Il blog di Archicad Italia

Il BIM e la tecnologia GIS hanno in comune più aspetti di quanti potresti pensare, dalla filosofia ai database. Combinando insieme questi strumenti, si possono ottenere dei risultati interessanti in materia di Digital Twin.

Come ho conosciuto il GIS

Il mio primo incontro con la tecnologia GIS è stato durante il lavoro svolto all'interno del primo studio in cui sono stato assunto. Si parla di più di venti anni fa, quando la situazione lavorativa era ben diversa da quella attuale. Infatti, era abbastanza facile trovare lavoro con contratto a tempo indeterminato dopo la trafila del periodo di prova e del tempo determinato.

In quello studio ho appreso la professione, sia dal punto di vista progettuale che della pratica cantieristica, e si cercava di usare la tecnologia informatica nel modo migliore e più proficuo per la professione, utilizzando le nuove tecnologie senza troppe remore. Nello specifico, si era presentata la ghiotta occasione offerta dall'incarico ricevuto della redazione di una variante al Piano Regolatore di un Comune vicino: in questo caso, oltre alla variante, lo Studio si è occupato di trasformare il Piano Regolatore cartaceo in digitale, appoggiandosi proprio alla tecnologia GIS.

Trovo curioso come nella mia vita professionale io sia coinvolto in prima persona nelle transizioni: dal disegno a mano al CAD, un Piano Regolatore che passa da cartaceo al sistema informatico, dal CAD al BIM, dal rendering statico a quello in real-time, comunicare i progetti dalla pianta bidimensionale alla visita virtuale... Chissà cosa mi aspetterà negli anni a venire!

Tornando al Piano Regolatore, lo studio si è appoggiato ad ArcGIS della ESRI: rispetto alla soluzione offerta oggi, all'epoca non c'erano cloud o servizi web online, ci si appoggiava alla sola rete locale e ai computer per la gestione di tutti i dati. Il software (all'epoca non si chiamava ancora "applicazione") era molto basico ma permetteva di importare gli shape file e di lavorarci in modo abbastanza agevole.

Gli shape file per la descrizione spaziale

All'epoca, l'utilizzo di questa tecnologia era qualcosa di avveniristico perché tutta la documentazione era cartacea, mentre oggi l'utilizzo degli shape file è più normale: sono in formato vettoriale, sviluppati proprio da ESRI, usati per descrivere spazialmente punti, polilinee o poligoni e associarci delle informazioni. La struttura è composta da dati vettoriali (poligoni, linee e punti) e dati raster delle mappe (che possono avere dati continui e discreti). Inoltre, gli shape file contengono l'informazione geometrica che richiama a sua volta le informazioni salvate nel database associato.

Nel caso del Piano Regolatore a cui ho partecipato, si lavorava a strati, proprio come se si trattasse di un CAD: con la cartografia di base (formata dalle particelle catastali e dagli immobili presenti nel Comune), le strade, la zonizzazione con le varie destinazioni d'uso e i vincoli presenti come le fasce di rispetto delle strade, dei corsi d'acqua, delle linee ferrate, delle zone alberate e via così.

Oltre a cercare rappresentare al meglio il tutto in modo leggibile, ho trovato il lavoro molto stimolante perché vedevo nascere sotto i miei occhi il piano regolatore di un Comune. Questo mi ha permesso di capire le difficoltà nel raggiungere l'equilibrio tra interesse pubblico e privato, cercando di delineare il futuro del Comune seguendo la volontà dell'Amministrazione, tramite le indicazioni cartografiche e delle relative norme tecniche, seguendo da vicino l'iter di approvazione degli elaborati prodotti nelle sedi regionali preposte.

I Geoportali completi di database territoriali

Dopo quell'esperienza non ho più avuto modo di partecipare a un lavoro di questo tipo e il mio utilizzo del Piano Regolatore si è limitato all'individuazione del tipo di opere edilizie che potevano essere effettuate in una determinata area comunale, spesso utilizzando mappe cartacee e, quando fortunato, i file PDF messi a disposizione dall'Amministrazione Comunale. Si tratta di cercare su quali tavole del Piano Regolatore Comunale si trova l'edificio di nostro interesse, capire a quale categoria appartiene usando la legenda e poi andare a cercare sulle Norme Tecniche il dettaglio dei tipi di intervento ammessi e i relativi parametri edilizi.

Operazione anche un po' tediosa fino all'arrivo del GIS usato per trasmettere le informazioni a livello Regionale e Comunale, che ha dato vita al Sistema Informatico Territoriale (SIT).

Attualmente la consultazione delle informazioni può avvenire tramite l'accesso ai Geoportali, dai quali si possono estrarre dei modelli che si appoggiano a grandi database territoriali. A livello regionale, nel caso del Piemonte, il sito di riferimento è il Geoportale regionale: si può accedere al visualizzatore e cercare una località, selezionare il catalogo (ad esempio Pianificazione) e visualizzarne le varie carte tematiche, dove disponibili, complete di legenda e con la possibilità di misurarne le distanze.

L'altro strumento, che agisce invece a livello comunale, quando adottato, è la consultazione on line dei Piani Regolatori Comunali. Secondo la mia esperienza in Piemonte, possiamo passare da Comuni che rendono disponibile la cartografia in formato PDF, a Comuni (come quello di Torino) che mettono a disposizione il loro Geoportale, una vera e propria cartografia GIS interrogabile. Al suo interno è a disposizione la ricerca per toponomastica, il download della carta tecnica e la visualizzazione della cartografia del piano regolatore, delle pratiche edilizie, dei vincoli, dell'ambiente, del catasto, della topografia, delle ortofoto e tanto altro ancora.

Con un semplice clic sull'edificio interessato all'interno della cartografia visualizzata, si posso richiedere le relative informazioni e se ne ottengono molte, facilmente consultabili via web!

La possibilità di raccogliere tutte le informazioni utili partendo dalla toponomastica rappresenta un cambio di paradigma per chi deve occuparsi di pratiche edilizie, un po' come abbiamo sperimentato nel passaggio al modello tridimensionale informativo.

Nonostante tutta la digitalizzazione che ho spiegato poco sopra, esistono ancora delle piccole case editrici, come l'IGC (Istituto Geografico Centrale) a Torino, legate al metodo tradizionale di disegno e correzione delle carte: oltre alle modifiche provenienti dall'azione dell'uomo, sono molto importanti le modifiche che riguardano i fiumi, i laghi e, soprattutto, i ghiacciai (mi auguro però che in questo caso il parallelismo della cartografia con la progettazione digitale non si sia spinto fino a casi in cui sia ancora necessario il disegno tecnico manuale).

I punti in comune tra il BIM e il GIS

Questi due strumenti hanno una filosofia di base in comune molto importante: associare informazioni a degli oggetti digitali. Nel caso del BIM associamo le informazioni a un modello tridimensionale, mentre nel caso del GIS associamo delle informazioni a un modello geografico.

Dietro alle quinte c'è per entrambi i sistemi un bel database: dal punto di vista del GIS, il database può essere alimentato da altri database. Per esempio, a Torino è possibile consultare EdificaTO, che associa ai dati cartografici le istanze delle pratiche edilizie.

Questo sistema condiviso di coordinate comuni, derivanti dall'utilizzo del GIS, è un componente fondamentale della teoria dei Digital Twin: gli edifici reali hanno un posizionamento ben preciso all'interno del territorio e la posizione digitale del Twin Copy si appoggia alle coordinate cartografiche del GIS.

Il tema dei Digital Twin è più che mai interessante e sarebbe potuto progredire molto di più in questo contesto storico se si fosse colta l'occasione offerta dal Superbonus 110% e dal necessario rilievo strumentale: la scansione del costruito con drone e/o l'utilizzo della nuvola di punti avrebbe cristallizzato lo stato di fatto anche di fronte a eventuali contestazioni e sarebbe potuta diventare la base non solo per i Digital Twin ma anche per la gestione del patrimonio immobiliare. Tutti questi temi sono stati affrontati nella puntata di Archicad Talks con Diego Bortolato.

Tralasciando per ora le occasioni mancate, ci sono vari metodi per collegare i dati GIS ad Archicad:

• Passare da Grasshopper con la live connection come spiegato in questo articolo di Enzyme (che purtroppo non fa riferimento ai dati dei database territoriali);
• Ricorrere alle Digital Terrain Map (DTM) che permettono di importare i terreni come entità native editabili;
• Utilizzare i citati shape file come spiegato nel webinar qui sotto.

Per approfondire questi temi c'è l'esempio pratico di San Lorenzo alle Colonne, in cui è stata impostata la corretta posizione partendo dai dati GIS consentendo di caricare il modello in un ambiente GIS condiviso da tutti gli operatori e amministrazioni pubbliche.

Da questo punto di vista, è bene tenere a mente durante la trattazione dei prossimi argomenti che le nuvole di punti possono anche passare da Grasshopper tramite il suo plugin Volvox. Questo passaggio permette il collegamento tra le aree funzionali di rilievo strumentale, GIS e progettazione BIM.

Dal punto di vista pratico, un interessante workflow lavorativo spiegato nel prossimo video prende in esame l'utilizzo dell'applicazione Meerkat che consente la generazione della geometria in Grasshopper partendo dai Shape Files prelevando i dati ristretti dall'area selezionata di interesse.

Tramite l'appoggio di Rhino, che dialoga con Meerkat, è possibile ricostruire l'area selezionata ottenendo il suo modello digitale ed estruderne le superfici in base alle altezze indicate nel database dello Shape File. Infine, questo modello elaborato in Rhino, può finalmente atterrare in Archicad tramite la live connection.

Nella fattispecie, il modello dell'esempio consta di 20.000 edifici, elaborati in circa 7 minuti su un computer portatile. Il tempo ottenuto varia dalla macchina su cui si esegue l'operazione: bisogna considerare che in linea generale Grasshopper lavora su un unico core del processore del computer e non sfrutta processi multi-core. Inoltre, per queste operazioni si possono anche utilizzare dei semplici fogli di calcolo con i dati di tipo statistico derivanti dall'ISTAT, dal catasto o dal catasto energetico.

Piccola annotazione per gli utenti Mac (come il sottoscritto): questo workflow può essere utilizzato solo in ambiente Windows. In ogni caso, rimane la possibilità di importare i dati di rilievo in Archicad utilizzando il file con le coordinate cartesiane attraverso la funzione Posiziona Mesh da Dati Rilievo, flusso di lavoro spiegato in questo articolo di Luca Manelli.

Come guardare al futuro

I Digital Twin sono l'unico tema interessato dall'incrocio tra le tecnologie BIM e GIS? Si tratta di una domanda retorica e sappiamo bene che in tema di tecnologia si deve guardare al futuro per poter rimane al passo con il presente.

Dato per scontato che ogni punto del territorio è potenzialmente un punto in cui può atterrare il nostro progetto BIM sviluppato con Archicad, l'utilizzo delle tecnologie parametriche dell'accoppiata Rhino/Grasshopper diventa il cardine per sviluppare questo tipo di tematiche.

Uno dei possibili impieghi del binomio BIM/GIS è all'interno della teoria degli E-Permit, cioè l'applicazione del BIM agli aspetti legati alle procedure amministrative. Si tratta di un termine coniato da BuildingSMART International: il processo di verifica di un progetto architettonico openBIM (che si appoggia quindi allo standard IFC arricchito da tutte le informazioni necessarie alla verifica della corrispondenza a ogni specifica regola tecnica) diventa pressoché automatico in base allo specifico regolamento edilizio o norma tecnica e la Pubblica Amministrazione, oltre a istruire la pratica, può inserire il modello all'interno del contesto cartografico di riferimento.

Tra gli attori che stanno contribuendo all'uso esteso del GIS nel mondo delle costruzioni compare Epic Games: nell'estate di quest'anno ESRI ha rilasciato il loro kit di sviluppo ArcGIS Maps 1.0 (scaricabile gratuitamente) che si appoggia al motore grafico Unreal Engine per consentire la creazione di esperienze in realtà aumentata e virtuale per una vasta gamma di settori tramite la visualizzazione e l'interazione con le risorse GIS del mondo reale. Non è mancato in questo senso un esempio pratico del suo utilizzo da parte dello Studio Houseal Lavigne per creare l'applicazione Geodesign per assistere la comunità di Glen Ellyn (Illinois) nella valutazione delle proposte di sviluppo.

Unendo già queste due notizie, potete intravedere lo sviluppo di Twin Copy immersivi che si appoggiano ai dati GIS e ai modelli BIM. Non è da trascurare il rilievo del costruito o, come lo ha definito il Digital Twin Consortium, l'acquisizione della realtà: le tecnologie di rilievo del costruito svolgono un ruolo importante nel fornire un contesto e una base di dati reale per effettuare le corrette valutazioni e decisioni. In tal senso, il consorzio ha prodotto il white paper (o linee guida) Reality Capture: A Digital Twin Foundation con l'intento di far comprendere i vari dispositivi di acquisizione della realtà, le loro applicazioni e la conoscenza dei settori in cui l'utilizzo è specifico.

Infine, a proposito di futuro, esiste la versione di Rhino appositamente costruita per iPad: si tratta per ora di una versione che permette la visualizzazione e il markup, ma il codice di base è lo stesso della versione desktop, in attesa di esser liberata introducendo più funzionalità e la possibilità di essere usata in mobilità. Metabolizzata questa notizia, non rimane che chiedersi quando verrà introdotto Grasshopper su iPad.

Il BIM è il punto attorno al quale ruotano le nuove tecnologie: rilievo del costruito con nuvola di punti, utilizzo del GIS per il corretto posizionamento geografico e la restituzione dei dati disponibili di quell'area, il controllo semi automatico di un progetto con la rispondenza dei vincoli a cui deve sottostare, la trasformazione della realtà in Twin Copy digitali che porteranno all'utilizzo dei Digital Twin per il dialogo reciproco di dati e informazioni per ottenere città cognitive e predittive...

In poche parole, il futuro.

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