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IA Vías Terciarias

Identificación de vías terciarias con imágenes satelitales y algoritmos de inteligencia artificial


El proyecto consiste en aplicar inteligencia artificial para la identificación de la red vial terciaria en el territorio nacional.

Para esto se aplican algoritmos de aprendizaje de maquina (machine learning) en imágenes satelitales, para clasificar, identificar y segmentar la información, obteniendo como resultado las vías terciarias georeferenciadas.

 
 

Objetivos


Reducir los costos de los inventarios para los municipios.

Crear y obtener los ejes de las vías terciarias del país, que sirva como línea base.

Obtener un algoritmo entrenado para seguir usándolo a futuro.

Cobertura del territorio nacional del proyecto


Para el proyecto se usaron imágenes satelitales Planet Scope, las cuales tienen un resolución espacial de 3 metros por pixel, las cuales fueron suministradas por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi – IGAC, y que tenia una cobertura sobre el territorio nacional de 899.171 mil kilómetros cuadrados, que es cerca del 81% del territorio nacional (1’112.441 kilómetros cuadrados). Siendo así los descargables que se encuentran a la fecha de los departamentos corresponden a la cobertura mostrada en el mapa.

 
 

Algoritmo utilizado: Red U-Net


La detección de redes terciarias sobre imágenes satelitales con su respectiva georreferenciación requiere usar un enfoque de segmentación semántica, el cual requiere de clasificar cada píxel de la imagen y por lo cual se considera la técnica de computer vision más compleja de desarrollar.

Existen diferentes redes y arquitecturas que se han planteado para resolver este problema, sin embargo existe una arquitectura que se destaca sobre las demás debido a que logra solucionar los principales retos que las redes neuronales convolucionales tradicionales enfrentan para realizar esta tarea.

La red U-Net es la más usada en el campo de la segmentación semántica, debido a que a diferencia de otros algoritmos CNN, la red U-Net asume una relación temporal y espacial entre pixeles y características, teniendo en cuenta que un píxel aleatorio puede no representar nada, pero tomado con sus vecinos, puede representar un objeto. Además, esta red combina características de diferentes regiones espaciales de la imagen y le permite localizar con mayor precisión las regiones de interés, y es una arquitectura desarrollada bajo código abierto (licencia MIT) que permite usar la red y realizar modificaciones sin restricción.

La red U-Net consta de 2 partes, la primera parte es una red neuronal convolucional "clásica" que escanea la imagen, extrae patrones de ella y los combina en funciones de alta resolución. La segunda parte usa esta información extraída para recrear una imagen binaria completa con coherencia temporal y espacial. El resultado es una imagen de salida completa que solo contiene 0 y 1 que delimitan el fondo respecto del objeto que queremos discernir.

Fuente: U-Net Image Segmentation

 
 

Imágenes Satelitales

 


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¿Qué estamos haciendo?


Con el objetivo de conseguir el 100% de cobertura del territorio, se plantea completar las zonas faltantes con imágenes de otras fuentes, una de estas fuentes es NICFI .

Por esto en el momento estamos descargando imágenes satelitales de NICFI para posteriormente procesarlas en el algoritmo y entregar un producto final y completo de todas las zonas del país.

Las imágenes NICFI tienen las siguientes características:

  • Resolución espacial: 4,77 m por píxel
  • Resolución espectral: Rojo, verde, azul, infrarrojo cercano (4 bandas)
  • Resolución temporal: Archivo desde diciembre de 2015 hasta agosto de 2020 con una frecuencia semestral
    Monitoreo desde septiembre de 2020 en adelante con una frecuencia mensual
 
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Fecha de actualización: