Multi-level modeling of urban environments

The modeling and visualization of virtual cities is a point of interest in the research fields of simulations and computer graphics, also presenting contributions for the movies and games industries. Cities present complex population behaviors, with dense road networks and a huge number of buildings with varying architecture. In recent years, many methods based on geographical data and procedural techniques were presented, allowing the creation of content on a large scale. Still, there are known challenges to be explored in this field of research, including the lack of standards of communication and exchange of data between different levels in the hierarchy of a city. This work presents a framework for multi-level modeling of urban environments. At each stage of the framework?s pipeline, various elements and areas of a city are represented with increasing degrees of information. We modeled a real-world city based on geographical information following the presented framework, allowing its representation in different levels of abstraction and detail of data related to the population and environmental elements. We performed an analysis of social isolation data of the city, observing patterns in the population movement during the COVID-19 pandemic. Also, we modeled population routines based on the analyzed data, allowing the visualization of population groups and individuals in the environment. A modelagem e visualiza??o de cidades virtuais tem sido um ponto de interesse nas ?reas de pesquisa de simula??es e computa??o gr?fica, tamb?m apresentando contribui??es para a ind?stria de filmes e jogos digitais. Cidades apresentam comportamentos populacionais complexos, com densas redes de estradas e um grande n?mero de edifica??es com arquiteturas variadas. Nos ?ltimos anos, diversos m?todos baseados em dados geogr?ficos e t?cnicas procedurais foram apresentados, permitindo a cria??o de conte?dos em larga escala. Ainda assim, esta ?rea de pesquisa apresenta desafios a serem explorados, incluindo a falta de padr?es de comunica??o e troca de dados entre os diferentes n?veis da hierarquia de uma cidade. Este trabalho apresenta um framework para modelagem multin?vel de ambientes urbanos. Em cada est?gio do pipeline deste framework, novos elementos e ?reas de uma cidade s?o representados em maior detalhe. Como contribui??o, modelamos uma cidade do mundo real em um ambiente virtual com base em informa??es geogr?ficas seguindo o modelo apresentado, permitindo sua representa??o em diferentes n?veis de abstra??o e detalhamento de dados relacionados ? popula??o e aos elementos do ambiente. Realizamos uma an?lise dos dados de isolamento social da cidade, observando padr?es de movimenta??o populacional durante a pandemia do COVID-19. Por fim, modelamos rotinas populacionais com base nos dados analisados, permitindo a visualiza??o de grupos populacionais e indiv?duos no ambiente virtual. Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES