El papel de la visión artificial en las tareas de mantenimiento urbano

El mantenimiento de una ciudad requiere mucho trabajo, pero la mayoría de estas tareas pasan desapercibidas. Por ejemplo, por la noche, los equipos de mantenimiento trabajan en la reparación de carreteras, la retirada de residuos, la comprobación del alumbrado y la garantía de que la ciudad siga siendo segura y funcional.

El desgaste de las carreteras, los desagües bloqueados y las farolas rotas pueden parecer problemas menores al principio. Sin embargo, si no se controlan, pueden convertirse rápidamente en problemas mayores. Estas tareas de mantenimiento rutinario son importantes para la seguridad pública. No obstante, con el crecimiento de la población y la limitación del personal municipal, los métodos de mantenimiento tradicionales pueden tener dificultades para estar al día.

La visión artificial, una rama de la IA centrada en el procesamiento y la comprensión de datos visuales, ofrece un enfoque más rápido y eficaz para el mantenimiento diario en ciudades inteligentes. Al analizar las fuentes de vídeo o las imágenes aéreas, las soluciones de IA visual pueden detectar y rastrear problemas automáticamente, lo que reduce la carga de los equipos manuales.

Gracias al uso de modelos avanzados de visión artificial como Ultralytics YOLO11, las ciudades pueden realizar fácilmente tareas como la identificación de residuos, baches o ramas caídas. Las tareas de IA visual, como la detección de objetos y la segmentación de instancias, pueden ayudar a los equipos de mantenimiento a responder con rapidez y mantener los espacios públicos ordenados, limpios y seguros.

Fig 1. Detección de residuos mediante las capacidades de detección de objetos de YOLO11. (Fuente)

En este artículo, exploraremos cómo la visión artificial apoya el mantenimiento urbano, algunas de sus aplicaciones comunes y los beneficios que ofrece. ¡Empecemos!

Link to this sectionUna visión general de la visión artificial en el mantenimiento de ciudades#

Las autoridades urbanas utilizan tecnologías como la visión artificial para comprender y gestionar mejor las infraestructuras de la ciudad. Los datos visuales se recopilan mediante drones, cámaras y sensores, y luego se procesan utilizando modelos de visión artificial como YOLO11 para obtener información rápida y precisa.

Por ejemplo, en las ciudades inteligentes, la visión artificial se está utilizando para detectar grafitis automáticamente mediante imágenes aéreas y cámaras a nivel de calle, lo que ayuda a los equipos municipales a limpiarlos rápidamente y mantener los espacios públicos acogedores.

Aquí tienes un vistazo a algunas de las principales tareas de visión artificial que permiten que funcionen los sistemas de ciudades inteligentes:

• Detección de objetos: Modelos de visión artificial como YOLO11 pueden identificar y localizar objetos específicos en una imagen o fuente de vídeo. En el mantenimiento urbano, esto ayuda a los equipos a detectar elementos como conos de tráfico, papeleras o señales de tráfico rotas que puedan necesitar atención.

• Clasificación de imágenes: Asigna una etiqueta a toda una imagen basándose en su apariencia. Por ejemplo, las tomas aéreas de carreteras pueden clasificarse como limpias, agrietadas o inundadas, lo que ayuda a los equipos a clasificar y responder a diferentes situaciones con mayor eficacia.

• Seguimiento de objetos: El seguimiento se utiliza para monitorizar objetos en movimiento a través de fotogramas de vídeo para seguir sus trayectorias. En las ciudades, ayuda a controlar los vehículos y a los peatones, mejorando la gestión del tráfico y la seguridad.

• Segmentación de instancias: Esta técnica separa las instancias individuales del mismo objeto. En entornos urbanos, puede utilizarse para distinguir entre múltiples farolas, árboles o vehículos aparcados para mejorar el seguimiento y el mantenimiento.

Link to this sectionAplicaciones de la visión artificial en el mantenimiento de ciudades#

Ahora que tenemos una mejor idea de cómo la visión artificial apoya el mantenimiento urbano, exploremos algunas de sus aplicaciones en el mundo real.

Link to this sectionInspección de infraestructuras inteligentes con IA#

El mantenimiento de los desagües subterráneos es un trabajo desafiante pero esencial, ya que los daños pueden provocar graves problemas de salud o medioambientales. La visión artificial se utiliza ahora para hacer estas inspecciones más seguras y eficientes. Se utilizan drones con cámaras, sensores y sistemas de detección y alcance de luz (LiDAR) para revisar los túneles y recopilar datos en tiempo real sobre aspectos como los niveles de gas, la temperatura y los daños.

En Míchigan (EE. UU.), el condado de Macomb es un gran ejemplo de cómo la tecnología está mejorando las inspecciones subterráneas. Tras el colapso de una tubería en 2016, el condado comenzó a alejarse de las comprobaciones manuales y empezó a utilizar sistemas automatizados.

Ahora, utilizan drones como el Elios 3 y el Asio X para explorar de forma segura los túneles subterráneos. Los drones recopilan datos de vídeo y sensores, que luego se analizan con visión artificial para detectar cualquier problema estructural. Desde que cambiaron a este enfoque, el condado ha reducido los costes de inspección en casi un 40% y ha hecho que el trabajo sea mucho más seguro para sus equipos.

Fig 2. El dron Elios 3 puede utilizarse para la inspección de alcantarillado. (Fuente)

Link to this sectionVisión artificial para obras públicas en carreteras#

Del mismo modo, mantener las carreteras y gestionar el tráfico es una parte clave para que una ciudad funcione sin problemas. Las carreteras pueden deteriorarse con el tiempo debido al tráfico intenso y a la meteorología, provocando grietas, baches y señales dañadas.

Para solucionar esto, muchas ciudades están utilizando drones y cámaras montadas en vehículos, potenciadas por visión artificial, para controlar el estado de las carreteras y el tráfico en tiempo real. Esta tecnología ayuda a detectar problemas a tiempo, mejorar la seguridad, reducir la congestión y hacer que las reparaciones sean más rápidas y precisas.

Esa es precisamente la razón por la que la ciudad de Ahmedabad, en la India, está equipando los vehículos municipales con cámaras de salpicadero potenciadas por IA que escanean las carreteras en tiempo real. Estas cámaras detectan baches, grietas y desgaste de la superficie, capturando imágenes y geoetiquetando los daños. Los datos recopilados se envían a un centro de control, donde los funcionarios generan informes y mapas de calor para priorizar las reparaciones, lo que ayuda a acelerar el mantenimiento de las carreteras.

Fig 3. Un ejemplo de detección de baches con estimación de tamaño mediante visión artificial. (Fuente)

Link to this sectionMonitorización de espacios verdes en ciudades con visión artificial#

A medida que aumenta la población humana, las ciudades se expanden, y a medida que las ciudades se expanden, los espacios verdes se reducen. Lamentablemente, esto puede afectar negativamente a la calidad del aire, la temperatura y la vida silvestre. Los árboles ayudan a absorber los gases de carbono, refrescan las zonas urbanas y apoyan la biodiversidad.

Centrándose en el ecologismo, muchas ciudades están empezando a utilizar drones, modelos de visión, LiDAR y sistemas de información geográfica (SIG) para controlar la cubierta vegetal. Estas tecnologías ayudan a mapear la ubicación de los árboles, evaluar su salud y guiar los esfuerzos de conservación, replantación y desarrollo. Esto ayuda a que la gestión de los espacios verdes sea más precisa y fundamental para una planificación urbana sostenible.

Fig 4. Identificación de árboles urbanos mediante datos aéreos de alta resolución. (Fuente)

Un ejemplo interesante es Nueva Delhi, India, donde la ciudad ha estado luchando contra la contaminación del aire. Para abordar el problema, lanzaron un censo arbóreo de cuatro años dirigido por el Instituto de Investigación Forestal.

Utilizando drones, LiDAR y SIG, están mapeando y controlando los árboles urbanos, haciendo un seguimiento de sus especies, salud y ubicación. Este uso de la tecnología está ayudando a la ciudad a gestionar sus espacios verdes con mayor eficacia, lo que puede mejorar la calidad del aire y apoyar el objetivo de la India de alcanzar cero emisiones netas para 2070.

Link to this sectionAplicaciones de la IA visual en la planificación y monitorización urbana#

La construcción ilegal crea graves problemas en las ciudades. Puede bloquear carreteras, presionar los servicios públicos e interferir con el desarrollo planificado. Un enfoque emergente para manejar esto utiliza la visión artificial para comparar imágenes aéreas tomadas a lo largo del tiempo. Esto permite detectar incluso pequeños cambios en los edificios o en el uso del suelo de forma temprana, permitiendo a las autoridades responder antes de que el problema se agrave.

Por ejemplo, en Baviera (Alemania), los investigadores han desarrollado métodos que utilizan IA y visión artificial para analizar imágenes por satélite y mapas geoespaciales con el fin de detectar edificios no autorizados. También se basaron en el Modelo Digital de Superficie Temporal (tDSM), que rastrea los cambios en la elevación de la superficie a lo largo del tiempo.

Al combinar estas herramientas, los investigadores pueden identificar nuevas construcciones monitorizando los cambios de elevación y comparando imágenes. Este enfoque ayuda a las autoridades locales a hacer cumplir las normativas de construcción de forma más eficaz, planificar el desarrollo sostenible y mantener registros precisos.

Fig 5. Un mapa que muestra los edificios documentados y no documentados de la ciudad. (Fuente)

Link to this sectionPros y contras de la visión artificial en el mantenimiento urbano#

Aquí tienes algunas ventajas clave del uso de la visión artificial para el mantenimiento de ciudades inteligentes:

• Cobertura escalable: La visión artificial puede monitorizar grandes áreas urbanas utilizando infraestructuras existentes como cámaras CCTV o drones, lo que reduce la necesidad de inspecciones manuales.
• Uso dinámico de los recursos: El análisis en tiempo real ayuda a priorizar las tareas en función de la urgencia, haciendo que el mantenimiento sea más eficiente y rentable.
• Alertas de emergencia más rápidas: Los sistemas de visión potenciados por IA pueden detectar incidentes como incendios, accidentes o inundaciones casi al instante, lo que permite una respuesta más rápida y reduce los daños.

Aunque los sistemas de visión artificial ofrecen un apoyo fiable para el mantenimiento de las ciudades, también tienen ciertas limitaciones. Aquí tienes algunos factores clave a tener en cuenta al utilizar estas tecnologías:

• Costes iniciales elevados: El despliegue de sistemas de visión artificial requiere una importante inversión inicial en cámaras, sensores e infraestructura de IA. A los municipios más pequeños les puede resultar difícil afrontar estos gastos inicialmente.
• Problemas de privacidad: La monitorización visual constante puede plantear preocupaciones sobre la vigilancia y la privacidad personal entre los residentes de la ciudad.
• Desafíos de infraestructura: Es posible que las ciudades más antiguas carezcan de la infraestructura digital necesaria para una implementación a gran escala (por ejemplo, conectividad estable, energía o redes de sensores).

Link to this sectionConclusiones clave#

Las ciudades inteligentes están transformando la vida urbana mediante el uso de la visión artificial para mantener mejor las infraestructuras. Con la monitorización en tiempo real y la información predictiva, esta tecnología ayuda a las ciudades a responder a los problemas con mayor rapidez, a utilizar los recursos de forma más eficiente y a mantener a los residentes seguros. Cada vez más, los municipios están pasando de reparaciones reactivas a una planificación proactiva basada en datos.

Mirando hacia el futuro, la IA y la visión artificial desempeñarán probablemente un papel mayor en hacer que las ciudades sean más ecológicas, justas y eficientes. Herramientas como los gemelos digitales y la IA generativa complementan estas tecnologías al permitir a los planificadores probar nuevas ideas, mejorar los servicios públicos y cerrar las brechas de acceso. Juntas, estas innovaciones están ayudando a dar forma a entornos urbanos que no solo son más inteligentes y seguros, sino también más receptivos a las necesidades de sus comunidades.

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