Las ciudades inteligentes de Corea del Sur combinan modelos digitales 3D con GIS y BIM

Los modelos de edificios en 3D actualizados y los datos completos de los Sistemas de Información Geográfica (GIS), junto con los datos de Modelado de Información de Edificios (BIM), se combinan para crear un gemelo digital del interior y exterior de los edificios y la topografía circundante. De hecho, el mundo real se convierte en una réplica digital exacta para facilitar el análisis, la planificación y la gestión de todos los activos de la ciudad inteligente.

El objetivo principal de las ciudades virtuales en 3D es reducir y gestionar los problemas que normalmente se encuentran en las zonas urbanas mediante la realización de simulaciones y análisis de gemelos digitales y el uso de los resultados para mejorar las condiciones. Además, los macrodatos capturados con sensores de Internet de las cosas (IoT), televisión de circuito cerrado (CCTV), cámaras de seguridad, etc., brindan información sobre ubicaciones específicas. El gobierno de Corea del Sur comenzó su programa Smart City / Digital Twin en 2017 para abordar varios problemas, como el tráfico, la delincuencia, la contaminación ambiental, la gestión eficiente de la energía, la planificación urbana, la gestión de desastres y la reurbanización. Al analizar las ciudades virtuales y los macrodatos asociados, las entidades gubernamentales están mejor equipadas para abordar las áreas de interés.

Construyendo un Gemelo Digital
All4Land , un proveedor líder de servicios geoespaciales en Corea del Sur, ha estado construyendo modelos digitales 3D que incluyen datos BIM y GIS desde 2014. Para ahorrar tiempo y reducir costos, All4Land recopila datos oblicuos y Lidar simultáneamente con su   sensor de mapeo aéreo Leica CityMapper y procesa rápidamente los datos con  Leica HxMap , una plataforma de procesamiento multisensor . Los modelos 3D resultantes se mejoran con datos GIS, como mapas vectoriales de servicios públicos, infraestructuras de telecomunicaciones o transporte, para respaldar un análisis en profundidad. Las formas externas de los edificios están hechas de datos de CityMapper y las formas internas están hechas de datos de escaneo 3D, datos de diseño y datos BIM.

All4Land es responsable de crear los datos GIS y los modelos de construcción 3D e integrar los datos BIM proporcionados por el propietario del edificio o una agencia gubernamental. Los datos BIM son obligatorios para las nuevas construcciones gubernamentales en Corea y normalmente son producidos por una oficina de diseño de terceros. Para los edificios nuevos, BIM se captura normalmente durante y después del proceso de construcción, y para los edificios existentes se establece mediante ingeniería inversa con escaneo 3D y datos de diseño originales.

Los modelos de edificios en 3D actualizados y los datos completos de los Sistemas de Información Geográfica (GIS), junto con los datos de Modelado de Información de Edificios (BIM), se combinan para crear un gemelo digital del interior y exterior de los edificios y la topografía circundante. De hecho, el mundo real se convierte en una réplica digital exacta para facilitar el análisis, la planificación y la gestión de todos los activos de la ciudad inteligente.

La solución combinada CityMapper y HxMap proporciona procesamiento automático en el Nivel de detalle 1 (LOD1) y LOD2 basado en CityGML, un modelo de datos abiertos y un formato basado en XML para el almacenamiento e intercambio de modelos de ciudades virtuales en 3D. LOD3 requiere algún procesamiento manual para expresar elementos abiertos como puertas y ventanas, y LOD4 implica un procesamiento manual que depende del nivel de detalles interiores.

“Hay funciones poderosas en HxMap, especialmente en el procesamiento de triangulación aérea simultánea para múltiples cámaras, y modelado 3D eficiente a partir de imágenes y datos Lidar”, dice Sangkwam Nam, director gerente de All4Land. “HxMap también admite tareas de procesamiento como la calibración de sensores, la coincidencia automática de puntos, el registro de línea a línea, la generación de edificios y muchas más. Todas estas eran antes tareas manuales tediosas que ahora se pueden ejecutar automáticamente dentro del flujo de trabajo de HxMap ".

Para combinar los datos de CityMapper con los datos de BIM, All4Land primero asigna coordenadas derivadas de la topografía GNSS a los datos de BIM, luego convierte los datos de BIM en modelos de construcción 3D y los combina con los datos de CityMapper. All4Land desarrolló su propio software patentado para conversión de datos y asignación de coordenadas y hace que los modelos 3D estén disponibles a través de su plataforma MapPrime, un servidor WebGIS que integra modelos de interior y exterior y proporciona herramientas de visualización de datos.

Modelo 3D de Jeonju
En 2019, con la compra de un sistema aéreo CityMapper altamente eficiente y HxMap, All4Land se posicionó bien para expandir sus servicios de mapeo 3D. La recopilación de datos rápidamente es particularmente importante debido a las limitaciones únicas de la captura de datos aéreos en Corea del Sur. Rodeado por el mar en tres lados, la capa de nubes en Corea del Sur crea con frecuencia condiciones climáticas desfavorables. Además, es difícil obtener permisos de vuelo cerca de zonas militares y áreas de seguridad, por lo que el total de días de vuelo es bastante limitado. En estas circunstancias, la capacidad del CityMapper para capturar ortofotos, imágenes oblicuas y Lidar en un solo vuelo es ventajosa.

"El CityMapper es una solución excelente para nuestros proyectos: la eficiencia adicional nos permite capturar más datos en un período de tiempo más corto", dice Nam. "Y HxMap agiliza el procesamiento y el modelado, lo que reduce el costo de construir un gemelo digital".

Uno de los proyectos de prueba para el concepto Digital Twin fue en la ciudad de Jeonju, una zona turística en la provincia de Jeolla del Norte en el suroeste de Corea del Sur. Muchos edificios históricos, como el pueblo tradicional llamado Hanok, atraen visitantes, y la ciudad es conocida por su excelente cocina regional. Jeonju introdujo recientemente el concepto Digital Twin como parte de MaaS (Mobility as a Service) para atraer turistas y ayudarlos a viajar por la ciudad utilizando bicicletas eléctricas, patinetas eléctricas y otros medios de transporte.

All4Land fue seleccionada para llevar a cabo dos proyectos en Jeonju, primero mapeando un área de 4 kilómetros cuadrados (km2) de tamaño, incluido BIM para 20 edificios, seguido de un proyecto de 205 km2. La ciudad de Jeonju y LX, la organización catastral del gobierno, están en proceso de adquirir datos BIM para todos los edificios de propiedad del gobierno en el área más grande. Con CityMapper, la captura de datos aéreos del gran proyecto tomó a All4Land solo dos días, con dos o tres meses adicionales para el procesamiento de datos y el modelado de edificios en 3D. Los datos de exteriores LOD3 capturados con CityMapper se fusionaron con datos BIM de interiores en el área de prueba para crear un modelo LOD4 del mundo real.

Las ciudades inteligentes son el futuro
Actualmente hay aproximadamente diez proyectos de Smart City en Corea del Sur y se espera que aumente. Además de Jeonju, All4Land está trabajando en el proyecto Virtual Seoul para Seúl, Corea del Sur, y en un proyecto geoespacial 3D de Osan para la Agencia Nacional de Mapas de Corea del Sur (NGII).

Las ciudades inteligentes de Corea del Sur se centran en la revitalización de la economía local basada en la movilidad inteligente, la demografía, el turismo y otros factores. Las organizaciones gubernamentales utilizan los modelos de construcción en 3D para analizar opciones y oportunidades para respaldar la toma de decisiones. En el futuro, All4Land espera que la plataforma MapPrime esté abierta a empresas comerciales para la gestión de instalaciones, aparcamientos, visitas turísticas, etc.

El uso ampliado de gemelos digitales se basa en una recopilación eficiente de datos y un procesamiento altamente automatizado para mantener los costos razonables. Leica CityMapper y el más reciente CityMapper-2 son sensores de cartografía urbana de alto rendimiento ideales para la digitalización rápida de ciudades y entornos urbanos. Las soluciones híbridas de imágenes oblicuas y Lidar, junto con la plataforma de procesamiento HxMap, brindan en conjunto una alta productividad y una rápida respuesta.

“Estamos muy satisfechos con el rendimiento y la calidad de los datos de CityMapper: las imágenes nadir y oblicuas y Lidar son excelentes. También creemos que los programas de capacitación y soporte técnico ofrecidos por Leica Geosystems son los mejores ”, dice Nam. "Leica Geosystems sigue apoyando a los clientes, tratando de encontrar mejores soluciones juntos durante todo el proceso de operación y procesamiento, y eso nos ayuda a mantenernos competitivos en una industria que cambia rápidamente".