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El Blog de Visión por Computador: Llevando la tecnología a la industria

Tejados Industriales

Soluciones automáticas de análisis de imagen para la identificación, catalogación y seguimiento de activos urbanos potenciales para mejora de la sostenibilidad.

Las Soluciones Basadas en la Naturaleza ( de sus siglas en Inglés Nature Based Solutions, NBS) son aquellas que se inspiran en la naturaleza, y utilizan las características y procesos de sus sistemas complejos, con el fin de ayudar a las sociedades a abordan los desafíos ambientales, sociales y económicos a los que han de enfrentarse, de forma sostenible. Ejemplos de este tipo de soluciones son los tejados verdes, fachadas verdes, los huertos urbanos, etc.

Conocer la capacidad de una ciudad de albergar este tipo de soluciones basadas en la naturaleza permite conocer qué medidas de adaptación están disponibles en el municipio, cuales se necesita modificar, nuevas zonas que podrían albergar estas soluciones y en definitiva conocer cuál es su potencial de adaptación al cambio climático con este tipo de soluciones. Tecnalia Research & Innovation, con experiencia en la materia específica de adaptación al cambio climático, ha desarrollado una metodología para identificar y mapear NBS en municipios a través de la convocatoria KLIMATEK I+B+G: Proyectos I+D, Innovación y demostración en adaptación al cambio climático 2016.

Con el fin de dotar de un carácter demostrativo al proyecto, la metodología se ha desarrollado aplicándola al municipio de Donostia/San Sebastián. La mayoría de las NBS mapeadas en Donostia se han identificado mediante los usos del suelo que establece el Plan General de Ordenación Urbana y de cartografía disponible a nivel municipal y de Gobierno Vasco.

Sin embargo, un reto importante de este tipo de proyectos radica en la necesidad de categorización, catalogación y caracterización de los recursos y capacidades disponibles en cada municipio. Esta es normalmente una información que debe ser extraída de forma manual por técnicos expertos y, en algunos casos, la variación de los propios recursos provoca que deba ser actualizada temporalmente. Conjuntamente con la división de Energía y Medio Ambiente, el equipo de Computer Vision de Tecnalia ha desarrollado algoritmos para la identificación, catalogación y seguimiento automático de estos activos en base a información proporcionada por imagen aérea y satelital.

Uno de los casos analizados se corresponde con la identificación y catalogación de cubiertas de edificios. La vegetación en cubiertas supone múltiples beneficios ya que reduce el riesgo de inundación mediante la captación de agua de lluvia, puede reducir la temperatura ambiente, mejora la eficiencia energética en edificios además de los beneficios sociales asociados a la agricultura urbana. Además este tipo de intervenciones en tejados son de fácil implantación ya que no requieren de infraestructuras complicadas y pueden realizarse con la colocación de árboles en macetas, mesas de cultivo, etc.

Para la identificación de estas intervenciones en azoteas es indispensable identificar qué edificios cuentan con una superficie plana en altura. La información disponible para esta identificación es la propia cartografía de edificios del municipio, que no contiene información sobre la altura o inclinación de la azotea, y las imágenes satélite de ortofotos o herramientas libres al efecto. Esta información disponible sólo permite la identificación de las cubiertas planas de forma visual, convirtiéndose en un tarea tediosa, probablemente imprecisa e inviable en tiempo y recursos del proyecto.

El algoritmo desarrollado realiza una catalogación de cada uno de los edificios en base a dos criterios:

  • Inclinación real del tejado.
  • Categorización del albedo en base al color del tejado.

En primer lugar, cada unidad catastral en la imagen de ortofoto es segmentada. Para cada unidad (edificio) localizado se procede a realizar un análisis de la inclinación en base a la señal LIDAR midiendo la inclinación real en cada punto del tejado. El mapa de inclinación del edificio es analizado mediante un algoritmo estadístico que nos proporciona la estimación de inclinación real y área no inclinada disponible. Los edificios con una superficie plana adecuada son etiquetados como tejado plano anotando su porcentaje de zona plana. De forma adicional, se obtiene una catalogación del tejado en base a parámetros de reflectancia en varias tipologías de acuerdo a su eficiencia energética (teja, tejado oscuro, tejado claro). El error de catalogación, en el caso piloto de la ciudad de Donostia/San Sebastián, es menor de un 2% en el caso de inclinación y de un 4% en la caracterización de tejados por color.

La información LIDAR está disponible para toda la Comunidad Autónoma Vasca, por lo que esta metodología de identificación de cubiertas planas podría aplicarse en cualquier municipio de forma sencilla y rápida.

La utilización de datos GIS y de imagen disponibles de forma abierta (Public Open Data) junto con el empleo de algoritmos de análisis de imagen y datos permite, no sólo la automatización de procesos de catalogación hasta ahora tediosos, sino que permite proveer servicios automatizados que hasta ahora no eran abordables como son:

  • Servicios bajo petición automatizados.
  • Catalogación automática de recursos.
  • Evaluación de la calidad/deterioro del recurso.
  • Seguimiento y detección inmediata de anomalías.

En este sentido, se está desarrollando una línea conjunta para el análisis de imágenes aéreas para identificar usos y cobertura de suelo, tipos de vegetación, tipos de materiales, así como la monitorización en el tiempo de cambios que se produzcan en los elementos comentados.

Identificación de superficie (pixeles) plana en zona urbana con estructura típica de tejados de dos aguas (rojos: superficie inclinada, otros: tejado con parte de superficie plana).

Identificación de superficie (pixeles) planos en zona industrial (verdes/amarillos: tejados con superficie plana, rojos: superficie inclinada).

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