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De la imagen al "Digital Twin": Mapeo Digital de la Ciudad de Perry
Digital Twin ayuda a pueblos rurales a iniciar y financiar una variedad de proyectos.
- Meg Davis, Directora de Marketing Empresarial
Para esta ciudad del medio oeste ubicada en Iowa, todo comenzó con una necesidad de accesibilidad.
Sven Peterson, administrador de la ciudad de Perry, quería asegurarse de que su pueblo rural de 7,929 habitantes cumpliera con los requisitos de la Ley de Estadounidenses con Discapacidades (ADA, por sus siglas en inglés) para que todos los residentes pudieran atravesar fácilmente las calles. “Nuestro trabajo en la Ciudad de Perry es mejorar la calidad de vida de las personas”, dijo. “Queremos hacer de Perry un lugar mejor y más fácil para vivir”.
Nunca imaginó que su deseo de cumplir con la ADA resultaría en la creación de un gemelo digital de toda la ciudad, dando a una de las ciudades más pequeñas de los Estados Unidos un gemelo digital de sus carreteras, edificios, aceras y otros activos vitales.
A través de la creación de un gemelo digital, los planificadores urbanos pueden recopilar una variedad de información valiosa en un solo lugar y proporcionar la base para desarrollar muchos tipos de proyectos de mejora.
Peterson comenzó a pensar en la implementación de tecnologías digitales cuando comenzó a planificar cómo la ciudad podría llevar a cabo una evaluación a gran escala de la ADA. El mayor obstáculo para el cumplimiento total fue garantizar que las rampas peatonales se mezclaran a la perfección con las aceras y las carreteras, que los caminos se mantuvieran en buen estado y que todos los activos se mantuvieran dentro de una pendiente máxima para garantizar un paso fácil para todos. No todos los pasillos existentes cumplían con esos estándares, pero los funcionarios de Perry no tenían forma de saber qué activos se quedaban cortos o la cantidad de trabajo que se necesitaba.
Perry nunca había realizado una evaluación de la ADA en toda la ciudad: hasta hace poco, las rampas y las aceras se evaluaban una por una y según fuera necesario. Peterson quería facilitar el proceso y evaluar todos los pasajes a la vez, lo que ahorraría tiempo y crearía una base de datos unificada que proporcionaría un fácil cumplimiento de la ADA e información actualizada para el progreso futuro.
Mientras Peterson pensaba en cómo superar el problema, conoció a Dave Overman, especialista en topografía de proyectos de Foth Infrastructure & Environment, en una conferencia de desarrollo profesional. Overman, también radicado en Iowa, estaba familiarizado con el área y los dos compartieron su último trabajo. Overman dijo que Foth había incorporado tecnología avanzada de escaneo de imágenes LiDAR móviles en su cartera de servicios, lo que podría ayudar a las ciudades de diversas maneras, incluido el cumplimiento de la ADA. “Cuando mencioné el cumplimiento de la ADA, llamé su atención”, dijo Overman.
Aunque era inusual que una ciudad del tamaño de Perry utilizara escaneos LiDAR móviles, Peterson quería adoptar un enfoque proactivo y reunir todos los datos a la vez, en lugar de intentar hacerlo pieza por pieza. “Lo mejor de este proyecto de escaneo es que solo tienes que escanear una vez”, dijo Peterson. “De este modo, se tienen esos datos a mano y se pueden utilizar para cientos de otras aplicaciones”.
Foth procesó 4,1 terabytes de información, en una malla de realidad 3D detallada de la ciudad.
Creación de gemelos digitales antes del último minuto
A medida que Overman, Peterson y sus colegas planificaban el proyecto, el alcance seguía creciendo. Dado que estaban enviando una unidad LiDAR móvil para capturar imágenes de los bordillos de las calles, pensaron: ¿por qué no capturar también imágenes de otros activos? Podrían ampliar fácilmente la captura para incluir señales de tráfico, árboles, edificios y otros elementos de la ciudad, sin aumentar significativamente el costo del proyecto.
Aunque Peterson no estaba familiarizado inicialmente con el concepto de crear un gemelo digital detallado de toda una ciudad, rápidamente se dio cuenta del potencial de un gemelo digital para fomentar el desarrollo de la ciudad y mejorar la calidad de vida de los residentes. “Comenzamos a tener conversaciones y a hacer una lluvia de ideas sobre de qué otra manera se podría usar este [proyecto] para la comunidad y cómo podría ayudarnos con los problemas que enfrentamos”, dijo. Overman dijo que Foth ya quería expandir sus proyectos de imágenes y hacerlos más útiles. Aunque la empresa había creado durante mucho tiempo gemelos digitales detallados de los proyectos para garantizar que fueran lo más precisos y eficientes posible, los gemelos digitales solo se crearon para respaldar proyectos específicos. Por ejemplo, un cliente le indicaría a Foth que creara un gemelo digital de una sección concurrida de una autopista cuando esa autopista estaba programada para una expansión. En muchos casos, los clientes querían que Foth comenzara el proceso de topografía de inmediato, incluso si los equipos de imágenes ya estaban reservados o las condiciones climáticas dificultaban la topografía. “Hemos tenido proyectos en los que hemos tenido que usar sopletes y picos para atravesar la nieve y el hielo para llegar a la carretera”, dijo.
"Un pueblo vecino tuvo un tornado, que causó mucho daño a uno de sus edificios históricos. Tuvieron que intentar reconstruirlo usando fotos antiguas. Si uno de nuestros edificios se daña, [ahora] tenemos réplicas digitales de ellos".
Como resultado, los equipos de Foth soñaban con tener gemelos digitales disponibles con anticipación, dijo Overman. Eso no solo eliminaría la lucha por crear modelos de realidad en el último minuto, sino que Foth y el cliente también podrían usarlos para otros fines con el tiempo. Un gemelo digital de una autopista no solo podría ayudar a los equipos a planificar una expansión, sino que también podría proporcionar a las partes interesadas un contexto valioso para determinar cómo crear senderos peatonales seguros o espacios verdes mucho después de que se haya terminado la expansión inicial.
Como prueba de concepto, Foth quería crear un gemelo digital de toda una ciudad. Aunque el proceso de obtención de imágenes sería una tarea importante, un gemelo digital de este tipo podría respaldar una multitud de proyectos, con el cumplimiento de la ADA solo el comienzo. Un gemelo digital municipal podría proporcionar el plan para el desarrollo futuro, la preparación para desastres, el control de inundaciones o el despacho de vehículos de emergencia, por ejemplo. Incluso podría impulsar futuros proyectos que de otro modo no sucederían al demostrar claramente a los inversores potenciales lo que es posible. Con el proyecto de la ciudad de Perry, Foth finalmente tuvo la oportunidad de crear un gemelo digital continuo a escala de la ciudad. Peterson convenció a otros funcionarios de la ciudad de las vastas posibilidades y se ganó tanto su aprobación como su entusiasmo. “Nuestro concejo y nuestro alcalde son excelentes para ver el panorama general y la dirección en la que nos dirigimos”, dijo.
Sin embargo, debido a que las ciudades pequeñas tienen recursos limitados en comparación con las ciudades más grandes, Foth tuvo que hacer que el proceso de captura y desarrollo fuera lo más eficiente y rentable posible. El equipo de imagen y diseño también quería estar preparado, ya que Foth nunca antes había desarrollado un gemelo digital municipal. “Este fue el proyecto más grande que habíamos hecho hasta ahora”, dijo Overman.
El "Digital Twin" aporta beneficios en el mundo real
Antes de recopilar imágenes, el equipo planificó la ruta del vehículo de escaneo para eliminar el trabajo duplicado y asegurarse de capturar todos los datos necesarios la primera vez. Durante los siguientes tres días, el equipo de Foth condujo un vehículo equipado con escáneres LiDAR a través de las calles de Perry, capturando 375.788 imágenes de calles, aceras, edificios, letreros, árboles y otros activos. Durante la captura, un centro de comando realizó comprobaciones de control de calidad para asegurarse de que todos los datos fueran coherentes y precisos. Durante los meses siguientes, procesaron todas las imágenes, con un total de 4,1 terabytes de información, en una detallada malla de realidad 3D de la ciudad.
Con la ayuda de aplicaciones eficientes y la cuidadosa planificación de Foth, Perry recibió un gemelo digital completo de la ciudad, creado con la misma cantidad de dinero originalmente destinada solo al proyecto de cumplimiento de la ADA. Peterson y sus colegas ya están poniendo en práctica el gemelo digital. Anticipan que el gemelo digital ayudará a la ciudad a promulgar su Plan Integral 2030, un paquete de iniciativas de infraestructura que respaldará la identidad de pueblo pequeño de Perry mientras construye conexiones con la gran ciudad, un 60% más rápido.
Peterson también planea usar el gemelo digital para ayudar a la ciudad a recuperarse de eventos climáticos severos. Un huracán derecho de agosto de 2020 causó estragos en el centro de Iowa, causando graves daños a los edificios y destruyendo más de 7 millones de árboles. El gemelo digital de Perry incluye un inventario de árboles, que ayudará a la ciudad a evaluar los daños en eventos futuros y a reemplazar rápidamente los árboles perdidos. Las imágenes digitales detalladas de los edificios pueden ayudar a reparar los daños estructurales causados por las tormentas. “Un pueblo vecino tuvo un tornado, que causó mucho daño a uno de sus edificios históricos”, dijo. “Tuvieron que tratar de reconstruirlo solo con fotos antiguas. Si uno de nuestros edificios se daña, [ahora] tenemos réplicas digitales de ellos”.
Atraer incentivos para poner en marcha proyectos
El centro de Perry es parte del Registro Nacional de Lugares Históricos, un honor que trae incentivos fiscales, así como la responsabilidad de cumplir con los estándares del registro. Peterson anticipa que el gemelo digital aumentará la capacidad de la ciudad para adherirse al programa de incentivos fiscales en un 50%, así como mejorar las renovaciones e inspecciones de edificios históricos en un 25%.
Estas iniciativas podrían ser solo el comienzo y podrían conducir a muchos otros proyectos en el futuro. Por ejemplo, Peterson quiere utilizar el gemelo digital como base para un sistema de transporte público autónomo que pueda servir a los ancianos y a otros grupos que carecen de transporte propio. Cualquiera que sea el proyecto, anticipa que el gemelo digital facilitará la recepción de fondos estatales y federales, ya que les ayudará a armar presentaciones convincentes en 3D y demostrar su capacidad para hacer realidad estos proyectos. “Queremos seguir entendiendo toda la amplitud de para qué se pueden usar los datos”, dijo Peterson. “Solo estamos arañando la superficie de cómo se pueden usar los datos”.
En cuanto a Foth, la compañía tiene la intención de utilizar Perry como un proyecto piloto y, en última instancia, ayudar a otros pueblos y ciudades a darse cuenta de los beneficios de los “Digital Twins”.
