Project Description

Basado en la publicación original en el blog de Esri Canada. Por Alia Kotb

Para construir una ciudad, se debe comenzar primero por su “columna vertebral” – su red viaria – las carreteras que entran en, o que salen de, o que llevan hasta. Acompáñeme y le contaré la historia de VELOCITY, una solución software de creación de entornos virtuales diseñada por Presagis.

Presagis continúa retando el statu quo de los procesos de diseño de entornos sintéticos con la creación de VELOCITY, una solución centrada en geo datos, que automatiza la producción de espacios urbanos, con mínima o nula intervención humana, más allá de pulsar la tecla “Enter” para arrancar el proceso.
En el mundo de los simuladores, los detalles de lo que usted ve depende de la altitud a la que se encuentre, de la velocidad y del tipo de misión. Solo verá terreno básico si está volando un rápido avión a reacción, mientras que, a una altitud de 1.500 a 3.000 metros, en un simulador de helicóptero, los detalles en los tejados, tales como equipos de climatización, depósitos de agua, y otros equipamientos, son claramente visibles. Por otro lado, simuladores de misión a ras de suelo necesitan dar un mayor realismo a la escena, con detalles de los edificios, vehículos, carreteras, etc.

Introducción

La producción convencional de entornos sintéticos en simulación requiere una gran involucración humana en la construcción, que consume mano de obra intensiva y con tareas muy repetitivas. Presagis ha creado VELOCITY con el fin de automatizar completamente este proceso. Un Sistema de Información Geográfica (GIS) y un conjunto de datos 3D son introducidos en VELOCITY para crear un entorno creíble de grandes áreas o países enteros.
Dave Lajoie, ingeniero de sistemas y “el sabio” de VELOCITY, explica que. “para simular un escenario urbano o una ciudad debe comenzarse por sus carreteras porque son su columna vertebral. Las carreteras son también las arterias a través de las cuales suceden las interacciones y actividades en una ciudad.”
Su equipo utilizó los datos GIS disponibles de carreteras en OpenStreetMaps, que son gratuitos y caros a la vez. Gratuitos porque no se requiere licencia ni pagar royalties, pero caros porque Presagis empleó mucho tiempo y esfuerzo en “limpiar” y filtrar esos datos para que fuesen útiles. El primer inconveniente fue la saturación y multitud de fuentes de datos, y el segundo las diferentes nomenclaturas y atributos. Por ejemplo, hay 14 formas diferentes de deletrear “asfalto”. Los datos se limpiaron dentro de VELOCITY, y Presagis obtuvo vectores de calidad. La generación real de una carretera fue el siguiente paso.

La prueba de fuego

Presagis entendió que la generación de una simple intersección no supondría un problema. La dificultad estribaba en cómo procesar una gran cantidad de datos para recrear intrincadas intersecciones con diferentes ángulos y cruces, que son los que realmente representan la vida real en un espacio urbano.
Presagis buscó una solución el CityEngine de Esri. Es una herramienta inteligente de visualización 3D para el modelado de ciudades, diseño de juegos, y producción de películas, entre otras funcionalidades, pero que también es capaz de procesar grandes cantidades de datos simultáneamente.
Presagis colaboró con el equipo de desarrollo de City Engine en Zurich para probar la capacidad de la aplicación. Se propusieron encontrar el nudo de carreteras más complejo disponible en OpenStreetMaps: el nudo de Huangjuewan en China, con cinco niveles y más de 20 rampas. Los datos fueron introducidos en CItyEngine para crear una imagen gemela de este complejo nudo.

El nudo de Huangjuewan replicado por CityEngine de Esri

El resultado fue la prueba de la capacidad de CityEngine de digerir esa cantidad de datos y el acierto del equipo de Presagis al elegir CityEngine como una herramienta válida sobre la que desarrollar su API.

Singapur

Lo siguiente fue simular una ciudad real: Singapur. ¿Por qué Singapur? Singapur supone un buen reto inicial para VELOCITY. Tiene la combinación perfecta de espacios urbanos complejos, puntos de referencia, vías fluviales, puentes, densidad urbana y otros hitos, que permitieron probar la bondad de VELOCITY.
Para construir los límites de la ciudad, el equipo dividió la red de carreteras y calles de la ciudad en bloques más pequeños y manejables utilizando VELOCITY y CityEngine como plataformas de partida. El contorno de los bloques necesitaba ser rellenado mediante información de detalle y atributos de cada parcela. Sin embargo, el equipo se dio cuenta rápidamente de que parte de esa información no estaba disponible en OpenStreetMaps. De nuevo el equipo de desarrollo volvió a utilizar CityEngine para crear bloques de casas, catastro y parcelas, que eran atípicas de Singapur, pero sirvieron como regla básica para subdividir áreas en las que había falta o insuficiente información. CityEngine generó aproximadamente medio millón de manzanas de casas en un tiempo corto. En este proceso automatizado, el equipo de desarrollo solo creó a mano 30 edificios o monumentos; los más representativos.
Presagis colaboró también con LuxCarta, un proveedor de geo datos, para rellenar detalles adicionales del Singapur virtual. Los datos de LuxCarta proporcionaron información precisa de la huella de los edificios, así como de sus alturas. Estos datos geo específicos permitieron a Presagis reconstruir y restaurar formas más exactas de los edificios en VELOCITY. Para completar las parcelas de alrededor que faltaban, Presagis combinó los datos de LuxCarta con la información precisa de modelos de superficie 3D de Vicron, tales como: nube de puntos, líneas de ribera y costa, e imágenes multiespectrales.

 

Mapa 2D con las 3 fuentes de datos: CityEngine, LuxCarta & Vicron (arriba) en comparación con el resultado dado por VELOCITY (abajo).

La vegetación fue otro detalle que Presagis tuvo en consideración. “La naturaleza es un diseñador excelente”, dice Dave. El ecosistema forestal da una impresión visual que necesita ser emulada en VELOCITY. Los datos proporcionados por Vicron permitieron al equipo analizar la posición del arbolado y su volumen, restaurando la silueta de la masa vegetal de una forma más realista. Se escribió un algoritmo de filtrado para garantizar el posicionamiento correcto de los árboles en el terreno, evitando su intrusión en edificios o viales.
Esta amalgama de datos de CityEngine, LuxCarta y Vicron en VELOCITY permitió construir y mejorar el aspecto visual de Singapur.

Camino a la perfección

La representación de escenas urbanas, tales como luces y sombras sobre el horizonte, ya sea al amanecer, durante el día, en el crepúsculo, o de noche, y los diversos tipos de materiales y superficies, como cristal, madera y metal, no se obviaron y se añadieron mediante procesamiento adicional de los datos. El resultado final de Singapur, que con el proceso de construcción tradicional hubiese tardado semanas, se completó con VELOCITY en horas.

VELOCITY no es un producto como son Creator, Terra Vista o Vega Prime. Un símil adecuado para VELOCITY podría ser la línea de producción en una fábrica; es un proceso automatizado de construcción en el que los materiales o ingredientes son los datos disponibles, el resultado final es la base de datos del entorno sintético que queremos recrear, y el proceso de fabricación es la clave que aporta VELOCITY, seleccionando, limpiando, filtrando, e integrando todos esos datos de la mejor forma posible para obtener un resultado coherente y de alta calidad, pulsando tan solo una tecla.

Una puesta de sol majestuosa en el Singapur creado con VELOCITY.

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