Modelos 3D para explorar el futuro de la digitalización en las ciudades

ScanVan, un proyecto de cuatro años para desarrollar una nueva tecnología para la digitalización de ciudades, culminó en marzo de 2021. Fue una colaboración suiza trilateral entre científicos del Laboratorio de Humanidades Digitales EPFL, HES-SO Valais / Wallis Institute of Systems Engineering and the Information Technology Center, Of ​​Society and Law de la Universidad de Zúrich, con financiación del Programa Nacional de Investigación de Big Data de SNSF. El equipo llevó a cabo de manera conjunta el proyecto desde el concepto teórico, pasando por la implementación práctica, hasta la exploración de futuras aplicaciones sociales y comerciales.

ScanVan ayuda a abrir una nueva e importante frontera en la tecnología de la información y la comunicación: la producción de modelos de ciudades tridimensionales. La mayoría de los sistemas de escaneo existentes utilizan sistemas láser expansivos o métodos de fotogrametría basados ​​en cámaras estándar que no están a prueba de errores y, por lo tanto, requieren varias rondas de escaneo. El equipo de ScanVan ha desarrollado un sistema de adquisición esférica multidireccional asociado con un algoritmo dedicado que garantiza una alta eficiencia de escaneo y cálculos fotogramétricos. El sistema genera imágenes esféricas a intervalos regulares cuando se monta en un vehículo en movimiento (ScanVan). En la práctica, ScanVan solo necesita cruzar una calle determinada una vez para obtener suficiente material visual para la reproducción en 3D. Nils Hamel explica la lógica detrás del funcionamiento del aparato:

“El objetivo es utilizar un dispositivo que sea capaz de ver toda la esfera a su alrededor, para capturar todos los aspectos de la escena en una sola toma. Esta estrategia alivia significativamente el problema de la conectividad de la imagen, ya que las tomas se toman cerca unas de otras, lo que garantiza un alto solapamiento en cualquier situación. Por lo tanto, el diagrama de conectividad detrás de la adquisición de imágenes se simplifica, lo que lleva a una campaña de adquisición mucho más simple y acerca la fotogrametría al mundo real y a la tecnología de mapeo continuo 3D y 4D de vanguardia. “

Estos avances le permiten imaginar el escaneo de una ciudad entera a intervalos regulares, creando así una representación 4D (3D + tiempo) de la ciudad. El equipo de ScanVan probó esta tecnología, creando un modelo completamente ajustado de la ciudad de Sion utilizando un prototipo de vehículo. El equipo de EPFL se centró en modelos preliminares teóricos y computacionales. El equipo de HES-SO Valais / Wallis dirigido por Pierre-André Mudry asumió la responsabilidad de la construcción de la innovadora cámara esférica y equipó el vehículo con el hardware y software adecuados para el procesamiento de datos. Sobre el desarrollo de la tecnología, ScanVan Mudry reflexiona:

“Cerrar la brecha entre la teoría y su implementación en el mundo real requirió una metodología integradora en la que las habilidades de ingeniería aplicada de nuestro Instituto pudieran complementar las técnicas desarrolladas en EPFL. En este proyecto, hemos demostrado en muchos casos cómo las sinergias exitosas entre la ciencia básica y aplicada pueden ser beneficiosas, por ejemplo, con un espejo definido matemáticamente que puede construirse con restricciones del mundo real e integrarse con éxito en su sistema de adquisición de datos de vehículos de conducción ”.

En 2020, la Universidad de Zúrich se unió al proyecto para abordar posibles problemas de privacidad relacionados con el desarrollo de modelos 3D de alta resolución. Florent Thouvenin y su equipo analizaron cómo hacer que las técnicas de adquisición de ScanVan cumplan legalmente con las leyes suizas que protegen los datos personales. Se utilizó un enfoque basado en la privacidad para construir la canalización de procesamiento y las interfaces de minería. Esto incluye procesos algorítmicos automáticos para difuminar la información identificable sobre personas y vehículos, así como un mayor nivel de control humano para promover la transparencia pública. Thouvenin describe cómo su equipo colaboró ​​en la implementación práctica de ScanVan:

“Generar modelos de ciudades en 3D a partir de fotografías esféricas es un enfoque técnico muy interesante. Sin embargo, la recopilación de datos en el espacio público con el uso de cámaras lleva a retratar personas al azar en las imágenes. por lo tanto, el cumplimiento se puede simplificar significativamente siguiendo un enfoque de “privacidad por diseño” en una etapa temprana de desarrollo. Utilizando este enfoque, analizamos la tecnología contra las leyes de protección de datos de Suiza y la UE, y propusimos consideraciones de diseño y recomendaciones de acciones para superar los problemas legales identificados durante el transcurso del proyecto. “

Si bien ScanVan aún se encuentra en la fase de prototipo, tiene ramificaciones futuras para el despliegue comercial y la gestión de servicios que dependen de la digitalización de las ciudades, como los programas de automóviles autónomos: una combinación que se puede explorar más a fondo con la ayuda del Mobility Lab Sion. Valais. ScanVan es un sistema relativamente compacto y escalable, que abre oportunidades para que las autoridades locales y las empresas exijan una mayor autonomía de datos de las empresas más grandes actuales en digitalización de ciudades, como Google. También permitiría a las personas administrar sus decisiones de privacidad de una manera más local y públicamente responsable. Para Frédéric Kaplan, director del Laboratorio de Humanidades Digitales de la EPFL, la mayoría de las ciudades se encuentran ahora en una encrucijada:

“En un futuro cercano, habrá una gran brecha entre las ciudades que administran de manera autónoma gemelos digitales actualizados regularmente y aquellas que aún dependen de sistemas de información geográfica antiguos. El primero se embarcará en una trayectoria de desarrollo basada en sistemas de información que se mejoran a sí mismos y que se pueden aprovechar en innumerables servicios nuevos. Con el modelo 4D, estas ciudades podrán implementar interfaces de realidad aumentada, logística autooptimizable y vehículos autónomos adicionales, que a su vez producirán representaciones aún más precisas en tiempo real. pasado con tu futuro. Otros seguirán condenados a una comprensión estática del espacio urbano del siglo anterior “.