NEO, NSO en Asset.Insight werken samen in innovatietraject
Met behulp van satellietbeelden en deep-learningmodellen kunnen bouwactiviteiten en bouwplaatsen worden gemonitord. Deze vorm van monitoren maakt het onder andere mogelijk overzicht te houden over grotere bouwprojecten en assets en hun omgeving te monitoren.
Door Emile Nieuwstraten
De bouw- en infrasector staat voor een enorme uitdaging. De bouw- en infrasector zal veranderingen moeten doorvoeren om voor 2050 compleet circulair te worden. Ondertussen is de vraag naar bouw groot, er is een tekort aan onder andere woningen, terwijl de recente crisissen met betrekking tot stikstof, PFAS en Covid-19 veel vertragingen hebben veroorzaakt bij huidige bouwprojecten. Voor 2022 wordt dan ook een productietoename in de bouw verwacht van ongeveer vier procent om de achterstanden in te halen. Ook de invloed van de energietransitie zal de komende jaren voor veel verandering in Nederland zorgen, bijvoorbeeld door aanleg van zonnepanelen, windturbines en warmtenetten en andere ondergrondse infrastructuur. Dit allemaal gaat gepaard met bouwactiviteiten en veranderingen in landgebruik. Bij NEO monitoren we continu onze leefomgeving om veranderingen zo snel mogelijk in kaart te brengen en om te zetten in bruikbare informatie.
Welke ontwikkelingen zijn er?
NEO heeft zich als onderdeel van een innovatietraject in samenwerking met het Netherlands Space Office (NSO) recentelijk nog meer verdiept in het monitoren van bouwactiviteiten, waarbij we ook samengewerkt hebben met Asset.Insight. De huidige ontwikkelingen richten zich op een holistische aanpak, oftewel veranderingen niet los van elkaar zien, maar juist als één samenhangend geheel. Zo kunnen veranderingen gemakkelijk in context geplaatst worden waardoor de waarde en kwaliteit van deze informatie wordt vergroot. Het draait hierbij ook om herkenning en de snelheid hiervan. Hoe sneller een verandering wordt herkend, hoe actueler en waardevoller de informatie is. In afbeelding 1 is te zien hoe de aanpak van NEO veranderingen vroegtijdig kan herkennen.
Wat zijn de toepassingen?
Monitoring grote werkterreinen
In geval van uitgestrekte werkterreinen, of in geval van bouwlocaties die moeilijk bereikbaar zijn, is toezicht houden op de voortgang van het werk een uitdaging. Door gebruik te maken van satellietbeelden kan op een snelle manier het hele werkterrein in beeld worden gebracht.
Bij grote bouwprojecten worden bijvoorbeeld vaak rondom het bouwproject nieuwe, tijdelijke toegangswegen gebouwd voor de af- en aanvoer van personeel en materiaal. Deze nieuwe verkeerssituaties kunnen ongewenste of onveilige situaties veroorzaken. Inzicht in en overzicht van deze toegangswegen kan helpen onveilige situaties vroegtijdig te signaleren en te verhelpen voordat er ongelukken plaatsvinden. Ook kan het de logistiek helpen evenals de bereikbaarheid van het project vergroten. Naast tijdelijke toegangswegen kunnen ook permanente wegen automatisch worden herkend.
Een ander voorbeeld is het monitoren van bulkopslag. Voor grote bouwprojecten is tijdelijke bulkopslag van bijvoorbeeld bouwzand vaak nodig. Deze bulkopslag wordt door NEO herkend, waardoor het bijhouden en bewaken van de hoeveelheden bouwzand wordt vergemakkelijkt.
Door de verschillende objecten te duiden en in de tijd te kunnen plaatsen, wordt inzichtelijk gemaakt wat er wanneer gebeurd is. Dit kan ook met terugwerkende kracht, als achteraf behoefte ontstaat aan informatie over de voortgang van een project. Dit is een nuttige toepassing voor toezichthouders en handhavers, maar ook verzekeraars.
Assetmanagement
Het signaleren van bouwactiviteiten is ook voor het beheren van assets een belangrijk element. Voor beheerders van assets als ondergrondse leidingen, kademuren, wegen en dergelijke zijn bouwwerkzaamheden c.q. grondroeringen op of rond hun assets van belang voor de betrouwbaarheid van de assets en het kunnen leveren van hun diensten. Denk aan grondverzet, bouw van gebouwen en wegen, maar ook aan veranderingen in vegetatie als voorbeelden van veranderingen die het functioneren van assets kunnen beïnvloeden. Door deze veranderingen tijdig te signaleren en door te geven aan de assetmanagers kunnen betere inschattingen gemaakt worden van de risico’s en ontstaat er een handelingsperspectief.
Digital Twins
In de wereld van geo-informatie wordt gewerkt met digitale modellen, zoals de basisregistratie grootschalige topografie (BGT). In de bijhouding van de BGT en BAG wordt al langer gebruikgemaakt van satellietbeelden en luchtfoto’s om veranderingen te signaleren. Binnen de bouw en infrastructuur wordt ook steeds meer gewerkt aan en met Digital Twins om onder andere bouwwerken visueel inzichtelijk te maken en na oplevering te beheren. Het monitoren van bouwactiviteiten kan hierop inspelen door up-to-date informatie te leveren over zichtbare objecten, toegangswegen en eventuele bouwfase zichtbaar op satellietbeelden. Hiermee kan monitoring van de bouw helpen in het verifiëren of de as-built situatie overeenkomt met de Digital Twin. Een voorbeeld is het monitoren van woonhuizen in aanbouw waarbij ook gebruikgemaakt kan worden van BGT/BAG. Een ander voorbeeld is de eerdergenoemde automatische detectie van wegen, die gekoppeld zou kunnen worden aan het Nationaal Wegenbestand.
Verharding
Een ander voorbeeld van een Digital Twin is de Verhardingsmonitor (https://verhardingsmonitor.neo.nl). De verhardingsmonitor laat voor heel Nederland de verharding zien. In de verhardingsmonitor wordt onderscheid gemaakt tussen verschillende soorten verharding. De mate van verharding is een belangrijke parameter voor het bepalen van wateroverlast op straat, waterbergend vermogen van een wijk, of hittestress-analyses. Hoe actueler de verhardingsmonitor, hoe beter de modelleringen en de beslissingen die ermee gemaakt worden. De verandering in verharding bijhouden is dan ook bijzonder nuttig, aangezien het met deze kennis beter mogelijk is om te anticiperen op wateroverlast en hierop beter in te spelen is door te zorgen voor voldoende waterafvoer.
Het vroegtijdig signaleren van bouwactiviteiten en -locaties draagt bij aan het actueel houden en valideren van Digital Twins.
Hoe werkt het?
Onze methode voor het monitoren van bouwactiviteiten kunnen we in twee onderdelen opdelen: segmentatie en object-detectie.
Segmentatie
Het monitoren van bouwactiviteiten begint bij veranderalgoritmes. De plekken waar verandering is opgetreden, dienen vervolgens te worden opgedeeld in samenhangende segmenten, dat wil zeggen in kleine gebieden die qua kleur, vorm en textuur op elkaar lijken. Op deze manier is het gebied overzichtelijk gemaakt voor vervolgstappen. Ook vergemakkelijken de segmenten het monitoren met behulp van lagere resolutie satellietbeelden, zoals beelden afkomstig van Sentinel-1 en Sentinel-2. Zo kan een tijdserie gemaakt worden van de mate van samenhang tussen de beelden, waarbij een lage samenhang samenvalt met verandering. Op deze manier is het dus mogelijk om per segment de verandering te detecteren en in kaart te brengen.
Object-detectie
Vervolgens worden de segmenten waarbij verandering heeft plaatsgevonden nauwkeuriger bekeken met behulp van hogere resolutie satellietbeelden. Zo kan er object-detectie binnen de segmenten worden gedaan met behulp van de Signal Generators van NEO. De Signal Generators maken gebruik van een deep-learningmodel dat objecten kan herkennen aan de hand van onder andere vorm, textuur en kleur. Per objecttype is een afzonderlijke Signal Generator geproduceerd om deze zo nauwkeurig mogelijk te maken. Zo kunnen bouwobjecten als funderingen, heistructuren en grondverzet automatisch worden gedetecteerd. Ook de toegangswegen tot bouwprojecten kunnen door de tijd heen worden gemonitord.
Toekomstperspectief
Momenteel is NEO bezig met het uitbreiden en verbeteren van zijn diensten. Zo worden de verschillende Signal Generators verbeterd om de betrouwbaarheid te vergroten. Ook worden nieuwe mogelijkheden onderzocht om regelmatiger updates te kunnen geven van bouwactiviteiten. Dit kan door bijvoorbeeld beelden van andere satellieten te gebruiken als toevoeging op de nu veelgebruikte SuperView-beelden.
Een voorbeeld van een waardevolle toevoeging zijn de satellieten van Capella Space, waar NEO de officiële reseller van is. De satellieten van Capella Space maken gebruik van radartechnologie, waardoor ze in staat zijn om bijvoorbeeld ook ’s nachts én bij bewolking beelden op te nemen. Extra bijzonder is de hoge ruimtelijke resolutie (0.5-1.2m) van de radarbeelden en het streven van Capella om, indien nodig, elk uur nieuwe beelden te kunnen leveren. Daarmee is het ook mogelijk om near realtime, bijvoorbeeld in het geval van calamiteiten, snel opnames te laten maken en actuele inzichten te verkrijgen.
Kortom, het monitoren van bouwactiviteiten is een zich snel ontwikkelende business waar aardobservatie een belangrijke bijdrage aan kan leveren.
