Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/115332
Author(s): Joel Márcio Torres Carneiro
Title: Virtual/Augmented Reality for infrastructure management of road networks
Issue Date: 2018-07-24
Abstract: The management and maintenance of road infrastructures, which include pavements, vertical and horizontal signage, traffic lights, access for people with physical disabilities, among others, require the use of a vast amount of information about their maintenance history and current situation. This information is mainly geo-referenced and maintained in geographic information systems to facilitate the access to it. However, nowadays the majority of the information still is stored on paper which makes difficult the access. Furthermore, this is not only applicable to the road infrastructures but also to all the infrastructures of our cities. Indeed, it is necessary to make smarter the management and maintenance of infrastructures so that it is not only easier to access the data, but also to predict changes in due time. Thus, it is necessary to continuously monitor the conditions of the infrastructure, that is, monitor the indicators of degradation status, identification of faults or possible defects in infrastructure, among others. Tools are also needed to enable the addition of information when repair and maintenance work is performed, representing an important instrument for data collection.This project studies the potential technical applications of Virtual and Augmented Reality (VR/AR) as a support to the management and maintenance of the road infrastructures. The developed applications use mobile platforms with video cameras for introducing and manipulate virtual objects while the real environment and its infrastructures are visualized. Thereby, the apps identify and present information about the infrastructures in the scene.Several studies have been done to better integrate the Geographic Information System (GIS) and Building Information Modelling (BIM) technologies. Unfortunately, there is no standard ontology or some kind of method capable of doing it without the loss of important data. Thereby, it is proposed a new approach for integrating BIM and GIS, also using the IoT and VR/AR technologies leading to a smarter monitoring and a better visualisation. As concept proof, two apps were developed. One allows for the introduction of virtual signals in a place without signage to a better evaluation of the future signal's positioning. The other application displays the information about an infrastructure when the user aims its mobile device's camera to it. The app uses a server, based on GIS and BIM data. Therefore, the data model has an association with the BIM technology, which describes all stages of the infrastructure's development and maintenance. Moreover, the system can be integrated with the IoT technology, which focuses on enabling communication between all objects either real or virtual. The two applications were evaluated taking into account the AR 's definition, where the system must mix the virtual and real worlds, be interactive in real-time, and the real and virtual objects must be aligned in 3D. Furthermore, it was evaluated if the displayed information about the infrastructure is correct and if it effectively belongs to the infrastructure in the scene, and the distance associated errors.
Description: A gestão e manutenção das infraestruturas rodoviárias, que incluem pavimentos, sinalização vertical e horizontal, semáforos, acesso para pessoas com deficiência física, entre outros, requerem o uso de uma grande quantidade de informações sobre o histórico de manutenção e sobre a sua situação atual. Esta informação é principalmente georreferenciada e mantida em sistemas de informação geográfica para facilitar o seu acesso. No entanto, hoje em dia quase todas as informações são armazenadas em papel, o que dificulta esse mesmo acesso. Além disso, não é apenas aplicável às infraestruturas rodoviárias, mas também a todas as infraestruturas das nossas cidades.Na verdade, é necessário tornar mais inteligente o gerenciamento e a manutenção das infraestruturas, de modo a que não seja apenas mais fácil aceder aos dados, mas também prever mudanças atempadamente. Assim, é necessário monitorar continuamente as condições da infraestrutura. Ferramentas para permitir a adição de informações quando o trabalho de reparação e manutenção é realizado são também necessárias, representando um instrumento importante para a recolha de dados.Este projecto estuda as potenciais aplicações técnicas da Realidade Virtual e Aumentada (VR/AR) como suporte à gestão e manutenção das infra-estruturas rodoviárias. As aplicações desenvolvidas utilizam plataformas móveis com câmeras de vídeo para introduzir e manipular objetos virtuais, enquanto o ambiente real e as suas infraestruturas são visualizados. Assim, as apps identificam e apresentam informações sobre as infraestruturas na cena.\parDiversos estudos foram realizados para integrar da melhor forma as tecnologias Geographic Information System (GIS) and Building Information Modelling (BIM). Infelizmente, não há uma ontologia padrão ou algum tipo de método capaz de fazê-lo sem a perda de dados importantes. Assim, propõe-se uma nova abordagem para integrar BIM e GIS, utilizando também as tecnologias IoT e VR/AR, levando a um monitoramento mais inteligente e uma melhor visualização.Como prova de conceito, duas aplicações foram desenvolvidas. Um permite a introdução de sinais virtuais num local sem sinalização para uma melhor avaliação do posicionamento de um sinal futuro. O outro aplicativo exibe as informações sobre uma infraestrutura quando o usuário direciona a camera do seu dispositivo móvel para a infraestrutura. A outra aplicação usa um servidor, com base em dados GIS e BIM. Portanto, o modelo de dados tem uma associação com a tecnologia BIM, que descreve todas as etapas de desenvolvimento e manutenção da infraestrutura. Além disso, o sistema pode ser integrado à tecnologia IoT, que se concentra em permitir a comunicação entre todos os objetos, seja real ou virtual.As duas aplicações foram avaliadas levando em conta a definição da realidade aumentada, onde o sistema deve misturar os mundos virtual e real, ser interativo em tempo real, e os objetos reais e virtuais devem estar alinhados em 3D. Além disso, foit também avaliado se as informações exibidas sobre a infraestrutura estão corretas e se pertencem efetivamente à infraestrutura na cena, e os erros de distância associados.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
TID identifier: 202116239
URI: https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/115332
Document Type: Dissertação
Rights: openAccess
Appears in Collections:FEUP - Dissertação

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