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. Este desarrollo está orientado a colaborar en la gestión de una futura norma primaria de calidad ambiental para el 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.
El problema
Para la futura implementación de la Norma Primaria de Calidad Ambiental para Ruido se requiere desarrollar opciones tecnológicas que optimicen y mejoraren los actuales métodos y herramientas disponibles, y avanzar en registros más completos y detallados de información relativa al ruido ambiental. 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, y
- Diseñar con mayor precisión las medidas de control y/o mitigación que se establezcan en los planes de prevención y descontaminación.
La Solución
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, y
- 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.
En el proyecto se contará con el apoyo de investigadores de Francia y España, además de la participación de tres entidades asociadas. 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.
El sistema FuSA exhibe gran efectividad en el reconocimiento de fuentes sonoras, así, FuSA ROADS es la continuación natural del proyecto anterior.
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.
En una lógica de colaboración público-privada, se ha establecido un trabajo conjunto comprendido desde la obtención de grandes volúmenes de datos, desarrollo de una arquitectura de software capaz de integrar la diversidad de fuentes de datos, e implementación de interfaces de visualización que podrán ser utilizadas por distintos tipos de usuarios.
¿Por qué analizar fuentes sonoras vehiculares ambientales?
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.
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.
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.
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.
