Modelos 3D para los proyectos Digital Twins
Desde su aparición hace más de una década, la tecnología de gemelos digitales se ha convertido en un sistema técnico complejo y completo que apoya la construcción de nuevas ciudades inteligentes. También es un modelo avanzado para la innovación continua del desarrollo urbano inteligente y una forma futura de modernización del mundo combinado "virtual y real".
La creación de la ciudad gemela digital aprovecha herramientas topográficas de alto nivel capaces de proporcionar conjuntos de datos completos, multidimensionales, a gran escala y de alta resolución. Como modelo virtual, una ciudad digital proporciona datos por capas sobre edificios, infraestructuras urbanas, servicios públicos, empresas y circulación de personas y vehículos. Al proporcionar esta información, los gemelos digitales permiten el desarrollo y la modernización de las ciudades inteligentes.
Los métodos tradicionales de recopilación y representación de datos espaciales en 2D, como mapas e imágenes, ya no son suficientes, y se requiere una actualización completa de las herramientas de estudio tradicionales para pasar al modelado en 3D. De hecho, los modelos 3D derivados tienen una gran capacidad para fusionarse y correlacionarse con datos espaciales sociales o económicos procedentes de IoT y Big Data. Hoy en día, existe una demanda muy fuerte de soluciones integradas, que permitan la captura de datos geoespaciales 3D completos, con alta precisión y en un corto plazo de tiempo.
Figura 1. Proyecto de inspección de una ciudad, datos capturados por AlphaUni.
Captura de nubes de puntos 3D en ciudades
Para ilustrar un proyecto típico de ciudad digital, CHC Navigation llevó a cabo una demostración de prueba de concepto en el distrito de Jinshan de Shanghai (China). La superficie total del distrito de Jinshan es de unos 600 km2. Esta zona presenta características del terreno y elementos típicos de las grandes ciudades modernas, como edificios altos, líneas eléctricas, ríos y vegetación.
La captura de datos geoespaciales en 3D a partir de un sistema Lidar de plataforma única puede dejar algunas zonas en blanco en los datos de la nube de puntos. La solución AlphaUni 900 Lidar, con su capacidad multiplataforma, puede capturar fácilmente datos completos desde un dron, un coche, una mochila o un barco, y puede producir una imagen 3D sofisticada. El sistema AlphaUni 900 Lidar integra a la perfección edificios reales, proporciona cartografía en exteriores y cambia radicalmente la forma de recopilar datos 3D de alta precisión.
¿Cómo resolver los retos del escaneado láser 3D en un entorno urbano?
#1. Uso de LiDAR terrestre con una plataforma móvil versátil
El Alpha3D proporciona a los profesionales geoespaciales una solución de cartografía móvil de alto rendimiento, independiente del vehículo, para la captura de datos masivos en 3D en entornos urbanos en constante cambio. Cualquiera que sea la aplicación, el sistema de cartografía móvil Alpha3D aumenta drásticamente el rendimiento de la inversión al realizar el trabajo con mayor rapidez y precisión. El Alpha3D combina un escáner láser preciso, de largo alcance y velocidad ultrarrápida, una cámara panorámica HDR de alta resolución, un receptor GNSS avanzado y una IMU de alta precisión, todo ello en un diseño ligero, compacto pero resistente. Todas estas características hacen del Alpha3D uno de los sistemas de cartografía móvil más innovadores del mercado actual.
Figura 2. Alpha 3D con Alpha Uni Alpha 3D con Alpha Uni 900 instalado en el coche para la inspección de la ciudad.
El AlphaUni 900 es un sistema LiDAR multiplataforma de gama alta que ha sido diseñado y mejorado por CHCNAV con muchos años de experiencia en la adquisición de datos 3D. El AlphaUni 900 es un sistema totalmente integrado con escáneres láser de alta precisión y largo alcance que incorpora la exclusiva tecnología Waveform-Lidar de Riegl y un sistema de navegación inercial de alta precisión, listo para misiones de inspección que requieren datos de la más alta calidad en el aire y en tierra. Su diseño exclusivo permite montarlo en una mochila para escanear calles estrechas.
Figura 3. AlphaUni 900 en mochila para el reconocimiento de calles estrechas.
Figura 4. Nube de puntosNube de puntos de la mochila Alpha Uni.
#2. Ampliar el escaneado 3D con una plataforma aerotransportada para adquirir datos en zonas de difícil acceso
La limitación de la captura de datos con un sistema LiDAR de una sola plataforma puede dejar algunas áreas en blanco en los datos de la nube de puntos. Montado en un dron aerotransportado, el AlphaUni 900 puede capturar datos completos desde una perspectiva aérea.
El UAV BB4 es una plataforma de aeronaves no tripuladas de alta gama fruto de la alianza entre dos líderes de la industria en sus respectivos segmentos. Su diseño científico y su tecnología de producción altamente integrada proceden de CHCNAV -fabricante mundial de tecnologías eficientes de medición geoespacial- y su sistema de control de vuelo totalmente automatizado de DJI, pionero en la fabricación de drones comerciales.
Figura 5. Plataforma UAV BB4 combinada con Alpha Uni 900.
Figura 6. La plataforma BB4 UAV con Alpha Uni 900 puede volar durante más de 40 minutos.
Figura 7. Datos de escaneado de la plataforma aérea capturados por AlphaUni.
#3. Finalizar el modelado 3D combinando el escaneo de la ribera sobre el agua y los datos batimétricos submarinos.
El USV APACHE 6 es una solución integrada innovadora capaz de combinar un levantamiento batimétrico 3D de alta resolución y la adquisición simultánea de datos de escaneado de la ribera. Equipado con una ecosonda multihaz Norbit y el AlphaUni 900, el APACHE6 escanea los ríos, canales y puertos de una ciudad en una sola pasada, proporcionando una gran coherencia de los datos y un considerable ahorro de tiempo.
Propulsado por un sistema de doble hélice de alto rendimiento que proporciona una velocidad de crucero automática y estable de hasta 2,5 m/s, el USV APACHE6 mejora la eficacia del trabajo y produce datos de alta resolución para satisfacer sistemáticamente los requisitos de los proyectos de modelado urbano en 3D más exigentes.
Figura 8. USV Apache6 combinado con AlphaUni.
Figura 9. Nube de puntos del Apache6 USV desde el canal de agua.
Precisión del levantamiento LiDAR 3D multiplataforma
Precisión final de los datos tras la integración de nubes de puntos de múltiples plataformas:
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No.
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Plataformatopográfica
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Nube de puntos 3D integrada
Precisión absoluta (RMS)
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1
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- UAV/Drone
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30 mm
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2
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- Coche
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25 mm
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3
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- Barco
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70 mm
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4
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- Mochila
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50 mm
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Todos los datos pueden publicarse juntos en un servicio en la nube de Internet utilizando el editor CHCNAV Orbit.
Conclusión
Durante el proyecto, el CHCNAV AlphaUni 900 integró perfectamente los edificios de la ciudad en los conjuntos de datos y proporcionó sofisticadas imágenes 3D y nubes de puntos de entornos aéreos, terrestres y acuáticos. La amplia cobertura de los modelos 3D derivados tiene una gran capacidad para fusionarse y correlacionarse con datos espaciales sociales, económicos y de infraestructuras.
La capacidad de alta precisión y el diseño multiplataforma del AlphaUni 900 de CHCNAV proporcionan con éxito una solución innovadora a los problemas de adquisición de datos geoespaciales 3D necesarios para el desarrollo de ciudades inteligentes.
El sistema LiDAR AlphaUni 900 innova nuestra forma de cartografiar.
Sea cual sea la aplicación, las soluciones de CHCNAV para cartografía móvil pueden aumentar significativamente el retorno de su inversión al completar el trabajo de forma más rápida y precisa.
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Acerca de CHCNAV
CHC Navigation (CHCNAV) crea soluciones innovadoras de navegación y posicionamiento GNSS para que el trabajo de los clientes sea más eficaz. Los productos y soluciones de CHCNAV abarcan múltiples sectores como el geoespacial, la construcción, la agricultura y la marina. Con presencia en todo el mundo, distribuidores en más de 120 países y más de 1.500 empleados, hoy en día CHC Navigation está reconocida como una de las empresas de tecnologías geomáticas de más rápido crecimiento.
