Integração de dados abertos na geração de modelos 3D baseados em CityGML

Abstract

Diante da crescente complexidade dos grandes centros urbanos causada pelo aumento populacional e pela natureza dinâmica das cidades, seus administradores buscam otimizar os serviços e infraestruturas em termos de escalabilidade, ambiente e segurança para que sejam adaptados à demanda, fazendo com que suas cidades sejam, cada vez mais, inteligentes. Dessa forma, técnicas eficientes que possam auxiliar os administradores desses novos centros modernos na geração, gerência, manutenção e controle da infraestrutura física e de dados associada a todos os componentes das cidades inteligentes têm especial importância. Além disso, a adoção de modelos que estejam alinhados com a iniciativa global de dados abertos governamentais é tida como boa prática, para que os dados gerados e disponibilizados sejam amigáveis, reutilizáveis e redistribuíveis. Como ponto de interseção entre a infraestrutura física e de dados, os modelos 3D de cidades vêm tendo um papel cada vez mais importante na rotina diária das pessoas, sendo elemento fundamental para diversas aplicações. Como possível solução de modelo 3D que cubra tanto aspectos semânticos como geométricos das feições, existe o CityGML, modelo comum de informação semântica para representação de objetos urbanos em 3D. Tal modelo vem sendo adotado mundialmente e diversas cidades, em alinhamento com a iniciativa de dados abertos governamentais, disponibilizam seus modelos nesse padrão para compartilhamento. Tendo em vista que muitas cidades não possuem uma base de dados baseada em CityGML, mas possuem dados cadastrais em 2D e dados de altimetria, o presente trabalho traz uma abordagem de integração de dados abertos na geração semiautomática de modelos 3D baseados em CityGML, complementando informações semânticas sobre as instâncias com a associação com a base de dados do OpenStreetMaps. A abordagem é implementada em um estudo de caso utilizando dados disponibilizados pela Prefeitura Municipal de Porto Alegre-RS. O modelo gerado em CityGML passa por validações semânticas, geométricas e em nível de esquema, comprovando a exequibilidade da abordagem proposta. O framework disponibilizado pode ser empregado em um contexto geral, necessitando pequenas adaptações de acordo com os insumos utilizados.

Facing the increasing complexity of large urban centers caused by population growth and the dynamic nature of cities, their administrators seek to optimize services and infrastructures in terms of scalability, environment and security so that they are adapted to demand, making their cities smarter. Thus, efficient techniques that can assist the administrators of these new modern centers in the generation, management, maintenance and control of the physical and data infrastructure associated with all components of smart cities should be of particular importance. In addition, the adoption of models that are aligned with the global government open data initiative is considered good practice, so that the data generated and made available can be friendly, reusable and redistributable As a point of intersection between physical and data infrastructure, 3D models of cities have been playing an increasingly important role in people’s daily lives, being a fundamental element for several applications. A possible 3D model solution that covers both semantic and geometric aspects of the features, is CityGML, a common model of semantic information for the representation of 3D urban objects. This model has been adopted worldwide and several cities, in line with the government’s open data initiative, make their models available in this standard for sharing. Bearing in mind that many cities do not have a database based on CityGML but have 2D cadastre data and altimetry data, the present work brings an approach of integrating open data in the semi-automatic generation of 3D models based on CityGML, “enriching” semantic information about the instances with the association with the OpenStreetMaps database. The approach is implemented in a case study using data provided by the Municipality of Porto Alegre-RS. The model generated in CityGML goes through semantic, geometric and schema level validations, proving the feasibility of the proposed approach. The available framework can be used in a general context, requiring minor adaptations according to the inputs datasets.