Leica Airborne CityMapper – solución interesante para el mapeo de ciudades

Es muy probable que nunca veamos una verdadera SmartCity, con su visión idealizada.  Es probable, que existan necesidades más básicas en nuestros contextos que estar pensando en Internet de las cosas.  Inclusive, que lo que están haciendo los fabricantes de soluciones nadie se los haya pedido.  Lo cierto, es que la carrera por posicionarse en una siguiente revolución de como funcionará la industria en el futuro está allí, y no queda otra que tratar de entender para donde van las cosas.

Si bien al final de este artículo nos centramos en la solución de Leica – tema en el que hemos tenido tiempo de hablar acompañados de una bandeja Paisa con Laura de Suiza y Pedro de Brasil, en el marco del Congreso de la Red Interamericana de Catastro Registro en Bogotá- es interesante ver que solo en el caso de captura de la realidad, grandes competidores aliados llevan esfuerzos propios.  Por un lado, ESRI/AutoDesk con la búsqueda de integración de los entornos BIM/GIS con la solución CityEngine, Bentley/Siemens con Twin CityPlanner.  En el caso de Hexagon con la herramienta de Leica CityMapper.  Cada una tiene particularidades diferenciadas, pero todos ellos, están en la batalla por integrar en un punto final de verdad los flujos que van desde la captura del dato, el modelado, el diseño, la construcción, la operación y el ciclo de vida bajo un esquema BIM Hub level 3.

Esos flujos han estado separados por muchos años, pero cada vez es más difícil diferenciar su separación, porque justo eso es lo que busca el enfoque SmartCity, un concepto que está todavía en construcción pero del que los geomáticos e ingenieros no debemos quitar la mirada; porque su materialización en datos, procedimientos y tecnología sucederá en la próxima década.

De la Cuarta Revolución Industrial (4IR), SmartCities e Internet de las cosas

La base de de esta fumada parte del sentido común.  Cómo la innovación contribuye a facilitar la forma en que se realizan las actividades humanas.   La máquina de vapor fue un importante intento por acelerar los procesos, luego continuó la evolución hasta el descubrimiento de la electricidad, y posteriormente la creación de las computadoras como instrumentos indispensables a la hora de trabajar; a estas tres invenciones se les asocia las tres revoluciones industriales por las que ha pasado la historia reciente.

Actualmente, el mundo se enfrenta a una cuarta revolución basada en la era digital, en la premisa que la tecnología sea asequible para todos y ésta se use en beneficio para la comunidad; pudiendo así llegar a usar plataformas de descentralización de la información (Cloud/BigData), inteligencia artificial (Ai), biotecnología y sensores para obtener información más rápida sobre fenómenos, monitoreo y ubicación de recursos.

Estamos en un momento, en el que todos los profesionales, desde cualquiera que sea su campo de especialidad pueden usar las tecnologías como aliados para promover el desarrollo de sus entornos.  Los avances y alcances tecnológicos han generado transformaciones importantes de los espacios -como es el caso de las infraestructuras- y ya no es un capricho de muchos, sino una demanda del contexto habitados. Todos estos avances, aspiran a dar paso a las llamadas SmartCities; que son contextos que requieren tener una armonía de conexiones entre el recurso humano, las tecnologías, la gestión de información, y la adaptación al ambiente.

-Entiendo, fumada más cercana a la ciencia ficción de las películas pos-apocalípticas.  Pero vamos, que es un tema que está en la palestra donde la geolocalización juega un papel muy importante.

Esta integración de recursos y herramientas, permitiría a las naciones y gobiernos una mejor toma de decisiones, pudiendo optimizar su economía y modo de vida, cada una de las cosas existentes en el espacio serán utilizadas para formar parte de un ciclo de información infinito, a lo que se le llama el IoT (Internet of Things).

Ejemplos interesantes que personalmente he visto de una SmartCity es Singapur, que ha ganado la calificación como una de las ciudades más inteligentes del mundo, caracterizada por poseer espacios intuitivos, con un esfuerzo por implementar y mantener constancia en la vigilancia y monitoreo a través de múltiples sensores, además de un ejercicio por una plataforma que aloja continuamente los datos obtenidos, con los que se pueden tomar decisiones respecto a lo existente, manteniendo un enfoque de sostenibilidad ambiental y estructural.

La visión de IoT no sólo trata de la implementación de sensores en las cosas, o mantener una recolección de datos activa y aislada de cada herramienta, sino también que los recursos y acciones enfocados en la instauración de las SmartCities, estén interconectados con los procesos de documentación, diseño, Arquitectura – ingeniería – construcción AEC (por sus siglas en inglés), el modelado de información de construcción (BIM) y los mecanismos de gestión de la información como por ejemplo el GIS,  estas relaciones son las que constituyen el verdadero reto en el establecimiento de las ciudades inteligentes.

Luego de tener clara la necesidad de interconexión de procesos como AEC+BIM+GIS, como eje de GESTIÓN DE LA INFORMACIÓN, se aspira a una integración con el modelado 3D de la ciudad. De allí la locura por simplificar y eficientar el modelado cercano a la captura de la información, como la identidad del ser humano, con expedientes en forma de gemelos digitales hacia el eje de GESTIÓN DE LA OPERACIÓN, en procesos como el ciclo de vida de los productos (PLM).

El ejemplo de Leica Airborne CityMapper

El uso de las tecnologías 3D, ayudan a disminuir tiempo y costos de recolección de datos en campo, y aunque actualmente, los equipos de topografía son los que están teniendo adaptaciones y modificaciones para capturar datos de modelado, es interesante como Hexagon a través de Leica Geosystems han mostrado como una alternativa, creando un sensor que captura diversos tipos de datos de una forma automatizada e integral, con el denominado Leica Airborne CityMapper.

Captura de datos

El mercado ofrece sensores adaptables a drones para captura de imágenes, infrarrojos, acelerómetros, medidores de humedad, sensores en las calles para el control del flujo vehicular, lectores de partículas en el ambiente y otros que toman la información dentro del espacio terrestre. Sin embargo, nos parece que la apuesta de Leica Geosystems, en su evolución como histórico desarrollador de tecnologías especializadas en el área de adquisición y procesamiento de datos en remoto, da un paso significativo lanzando el Airborne Leica CityMapper, que de forma curiosa funciona como sensor híbrido aerotransportado con características como:

  • Una cámara mecánica bidireccional con una resolución espacial de 80 MP y vista Nadir.
  • Cuatro cámaras mecánicas con toma en dirección de vuelo, mini RGB de 80 MP de resolución y un ángulo de rotación de vista de 45º para toma de imágenes oblicuas.
  • Sistema lidar, frecuencia de repetición de 700 Hzs, escaner oblicuo de distintos patrones, 40 grados de campo de visión, análisis de onda y atributos en tiempo real.

Fue creado para la función de mapear ciudades y el modelamiento urbano de las mismas, es decir, va más allá de sólo la geolocalización de elementos, puede crear ortofotos, nubes de puntos, DEM y modelos 3D; de modo que Hexagon con este sensor busca disponer para su línea una herramienta de importancia para el desarrollo de las SmartCities; ayudando a comprender el complicado funcionamiento del ambiente y la dinámica de las ciudades.  Su compleja estructura, abarca la captura de una gran cantidad de datos en un solo vuelo, cuestión que no sucede con los sensores remotos convencionales, como satélites de observación de la tierra, GNSS, o radares.

Aunque, no se dejará de lado la existencia de plataformas espaciales que brindarán otro tipo de datos complementarios; con este nuevo sensor, no es necesario tener que elegir entre productos, como una imagen o una nube de puntos, porque ya se tendría toda la información en un solo vuelo.

Este sensor aerotransportado, puede capturar de una forma rápida y eficiente desde las ciudades más pequeñas, hasta las ciudades con la mayor densidad urbana, ayudando a evitar el gasto de recursos financieros en múltiples planificaciones de vuelo o planes de misión

Tratamiento de los datos

Para procesar la cantidad de información que genera este sensor, Leica provee un sistema, llamado por ellos como una plataforma de unificada de flujo de trabajo, que engloba las actividades desde la captura, procesamiento de datos y la visualización del dato, a través de un software especializado llamado HxGN.

Han buscado que este software sea sencillo e intuitivo, a través de pasos muy específicos guía al usuario a generar el producto que requiere.  Involucra flujos de trabajo para que los productos derivados de la captura se generen de la forma más rápida posible; cada producto posee un botón de acción específico. Aunque el software ofrece una interfaz sencilla, se requiere igualmente, técnicos o analistas con experiencia en el manejo de este tipo de datos.

Es posible, de acuerdo a las necesidades, agregar múltiples licencias que se ajusten a los datos capturados. HxGN, está diseñado para post procesar los múltiples datos generados por el CityMapper, a través de sus tres módulos principales: RealWorld, RealCity y RealTerrain.

  • RealWorld: está específicamente diseñado para proyectos que involucran imágenes de gran extensión, incluye módulo orto generador – orto mosaicos, información de nubes de puntos.
  • RealTerrain: es la solución de post procesamiento de los datos Lidar de áreas extensas y de alta densificación estructural.  Incluye módulo orto generador – ortomosaicos, registro e información de nubes de puntos, auto calibración, y métrica de datos.
  • RealCity: es el módulo de apoyo para las SmartCities, permitiendo generar el modelado 3D de las estructuras capturadas. Incluye módulo orto generador – ortomosaicos, información de nubes de puntos, el modelador de ciudades, el mapeador de texturas y el editor 3D.

Definitivamente es un reto fuerte para lo que busca por su lado Bentley Systems, con algo bastante similar de lo que hablaremos en otro momento, con ContextCapture, CityMapper y los equipos de Topcon.  Habrá que ver como aborda esto la dupla Esri/AutoDesk, que les tomará tiempo integrar herramientas que han tenido sus propias rutas como Drone2Map, Recap, Infraworks, quedando el reto de integrar un fabricante de equipos con visión alineada.  Trimble también lleva su alternativa.

Pruebas y Aplicaciones

Unas de las pruebas de lanzamiento del sensor, se realizó por medio de la empresa Bluesky de Reino Unido, con un interesante recorrido en reconocimiento aéreo, quienes utilizaron en este caso la captura de datos a través de imágenes nadir y oblicuas con el escaneo láser 3D, en varias zonas incluyendo Londres.  En la imagen se muestra simultáneamente el antes y después de la captura, así como la nube de puntos asociada a las estructuras presentes en el área.  La precisión de los datos con respecto a las estructuras originales da a entender la importancia de esta herramienta para el futuro de las ciudades.

Leica ha expresado que aún no termina su trabajo con el CityMapper, ya que requieren desarrollar próximamente la función para producir y postprocesar grandes mosaicos de ortofotos de extensas áreas urbanizadas. El uso de este sensor tiene varios tipos de aplicaciones, dentro de los que se puede nombrar:

  • Catastro y Planificación,
  • Respuesta rápida a emergencias,
  • Monitoreo de vegetación de la ciudad,
  • Seguridad,
  • Modelado del tráfico vehicular,
  • Viajes virtuales,
  • Arquitectura,
  • Publicidad,
  • Juegos de video.

La implementación de tecnologías como el Leica CityMaper, son indispensables para las SmartCities, ya que no sólo indica la ubicación de todos los elementos del espacio, sino que modela su estructura, integrando esta información con la generada a partir de otros sensores como temperatura y humedad del ambiente, pudiendo indicar áreas donde la densidad urbana ha incrementado las temperaturas o modificado el clima.

Perspectivas desde nuestra óptica

Si hay algo que no podremos evitar, es que tecnologías de este alcance cambiarán (de nuevo) y simplificarán la forma como hacemos actualmente las cosas en la industria de fotogrametría, mapeo, diseño de infraestructuras y gestión de activos.  De allí, que la cuarta revolución no está tan lejos aunque no existan todas las condiciones para masificarse en todas las industrias, pero marcarían pauta para temas ya funcionando en este sensor como robótica, transmisión, almacenamiento y otros usos del recurso natural, como la energía -sabiendo que la captura de imágenes se produce a través de energía solar, y pulsaciones emitidas por el sensor en el caso Lidar-.  Luego en las aplicaciones vemos su potencialidad en aspectos visionados en las SmartCities como realidad virtual, simulaciones tan útiles como la prevención de vulnerabilidades e incluso para usos tan inútiles pero económicamente rentables como video juegos.

Pese a mi pragmatismo de la urgencia de innovaciones de tecnologías emergentes, el horizonte se ve prometedor, aunque su aceptación por las empresas y profesionales de la Geo-ingeniería irá creciendo en la medida que las soluciones sean integrales, tanto para la captura y modelado de la información como la actualización controlada y apertura para la integración a soluciones del usuario final.

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