Qué es Sunscore

Sunscore es un número único del 0 al 100 que representa cuánta luz solar recibe un objeto a lo largo de un año completo.

100 significa que la superficie está expuesta a la luz solar en cada momento de luz diurna durante todo el año. 0 significa que nunca recibe luz solar. Cualquier edificio real se sitúa en algún punto intermedio.

Aunque los edificios son la primera aplicación, Sunscore no se limita a ellos. En principio, se puede calcular para cualquier objeto con una superficie. Los edificios son nuestro punto de partida, no su definición.

Qué no es Sunscore

Vale la pena dejar claros tres límites desde el principio, ya que son los que la gente suele asumir con mayor frecuencia.

Ignora el clima, por diseño. Sunscore tiene en cuenta los objetos físicos que bloquean el sol: edificios vecinos, árboles, montañas, terreno. No tiene en cuenta la nubosidad, y esto es deliberado. Los elementos oclusores son hechos objetivos y constantes. El clima fluctúa y es difícil de predecir. Puede haber una nube o no haberla. Por tanto, Sunscore es una puntuación fundamental basada en cielos despejados, y el clima promedio es una característica susceptible de incorporarse como capa adicional más adelante, no algo integrado en la medición base.

Mide superficies exteriores. Sunscore puntúa el exterior de una propiedad, sus fachadas y tejado, no su interior. Hay un matiz: algunas superficies exteriores son transparentes. Las ventanas son superficies exteriores, por lo que la puntuación sí dice algo, por extensión, sobre la luz que llega al interior. Una vez que se conocen las posiciones de las ventanas, ya sea detectadas a partir de imágenes o marcadas manualmente, es posible inferir un Sunscore para interiores. Ese es un elemento de la hoja de ruta, no forma parte de la versión uno.

La versión uno es deliberadamente más simple de lo que es posible hacer. Sigue siendo compleja de computar, pero se mantiene simple desde el punto de vista del cliente. Esa simplicidad es una decisión de diseño, no una carencia.

Cómo se calcula Sunscore

El cálculo consta de cuatro pasos.

1. Distribuir puntos por la superficie. Se toma el edificio, o cualquier objeto que se esté evaluando, y se distribuye un conjunto de puntos de muestra de manera uniforme en cada fachada y tejado. El número de puntos es un equilibrio ajustable: más puntos dan una puntuación más precisa; menos puntos se calculan más rápido. Un edificio típico contiene miles de puntos.

2. Recorrer el año en cada punto. Para cada punto de muestra, se sigue el movimiento del Sol a lo largo de todo el año en pequeños intervalos de tiempo de aproximadamente tres minutos. En cada intervalo, se traza un rayo desde la posición del Sol hasta el punto y se comprueba si está expuesto al Sol o bloqueado por un obstáculo. En la visualización interna de Shadowmap, esto es exactamente lo que muestran las líneas de colores: un rayo verde llega al punto sin obstrucciones; un rayo rojo está bloqueado.

3. Puntuar cada punto. La puntuación de un punto es la fracción de intervalos de tiempo en los que estuvo expuesto al Sol.

4. Promediar para el objeto. El Sunscore de la propiedad es el promedio de las puntuaciones de todos sus puntos de muestra.

La magnitud del proceso

Un año dividido en intervalos de tres minutos equivale aproximadamente a 175.000 muestras por punto. Multiplique eso por miles de puntos por edificio, y un solo Sunscore se basa en millones de pruebas individuales de visibilidad solar. Se completa en unos pocos segundos. Es nuestra fórmula secreta para optimizar estos cálculos de forma que se acelere significativamente el proceso manteniendo una gran precisión.

Un ajuste que merece la pena mencionar

Cuando un edificio está parcialmente incrustado en una pendiente, algunos puntos de muestra quedan por debajo de la superficie del terreno. Estos puntos se identifican y se excluyen, ya que por definición están permanentemente en sombra y, de no hacerlo, reducirían el promedio sin aportar información útil. No cuentan.

Los dos pilares

Todo lo que hace Shadowmap se apoya en dos elementos: datos tridimensionales y la posición del Sol en el cielo. Todo cálculo de sombras necesita una fuente de luz, estructuras 3D que proyecten sombras y estructuras 3D que las reciban.

La posición del Sol es un problema resuelto, y uno que merece más reconocimiento del que recibe. Fórmulas astronómicas consolidadas, publicadas en artículos científicos de decenas de páginas, toman una ubicación en la Tierra y un momento en el tiempo y devuelven el azimut y la altitud del Sol. Sin API, sin dependencia de servicios externos. Tienen validez para decenas de miles de años en el pasado y en el futuro, y tienen en cuenta efectos tan sutiles como el lento bamboleo del eje de la Tierra. Es una enorme obra de la ingeniería humana que el software moderno hoy da por sentada.

La proyección de sombras es donde Shadowmap marca la diferencia. Renderiza sombras desde cualquier fuente 3D sobre cualquier superficie 3D. Otras herramientas imponen límites artificiales, proyectando únicamente de edificio sobre edificio o solo de terreno sobre terreno, y no pueden representar el terreno proyectando sombra sobre un edificio o viceversa. Esto es importante: si una montaña proyecta una sombra sobre una propiedad y la herramienta no puede mostrarlo, el usuario no solo está desinformado; está siendo engañado.

Existe un límite conocido. Los elementos oclusores situados más allá de cierta distancia no se consideran, por lo que una montaña muy lejana no proyectará sombra en el modelo aunque lo haga en la realidad. En principio, esto es acotable, ya que la curvatura de la Tierra establece un límite máximo estricto a la distancia a la que incluso la montaña más alta puede proyectar sombra antes de que el horizonte se interponga. Aun así, todavía no se ha desarrollado una versión totalmente robusta de esto, pero está en nuestra hoja de ruta.

De dónde proceden los datos

• Edificios. La base principal es OpenStreetMap, un mapa global colaborativo excepcionalmente bien mantenido y que suele contener datos muy recientes, incluidos edificios nuevos. Su debilidad es la calidad desigual: las ciudades con comunidades activas de colaboradores están mapeadas magníficamente, mientras que otros lugares lo están mucho menos. El conjunto de datos de edificios de Overture llena esos vacíos, complementando OSM con edificios generados automáticamente a partir de imágenes satelitales y alturas derivadas de LiDAR, añadiendo estructuras que ningún ser humano ha mapeado todavía.

• Los árboles también proceden de OpenStreetMap.

• El terreno procede de fuentes publicadas por gobiernos y agencias científicas de todo el mundo. 

• Datos soberanos. Algunos municipios gestionan programas de datos abiertos que publican datos 3D clasificados de edificios con un alto nivel de detalle. Shadowmap utiliza actualmente datos soberanos en Viena, Múnich, Berlín, Tokio y Suiza, y pronto se sumarán más ciudades y países, entre ellos los Países Bajos, que serán los siguientes. Por esta razón, la fidelidad en lugares como Viena, incluida la geometría de los tejados, supera a la disponible en el Reino Unido o EE. UU. Actualmente no existen datos soberanos en EE. UU.: hay abundancia de LiDAR, pero pocos datos clasificados LOD2.

Una nota sobre OpenStreetMap

Es posible que haya sido el primer mapa digital del mundo, anterior a Google Maps y a otras plataformas cartográficas. Comenzó con personas corrientes caminando por sus calles con localizadores GPS, registrando puntos de referencia, parándose en las esquinas de sus propias casas y pulsando un botón, cartografiando el mundo punto por punto antes de que lo hiciera cualquier empresa. Shadowmap funciona con esos datos, y lo hace de forma gratuita, lo cual no es poco para una startup. Vale la pena decirlo. Así que nuestro agradecimiento a todos los colaboradores de OpenStreetMap; ¡aplicaciones como Shadowmap no serían posibles sin su ayuda!

Por qué no Google 3D

Los datos 3D de Google son más detallados que un simple modelo de bloques y, en principio, proporcionarían un Sunscore más preciso. Dos factores impiden su uso. Primero, la clasificación: Google 3D es una malla continua de triángulos sin límites entre objetos, por lo que el árbol se funde con el suelo, el suelo con la pared y la pared con el edificio contiguo. No se puede señalar «este edificio» porque no existe «este edificio» en los datos. OpenStreetMap, por el contrario, define un edificio como una entidad con un ID, por lo que el edificio 72 puede nombrarse e identificarse. Aunque la segmentación se puede resolver mediante clasificación por IA, los términos de uso de Google no lo permiten por el momento. Sin embargo, la cobertura y la calidad de los datos 3D van a mejorar en todo el mundo, y esto beneficiará enormemente a Shadowmap y a todos sus productos relacionados. 

Hacia dónde se dirigen los datos

El panorama está mejorando rápidamente: satélites más nítidos, mejor reconstrucción de 2D a 3D y escaneado 3D mediante teléfonos que ya genera mallas de alta calidad sin necesidad de hardware dedicado. Camine alrededor de una casa con un teléfono y capturará los huecos de las ventanas, los planos del tejado y una vista clara de dónde colocar paneles solares y por dónde entra la luz. Dentro de unos pocos años, el problema de los datos podría estar prácticamente resuelto.

El nivel de confianza

Sunscore incluye un nivel de confianza de 0 a 1, donde 1 representa la confianza máxima.

En la práctica, actualmente se basa en una única métrica: la proporción de edificios en el cálculo que cuentan con un valor de altura real en metros. Muchos edificios en el mapa solo tienen una huella en planta y ninguna altura, por lo que, cuando falta la altura, debe estimarse; cuando un edificio declara su altura, esta se toma como verídica. El porcentaje de edificios participantes con un atributo de altura auténtico se convierte en la cifra de confianza.

Esta es una primera aproximación y se mejorará más adelante. Los datos soberanos, con su geometría de alto detalle, justifican una mayor confianza que una huella de OSM que solo tiene una etiqueta de altura; las próximas versiones de Sunscore también admitirán datos soberanos LOD2.

Limitaciones actuales de Sunscore

Esta es una parte valiosa del panorama, ya que son los problemas que surgen de aplicar Sunscore en el mundo real, y estar a la vanguardia significa ser los primeros en encontrarse con ellos.

• Encontrar el edificio correcto. Una plataforma inmobiliaria nos proporciona una latitud y una longitud, y ese punto puede ubicarse en cualquier lugar de la parcela, a veces ni siquiera sobre el edificio: en el jardín, en un camino de entrada, en un acceso. Por defecto, Sunscore busca el edificio más cercano dentro de un radio de 50 metros, lo que ofrece la mejor probabilidad de encontrar el correcto. Esto también genera posibilidades de fallo. Si no hay ningún edificio en la ubicación proporcionada, la búsqueda encuentra el más cercano disponible, que puede ser un vecino, y produce una puntuación perfectamente válida para una propiedad completamente equivocada. Si una parcela tiene una casa principal y una edificación secundaria más pequeña, y esta última está más cerca de las coordenadas, se puntuará la edificación secundaria. Y en los casos en que no se encuentra ningún edificio dentro del radio, se genera una estructura alternativa por defecto. Un diagnóstico rápido: abra Sun Profile (la visualización 3D de Shadowmap por la que somos conocidos), que por defecto apunta a la misma ubicación; si el rayo no incide sobre el edificio, lo que está viendo es una estructura por defecto.

• El problema subyacente de las direcciones. No existe una correspondencia universal entre una dirección postal y un edificio principal. Lo que un servicio de geolocalización devuelve para una dirección (la puerta principal, la entrada desde la carretera, el centroide de la parcela o el propio edificio) varía según el país y el proveedor. Google Maps ubica directamente la vivienda en el caso de una dirección austriaca; un código postal en el Reino Unido no es específico de una vivienda, aunque el Reino Unido sí cuenta con el identificador único UPRN. Funciona en la mayoría de los casos. No funciona en todos, y ningún mecanismo lo garantiza.

• Un edificio, muchas experiencias. Un complejo de apartamentos grande se clasifica normalmente como un solo edificio y recibe un único Sunscore, pero un piso alto orientado al sur y un bajo orientado al norte no comparten nada más que ese número. La solución actual es combinar Sunscore con la visualización de Sun Profiler, de modo que un residente que conozca su planta y orientación pueda examinar el modelo y aproximarse a su situación particular. La verdadera solución reside en disponer de mejores datos: nivel de planta, orientación principal y huecos de ventanas, algo que algunas plataformas ya poseen, mientras que a otras no se les permite compartir.

• Sunscore es una instantánea. Cada vez que se incorporan nuevos datos de base, es necesario recalcular Sunscore. Un Sunscore siempre corresponde a un estado determinado de los datos, y eso debe explicarse claramente a cualquiera que lo integre.

El punto estratégico

El algoritmo en sí no es nada fuera de lo común. Como dijo nuestro desarrollador Vlad, nada en él fue especialmente difícil, y la razón por la que nadie construyó esto antes no es que fuera demasiado complejo de programar, sino que era demasiado difícil de vender, porque la gente todavía no le veía una utilidad.

La verdadera dificultad, y la verdadera barrera de entrada, es todo lo que rodea al algoritmo: por ejemplo, la comprensión global del contexto, los datos 3D precisos, las direcciones, las estructuras por defecto, la clasificación, los datos a nivel de apartamento. Shadowmap va por delante porque se ha topado con esos problemas y está comprometido a resolverlos, y mantenerse a la cabeza implica respaldar ese trabajo con una hoja de ruta de desarrollo continuo. El corolario es que Sunscore debe estar presente en tantos lugares como sea posible, lo más rápido posible, para convertirse en el estándar de referencia. Estamos convencidos de que, del mismo modo que los planos 2D digitales fueron una innovación hace 25 años y hoy se consideran un estándar, los edificios y apartamentos calificados con Sunscore serán un estándar dentro de unos años.