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Autora | Lucía Burbano
A menudo, la combinación de dos tecnologías inteligentes potencia sus capacidades individuales, como si fueran aliadas. Sucede, esencialmente, con los dispositivos encargados de recopilar datos y aquellos encargados de cribar y analizarlos. En el caso del LiDAR y la Inteligencia artificial, esta unión tiene múltiples aplicaciones que mejoran la infraestructura y la vida de las smart cities.
¿Qué es el LiDAR?
LiDAR, o Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging es una tecnología de teledetección que mide distancias emitiendo impulsos láser y cronometrando el tiempo que tardan en volver del objeto o superficie tras reflejarse en él. Comparado con otros sistemas de medición, la tecnología LiDAR puede generar mapas tridimensionales de gran precisión, ofreciendo una perspectiva sin precedentes para la planificación urbana.
Pero antes de empezar a utilizarse en el urbanismo y las ciudades, LiDAR tuvo otros usos. La idea de utilizar y medir el tiempo que tarda en volver el láser para determinar una distancia fue idea del físico EH Synge, que en 1930 utilizó reflectores para estudiar la atmósfera y para medir la altura de las nubes.
La luz láser tiene una longitud de onda corta, lo que permite medir objetos mucho más pequeños. Por eso el LiDAR se empezó a utilizar en la cartografía terrestre y es una herramienta indispensable en la geología, las ciencias forestales y oceanografía, además de en la construcción y la arquitectura.
En estos campos, las tendencias más recientes muestran que el LiDAR puede obtener resultados muy interesantes cuando se combina con las siguientes tecnologías:
- Drones: reduce costes y acelera el levantamiento de datos urbanos.
- Inteligencia Artificial: automatiza la clasificación de edificios, vegetación y vías urbanas.
- Gemelos digitales: los modelos LiDAR se integran con datos en tiempo real para apoyar la planificación, la gestión de infraestructuras y la resiliencia climática.
Inteligencia Artificial y LiDAR, la combinación perfecta
Para realizar estas mediciones, la tecnología LiDAR incluye una serie de sensores que generan datos, la fuente de alimentación de la Inteligencia Artificial (IA). Los algoritmos de la IA, especialmente los basados en el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo, pueden cribar este conjunto de datos para identificar patrones, clasificar objetos y realizar análisis predictivos con velocidad y precisión.
Esta capacidad es fundamental para usos del LiDAR que requieren la toma de decisiones en tiempo real, como su integración en los vehículos autónomos, donde la IA utiliza datos LiDAR para navegar e identificar obstáculos, límites de la carretera y otros vehículo.
En el caso del urbanismo y las ciudades inteligentes, la combinación de LiDAR y la IA permite crear modelos 3D detallados de las urbes para analizar distintos aspectos de la planificación sostenible como la optimización del flujo de tráfico, la densidad de población y anticipar mejoras en sus infraestructuras.
¿Cuáles son las principales aplicaciones del LiDAR en la planificación urbana?
Además de la IA, las aplicaciones del LiDAR están integradas en drones, SIG (Sistema de Información Geográfica) y gemelos digitales, lo que permite que sus funciones se implementen en diferentes ámbitos urbanos.
Modelar ciudades en 3D
LiDAR generan modelos tridimensionales muy precisos de edificios, calles, puentes y otros elementos urbanos que son muy útiles para elaborar gemelos digitales de ciudades, planificar nuevos desarrollos urbanos o realizar simulaciones del crecimiento urbano.
Diseñar y gestionar infraestructura
Los datos LiDAR permiten obtener mediciones topográficas de gran precisión para obras civiles, de carreteras o redes de transporte y reducen el tiempo de levantamiento respecto a los métodos tradicionales.
Minimizar el riesgo de inundaciones
El relieve obtenido mediante LiDAR permite identificar zonas bajas, áreas inundables e infraestructura vulnerable para una planificación urbana resiliente, así como para elaborar planes de emergencia.
La ciudad india de Varanasi, por ejemplo, utiliza un gemelo digital basado en LiDAR para predecir inundaciones y mejorar la respuesta ante desastres.
Gestionar el arbolado urbano y la adaptación climática
El LiDAR puede medir la altura de los árboles, la cobertura vegetal, el volumen de la copa o los espacios sin vegetación para combatir las islas de calor urbanas y planificar programas de reforestación.
En Laredo, Texas, el LiDAR se utiliza para localizar zonas con déficit de cobertura arbórea y orientar estrategias de resiliencia climática.
Evaluar los espacios públicos
Los modelos 3D diseñados con LiDAR analizan la accesibilidad, el confort urbano y la calidad paisajística para diseñar parques y espacios más seguros y funcionales.
LiDAR, movilidad y ciudades inteligentes
En el ámbito de la movilidad y las ciudades inteligentes, la combinación de LiDAR e IA permite capturar información tridimensional del entorno y analizarla en tiempo real para mejorar la seguridad, la eficiencia y la sostenibilidad del transporte.
Estas son algunas de las aplicaciones más relevantes:
Gestión inteligente del tráfico y del transporte público
Los sensores LiDAR instalados en intersecciones, postes o drones detectan y rastrean vehículos, peatones y ciclistas sin necesidad de reconocimiento facial o matrículas. La IA analiza estos datos para medir el flujo de tráfico en tiempo real, identificar congestiones u optimizar los tiempos de los semáforos mediante control adaptativo.
Si hablamos de transporte público, la combinación de LiDAR e IA evalúa la ocupación de estaciones, mide los tiempos de espera, optimiza recorridos y frecuencias y detecta cuellos de botella en las terminales de transporte.
Apoyo a los vehículos autónomos
El LiDAR proporciona una representación tridimensional muy precisa del entorno, mientras que la IA interpreta esa información para que los vehículos autónomos puedan identificar peatones, ciclistas y otros vehículos, reconocer señales y obstáculos y planificar rutas seguras que minimicen colisiones.
Ciudades que ya lo usan y con qué propósito
Peachtree Corners, Atlanta
Peachtree Corners, una ciudad del área metropolitana de Atlanta, está utilizando tecnología LiDAR combinada con la IA en su intersección más transitada, de cinco carriles y por la que circulan más de 60.000 vehículos al día, y que es, además, la que registra el mayor número de accidentes de la ciudad.
El objetivo es crear una cartografía 3D en tiempo real para aumentar la seguridad de los peatones y la fluidez de la circulación. Los datos recogidos y analizados permiten ajustar el tiempo de los semáforos, las señales de paso de peatones y plantear el rediseño de estas intersecciones.
Nueva York
En Nueva York, la tecnología LiDAR se utiliza para detectar y evaluar la integridad estructural de los puentes. Al emitir láser desde distintos ángulos, los ingenieros pueden identificar pequeñas grietas y deformaciones que pueden pasar por alto en las inspecciones rutinarias.
La aplicación de esta tecnología ha mejorado enormemente la eficacia y la seguridad del mantenimiento de estas estructuras, ya que la integración de tecnologías como el escaneado LiDAR y el aprendizaje automático mejora la precisión y permiten implementar estrategias de mantenimiento predictivo.
Vancouver
Vancouver necesitaba datos LiDAR que cubrieran toda la superficie terrestre de la ciudad, incluida la clasificación de accidentes geográficos, para actualizar mapas topográficos y evaluar posibles riesgos naturales.
Habitualmente, la recopilación de este tipo de datos se realiza manualmente, pero aquí es donde interviene la IA y su capacidad para reducir procesos que implican mucho tiempo y grandes costes.
Preguntas y respuestas sobre el LiDAR basado en la IA
¿Qué es la tecnología LiDAR?
Es un sistema de teledetección que utiliza pulsos láser para medir distancias y generar modelos tridimensionales del entorno con gran precisión.
¿Cómo mejora la inteligencia artificial el funcionamiento del LiDAR?
La IA analiza automáticamente las nubes de puntos, identifica objetos, detecta patrones y permite tomar decisiones en tiempo real.
¿Qué ventajas ofrece el LiDAR para la planificación urbana?
Facilita la creación de modelos 3D de ciudades, el diseño de infraestructuras y la planificación basada en datos precisos y actualizados.
¿Cómo contribuye el LiDAR a la movilidad en las ciudades inteligentes?
Permite monitorizar el tráfico, optimizar los semáforos y mejorar la seguridad de peatones, ciclistas y vehículos mediante análisis en tiempo real.
¿Cómo ayuda el LiDAR a crear ciudades más sostenibles?
Con la gestión del arbolado urbano, la evaluación del riesgo de inundaciones y la planificación de infraestructuras más resilientes frente al cambio climático.
Fotos | Unsplash/ThisisEngineering, Unsplash/Mika Baumeister, Unsplash/Leo_Visions
