegneri, architetti e urbanisti possono lavorare insieme per pianificare, eseguire e monitorare progetti urbani con una visione condivisa. Questa collaborazione migliora la coerenza e la qualità delle decisioni prese, riducendo gli errori e gli sprechi;
decisioni informate – la disponibilità di dati dettagliati e aggiornati consente decisioni più informate. Ad esempio, i governi locali possono utilizzare i modelli CIM per valutare l’impatto di nuovi progetti urbani sull’ambiente, sull’infrastruttura esistente e sulla qualità della vita dei cittadini. Ciò consente di evitare decisioni reattive e di pianificare in modo strategico il futuro della città;
monitoraggio e manutenzione – l’integrazione di BIM e CIM fornisce strumenti avanzati per il monitoraggio delle prestazioni degli asset urbani. Ad esempio, i sensori IoT possono raccogliere dati in tempo reale sugli edifici e sull’infrastruttura, consentendo un’analisi costante delle condizioni e la pianificazione della manutenzione preventiva. Questo approccio riduce i costi di gestione a lungo termine e aumenta l’efficienza operativa;
sostenibilità – l’integrazione di BIM e CIM è fondamentale per la creazione di città sostenibili. Questi modelli consentono di valutare l’impatto ambientale dei progetti urbani e di sviluppare strategie per ridurre l’inquinamento, migliorare l’efficienza energetica e promuovere la mobilità sostenibile. La sostenibilità è diventata un obiettivo prioritario per molte città, e BIM e CIM sono strumenti essenziali per raggiungere questi obiettivi.

Per approfondire, leggi anche “Dal BIM al CIM“.

Come implementare il City Information Modeling nei progetti urbani

Nei progetti urbani il City Information Modeling può essere implementato innanzitutto in differenti fasi progettuali come:

pianificazione, in cui a partire da modelli dettagliati di aree urbane, è possibile simulare diversi scenari e testare l’impatto di nuovi progetti di sviluppo sull’ambiente circostante;
progettazione, in cui inserire nel modello CIM nuovi progetti di infrastrutture o strutture e verificare l’impatto sullo spazio circostante;
gestione e manutenzione, per gestire e manutenere edifici e infrastrutture in maniera più efficiente nelle aree urbane.

Al contempo è di grande aiuto per vari studi progettuali:

sui trasporti: strade, ponti e altri elementi delle infrastrutture di trasporto sono trattati in dettaglio nei modelli CIM, consentendo alle parti interessate di vedere gli effetti delle modifiche suggerite e di individuare le possibilità di migliorare le prestazioni. I modelli CIM, ad esempio, possono essere utilizzati per ottimizzare la progettazione della rete stradale e simulare il flusso del traffico, il che ridurrà la congestione e accorcerà i tempi di percorrenza;
sulle reti idriche: dettagli del sistema di approvvigionamento idrico, distribuzione e trattamento possono essere inclusi nei modelli CIM, consentendo alle parti interessate di ottimizzare l’uso dell’acqua e ridurre le spese;
sulle reti energetiche: i modelli CIM sono utili per simulare il consumo di energia e individuare le aree in cui l’efficienza può essere aumentata, come le smart grid e i sistemi di accumulo di energia;
sugli impatti ambientali: riduzione delle emissioni, ottimizzazione dei parchi, delle aree verdi e degli spazi pubblici sono tutte tematiche implementate in un CIM;
sulla riduzione dei rifiuti e dei materiali inquinanti: ottimizzando il processo di costruzione è possibile ridurre l’utilizzo di materiali inquinanti.

Il ruolo dei gemelli digitali nella modellazione delle informazioni urbane

Il ruolo dei “digital twins” nelle città intelligenti è di fondamentale importanza, soprattutto in relazione all’Internet delle cose (IoT). Questi gemelli digitali rappresentano una replica digitale precisa di una città reale, includendo edifici, infrastrutture, reti di trasporto e altri elementi urbani.

Grazie all’interconnessione con dispositivi IoT disseminati in tutta la città, i digital twins possono acquisire dati in tempo reale da sensori e dispositivi connessi, consentendo a chi si occupa di gestione di monitorare, analizzare e ottimizzare il funzionamento della città in modo estremamente dettagliato. Ciò facilita la pianificazione urbana, la gestione delle risorse e la risposta a situazioni di emergenza, contribuendo a creare città più efficienti, sostenibili e abitabili. I digital twins, integrati con l’IoT, svolgono un ruolo cruciale nell’evoluzione delle città intelligenti, consentendo una presa di decisioni più informata e una migliore qualità della vita per i cittadini.

Anche in questo caso, piattaforme IoT permettono di controllare dispositivi IoT direttamente dal modello BIM/CIM, da remoto e in tempo reale.

I digital twin permettono di:

migliorare la pianificazione e la progettazione urbana in una smart city;
incrementare l’efficienza operativa dei servizi pubblici;
prevedere e ottimizzare le operazioni urbane;
garantire un maggiore coinvolgimento dei cittadini;
ottimizzare la gestione delle risorse;
migliorare la resilienza e la gestione del rischio.

Per scoprire come creare il digital twin di una città ti consiglio di dare un’occhiata all’articolo “Digital Twin di una città: cos’è, perché è importante e come crearlo”.

City Information Modeling: il futuro delle città intelligenti

CIM nasce come un vero e proprio sviluppo del concetto di BIM in quanto si basa sulla gestione di un modello 3D, ma su scala urbana e con un approccio dati-centrico. Questa integrazione offre una visione sistemica della città, consentendo a diverse figure professionali di collaborare ed operare in tempo reale su un’unica fonte di dati, migliorando la pianificazione, l’esecuzione e la manutenzione urbana. In pratica, CIM combina i benefici di BIM, come la visualizzazione e l’analisi dei dati, con quelli dei Sistemi Informativi Geografici (GIS), come la localizzazione spazio-temporale. CIM incorpora informazioni BIM e GIS, rendendo disponibili e referenziati tutti i dati cittadini. Questo approccio sta rivoluzionando il modo in cui le città affrontano le sfide dell’urbanizzazione rapida e della crescita demografica.

Per la gestione ottimale delle città intelligenti è ormai indispensabile unire informazioni e vantaggi derivanti dall’applicazione delle tecnologie BIM, GIS e CIM.

Come abbiamo visto, il concetto di CIM implica la modellazione delle informazioni di modelli urbani e infrastrutturali, impiegando una grande quantità di dati multidisciplinari. Integrando questi dati con quelli derivanti ​​dai Sistemi Informativi Geografici (GIS) e dal BIM (Building Information Modeling) è possibile generare un sistema strutturato che collega l’infrastruttura al suo contesto urbano e in cui tutti i modelli BIM sono georeferenziati su una mappa.

Nella pratica, si integrano una vasta quantità di dati per condurre processi armonizzati, al fine di prevenire errori e favorire una pianificazione delle decisioni più efficace. Per fare tutto ciò, esistono BIM-GIS software che ti permettono di caricare e visualizzare direttamente su mappa GIS, i modelli BIM e di sviluppare analisi avanzate sulle relazioni tra edificio e contesto.

Tra le prospettive future per l’applicazione del CIM inoltre vi sono soprattutto tecnologie digitali come l’intelligenza artificiale (AI) e l’Internet of Things (IoT).

Questi sviluppi permetteranno una maggiore integrazione dei dati e una gestione urbana più efficiente, facilitando la creazione di città “intelligenti” dove infrastrutture, trasporti, energia e servizi sono interconnessi, migliorando così la qualità della vita e riducendo l’impatto ambientale.

Inoltre, è possibile dotarsi di soluzione all’avanguardia per creare e gestire Digital Twins geospaziali dei progetti integrando dati GIS con modelli IFC openBIM.

In conclusione, questo processo consente di prendere decisioni informate per tutti gli attori coinvolti e semplificare le scelte pianificate. Ad esempio, rappresenta il sistema ideale per determinare la posizione ottimale di un edificio specifico in base al suo scopo e alle potenziali modifiche nell’ambiente urbano circostante (come la vicinanza a scuole o mezzi di trasporto pubblico).

In aggiunta, è possibile effettuare simulazioni per la gestione di situazioni di emergenza, come incendi, attacchi terroristici, o calamità naturali, prevedendo rotte di fuga, piani di evacuazione, e aree di sicurezza.

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