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Area Ingegneria
Progettazione di digital twin urbani intelligenti attraverso l'integrazione di IoT e 3D City Models
Parole chiave DIGITAL TWIN A SCALA URBANA, GIS, GIS E MAPPE TEMATICHE, INTERNET OF THINGS (IOT), VISUALIZZAZIONE
Riferimenti LUCA BARBIERATO, ELISABETTA COLUCCI, FRANCESCA MATRONE
Gruppi di ricerca Electronic Design Automation(EDA), Energy Center Lab, Geomatics Lab, LABG4CH
Tipo tesi SPERIMENTALE E DI MODELLAZIONE
Descrizione Le città di tutto il mondo affrontano pressioni sociali, ambientali ed economiche senza precedenti a causa della rapida urbanizzazione, dell'invecchiamento delle infrastrutture, delle limitazioni delle risorse e dell'aumento degli eventi meteorologici estremi. Per affrontare queste sfide complesse, urbanisti, politici e leader municipali hanno bisogno di strumenti per comprendere in modo completo l'ambiente costruito. In questo contesto, i 3D city model e gli urban digital twin si propongono come tecnologie trasformative che rivoluzioneranno la pianificazione, l'operatività e la gestione delle città [1,2].
I 3D city model consentono agli urbanisti e ai politici di prendere decisioni informate per la pianificazione urbana, in quanto permettono la visualizzazione, analisi e simulazione dell'ambiente urbano. Vengono utilizzati in diversi settori come l'architettura, l'ingegneria e la costruzione (AEC), la pianificazione urbana e dei trasporti, il monitoraggio dei sistemi energetici, l'uso del suolo, e l'infrastruttura per garantire uno sviluppo sostenibile. Queste rappresentazioni 3D avanzate del paesaggio urbano, quando integrate con dati in tempo reale provenienti da un ecosistema Internet-of-Things (IoT), creano urban digital twin dinamici e intelligenti che possono monitorare e rispondere in modo continuo ai cambiamenti. Creando una controparte virtuale della città, gli urban digital twin permettono agli stakeholder di testare interventi, ottimizzare le operazioni e migliorare la resilienza prima di implementarli nel mondo reale.
La tesi di ricerca esplorerà le tecnologie all'avanguardia per la modellazione di 3D city model e degli urban digital twin e ne indagherà le applicazioni in diversi settori, inclusi la pianificazione urbana, la manutenzione delle infrastrutture, l'ottimizzazione dei trasporti, e la gestione dei sistemi energetici. La ricerca si concentrerà sull'integrazione dei sensori IoT e dei flussi di dati in tempo reale per trasformare i modelli 3D statici delle città in gemelli digitali dinamici e intelligenti. La tesi esaminerà le fonti di dati, gli approcci di integrazione, le capacità analitiche e le tecniche di visualizzazione che permettono queste rappresentazioni digitali avanzate dell'ambiente costruito. Inoltre, la ricerca valuterà le sfide tecnologiche, organizzative e i fattori abilitanti per l'adozione diffusa degli urban digital twin integrati con ecosistemi IoT.
Gli obiettivi della tesi sono i seguenti:
1. Esaminare lo stato dell'arte dei 3D city model e degli urban digital twin, inclusi gli approcci di modellazione, le capacità analitiche e le tecniche di visualizzazione.
2. Investigare l'integrazione di sensori IoT, delle reti di comunicazione e dei sistemi di gestione dei dati in tempo reale nei 3D city model per creare un urban digital twin.
3. Design e developmente dell'architettura ICT necessaria per supportare l'integrazione dei flussi di dati IoT, dei 3D city model, e degli urban digital twin.
4. Valutare le sfide tecnologiche e i fattori abilitanti per l'implementazione robusta, sicura e scalabile degli urban digital twin, inclusa l'interoperabilità dei dati, l’edge computing, l'infrastruttura cloud e le considerazioni sulla cybersecurity.
5. Sviluppare un'implementazione pratica di un urban digital twin integrato con IoT, inclusi l'acquisizione dei dati, l'architettura del sistema e le capacità analitiche dello stesso.
[1] Biljecki, F., Stoter, J., Ledoux, H., Zlatanova, S., Çöltekin, A., 2015. Applications of 3D city models: State of the art review. ISPRS Int J Geoinf. https://doi.org/10.3390/ijgi4042842
[2] Zlatanova, S., Yan, J., Wang, Y., Diakité, A., Isikdag, U., Sithole, G., Barton, J., 2020. Spaces in Spatial Science and Urban Applications—State of the Art Review. ISPRS Int J Geoinf 9. https://doi.org/10.3390/ijgi9010058
Conoscenze richieste - Esperienza in protocolli Internet (e.g. HTTP, MQTT)
- Esperienza in Internet-of-Things (e.g. publish/subscribe approach, request/response approach)
- Esperienza in data format (e.g. JSON, XML)
- Esperienza base di backend development (e.g. PostgreSQL)
- Esperienza base di frontend development (e.g. JavaScript, React)
- Risoluzione di problemi e proattività
Scadenza validita proposta 11/06/2025
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