Resumen
El proyecto FuSA Roads se trata de una iniciativa desarrollada por Laboratorio de Acústica Ambiental LABACAM del Instituto de Acústica de la Universidad Austral de Chile, que plantea la implementación de un sistema de análisis de video y audio sumado al uso de tecnologías de la información y ciencia de datos para la detección y clasificación automática de flujos vehiculares.
Este trabajo se basa en el desarrollo de un sistema basado en redes neuronales artificiales profundas para identificar fuentes sonoras vehiculares para generar mapas de ruido, y está orientado a colaborar en la gestión de una futura norma primaria de calidad ambiental para el contaminante ruido, necesidad detectada por el Ministerio del Medio Ambiente en la realización de mapas de ruido ambiental.
FONDEF IT24I0161 FuSA ROADS – Sistema Inteligente de Reconocimiento de Fuentes Sonoras Vehiculares en Mapas de Ruido para una Norma Primaria de Calidad Ambiental para Ruido – fecha de inicio del proyecto es 15/10/2024, y fecha de término 14/10/2026.
Objetivos del Proyecto
i. Objetivo General:
Desarrollar un sistema basado en redes neuronales artificiales profundas para identificar fuentes sonoras vehiculares con el fin de generar mapas de ruido y así, gestionar una norma primaria de calidad ambiental para el ruido.
ii. Objetivos Específicos:
OE1: Proponer, implementar, entrenar y evaluar el desempeño de modelos basados en redes neuronales artificiales profundas para detectar y clasificar fuentes sonoras vehiculares ambientales a partir de bases de datos diversas.
OE2: Diseñar, implementar y desplegar una arquitectura de software escalable, evolutiva y portable, que organice la recopilación de flujos de datos de origen sonoro (medición acústica, de audio y video), el enrutamiento y análisis de datos, y el almacenamiento oportuno de los resultados, según criterios de representatividad espacial y temporal necesarios para mapas de ruido.
OE3: Diseñar, probar y validar escenarios de uso del sistema FuSA ROADS, especificando una taxonomía de fuentes sonoras vehiculares relevantes y disponiendo de una representatividad acústica apropiada para mapas de ruido, que respondan a las necesidades del Ministerio del Medio Ambiente, empresas.
¿Por qué analizar fuentes sonoras vehiculares?
La exposición al ruido ambiental representa peligros para la salud humana con amplio estudio y evidencia científica, aumentando el riesgo de padecer trastornos cardiovasculares, endocrinos, gástricos y respiratorios, además de generar deterioros en la salud mental tales como trastorno del sueño, estrés, depresión, irritabilidad, frustración y molestia. Todo esto se traduce finalmente en aumentos de la tasa de mortalidad asociadas a dichas enfermedades.
En niños el impacto incluye disminución de la comprensión lectora, dificultades de conducta y obesidad. En términos de evidencia emergente, el ruido de tránsito ha sido vinculado a ciertos tipos de cáncer, demencia, suicidios y depresión. También se ha relacionado a patologías como tinnitus, problemas respiratorios, infertilidad y una variedad de enfermedades con desenlace mortal. Diversas nuevas investigaciones también han provisto nociones más finas de la relación entre la exposición al ruido de tránsito vehicular y enfermedades cardiometabólicas como enfermedad isquémica del corazón, infartos y diabetes.
Por ello, la Organización Mundial de la Salud ha establecido recomendaciones respecto a los niveles de exposición al ruido de tránsito vehicular, considerada actualmente la principal fuente de ruido ambiental en las ciudades, estableciendo los siguientes límites:
- 53 dBA para el período día-tarde-noche.
- 45 dBA para período nocturno.
Nota: dBA hace relación al nivel sonoro ajustado a la sensibilidad de la audición humana.
En la Comunidad Europea, desde el año 2002 es obligatorio el diagnóstico de las condiciones acústicas en las ciudades para elaborar e implementar medidas de control de ruido ambiental. Esto se ha realizado mediante la elaboración, publicación y actualización de mapas de ruido, que permiten identificar las zonas con mayores niveles de ruido ambiental y aquellas con ambientes sonoros más tranquilos.
El último reporte de ruido ambiental europeo (2025) señala que más del 30% de la población se encuentra expuesta a niveles perjudiciales para la salud a largo plazo, correspondiente a más de 150 millones de personas sólo en Europa. Asimismo, se estima que más de 100 millones de personas se encuentran expuestas a niveles de ruido perjudiciales durante el día, y más de 60 millones durante el período nocturno según los criterios de la OMS.
En Chile, de acuerdo con cifras del Ministerio de Medio Ambiente se estima que más de 1.2 millones de habitantes están expuestos a niveles críticos de ruido ambiental sólo en el Gran Santiago. La Superintendencia de Medio Ambiente reconoce que el 40% de las denuncias recibidas corresponden al contaminante ruido ambiental.
Enfoque del proyecto
El proyecto FuSA ROADS busca resolver desafíos prometedores para necesidades transversales en las áreas de ingeniería acústica, medioambiente y ciencia de datos.. Incorpora métodos innovadores de detección y clasificación de fuentes sonoras utilizando audio y video, sumado la integración de datos provenientes de diversas empresas, el uso de nuevas tecnologías, medios para el monitoreo y medición acústica, y soluciones para el levantamiento multimedia y análisis de datos en acústica ambiental.
Entre todas las fuentes de ruido en las ciudades, el tránsito vehicular es la de mayor relevancia, tanto por su extensión e impacto territorial, como por su aporte energético que supera el 80% de las demás fuentes de ruido en un contexto urbano habitual. El problema adquiere mayor complejidad por sus formas de regulación, pues las normas de emisión restringen el ruido individual de los vehículos y deben ser complementadas con una norma de calidad ambiental que regule la emisión del ruido del conjunto de vehículos en funcionamiento en terreno.
La mayor dificultad para estimar el ruido generado por el tránsito, es la correcta caracterización del flujo vehicular para la modelación acústica. Estos conteos se realizan de diversas formas, las que van desde el conteo presencial realizado de manera manual por personas, hasta el conteo automático mediante sensores, cámaras u otros dispositivos.
Un desarrollo tecnológico que permita una solución ajustada a los requerimientos, capacidades y necesidades de gestión ambiental, constituye un extraordinario aporte a la implementación de medidas de control de ruido ambiental.
La Solución
La nueva aproximación que propone este proyecto consiste en desarrollar un sistema de reconocimiento de fuentes sonoras vehiculares complementando mediante el uso de datos de audio, y no solo de datos provenientes de imágenes. El sistema FuSA ha demostrado gran efectividad en el reconocimiento de fuentes sonoras, así, FuSA ROADS es la continuación natural del proyecto anterior.
Se ha diseñado un sistema que consta de tres partes:
1) una metodología para seleccionar los puntos de medición y recolectar la información del flujo vehicular para mapas de ruido;
2) un protocolo multimodal basado en el uso de redes neuronales profundas para detectar y clasificar los vehículos mediante análisis de datos de audio y de video;
3) un sistema de integración de datos con el software de elaboración de mapas de ruido que utiliza el Ministerio del Medio Ambiente, pero integrable también a otros software comerciales y de uso libre.
Resultados esperados
Para la futura implementación de la Norma Primaria de Calidad Ambiental para Ruido se requiere desarrollar opciones tecnológicas que optimicen y mejoren los actuales métodos y herramientas disponibles, avanzando en registros más completos y detallados de información relativa al ruido ambiental. La implementación de una herramienta como el sistema FuSA Roads permitirá:
- Complementar el monitoreo de niveles de ruido para verificar el cumplimiento de la norma de calidad incorporando la posibilidad de identificar fuentes móviles que generan los mayores niveles;
- Facilitar la generación de mapas de ruido para la determinación espacial y temporal de zonas latentes y/o saturadas;
- Diseñar con mayor precisión las medidas de control y/o mitigación que se establezcan en los planes de prevención y descontaminación.
En el proyecto se contará con el apoyo de investigadores de Francia y España, además de la participación de tres entidades asociadas y el Ministerio de Medio Ambiente de Chile. La experiencia previa del equipo de investigación en el proyecto FuSA FONDEF ID20I10333, concluido el segundo semestre de 2023, que terminó con cinco licencias firmadas y permitió implementar modelos de redes neuronales para el reconocimiento de fuentes sonoras ambientales a través de análisis de audio, dan garantía del logro de resultados tangibles y aplicables a distintos tipos de usuarios y situaciones de aplicabilidad.
