Analisi multi-dimensionale e modellizzazione della dinamica urbana e territoriale

LAQ-TIP ha messo a punto una metodologia ed un sistema informatico per analizzare e modellizzare i fenomeni urbani e territoriali nelle tre dimensioni più il tempo, ovvero rappresentare e studiare la dinamica dei fenomeni nelle quattro dimensioni.
La metodologia permette di acquisire le diverse e disparate basi dati sul territorio (ad esempio GIS, ma anche riprese aeree e satellitari, dati dal Censimento o da Tasse locali, modelli CAD etc.) per generare modelli 4D dell’ambiente. Il sistema informatico, che implementa la metodologia, stabilisce le relazioni tra le singole basi dati e le memorizza in un workflow che può essere eseguito dal cluster di calcolo ad alte prestazioni del LAQ-TIP per generare, automaticamente, modelli 4D anche molto dettagliati di estese aree geografiche.
Ad esempio, nel corso del progetto “Piemonte Virtuale” il LAQ ha generato il modello all’estensione regionale, circa 10?000 km2, alla risoluzione di 1 m, correlando la Carta Tecnica Regionale Numerica, dati dal Censimento ISTAT della Popolazione, ortofoto, immagini satellitari, complessivamente quantificabili in circa 200 GB di dati, per generare un modello 4D di circa 1,5 TB. Le dimensioni totali del modello 4D discendono dalla struttura interna del sistema, nello specifico articolato in diversi livelli di dettaglio delle rappresentazioni del terreno, dell’edificato, delle infrastrutture etc. La struttura in livelli di dettaglio è funzionale alle diverse applicazioni ed usi del database, dal teatro di realtà virtuale immersivo, fino alla restituzione, ad esempio tramite animazioni. La scalabilità dei modelli è sovente utilizzata nelle attività di ricerca e conto-terzi del LAQ, permettendo di orientare le modalità di rappresentazione alle finalità proprie della specifica attività.
Oltre alla flessibilità delle modalità di rappresentazione, il workflow è una rappresentazione intrinsecamente dinamica e generativa. È dinamica, perché mantiene una formalizzazione separata tra dati e procedure da realizzare su di essi, per produrre i modelli: una modifica o aggiornamento nei contenuti dei data base può essere rapidamente tradotta in un nuovo modello, aggiornato. È generativa, perché specifiche procedure possono, e sono già state implementate, per generare modelli di opere, ad esempio infrastrutturali, a scala regionale o sovra-regionale (es. ricerca su “Ampliamento del porto di Genova”).

Entropia
LAQ-TIP ha sviluppato una metodologia per elaborare e rappresenterai analiticamente, tramite mappe e rappresentazioni 3D informazioni sulla “densità” di attività presenti in un’area urbana, densità definita a partire dalla formalizzazione data da Shannon dell’entropia.
I dati puntuali ed aggiornati per la descrizione dettagliata dei diversi usi di uno spazio urbano ed edilizio hanno dimostrato essere quelli dell'Anagrafe della Tassa per lo Smaltimento dei Rifiuti Solidi Urbani (TARSU), gestita e mantenuta dalla Divisione Tributi del Comune di Torino e dall'anagrafe dei residenti nel Comune di Torino. Entrambi questi tipi di dati, per essere elaborati in modo adeguato dal sistema, devono essere georeferenziati, LAQ-TIP ha sperimentato ed ha in corso di sperimentazioni metodologie per la georeferenziazione di dati associati ai numeri civici.
Nell’illustrazione la compresenza di attività diverse, nello stesso fabbricato, è quantificata tramite l’Entropia, intesa come densità di diversità funzionale, dove sua una scala da zero a dieci, rappresentata con intensità di colore dal bianco al rosso, diviene possibile interpretare la compresenza quantitativa delle attività residenziali, commerciali, terziarie o destinate a servizi.
La rappresentazione dell’Entropia fornisce un riscontro sul grado di compresenza quantitativa alla scala del fabbricato: rosso scuro rappresenta un'alta densità di funzioni differenti tra loro, il bianco edifici mono-funzionali, le nuance intermedie diversi gradi di compresenza.
La metodologia e la strumentazione ha avuto numerosi riscontri in ricerche completate dal LAQ, ad esempio Spina2, Porta Nuova, Molinette, Mirafiori.

Mixité
Il metodo di acquisizione dei dati per l’elaborazione della Mixité è comune con l’analisi dell’Entropia, basata sui dati TARSU ed Anagrafici.
L’analisi della Mixité ha lo scopo di fornire un riscontro sintetico alla prevalenza, o meno, di una o più attività in ciascun fabbricato. Nell’immagine la residenza è rappresentata in rosso, il commercio in blu, il terziario in verde ed i servizi in giallo. Le sfumature all’interno di ogni classe di colore vogliono rappresentare la maggiore o minore presenza delle restanti categorie all’interno di un determinato fabbricato.
Nel concreto delle sperimentazioni compiute, LAQ-TIP ha inteso studiare la relazione tra l'intensità urbana e l’Entropia-Mixité, ovvero il livello di mix (funzionale, di scala, morfologico-tipologico, etc.) di porzioni città e porlo in relazione con la progettazione di spazi particolarmente vivibili, per chi vi abita o lavora, per chi li visita, vi transita o vi sosta, tale da favorire un'intensa vita di relazione, la fruizione del quartiere per un periodo di tempo il più possibile prolungato in condizioni di sicurezza, l'interazione e lo scambio fra gli spazi privati e quelli pubblici (mixité urbana ma anche sociale).

Paesaggi temporali
LAQ-TIP ha esteso lo studio del mix urbano nella dimensione temporale, ponendo in relazione la densità di attività antropica per fasce orarie. L’analisi stima il numero di occupanti presenti per ogni civico ad una certa ora, istituendo una relazione probabilistica tra tipologia di attività e dati della popolazione, forniti analiticamente dall'Anagrafe e dal Censimento. In ragione della suddivisione per fasce d'età e per numero civico, il metodo stima per ciascuna attività principale (residenza, industria, terziario e servizi) una probabilità di presenza nei locali di occupanti. Nell’illustrazione la probabilità di occupazione da addetti delle differenti attività e di residenti nelle abitazioni è rappresentata tramite sia l’elevazione delle curve gaussiane, sia dall'intensità di colore di queste curve.