Development of a Digital Twin-Based Early Warning System for River Flooding: A Case Study of the Tartano River

The rapid advancement of digital twin (DT) technology has led to its emergence as a significant tool for risk management in recent years. The Unity game engine has been identified as a suitable platform for creating 3D models within the DT framework. This thesis focuses on the creation of 3D visualizations of DTs in Unity and the utilization of DTs for Early Warning System. The Tartano area is used as a case study, and a terrain model and river model are developed using the World Composer and R.A.M tools, respectively. The research also addresses the issue of coordinate conversion between longitude/latitude and the Unity coordinate system. To apply DT to practical purposes, this thesis proposes several ideas for future research, including the acquisition of field information and its integration with the virtual world, and the establishment of threshold values for flood warnings based on simulation results. The potential benefits and challenges of this approach are explored in detail in this thesis. This study contributes to the growing body of knowledge on the application of DT in risk management and provides insights into the use of Unity as a platform for creating 3D models for DT.

Il rapido avanzamento della tecnologia Digital Twin (DT) ha fatto emergere negli ultimi anni la possibilità di applicarla come strumento per la gestione del rischio. Il programma per applicazioni nel campo dei videogiochi Unity è stato identificato come una piattaforma adatta per la creazione di modelli 3D in ambiente DT. Questa tesi si concentra sulla creazione di visualizzazioni 3D di DT in Unity e sull'utilizzo di DT per un sistema di early-warning. Una parte dell’Alta Tartano è stata utilizzata come caso studio, dove è stato sviluppato un modello del terreno e del fiume utilizzando rispettivamente gli strumenti World Composer e R.A.M. La ricerca affronta anche il problema della conversione delle coordinate geografiche (longitudine/latitudine) nel sistema di coordinate interno di Unity. Per applicare praticamente i DT, questa tesi propone diverse idee per future ricerche, tra cui l'acquisizione di informazioni sul campo e la loro integrazione con il mondo virtuale, assieme alla definizione di valori di soglia per l’early-warning sul rischio di alluvione basati sui risultati della simulazione. I potenziali benefici e i limiti di questo approccio sono analizzati in dettaglio in questa tesi. Questo studio contribuisce ad accrescere la conoscenza sull'applicazione di DT nella gestione del rischio e fornisce informazioni sull'uso di Unity come piattaforma per la creazione di modelli 3D per i DT.