City Information Modeling (CIM): la revolución digital para ciudades inteligentes

Las ciudades de todo el mundo están enfrentando desafíos crecientes en la gestión de la eficiencia operativa de los servicios urbanos y en la mejora de la calidad de vida de los ciudadanos. En este contexto, el City Information Modeling (CIM) se está revelando como un poderoso aliado en la transformación de las ciudades en lugares más inteligentes y funcionales.

Este artículo explorará cómo la integración entre Building Information Modeling (BIM) y CIM está revolucionando la gestión urbana y permitiendo decisiones más informadas, gracias al uso de plataformas en línea que gestionan modelos BIM, mapas GIS y gemelos digitales geoespaciales de ciudades enteras.

¿Qué es el City Information Modeling (CIM) y su papel en las ciudades inteligentes?

Para hacer frente al cambio de las ciudades y a la creciente dificultad de gestionar escenarios urbanos cada vez más complejos, heterogéneos y a gran escala, nace el CIM, City Information Modeling.

Este enfoque extiende el concepto de Building Information Modeling (BIM) de la escala del edificio individual a la ciudad, abarcando varias fases de la planificación y del ciclo de vida de los sistemas urbanos en su conjunto y ofreciendo una visión holística de la ciudad. Un modelo CIM, al igual que un modelo BIM, es un contenedor de información e incluye diversos datos relacionados, por ejemplo, con infraestructuras, servicios públicos, transportes, medio ambiente y mucho más. Este sistema sinérgico de información permite una planificación más completa, informada y sostenible para el futuro desarrollo urbano.

Planificación y gestión de los espacios urbanos

El corazón del CIM, de hecho, reside precisamente en la planificación y gestión de los espacios urbanos. Es una herramienta poderosa que permite a los urbanistas y planificadores tener una visión multidimensional de las ciudades, simular y analizar diferentes escenarios, prever los impactos de los proyectos urbanos y tomar decisiones más conscientes.

En la práctica, el CIM ha sido concebido como una fusión de la metodología BIM con el GIS y el resultado es un modelo que recoge y organiza toda la información en una base de datos que constituye la clave para la gestión de las ciudades inteligentes.

Por ciudades inteligentes, o smart city, se entiende una ciudad que gestiona los recursos de manera inteligente, económicamente sostenible, energéticamente autosuficiente y atenta a la calidad de vida y al bienestar de sus usuarios.

Para alcanzar estos objetivos, el City Information Modeling se apoya en una amplia gama de tecnologías, sistemas, herramientas, modelos y estándares que se proponen e implementan en el ámbito de la planificación y gestión de las ciudades. CIM es la clave para obtener información directamente del modelo virtual para monitorear el rendimiento de los activos y tomar decisiones adecuadas para mantener los servicios requeridos por los ciudadanos.

Ventajas del City Information Modeling para la gestión urbana

El uso del CIM por parte de planificadores y urbanistas transforma totalmente la forma de diseñar, garantizando numerosos beneficios al flujo de trabajo.

Utilizando el CIM es posible dar vida a un entorno centralizado: toda la información, los productos y los sistemas se visualizan en relación unos con otros y en relación con el espacio circundante, mejorando la colaboración, el intercambio y la gestión de la información entre los diversos equipos involucrados.

De hecho, el CIM es una tecnología cooperativa: adquiere datos geoespaciales extraídos de sensores ubicados en todas partes y los combina con conjuntos de datos GIS, promoviendo un enfoque colaborativo. Esto permite el diseño coordinado de distritos enteros y de edificios individuales, permitiendo servicios integrados y planes de mantenimiento coordinados para recursos específicos.

El CIM también mejora la productividad y la eficiencia; de hecho, si con el desarrollo de proyectos tradicional a menudo se perdían información entre una fase y otra del proceso de construcción, la modelación de la información de la ciudad evita que esto ocurra al centralizar la información y garantizar su total compartición.

Además de ahorrar tiempo y dinero y maximizar los resultados, compartir recursos y promover una mayor cooperación también mejora los servicios públicos, integrándolos mejor con datos y análisis en tiempo real, un componente crucial de la smart city.

La gestión de la ciudad con modelos CIM también ayuda a reducir las molestias que se generan durante el desarrollo de un proyecto de infraestructura, desarrollando rutas y áreas alternativas para evitar congestiones, contaminación y otros problemas.

Finalmente, la modelación de un verdadero gemelo digital de tu ciudad aumenta sin duda la seguridad de la ciudad y reduce los riesgos. ¡Imagina poder identificar errores o incidentes antes de que ocurran, probando virtualmente las estructuras y disposiciones urbanas! ¡Muchos escenarios de riesgo se evitan así!

Tecnologías clave que habilitan la modelación de la información de la ciudad

Si modelar una estructura o un edificio es bastante rápido y sencillo con el BIM, para modelar el espacio urbano de manera precisa se necesita la interacción de varias tecnologías clave.

La modelación de la información de la ciudad debe combinar sin problemas muchos conjuntos de datos recopilados de diversas fuentes y aquí es donde entran en juego BIM, GIS, LiDAR y IoT:

Primer paso

Lo primero que hay que hacer al usar CIM para crear un modelo virtual de un contexto urbano es observar la cartografía GIS. Esta herramienta de mapeo digital almacena datos institucionales, históricos y espaciales sobre propiedades, estructuras y terrenos. Cuando se trata de identificar las ubicaciones exactas de las estructuras unas respecto a otras, el GIS puede ser útil en el proceso de modelación de la información urbana. Además, en los últimos años se está difundiendo cada vez más la integración entre el GIS y CDE (Common Data Environment) para la creación y gestión de los modelos de la ciudad, aprovechando al máximo las capacidades de análisis espacial y gestión de datos.

Segundo paso

El siguiente paso es pensar en la función del BIM. El método más efectivo para obtener la imagen más precisa de cada estructura individual al crear una ciudad completamente nueva es construirla inicialmente utilizando el Building Information Modeling (BIM). Si los edificios son de nueva construcción, es muy probable que sean diseñados y construidos utilizando el Building Information Modeling (BIM);

Tercer paso

Si en cambio los edificios son de construcción antigua, es mucho más probable que sus diseños sean en papel y carezcan tanto de modelos BIM como de otros modelos de soporte digital. Y aquí es donde entra en juego el siguiente paso. Con las modernas tecnologías de escaneo rápido para registrar las geometrías internas y externas de las estructuras, como LiDAR (Light Detection and Ranging) o la fotogrametría, es una forma de resolver el problema. Los edificios más antiguos pueden entonces ser simplemente conectados al modelo CIM creando modelos 3D de ellos.

Todos estos datos, todos estos modelos y toda esta información pueden ser así combinados en el CIM, que podrá ser utilizado y modificado para rastrear y evaluar automáticamente las actividades en tiempo real en las ciudades reales, dando vida a un modelo dinámico que se adapta al comportamiento cambiante del tiempo y del hombre.

La integración de BIM y CIM para una planificación urbana más inteligente

Hemos dicho que la integración entre Building Information Modeling (BIM) y City Information Modeling (CIM) representa un paso significativo en la transformación de las ciudades en lugares más inteligentes y eficientes. De hecho, esta integración crea un entorno en el que la información relacionada con la construcción y la infraestructura urbana se gestiona de manera centralizada y estructurada, permitiendo una gestión más precisa e informada de los recursos urbanos.

Aquí hay algunos aspectos clave de esta integración:

1. Centralización de datos

La integración de BIM y CIM permite la creación de un modelo tridimensional completo de la ciudad, que incluye tanto la información detallada sobre los edificios y las infraestructuras como los datos relacionados con el contexto urbano. Este modelo centralizado se convierte en un recurso fundamental para todas las partes involucradas en la gestión urbana, desde los gobiernos locales hasta los profesionales de la construcción.

2. Colaboración eficiente

Una ventaja crucial de la integración de BIM y CIM es la posibilidad de colaborar en tiempo real sobre una única fuente de datos. Gerentes, ingenieros, arquitectos y urbanistas pueden trabajar juntos para planificar, ejecutar y monitorear proyectos urbanos con una visión compartida. Esta colaboración mejora la coherencia y la calidad de las decisiones tomadas, reduciendo errores y desperdicios;

3. Decisiones informadas

La disponibilidad de datos detallados y actualizados permite decisiones más informadas. Por ejemplo, los gobiernos locales pueden utilizar los modelos CIM para evaluar el impacto de nuevos proyectos urbanos en el medio ambiente, en la infraestructura existente y en la calidad de vida de los ciudadanos. Esto permite evitar decisiones reactivas y planificar de manera estratégica el futuro de la ciudad;

4. Monitoreo y mantenimiento

La integración de BIM y CIM proporciona herramientas avanzadas para el monitoreo del rendimiento de los activos urbanos. Por ejemplo, los sensores IoT pueden recopilar datos en tiempo real sobre los edificios y la infraestructura, permitiendo un análisis constante de las condiciones y la planificación del mantenimiento preventivo. Este enfoque reduce los costos de gestión a largo plazo y aumenta la eficiencia operativa;

5. Sostenibilidad

La integración de BIM y CIM es fundamental para la creación de ciudades sostenibles. Estos modelos permiten evaluar el impacto ambiental de los proyectos urbanos y desarrollar estrategias para reducir la contaminación, mejorar la eficiencia energética y promover la movilidad sostenible. La sostenibilidad se ha convertido en un objetivo prioritario para muchas ciudades, y BIM y CIM son herramientas esenciales para alcanzar estos objetivos.

Para profundizar, lee también «Del BIM al CIM«.

Cómo implementar el City Information Modeling en los proyectos urbanos

En los proyectos urbanos, el City Information Modeling puede ser implementado, ante todo, en diferentes fases de diseño como:

• planificación, en la que a partir de modelos detallados de áreas urbanas, es posible simular diferentes escenarios y probar el impacto de nuevos proyectos de desarrollo en el entorno circundante;
• diseño, en la que se insertan en el modelo CIM nuevos proyectos de infraestructuras o estructuras y se verifica el impacto en el espacio circundante;
• gestión y mantenimiento, para gestionar y mantener edificios e infraestructuras de manera más eficiente en las áreas urbanas.

Al mismo tiempo, es de gran ayuda para varios estudios de diseño:

• sobre transportes: carreteras, puentes y otros elementos de las infraestructuras de transporte son tratados en detalle en los modelos CIM, permitiendo a las partes interesadas ver los efectos de las modificaciones sugeridas y detectar las posibilidades de mejorar el rendimiento. Los modelos CIM, por ejemplo, pueden ser utilizados para optimizar el diseño de la red vial y simular el flujo de tráfico, lo que reducirá la congestión y acortará los tiempos de viaje;
• sobre redes de agua: detalles del sistema de abastecimiento de agua, distribución y tratamiento pueden ser incluidos en los modelos CIM, permitiendo a las partes interesadas optimizar el uso del agua y reducir gastos;
• sobre redes energéticas: los modelos CIM son útiles para simular el consumo de energía y detectar las áreas donde se puede aumentar la eficiencia, como las smart grid y los sistemas de almacenamiento de energía;
• sobre impactos ambientales: reducción de emisiones, optimización de parques, áreas verdes y espacios públicos son todas temáticas implementadas en un CIM;
• sobre la reducción de residuos y materiales contaminantes: optimizando el proceso de construcción es posible reducir el uso de materiales contaminantes.

El papel de los gemelos digitales en la modelación de la información urbana

El papel de los «gemelos digitales» en las ciudades inteligentes es de fundamental importancia, especialmente en relación con el Internet de las cosas (IoT). Estos gemelos digitales representan una réplica digital precisa de una ciudad real, incluyendo edificios, infraestructuras, redes de transporte y otros elementos urbanos.

Gracias a la interconexión con dispositivos IoT diseminados por toda la ciudad, los gemelos digitales pueden adquirir datos en tiempo real de sensores y dispositivos conectados, permitiendo a quienes se ocupan de la gestión monitorear, analizar y optimizar el funcionamiento de la ciudad de manera extremadamente detallada. Esto facilita la planificación urbana, la gestión de recursos y la respuesta a situaciones de emergencia, contribuyendo a crear ciudades más eficientes, sostenibles y habitables. Los gemelos digitales, integrados con el IoT, desempeñan un papel crucial en la evolución de las ciudades inteligentes, permitiendo una toma de decisiones más informada y una mejor calidad de vida para los ciudadanos.

Gestión de ciudades inteligentes con sistemas IoT

Anche in questo caso, plataformas IoT permiten controlar dispositivos IoT directamente desde el modelo BIM/CIM, de forma remota y en tiempo real.

Los gemelos digitales permiten:

• mejorar la planificación y el diseño urbano en una ciudad inteligente;
• incrementar la eficiencia operativa de los servicios públicos;
• prever y optimizar las operaciones urbanas;
• garantizar una mayor participación de los ciudadanos;
• optimizar la gestión de los recursos;
• mejorar la resiliencia y la gestión del riesgo.

Para descubrir cómo crear el gemelo digital de una ciudad, te recomiendo echar un vistazo al artículo “Gemelo Digital de una ciudad: qué es, por qué es importante y cómo crearlo”.

City Information Modeling: el futuro de las ciudades inteligentes

CIM nace como un verdadero desarrollo del concepto de BIM. Este se basa en la gestión de un modelo 3D, pero a escala urbana y con un enfoque centrado en los datos. Esta integración ofrece una visión sistémica de la ciudad, permitiendo a diferentes figuras profesionales colaborar y operar en tiempo real sobre una única fuente de datos. Esto mejora la planificación, la ejecución y el mantenimiento urbano. En práctica, CIM combina los beneficios de BIM, como la visualización y el análisis de datos, con los de los Sistemas de Información Geográfica (GIS), como la localización espacio-temporal. CIM incorpora información BIM y GIS, haciendo que todos los datos ciudadanos estén disponibles y referenciados. Este enfoque está revolucionando la forma en que las ciudades enfrentan los desafíos de la urbanización rápida y el crecimiento demográfico.

Para la gestión óptima de las ciudades inteligentes, ya es indispensable unir información y beneficios derivados de la aplicación de las tecnologías BIM, GIS y CIM.

Como hemos visto, el concepto de CIM implica la modelación de la información de modelos urbanos e infraestructurales, empleando una gran cantidad de datos multidisciplinarios. Integrando estos datos con los que provienen de los GIS y del BIM es posible generar un sistema estructurado. Este sistema conecta la infraestructura con su contexto urbano y en el que todos los modelos BIM están georreferenciados en un mapa.

Mapas GIS integrados en el proceso BIM

Software BIM GIS y perspectivas futuras

En la práctica, se integran una vasta cantidad de datos para llevar a cabo procesos armonizados. Esto tiene como finalidad prevenir errores y favorecer una planificación de decisiones más efectiva. Para hacer todo esto, existen software BIM-GIS que te permiten cargar y visualizar directamente en un mapa GIS, los modelos BIM. Además, te permiten desarrollar análisis avanzados sobre las relaciones entre el edificio y el contexto.

Entre las perspectivas futuras para la aplicación del CIM, además, se encuentran sobre todo tecnologías digitales como la inteligencia artificial (IA) y el Internet of Things (IoT).

Estos desarrollos permitirán una mayor integración de los datos y una gestión urbana más eficiente. Esto facilita la creación de ciudades «inteligentes» donde infraestructuras, transportes, energía y servicios están interconectados. De este modo, se mejora la calidad de vida y se reduce el impacto ambiental.

Además, es posible dotarse de soluciones de vanguardia para crear y gestionar Gemelos Digitales geoespaciales de los proyectos integrando datos GIS con modelos IFC openBIM.

En conclusión, este proceso permite tomar decisiones informadas para todos los actores involucrados y simplificar las elecciones planificadas. Por ejemplo, representa el sistema ideal para determinar la ubicación óptima de un edificio específico en función de su propósito y las posibles modificaciones en el entorno urbano circundante (como la proximidad a escuelas o medios de transporte público).

Además, es posible realizar simulaciones para la gestión de situaciones de emergencia, como incendios, ataques terroristas o desastres naturales. Esto permite considerar rutas de escape, planes de evacuación y áreas de seguridad.