- Quanti edifici esistono nel mondo?
- Come si crea una mappa 3D globale?
- Perché il volume edilizio cambia l’analisi delle città?
Che cos’è il GlobalBuildingAtlas e perché rappresenta una svolta scientifica
Un team di ricercatori della Università Tecnica di Monaco (TUM) ha realizzato per la prima volta una mappatura globale di tutti gli edifici esistenti sulla Terra.
Il risultato è un atlante digitale che censisce 2,75 miliardi di edifici, dal grattacielo più alto di Dubai alle abitazioni rurali più isolate.
Il progetto, frutto di sei anni di analisi di immagini satellitari elaborate con intelligenza artificiale e machine learning, offre modelli 3D ad alta risoluzione con un livello di dettaglio mai raggiunto prima.
Una risorsa destinata a trasformare ricerca scientifica, pianificazione urbana e gestione delle emergenze.
Perché la mappatura 3D degli edifici è più accurata dei modelli tradizionali
Secondo la professoressa Xiaoxiang Zhu, responsabile della Cattedra di Data Science per l’Osservazione della Terra alla TUM, il vero salto di qualità è l’abbandono delle mappe bidimensionali.
Le mappe 2D indicano solo dove si trovano gli edifici.
I modelli 3D, invece, mostrano quanto spazio reale occupano le persone.
Grazie alle informazioni tridimensionali è possibile analizzare con maggiore precisione:
- Urbanizzazione globale
- Disuguaglianze abitative
- Distribuzione delle infrastrutture
- Povertà urbana
Il team introduce anche un nuovo indicatore globale: il “volume edilizio pro capite”, che misura la massa costruita totale in rapporto alla popolazione, rivelando squilibri invisibili nelle mappe tradizionali.
Come funziona il GlobalBuildingAtlas
Il cuore del progetto è il GlobalBuildingAtlas, un dataset open data che descrive ogni edificio del pianeta tramite:
- Impronte 2D
- Oggetti 3D semplificati (LoD1)
In totale:
- 2,75 miliardi di poligoni edilizi
- Copertura globale basata su immagini satellitari del 2019
- 97% degli edifici dotati di modello tridimensionale con altezza stimata
Si tratta di una copertura superiore di oltre un miliardo di edifici rispetto ai precedenti inventari globali.
Quali immagini satellitari sono state utilizzate
I ricercatori hanno lavorato sulle immagini PlanetScope Surface Reflectance, provenienti da una costellazione di satelliti commerciali in grado di osservare quasi quotidianamente ogni punto del pianeta.
Caratteristiche principali:
- Risoluzione di circa 3 metri per pixel
- Quattro bande spettrali (visibile + infrarosso vicino)
- Dati ortorettificati e corretti atmosfericamente
Il pianeta è stato suddiviso in piccole tessere geografiche, selezionando solo quelle con aree urbanizzate.
Sono state elaborate circa 800.000 scene satellitari, combinate in un unico mosaico globale privo di nuvole.
Come l’intelligenza artificiale riconosce gli edifici
Per individuare le costruzioni, il team ha addestrato reti neurali profonde capaci di riconoscere strutture artificiali viste dallo spazio.
Il processo prevede:
- Addestramento con dati di OpenStreetMap e dataset cinesi annotati
- Creazione di maschere binarie che distinguono edifici e suolo
- Separazione automatica di edifici contigui
- Conversione in poligoni vettoriali
- Eliminazione dei falsi positivi tramite mappe globali di copertura del suolo
Il risultato è una ricostruzione estremamente precisa delle impronte edilizie.
Come viene stimata l’altezza degli edifici
La terza dimensione è ottenuta stimando l’altezza degli edifici.
Per farlo, i ricercatori hanno utilizzato:
- Dati LiDAR aerotrasportati di vari Paesi sviluppati
- Modelli digitali di superficie normalizzati (nDSM)
Questi dati sono serviti come riferimento per addestrare una rete neurale in grado di stimare l’altezza da una singola immagine ottica.
Il sistema calcola anche un livello di incertezza statistica, migliorando l’affidabilità del modello globale.
Come vengono fusi i dati 2D e 3D a livello globale
L’ultimo passaggio è la fusione guidata dalla qualità dei dati, che combina diverse fonti cartografiche:
- OpenStreetMap
- Google Open Buildings
- Microsoft Building Footprints
- Dataset regionali asiatici
- Poligoni generati automaticamente dal team
Per ogni area amministrativa viene selezionata la fonte più affidabile, integrata con le altre.
A ogni edificio viene assegnata l’altezza massima rilevata nella sua impronta, creando il modello globale LoD1.
Quanti edifici esistono davvero nel mondo
L’atlante offre una fotografia numerica senza precedenti del pianeta costruito:
- 2,75 miliardi di edifici
- 506.640 km² di superficie occupata
- 2,85 trilioni di m³ di volume edilizio
Il confronto con una precedente stima ONU di 4 miliardi di edifici suggerisce che quest’ultima fosse probabilmente sovrastimata.
Distribuzione geografica:
- Asia: circa 1,22 miliardi di edifici
- Africa: circa 540 milioni, ma con volumi ridotti
- Europa e Nord America: meno edifici, ma più grandi
- Sud America: maggiori incertezze di stima, legate a insediamenti informali e costruzioni verticali
Perché il volume edilizio pro capite cambia il modo di leggere le città
Secondo gli autori, il dato più rilevante non è solo quantitativo ma concettuale.
Le città non possono più essere analizzate come superfici bidimensionali.
Un quartiere informale ad alta densità e un complesso residenziale pianificato possono apparire simili in termini di area, ma offrire condizioni di vita completamente diverse.
Il volume edilizio pro capite consente di:
- Individuare carenze abitative
- Valutare accesso ai servizi pubblici
- Supportare gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile ONU
A cosa serviranno questi dati in futuro
Il GlobalBuildingAtlas, disponibile come dato aperto, sta già attirando l’interesse di istituzioni internazionali.
Tra le applicazioni principali:
- Gestione dei disastri naturali
- Pianificazione urbana sostenibile
- Stima dei consumi energetici
- Analisi delle emissioni di CO₂
- Progettazione di scuole, ospedali e infrastrutture
- Sviluppo di città resilienti al caldo e alle inondazioni
Un atlante che non si limita a mostrare il mondo com’è, ma aiuta a capire come e dove vivono davvero le persone.