Su integraci贸n en la arquitectura
1 REPRESENTACIÓN FACHADA
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FOTOGRAMETRÍA Y ARQUITECTURA
3 SEGUIMIENTO DE UNA GRIETA
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EL DISPARO PERFECTO
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USANDO MARCADORES
TODOTERRENO
La fotogrametría es una herra-
mienta cuya finalidad es medir objetos a partir de las fotografías que hemos realizado de éstos. El estado actual en que se encuentra esta técnica, así como su nivel de madurez en cuanto a precisión, nos procuran numerosas herramientas adicionales próximas a los programas CAD habituales.
Las amplias posibilidades que nos proporciona la fotogrametría, su alta exactitud en las mediciones, la rigurosidad de las formas, la gran productividad del trabajo, la posibilidad de obtener mediciones independientes de la accesibilidad y las inclemencias del tiempo, la objetividad y confiabilidad de los resultados de las mediciones y la posibilidad de obtener, en poco tiempo, información sobre aquello que nos interesa o alguna de sus partes, hace de esta herramienta un medio sencillo y eficaz
para resolver problemas comunes que, en caso contrario, deberíamos encargar, subcontratar o, directamente, descartar por inseguridad o desconocimiento. La NO necesidad de contar con cámaras y/o equipos especiales de medición, la mayoría de ellos con precios desorbitados, inalcanzables y difícilmente amortizables, convierten a la fotogrametría digital en el mejor medio para, con una simple cámara digital (compacta o réflex) y un trípode para altas precisiones o, para trabajos donde prima la forma, una simple cámara de teléfono móvil, conseguir desempeñar infinidad de trabajos
“La fotogrametría es una técnica para determinar las propiedades geométricas de los objetos y su situación espacial a partir de imágenes en 2D”
“
“La adaptación de la nube de puntos densa a la arquitectura supone un ahorro de tiempo y dinero a los profesionales”
El Arquitecto Técnico es un profesional que, debido a los conocimientos adquiridos en su formación académica y por el reconocimiento legal de sus atribuciones, desarrolla un papel fundamental en el sector de la edificación en España. Precisamente por esto, hoy toca hablar de las posibles aplicaciones de la nube de puntos densa en el mundo de la edificación. En primer lugar resulta necesario preguntarse en primer lugar “¿Cuáles son las competencias de los aparejadores?” . Según el colegio de aparejadores de Sevilla las más destacadas son las que siguen: 1. Dirección de la ejecución material de obras y control cualitativo y cuantitativo de la construcción y la calidad de lo edificado en los siguientes grupos de obras. 2. Proyecto y Dirección de obras y de ejecución. 3. Actuaciones en materia de Seguridad y Salud en obras. 4. Redacción de proyectos parciales del proyecto, o partes que complementan al proyecto, en aspectos concretos correspondientes a las especialidades y competencias de la profesión, bajo la coordinación del proyectista que redacta el proyecto. 5. Gestor de proyecto. 6. Empresas Constructoras. Técnico de Empresa, Jefe de Obras. 7. Peritaje Judicial. 8. Informes, certificados, estudios, valoraciones inmobiliarias, levantamiento de planos. 9. Ejercicio de la función pública. Analizando la lista, cuesta encontrar un trabajo en el que obtener una base de información gráfica y métrica no sea útil.
Es innegable que la aplicación más destacada y eficiente de la fotogrametría es la empleada en el campo de la conservación, catalogación e intervención del patrimonio histórico. Al buscar “fotogrametría de corto alcance” en “Google”, prácticamente toda la información que aparece es acerca de la obtención de modelos tridimensionales exactos, a partir de fotos. Eso sí, crear un modelo 3D completo requiere una inversión de tiempo significativa y, aunque el producto final es de gran calidad y totalmente representativo, en algunos trabajos, esa inversión de tiempo carece de sentido. Esto nos invita a preguntarnos: ¿es útil la aplicación de la fotogrametría en la arquitectura? La respuesta parece obvia, SI. Pero, dejando a un lado el estudio y análisis del patrimonio existente “¿Resulta eficiente su aplicación en las demás?”. Muchas de las labores relacionadas con la arquitectura no necesitan la obtención de un modelo texturizado y detallado del elemento, si no que requieren únicamente la información que de esos modelos podría extraerse. La evolución de la arquitectura y su carácter cambiante nos obligan a encajar exhaustivamente la realidad existente con una idea que, en cualquier caso, producirá un cambio en ese ambiente, y es muy útil poder analizar con detalle ese cambio, especialmente hoy que existe una preocupación creciente por el diseño y la estética. Esta ciencia ha puesto al alcance de todos una herramienta amplísima que proporciona muchísima información de la realidad geométrica de un objeto, es cierto que ya existían otros métodos (más exactos) de conseguir esta información, pero precisamente la diferencia es que los métodos de los que hablamos están AL ALCANCE DE TODOS.
PROYECTO DE REFORMA FACHADA En ocasiones, aunque no creo que actualmente, la vida de los técnicos resulta muy agetreada y no se dispone del tiempo necesario para medir detenidamente y con exactitud los elementos de una edificación. Resulta evidente que para llevar a cabo estos trabajos es necesario conocer cual es su estado antes del comienzo de las obras, lo que supone una recopilación exhaustiva de información gráfica y escrita del edificio en cuestión. “¿Qué se va a hacer?” dependiendo del tipo de proyecto (conservación, catalogación, intervención parcial, etc) convendrá que la información extraída sea más o menos extensa y descriptiva. Habrá trabajos en los que conviene la creación de un modelo exacto del edificio existente y otros en los que sólo será necesaria su definición geométrica para su posterior modificación. “¿Cómo se va a hacer?” Esa es la siguiente cuestión que hay que resolver. En este caso se analiza la posibilidad de llevar a cabo una toma de datos masiva de la fachada usando la fotogrametría como herramienta única (obviando la cinta métrica para concretar una medida). Se trata de estudiar el ahorro de tiempo que supone el uso de esta técnica a través de un supuesto práctico muy común en los tiempos que corren.
Nube de puntos: 20.457.933
REPRESENTACIÓN DE FACHADA
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
En este caso particular, el cliente demanda una intervención parcial de la fachada por el deterioro y mal funcionamiento del revestimiento. Antes del inicio de las obras la empresa debe hacer un reconocimiento y elaborar la documentación técnica necesaria y a partir de ella tomar las decisiones de planificación de la obra. En lugar de seguir el método más tradicional (cinta métrica y croquis), se han tomado 15 fotografías en modo automático de la fachada sin trípode y sin un planteamiento previo. Las fotos se toman desde dónde se puede, tratando de evitar en lo posible los obstáculos habituales del entorno y aprovechando momentos en que los vehículos no circulan por la calle, es decir, condiciones cotidianas.
Existe diversidad de software con capacidad para hacer este tipo de trabajo, este ejemplo práctico se ha llevado a cabo utilizando photoscan combinado con Recap y Autocad (Autodesk). Anteriormente hemos trabajado importando los marcadores directamente desde PhotoScan, en esta ocasión no es viable importar exclusivamente los marcadores, ya que al importar los marcadores a Autocad resulta dificil identificar la situación de esos puntos. Para solucionarlo apoyaremos los marcadores en la información de la nube de puntos pues resulta más representativa. Pese a no pretender hacer publicidad a Autodesk, ha resultado imprescindible para este trabajo. “Recap Pro” permite integrar perfectamente la nube de puntos, los marcadores y las cámaras, para después enlazarla al dibujo de “AutoCAD”. Además permite seccionar la nube por planos y clasificar los diferentes volúmenes mediante regiones, ocultándo y mostrándo los elementos según nos interese.
El trabajo de campo de la representación del edificio ha supuesto 15 minutos (fotografías del edificio y la longitud más larga de la fachada). En nuestro caso se han tomado tambíen otras medidas para poder comprobar el error obtenido. El ordenador procesa las imágenes y las alinea, posteriormente se emplean marcadores para corregir y perfeccionar la calibración de la cámara. Se han colocado una media 10 marcadores de forma manual comprobando la proyección de los puntos que “propone” el programa y optimizando la nube de puntos de paso por lo que marcar los demás puntos necesarios es casi automático ya que sus proyecciones son más precisas. Con el objetivo de obtener el máximo rendimiento a la información, es imprescindible orientar y escalar el modelo: se ha escalado en base a la medida accesible más larga de la fachada y orientado en basa a un eje de coordenadas relativo, concretando en PhotoScan el eje x y z con sus respectivas medidas. El levantamiento gráfico se propone usando dos métodos, ambos basados en la fotogrametría: -Usando marcadores situados manualmente en la fotografías (Agisoft PhotoScan) -Basándonos en la nube de puntos densa obtenida de la serie de imágenes.
15 minutos ORIENTACION DE IMÁGENES 7 minutos 95 minutos SITUAR MARCADORES NUBE DE PUNTOS 5 horas 57 min ERROR MÍNIMO 1/200 ERROR MÁXIMO 1/100 TIEMPO FOTOGRAFÍAS
ERROR MÍNIMO
RESULTADOS
SEGUIMIENTO DE PATOLOGÍAS En la vida laboral de los técnicos, es habitual encontrarse edificios afligidos por el paso del tiempo, su escaso mantenimiento e, incluso la dudosa calidad del proceso constructivo. Actualmente las nubes de puntos 3D se han convertido en una de las principales fuentes de información directa que proporciona un registro preciso de la morfología arquitectónica de un bien, lo que significa un gran avance a la hora de determinar las patologías de sus fábricas, estructuras y elementos decorativos que permita detectar su deterioro y proponer planes de mantenimiento o actuación.
Nube de puntos densa grieta fachada. Puntos: 2707688
La nube de puntos densa se ha obtenido a partir de tres fotografías tomadas desde un área reducida de acceso, cuya configuración es la que sigue
Una vez obtenida la nube de puntos densa resulta sencillo tomar las medidas desde ella. El programa empleado (”Agisoft Photoscan”) nos permite orientar y escalar el modelo obteniendo directamente las medidas, a la vez que consultar el error.
Cuándo se trata de fachadas inaccesibles la fotogrametría es una herramienta que se puede emplear en este tipo de trabajos al no poder colocar testigos. En este tipo de comprobaciones es necesario tener siempre muy presente el error con el que trabajamos. No es tan importante (en este caso) la exactitud de la apertura de la grieta, si no el error relativo entre una medida (fija y visible en las dos sesiones de fotos). Por todo lo expuesto será un trabajo que requerirá mucha precisión, ya que un pequeño error puede significar una decisión incorrecta. En este caso y para trabajos de esta índole, a mi personalmente me ha resultado imposible obtener la precisión requerida.
EL DISPARO PERFECTO... ¿Cómo hacer para convertir un grupo de fotografías en una escultura en 3D?
L
a fotogrametría es una alternativa asequible al escaneado láser, aquí compartimos algunos consejos para tomar buenas fotos y obtener modelos 3D. Como decíamos esta innovadora técnica permite lograr modelos 3D con una calidad adecuada usando software gratuito (como por ejemplo “Autodesk 123D Catch”) y una cámara de un Smartphone. Por supuesto, con software más avanzado, también más caro, dicho sea de paso, y mejor equipo fotográfico se alcanzarán modelos más exactos y detallados. No obstante el simple hecho de tomar mejores fotos marcará la diferencia en el resultado final de la malla. Entonces, por lo que sabemos, además de la resolución de la cámara, el mayor impacto en el modelo digitalizado es LO QUE OCURRE EN LA FASE DE TOMA DE FOTOS. Es habitual tener que rehacer series de imágenes del objeto porque el programa no está procesando correctamente la información que de ellas extrae. Tómate un tiempo, piensa, intenta visualizar la alineación de tus fotos. Ten en cuenta los ángulos perdidos. Cuando tengas las fotos, es recomendable repasarlas detenidamente y eliminar las que no tengan una iluminación adecuada o aquellas que puedas resultar confusas, y rehacerlas siempre y cuando se siga teniendo acceso al objeto.
LAS CINCO CLAVES Cuando se pretenda usar las imágenes para fotogrametría la profundidad de campo alcanza un puesto protagonista, es necesario trabajar entre valores f/8 y f/16, así logramos más definición en las imágenes
Los reflejos de la lente al enfocar en la dirección de la posición del sol afecta negativamente a los resultados obtenidos pues el halo de luz impide la definición de esos puntos del objeto.
La luminosidad de las imágenes también afecta a los modelos obtenidos, tanto imágenes subexpuestas como sobreexpuestas hacen perder detalle en la imágenes, pudiéndo llegar a perder algunas zonas de la foto, que se vuelven negras o blancas.
La iluminación debe ser constante en la medida de los posible, el movimiento de las sombras puede confundir al programa disminuyendo la calidad de los resultados.
Una de las cosas más sencillas y más importantes es no perder el enfoque, esto nos ayudara a obtener imágenes con más información procesable para el programa.
USANDO MARCADORES Sin perder de vista nuestro objetivo principal, aprender, hemos querido testar como funciona en PhotoScan el uso de los marcadores propios de programa. Al no disponer de dron es dificil captar los edificio o el terreno. Por esto, aunque parezca un sinsentido para la arquitectura, se ha elegido como objeto la superficie de la chapa de una moto. En esta ocasión, al contrario que en la fachada, se ha estudiado la posición de la cámara alrededor del objeto y se ha usado trípode, además la iluminación era bastante equilibrada y se dispusieron 11 marcadores artificiales rodeando la superficie. Se realizan 30 fotografías a la chapa repartidas en dos vueltas, después se cargan y orientan en photoscan. Para no aburrir al lector con detalles del software, solo decir que el uso de marcadores agiliza considerablemente el proceso de posicionar los puntos y que resulta un proceso automático. La nube de puntos densa obtenida esta totalmente condensada en la superficie, sin puntos confusos que ensucian el modelo y doforman la malla. Resulta curioso que en la creación de este modelo, la nube en calidad “media” proporciona una malla mejor formada que la nube de puntos densa en calidad “alta”. Abajo de observan las nubes obtenidas en ambas calidades (Modelos tal y como los ha entregado el programa).
PRECISION DE DATOS OBTENIDOS Al igual que en los procesos anteriores, se ha medido la distancia entre los marcadores más alejados. En laimágen que sigue se pueden observar la diferencia de longitudes.
Para escalar y orientar el modelo se ha empleado la medida más larga (0.649 m) y aplicando los ejes de las baldosas como x e y. En este caso, y dado que la precisión de nuestra herramienta de medida es el milímetro, es posible que el error sea más debido a factor humano que a la propia calibración de la cámara.
Mode Mo delo de lo texturizado ttex extu ex turi tu riza ri zado za do Modelo
20 minutos ORIENTACION DE IMÁGENES 12 minutos SITUAR MARCADORES 10minutos NUBE DE PUNTOS 10 min ERROR MÁXIMO 1/1000 TIEMPO FOTOGRAFÍAS
Nube densa calidad “alta”
Nube densa calidad “media”
DEBATE USANDO
ABRIMOS DEBATE... Como ya hemos visto, hemos tomado prestada la chapa de una moto para observar la precisión de los datos que proporciona “PhotoScan” . Ahora queremos invertir los papeles, queremos tomar prestada la fotogrametría para proporcionarle una pegatina a la chapa. Cuando no tenemos plantillas en las que basarnos, crear pegatinas de superficies complejas es complicado ya que es imprescindible que se ajusten perfectamente y coincidan de manera exacta en sus dimensiones. Animamos a los lectores a que compartan sus ideas con nosotros para conseguir el desarrollo perfecto de la superficie y poder crear pegatinas vinílicas a medida.