Comunicación presentada al II Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- Camille Pelloquin, Ingeniero de investigación, Starlab Barcelona
- Laura Moreno, Desarrolladora de negocio, Starlab Barcelona
Resumen
iArbol es un proyecto de implementación de un servicio para ciudades cuyo objetivo es monitorizar el estado de los árboles en zonas urbanas. Los índices de vegetación proporcionados por el servicio están extraídos y procesados a partir de imagines de satélites cruzadas con el inventario de los árboles de cada ciudad disponible en Open Data. El servicio proporcionará una herramienta que ayudará a los jardineros a focalizarse sólo en los árboles que tienen un alto nivel de riesgo y, por tanto, después de una evaluación in situ, organizar operaciones de mantenimiento de manera rápida y eficiente. La ventaja principal del servicio es la de reducir considerablemente el rango de intervención del equipo de gestión de los árboles urbanos. En Barcelona, con el departamento de Parques y Jardines, ya se ha realizado con éxito un proyecto piloto para evaluar el potencial y el impacto del servicio. Starlab Barcelona está desarrollando un servicio pre-operacional para presentarlo a varias ciudades, en particular en España, y adaptar el servicio operacional a los requisitos de múltiples usuarios finales. Además, el servicio podría proporcionar índices adicionales tales como el nivel de humedad del suelo o la repartición de cada especie de árbol.
Introducción
Los espacios verdes y los árboles en una ciudad aportan muchos beneficios para la comunidad y las personas viviendo en ese espacio urbano. Varios estudios presentan el impacto de esa herramienta natural como la reducción de los niveles de polución del aire, la regulación de la temperatura, o el bienestar de la populación. Por esos motivos, el mantenimiento y la expansión de esos espacios es una problemática recurrente en una mayoría de las ciudades del mundo.
Esos recursos están gestionados por departamentos dedicados, encargados de mantenerlos en buen estado. Dependiendo de la dimensión de la ciudad y de sus objetivos, el equipo de mantenimiento involucra varias personas para mantener actualizado el inventario del estado de los árboles. El coste asociado a esa tarea es muy alto, teniendo en cuenta que el proceso requiere una inspección visual de cada árbol.
El objetivo de nuestra solución es de reducir ese coste, proporcionando informaciones sobre el estado de los arboles extraídas a partir de imágenes de satélites y limitando el rango de intervención del equipo de gestión.
Descripción de la solución
Usuario del servicio
El objetivo del servicio es de proporcionar una herramienta para el equipo del departamento de ‘Parques y Jardines’ para gestionar sus árboles, así que las personas dedicadas a evaluar la salud de los árboles.
Los usuarios principales de la solución propuesta son empleados de las municipalidades que a través de la plataforma del servicio, consultará los riesgos indicados para cada árbol. A partir de esa información, podrán planificar verificaciones visuales para reportar la causa directa del mal estado de los arboles señalados con un riesgo potencial.
Producto
La información proporcionada a través del servicio es una estimación del riesgo asociado a cada árbol o grupos de árboles en la ciudad. Esta información esta extraída de imágenes de satélite y cruzada con informaciones adicionales, en particular el inventario de los árboles, si disponible. Muchas ciudades, mantienen en su Open Data, un inventario de los arboles con diferentes datos como la especie o la dimensión del follaje del árbol.
Servicio
El servicio operacional propone de proporcionar los datos de riesgo con una frecuencia definida por el usuario, hasta un máximum de cada 15 días. Así, el servicio proporciona el nivel de riesgo a lo largo del tiempo, dejando claro la evolución del estado de salud de cada árbol.
La plataforma está diseñada para enseñar la información al usuario de la manera más clara y útil posible. Diferentes vistas están disponibles: una primera vista global para tener una vista global de la ciudad o de las áreas seleccionadas y una segunda, propia a cada árbol agrupando toda la información relacionada con el árbol seleccionado.
La herramienta permite de interaccionar con la plataforma a través de un sitio web y una aplicación móvil. Los roles de cada usuarios están definidos para gestionar el acceso y el nivel de interacción con la plataforma. Diferentes acciones están disponibles: atribución de una lista de árboles a evaluar, reportación del estado del árbol después de evaluación visual, seguimiento de operaciones de mantenimiento, etc.
El servicio se está desarrollando a nivel pre-operacional. Acciones adicionales estarán añadidas en el futuro para corresponder a los requisitos de los usuarios finales.
Metodología – Cadena de servicio y procesado
Proyecto piloto con Barcelona ‘Parques y jardines’
Un proyecto piloto ha sido realizado con el departamento “Parques y jardines” de la ciudad de Barcelona que estaba interesado en evaluar el potencial y el impacto de ese tipo de servicio. El objetivo del piloto era de preparar una prueba del concepto desde un punto de vista científico, y desde un punto de vista de integración en el sistema y con los métodos de trabajo del ayuntamiento.
El piloto sirvió para colectar los requisitos de profesionales de gestión de árboles, que han sido definidos a partir de las prácticas actuales y de las posibilidades de integración y interacción con el departamento ‘Parques y jardines’.
Durante ese piloto, se desarrollaron los algoritmos para estimar el nivel de riesgo para cada árbol a partir de datos de satélites modulados por diferentes parámetros, como el momento del año, especie del árbol, etc.
Datos de satélites
Los satélites que se utilizarán son los Pleiades con una resolución de 50 cm (tamaño de píxel). Los satélites Pleiades forman un sistema de satélites ópticos de observación de la Tierra de muy alta resolución que ofrece productos con una resolución pancromática de 50 cm, multi espectral de 2 metros y «pansharpened» de 50 cm.
Inventario de árboles
Varias ciudades ponen a disposición del público ciertos conjuntos de datos a través de plataformas de Open Data. Esos datos están actualizados con frecuencia proporcionando datos interesantes a explorar. En muchas ciudades, un inventario de los arboles planteados está disponible.
Extracción de la información
Las imágenes ópticas de Pleiades están procesadas para obtener índices de vegetación, llamados NDVI. Esa información es el resultado de una compilación de diferentes bandas de observación (roja, infrarroja). Ese tratamiento permite de obtener las delimitaciones de las zonas verdes, así que el índice del estado de la salud de la vegetación (Figura 4).
Para poder vincular la información a árboles en concreto y permitir una correcta visualización, el siguiente bloque de procesado se lleva a cabo con una plataforma GIS (de las siglas en inglés Georeference Information System, sistema de información geográfica). En este bloque de procesado, se coge la salida del primer bloque, esto es, los índices de vegetación normalizados en forma de mapa y se introduce como entrada en este segundo bloque, obteniendo finalmente los puntos de cada centroide con su estado de salud (Figura 5).
Para poder identificar la salud de cada uno de los árboles uno a uno, los niveles de riesgo estimados por centroides están cruzados con los datos del inventario de las arboles cuando está disponible. Ese proceso calcula a partir de los centroides más cercanos a cada árbol en función de su localización el nivel de riesgo para cada árbol (Figura 6).
Al final, informaciones adicionales, como el momento del año y la especie del árbol, sirven para modular el nivel de riesgo y estimar el riesgo propio de cada árbol.
Resultados prometedores
El proyecto piloto permitió de definir y desarrollar los algoritmos que estiman la salud de cada árbol en una ciudad a partir de datos de instrumentos ópticos de satélites, demostrando la viabilidad a nivel técnico del servicio.
Además, el piloto demostró igualmente el potencial del servicio y la viabilidad potencial del modelo de negocio asociado al servicio. Ese proyecto piloto fue el punto de inicio del servicio en la empresa Starlab Barcelona.
Conclusiones
Servicio con un impacto potencial muy importante
iArbol es un servicio que ha sido demostrado a través de un proyecto piloto con el departamento ‘Parques y Jardines’ de la ciudad de Barcelona. A nivel técnico, los algoritmos han sido desarrollados, y proporcionan con los niveles de riesgo asociados a cada árbol en la ciudad. Ese servicio permite de limitar considerablemente el rango de intervención del equipo de gestión de los árboles en un ayuntamiento. El coste alto de intervenciones para evaluar el estado de los árboles en toda la ciudad, está replicando por el coste más bajo del servicio y unas intervenciones limitadas a los arboles con un alto nivel de riesgo.
Plan de expansión
El servicio se está desarrollando como servicio pre-operacional para presentarlo a varias ciudades, con el objetivo de adaptarlo a diferentes tipos de métodos de trabajo. La siguiente etapa es de finalizar el servicio pre-operacional y transformarlo en un servicio operacional para clientes finales.
Además, a través de otros proyectos y otras tecnologías, el sistema estará completado con informaciones adicionales permitiendo una gestión completa de los árboles y espacios verdes en las ciudades. Starlab Barcelona ya proporciona en colaboración con otras compañías un sistema de riego automático en los parques y jardines de la ciudad de Barcelona a través de sensores de humedad del suelo.
Agradecimientos
Agradecimientos al departamento de ‘Parques y Jardines’ del ayuntamiento de la ciudad de Barcelona, para daros la oportunidad de desarrollar juntos un proyecto piloto para evaluar el potencial del servicio de gestión de la salud de los árboles en ciudades a partir de imágenes de satélites.