Estudio de caso: Monitoreo de la infraestructura pública en las regiones de permafrost del norte de Canadá

Resumen ejecutivo

• Problema: El deshielo del permafrost en el norte de Canadá amenaza infraestructuras críticas como carreteras y aeropuertos.
• Limitaciones: El monitoreo tradicional es lento, caro y carece de escala.
• Solución: KorRai desarrolló la plataforma OGMS; utiliza la tecnología InSAR basada en satélites para monitorear el desplazamiento del suelo casi en tiempo real.
• Ventajas clave:
  • Detección temprana de la inestabilidad
  • Precisión milimétrica
  • Cobertura escalable para regiones remotas
• Impacto: Permite el mantenimiento proactivo de la infraestructura y apoya la resiliencia climática de las comunidades vulnerables.

Contexto

La infraestructura en el norte de Canadá se basa en el permafrost, que está en riesgo debido al aumento de las temperaturas globales. El deshielo del permafrost, conocido como termokarst, provoca inestabilidad en el suelo, lo que pone en grave riesgo de sufrir daños a infraestructuras críticas como aeropuertos, carreteras y puentes. Existe la necesidad de un monitoreo en tiempo real, escalable y rentable. Las partes interesadas, incluidos los municipios y las agencias federales, están bajo presión para adaptarse rápidamente, pero carecen de herramientas suficientes para la toma de decisiones basada en datos.

Desafío

El deshielo del permafrost produce movimientos del suelo sutiles pero críticos que los sistemas de monitoreo tradicionales son demasiado lentos para rastrear de manera efectiva y costosos de implementar a gran escala. Entre los principales desafíos se incluyen los siguientes:

• Detectar señales tempranas de desplazamiento del suelo antes de que se produzcan daños.
• Monitorear áreas extensas y remotas a intervalos regulares.
• Proporcionar información práctica que respalde el mantenimiento preventivo.
• Ofrecer una solución rentable y escalable adecuada para la implementación nacional.

Solución

KorRai abordó estos desafíos a través de la plataforma Open Ground Motion Service (OGMS), que utiliza la tecnología de radar interferométrico de apertura sintética (InSAR).

La plataforma aprovecha los datos del Sentinel-1 de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Misión de Constelación RADARSAT (RCM) que miden el movimiento del suelo a escala milimétrica en grandes regiones geográficas.

En el centro de este enfoque se encuentra UrbanSAR, la técnica patentada de KorRai que detecta reflectores naturales estables para extraer datos de deformación precisos y los combina con la clasificación de peligros, un modelo estadístico que clasifica y prioriza los movimientos de la superficie en función de la desviación del comportamiento esperado.

Entre las principales características de la solución se incluyen:

• Monitoreo regular: Evaluaciones de deformación del suelo cada 12 días.
• Alta precisión: Precisión milimétrica a través de datos calibrados por GNSS.
• Procesamiento mejorado por IA: Los algoritmos avanzados identifican zonas terrestres inestables.
• Informes procesables: Paneles y alertas fáciles de usar para los operadores de infraestructura.

Perspectivas futuras

Las mejoras integrarán datos adicionales del satélite Sentinel-1C de la ESA y del satélite NISAR de la NASA-ISRO. El sensor SAR de banda L del NISAR mejorará las capacidades de penetración subsuperficial.

El perfeccionamiento continuo de los algoritmos impulsados por la IA de KorRai permitirá la predicción de deformaciones y la automatización de los procesos de evaluación de riesgos.

Impacto

El sistema permite a las partes interesadas cambiar de reactivo a la evaluación proactiva de riesgos y al mantenimiento de la infraestructura. La implementación del OGMS ha brindado importantes beneficios a los canadienses, ya que ha ayudado a:

• Prevención de fallas en la infraestructura: La detección temprana de la inestabilidad del terreno ayuda a prevenir los daños catastróficos y los costos asociados.
• Seguridad mejorada: Las alertas oportunas reducen los riesgos para los residentes y los trabajadores que dependen de una infraestructura vulnerable.
• Sostenibilidad económica: Reduce los costos de reparación a largo plazo, especialmente en las comunidades indígenas y remotas.
• Adaptación climática: Apoya las estrategias regionales y nacionales para adaptarse a la degradación del permafrost.
• Apoyo a las políticas: Permite tomar decisiones mejor informadas a nivel municipal y federal.

Conclusión

La plataforma OGMS de KorRai demuestra el poder transformador del monitoreo por satélite para abordar los desafíos de infraestructura inducidos por el clima. Al ofrecer datos precisos, escalables y procesables sobre el movimiento del suelo, OGMS está redefiniendo la forma en que los gobiernos y las industrias abordan la adaptación climática.

Este proyecto se alinea con varios Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, que incluyen:

• Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura - Mejorar la resiliencia de la infraestructura a través de tecnología de monitoreo avanzada.
• Objetivo 11: Ciudades y comunidades sostenibles - Proteger la infraestructura en comunidades remotas.
• Objetivo 13: Acción climática - Apoyar las medidas de adaptación contra la deformación del suelo inducida por el clima.

Reconocimiento

Este proyecto contó con el apoyo de la Agencia Espacial Canadiense en el marco de la iniciativa SmartEarth. El proyecto utilizó los datos SAR del Sentinel-1 proporcionados por la Agencia Espacial Europea (ESA) y se optimizó para la misión de constelación RADARSAT (RCM) proporcionada por el Centro de Investigación de la Construcción del Consejo Nacional de Investigación del Canadá (NRC).

Las contribuciones de los socios de la industria y las instituciones académicas apoyaron la modelización estadística, la integración de la IA y la infraestructura de computación en la nube.

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