Elaboración De Un Modelo Digital Arquitectónico De La Edificación De La Universidad Distrital Francisco Jose De Caldas – Sede Bosa Porvenir

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(1)ELABORACION DE UN MODELO DIGITAL ARQUITECTONICO DE LA EDIFICACION DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS – SEDE BOSA PORVENIR.. Proyecto de grado presentado por:. JAIME LEONARDO MORA GOMEZ. LAURA NATALY OVALLE YUSTI.. Para optar al Título de Tecnólogo en Topografía.. Dirigido por: Ismael Osorio Baquero Ingeniero Topográfico. Modalidad: Proyecto de grado.. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOSNATURALES TECNOLOGÍA ENTOPOGRAFÍA BOGOTÁ 2018.

(2) 2. NOTA DE ACEPTACION. Ing. Ismael Osorio Baquero Docente Director. Ing. Miguel Ángel Salas Díaz. Docente evaluador.

(3) 3 RESUMEN. La UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS recientemente abrió sus puertas a una nueva sede ubicada en la localidad séptima, Bosa, SEDE PORVENIR en un complejo dedicado íntegramente a la educación. Para esta sede se creó un concurso el cual fue ganado por el arquitecto Gustavo Perry, la sede cuenta 28.374,06 M2 aproximadamente en área construida cubierta Existen variadas maneras de realizar levantamientos de construcciones, dada su extensión y nivel de detalle, por tal motivo se propone la creación de un modelo digital generado a partir del uso de escáner laser 3D para la sede del Porvenir de la universidad distrital Francisco Jose de Caldas. Este tipo de levantamientos dan como resultado, nube de puntos, estas facilitaran la visualización en tres dimensiones de la construcción. Para el nivel de detalle que requerimos es necesario que el modelo digital generado tenga una precisión propia de los trabajos topográficos, y de tal forma que el modelo digital servirá para obtener información de la construcción, además, es una manera de implementar la nueva tendencia en levantamientos llamada BIM (Building Infotmation Model), esto quiere decir que realizando este tipo de actividades se garantiza el nivel de calidad del producto final que es un modelo en nube de puntos en tres dimensiones, con un nivel de detalle dado para levantamientos exteriores..

(4) 4 RESUMEN. The District University Francisco Jose de Caldas recently open its doors to a new headquarters located in the seventh locality, Bosa, its Porvenir headquarter in a fully dedicated complex to higher education. For this site is created a contest that was won Gustavo Perry, Architect, the headquarter have a 28.374,06 squared meters of area under cover. There are several ways to perform surveys, depends its extension and detail level, for this reason we propose the creation of a digital model generated from the use of the laser 3D technology for the Porvenir headquarter. This survey results points clouds this ease the visualization in three dimensions of the building. For the detail level that we require it is necessary that the digital model has a precision of topography work in such a way the digital model will serve for get information of the building, also it’s a way of implement a new trend in surveys called BIM (Building Infotmation Model), this means that doing this activities, the work is guaranteed in a quality aspects of the final product, the point cloud in three dimensions with a higher level detail for the external surveys..

(5) 5 AGRADECIMIENTOS.. Principalmente a Dios todo poderoso quien ha proporcionado sabiduría, paciencia y conocimiento a mi vida desde siempre. A mi abuela, madre y hermanos quienes fueron la principal motivación en la construcción de este logro, por su ejemplo, buenas palabras y excelente apoyo. A la Universidad Distrital por acogerme en la institución y a sus directivos. A mis maestros durante el proceso por transmitir su conocimiento y su templanza enfatizándome en nuestro director y revisor del presente documento. A las muy buenas personas conocidas durante este proceso, por su acompañamiento, perseverancia y grandes experiencias.. “Pero gracias a Dios, que en Cristo siempre nos lleva en triunfo, y que por medio de nosotros manifiesta en todo lugar la fragancia de su conocimiento” 2 Corintios 2:14. Atentamente. Laura Nataly Ovalle Yusti..

(6) 6 AGRADECIMIENTOS.. Al todo poderoso, gracias a él tengo la posibilidad de vivir cada segundo y de dar cada paso. A mi hijo, mis padres y mi hermana que son la estructura de mi vida, Mi motivación y mi norte. A las personas que tuve la oportunidad de conocer en este trayecto ya que en ellos encontré siempre respaldo y apoyo. A los maestros que guiaron cada pasó en mi formación, ellos son parte fundamental de este proceso.. “Cuanto más difícil es la victoria, mayor es la felicidad de ganar”. Pelé Atentamente. Jaime Leonardo Mora Gómez..

(7) 7 DECLARACION EXPRESA.. Declaración expresa El contenido de este trabajo de grado, corresponde exclusivamente a los autores y al patrimonio intelectual de la UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS.. _________________________________ LAURA NATALY OVALLE YUSTI.. ________________________________ JAIME LEONARDO MORA GOMEZ..

(8) 8 TABLA DE CONTENIDO. 1.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. .......................................................................................... 14. 2.. JUSTIFICACIÓN. .............................................................................................................................. 15. 3.. OBJETIVOS. ...................................................................................................................................... 16. 4.. MARCO TEORICO. ........................................................................................................................... 17 4.1. GEOREFERENCIACIÓN Y SISTEMA DE COORDENADAS. ................................................... 17 4.1.1. COORDENADAS GEOGRAFICAS. ...................................................................................... 17 4.1.2. SIRGAS. ................................................................................................................................... 18 4.1.3. MAGNA SIRGAS .................................................................................................................... 19 4.1.4. RED MAGNA ECO.................................................................................................................. 20 4.2. LEVATAMIENTO TOPOGRAFICO HORIZONTAL. ................................................................. 21 4.2.1. CÁLCULO Y COMPENSACION DE POLIGONAL. ............................................................ 23 4.2.1.3.2. COMPENSACION ERROR LINEAL. .............................................................................. 28 4.3. NIVELACION GEOMETRICA. ..................................................................................................... 28 4.3.1. METODOS DE NIVELACION GEOMETRICA. ................................................................... 28 4.3.2. ERROR DE CIERRE, TOLERANCIA Y COMPENSACION EN LA NIVELACION. ........ 34 4.3.3. INCERTIDUMBRE. ................................................................................................................. 36 4.4. ESCANER 3D FARO FOCUS. ....................................................................................................... 37 4.4.1. DISTANCIA DE MEDICION. ................................................................................................. 38 4.4.2. FUNCIONAMIENTO. ............................................................................................................. 39 4.4.3. ESCENE. .................................................................................................................................. 40 4.4.4. CYCLONE LEICA. .................................................................................................................. 40 4.4.5. ANALISIS DE ERROR: ASPECTOS EXTERNOS. ............................................................... 41 4.4.5.3. ERRORES CAUSADOS POR EL MEDIO AMBIENTE ......................................................... 43 4.4.6. ERRORES DE PRECISION. .................................................................................................... 45 4.5. NUBE DE PUNTOS. ....................................................................................................................... 47 4.6. BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) VS CAD (COMPUTER ASISTANT DESSIGN). ............................................................................................................................................. 50 4.6.1. NIVELES DE MODELADO EN BIM. .................................................................................... 51. 5.. METODOLOGIA. .............................................................................................................................. 54 5.1. POSICIONAMIENTO CON GPS. .................................................................................................. 57 5.2. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO CONVENCIONAL. ......................................................... 59 5.2.1. POLIGONAL PUNTO A PUNTO. .......................................................................................... 59 5.2.2. GEOREFERENCIACIÓN DE TARGETS. .............................................................................. 60 5.2.3. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DE DETALLES POR METODO DE RADIACION (ESTACION TOTAL). ....................................................................................................................... 60 5.2.4. NIVELACION GEOMETRICA. .............................................................................................. 60.

(9) 9 5.3. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO UTILIZANDO TECNOLOGIA (ELT). .......................... 61 5.3.1. CONFIGURACION INICIAL .................................................................................................. 61 5.3.2. RESOLUCION Y CALIDAD. ................................................................................................. 61 5.3.3. EJECUCION. ............................................................................................................................ 61 5.4. RECURSOS HUMANOS. ............................................................................................................... 64 6.. PROCESAMIENTO DE LOS DATOS OBTENIDOS ENCAMPO. ................................................. 65 6.1. POSTPROCESO DE POSICIONAMIENTO DE PUNTOS GPS.................................................. 65 6.1.1. INFORME DE POSPROCESO PARA POSTPROCESO GPS1 GENERADO POR TOPCON TOOLS................................................................................................................................................ 68 6.1.2. REPORTE DE RMS (AJUSTE) GENERADO POR TOPCON TOOLS PARA GPS1. .......... 69 6.1.3. INFORME DE POSPROCESO PARA POSTPROCESO GPS GENERADO POR TOPCON TOOLS................................................................................................................................................ 70 6.1.2. REPORTE DE RMS (AJUSTE) GENERADO POR TOPCON TOOLS PARA GPS1. .......... 71 6.2. CONVERSION DE COORDENADAS. ....................................................................................... 72 6.3. AJUSTE DE POLIGONAL POR METODO PUNTO A PUNTO. ................................................. 73 6.4. COMPENSACION DE ERROR DE NIVELACION GEOMETRICA. ......................................... 74 6.5. PROCESAMIENTO DIGITAL NUBES DE PUNTOS .................................................................. 74 6.5.1. PROCESAMIENTO POR SCENE. .......................................................................................... 74 6.5.2. PROCESAMIENTO POR CYCLONE..................................................................................... 81. 7.. EQUIPOS. ......................................................................................................................................... 102. 8.. SOFTWARE ..................................................................................................................................... 103. 9.. RESULTADOS................................................................................................................................. 104. 10.. BIBLIOGRAFIA. ......................................................................................................................... 107. 11.. CONCLUSIONES. ....................................................................................................................... 109. 12.. RECOMENDACIONES. .............................................................................................................. 110. 13.. ANEXOS. ..................................................................................................................................... 111.

(10) 10 TABLA DE FIGURAS. FIGURA 1. ESTACIONES SIRGAS. .........................................................................................................................................19 FIGURA 2. RED MAGNA ECO. ............................................................................................................................................21 FIGURA 3. ESQUEMA DE POLIGONAL CERRADA .....................................................................................................................22 FIGURA 4. ESQUEMA DE POLIGONAL ABIERTA. .....................................................................................................................22 FIGURA 5. PROYECCIÓN RADIAL. ........................................................................................................................................22 FIGURA 6. MÉTODO DE PUNTO INTERMEDIO. .......................................................................................................................29 FIGURA 7.MÉTODO DE PUNTO INTERMEDIO.........................................................................................................................30 FIGURA 8. MÉTODO DE ESTACIONES RECIPROCAS..................................................................................................................31 FIGURA 9. MÉTODO DE ESTACIONES EQUIDISTANTES. ............................................................................................................32 FIGURA 10. MÉTODO DE ESTACIONES EXTERIORES. ...............................................................................................................33 FIGURA 11.METODO DE MEDICIÓN ESCÁNER LASER. .............................................................................................................38 FIGURA 12. MÉTODO DE MEDICIÓN ESCÁNER LASER. ............................................................................................................38 FIGURA 13. ESCANEO SEDE PORVENIR. ...............................................................................................................................39 FIGURA 14.FUNCIONAMIENTO LASER ESCÁNER.....................................................................................................................39 FIGURA 15. FUNCIONAMIENTO LASER ESCÁNER. ...................................................................................................................40 FIGURA 16. EFECTOS DE LA REFRACCIÓN EN MATERIALES SEMITRANSPARENTES NO HOMOGÉNEOS. ................................................43 FIGURA 17. TARGET 001 PARA REFERENCIACIÓN DE TARGETS. .................................................................................................49 FIGURA 18. TARGET 001 VISUALIZACIÓN DESDE CYCLONE PARA GEOREFERENCIACIÓN. ...............................................................50 FIGURA 19. BENEFICIOS DEL BIM CON RESPECTO AL DISEÑO CAD............................................................................................51 FIGURA 20. INFOGRAFÍA EXTERIOR NIVELES DE MODELO BIM. ................................................................................................53 FIGURA 21. CARACTERÍSTICAS DEL SECTOR (UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS-SEDE PORVENIR). .......................54 FIGURA 22. UBICACIÓN DEL PROYECTO (UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS-SEDE PORVENIR). ............................55 FIGURA 23. UBICACIÓN PREDIAL DEL PROYECTO DIRECCION: CLL 52 SUR # 88 B 37. ..............................................................55 FIGURA 24.POSICIONAMIENTO CON RECEPTOR GPS EN EL VÉRTICE GPS-2. ...............................................................................57 FIGURA 25. PUNTO MATERIALIZADO POSICIONAMIENTO CON RECEPTOR GPS-2. ........................................................................57 FIGURA 26. POSICIONAMIENTO CON RECEPTOR GPS-1. .........................................................................................................58 FIGURA 27. PUNTO MATERIALIZADO POSICIONAMIENTO CON RECEPTOR GPS-1. ........................................................................58 FIGURA 28. POLIGONAL CERRADA PUNTO A PUNTO...............................................................................................................59 FIGURA 29. ESFERAS NO COLOINEALES Y SU SEPARACIÓN CON EL ESCÁNER .................................................................................62 FIGURA 30. ESFERAS NO COLINEALES Y SU SEPARACIÓN CON EL ESCÁNER. ..................................................................................62 FIGURA 31. TOMA DE DATOS CON ESCÁNER FOCUS 3D ..........................................................................................................63 FIGURA 32. TOMA DE DATOS CON ESCÁNER FOCUS 3D ..........................................................................................................63 FIGURA 33. VECTOR GENERADOS EN EL POST PROCESO, SOFTWARE TOPCON TOOLS PARA BOGA (ESTACION PERMANENTE) Y GPS-1. .................................................................................................................................................................65 FIGURA 34. VECTOR GENERADOS EN EL POST PROCESO, SOFTWARE TOPCON TOOLS PARA BOGA (ESTACION PERMANENTE) Y GPS2. ...................................................................................................................................................................66 FIGURA 35. INFORMACIÓN GENERAL DEL POST-PROCESOPUNTO GPS- 1, SOFTWARE TOPCON TOOLS. ...........................................66 FIGURA 36. INFORMACIÓN GENERAL DEL POST-PROCESO PUNTO GPS-2, SOFTWARE TOPCON TOOLS. ...........................................67 FIGURA 37. AJUSTE EXITOSO DEL POST-PROCESO GPS1, SOFTWARE TOPCON TOOLS. .................................................................67 FIGURA 38.AJUSTE EXITOSO DEL POST-PROCESO GPS2, SOFTWARE TOPCON TOOLS. .................................................................67 FIGURA 39. CONVERSIÓN DE COORDENADAS, APLICACIÓN MAGNA3 PRO GPS1. ......................................................................72 FIGURA 40. CONVERSIÓN DE COORDENADAS, APLICACIÓN MAGNA3 PRO GPS2. ......................................................................73 FIGURA 41. CARGUE DE ESCANEOS DE FORMA INDIVIDUAL. .....................................................................................................74 FIGURA 42 .CARGUE DE ESCANEOS DE FORMA MASIVA. ..........................................................................................................75 FIGURA 43. REGISTRO CON ESFERAS....................................................................................................................................76 FIGURA 44. VISTA CORRESPONDENCIA DIVIDIDA. ..................................................................................................................76 FIGURA 45. CORRESPONDENCIAS ENTRE ESCENAS. .................................................................................................................77 FIGURA 46. CORRESPONDENCIAS........................................................................................................................................77 FIGURA 47. CORRESPONDENCIA DE TARGETS-ESFERAS-OBJETOS CONSTRUCTIVOS. ......................................................................78 FIGURA 48. COLOCAR ESCANEOS. .......................................................................................................................................78.

(11) 11 FIGURA 49. PRESICION DE CORRESPONDENCIAS. ...................................................................................................................79 FIGURA 50. REFERENCIAS CON ARCHIVO CSV. ......................................................................................................................80 FIGURA 51. FORZADO DE CORRESPONDENCIAS PUNTOS DE ESCENA VS ARCHIVO CSV....................................................................80 FIGURA 52. IMPORTACION DE ARCHIVOS. ............................................................................................................................81 FIGURA 53. TIPOS DE DATOS ARCHIVOS PARA IMPORTACIÓN EN CYCLONE..................................................................................82 FIGURA 54. SELECCIÓN DE DATOS PARA INGRESO AL SOFTWARE. ..............................................................................................82 FIGURA 55. CREACION DEL REGISTRO. .................................................................................................................................83 FIGURA 56. METODO REGISTRO CLOUD TO CLOUD. ................................................................................................................83 FIGURA 57. SELECCIÓN NUBES DE PUNTOS. ..........................................................................................................................84 FIGURA 58. ALINEAMIENTO VISUAL EN PLANTA .....................................................................................................................84 FIGURA 59. ALINEAMIENTO VISUAL EN PERFIL. ......................................................................................................................85 FIGURA 60. OPTIMIZACION. ..............................................................................................................................................85 FIGURA 61. RESULTADO DEL ERROR EN ALINEAMIENTOS. ........................................................................................................86 FIGURA 62. FUNCIÓN PARA OBSERVAR ESCENAS UNIDAS. .......................................................................................................87 FIGURA 63. TRES ESTACIONAMIENTOS UNIDOS......................................................................................................................87 FIGURA 64. AJUSTE PERMANENTE. .....................................................................................................................................88 FIGURA 65. COMANDOS DESHABILITADOS POR REGISTRO PERMANENTE. ...................................................................................88 FIGURA 66. FENCE- DELETE INSIDE, ELIMINACION DE EXCESOS. ................................................................................................89 FIGURA 67. INSERCION DE COORDENADAS. ..........................................................................................................................89 FIGURA 68. REGISTRO DE PUNTOS. .....................................................................................................................................90 FIGURA 69. OPCIÓN PARA GEOREFERENCIACIÓN Y UNIÓN. ......................................................................................................91 FIGURA 70. RETIRO DE EXCESOS EXTERNOS AL MODELO. .........................................................................................................91 FIGURA 71. MODELO GENERADO POR CYCLONE. ...................................................................................................................92 FIGURA 72. DIAGNOSTICO DE ERROR...................................................................................................................................93 FIGURA 73. REPORTE DE ERROR FINAL. ................................................................................................................................93 FIGURA 74. EXPORTACION DEL MODELO. .............................................................................................................................94 FIGURA 75. DETALLE DE PUNTOS DENSA. .............................................................................................................................94 FIGURA 76. DETALLE DE PUNTOS POCO DENSA. .....................................................................................................................95 FIGURA 77. MOVIMIENTO DEL MODELO. .............................................................................................................................95 FIGURA 78. VISTA EN PLANTA DE MODELO. ..........................................................................................................................96 FIGURA 79. OPCIÓN PARA PUBLICAR. ..................................................................................................................................97 FIGURA 80. RESOLUCION Y COLOR OPTIMOS PARA PUBLICAR. ..................................................................................................97 FIGURA 81. DATOS DE PUBLICACIÓN. ..................................................................................................................................98 FIGURA 82. IMAGEN PRINCIPAL DE VISUALIZACION DEL MODELO. .............................................................................................99 FIGURA 83. VISTA PANORAMICA 1 TRUVIEW. ....................................................................................................................100 FIGURA 84. VISTA PANORAMICA 2 TRUVIEW. ....................................................................................................................100 FIGURA 85. VISTA PANORAMICA 3 TRUVIEW. ....................................................................................................................101 FIGURA 86. VISTA PANORAMICA 4 TRUVIEW. ....................................................................................................................101.

(12) 12 LISTA DE TABLAS. TABLA 1. PUNTOS DE POSICIONAMIENTO GPS ......................................................................................................................59 TABLA 2. RMS MEJORADOS GPS1-PORVENIR, SOFTWARE TOPCON TOOLS. ..........................................................................69 TABLA 3. RMS MEJORADOS GPS2-PORVENIR, SOFTWARE TOPCON TOOLS. ..........................................................................71 TABLA 4.COORDENADAS POLIGONAL CERRADA.....................................................................................................................73 TABLA 5. COMPARACIÓN DE COORDENADAS AJUSTADAS SEGÚN MÉTODO. ..............................................................................104 TABLA 6. FORMATO EXACTITUD POSICIONAL PORVENIR. ......................................................................................................105 TABLA 7. COMPARACION SOFTWARES UTILIZADOS PARA PROCESAMIENTO DE NUBE DE PUNTOS. ................................................106.

(13) 13 INTRODUCCIÓN.. En la actualidad la tecnología mediante su desarrollo ha proporcionado gran ayuda en cuanto a realización de proyectos ingenieriles como la tecnología LIDAR (Light Detection And Ranging) detección de luz y alcance, en donde permite obtener nubes de puntos generados mediante escáner laser.. De lo anterior en conjunto con una georeferenciación de escenas, el Angulo de barrido y la ubicación el sensor es posible plantear un levantamiento arquitectónico y modelado Digital con un escáner laser terrestre 3D de dos edificaciones de la nueva sede “PORVENIR “de la UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS con el objetivo de este proyecto es generar un modelo que represente sus características arquitectónicas externas e ingenieriles , además de georeferenciar la sede para facilitar posteriores trabajos, controles y demás.. Para la ejecución de este proyecto se plantearon 3 fases. la primera consistió en el reconocimiento del terreno, la captura de la información, que fundamentó la georeferenciación de dos puntos (GPS), la segunda en realización de levantamiento topográfico convencional, nivelación geométrica y escaneo laser de las fachadas, en la tercera en el procesamiento de nubes de puntos obteniendo el modelo digital (nube. de. puntos). en. 3D..

(14) 14 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.. En los sectores de la construcción, ingeniería, arquitectura e interiorismo es resaltable todo lo que tenga que ver con su realización ya que requieren datos confiables, con menos tiempo y exactitud, puesto que los proyectos con mayor viabilidad y probabilidad de aprobación en licitaciones son los que tienen mayor realización y requieran de menos coste y presupuesto.. Anteriormente la documentación de objetos con formas difíciles era imprecisa y frustrante en cuanto a cálculos, además de eso la tardanza era bastante y en muchos casos no se lograba obtener información precisa con máquinas de medición tradicionales.. Dadas estas condiciones el mundo ha optado por crear tecnología de alta gama en instrumentos que realicen trabajos con mayor precisión y soliciten menos trabajo humano; una de estas novedades es el caso del ESCÁNER LASER FARO FOCUS 3D puesto que proporciona nubes de puntos 3D detalladas y permiten documentar áreas con gran nivel de detalle, mejorando el proceso de planificación, confiabilidad, el tiempo de realización de levantamientos y procesamiento de datos..

(15) 15 2. JUSTIFICACIÓN.. El propósito de este proyecto consistió en realizar un levantamiento donde la institución se beneficie de ventajas topográficas que ofrecemos con el conocimiento y la aplicación de tecnología novedosa como el escáner laser 3D (Faro-Focus) con respecto a los procesos desarrollados en la actualidad además de la aplicación de la topografía convencional pretendiendo hacer aportes importantes a la nuestra comunidad.. En los beneficios que se pueden apreciar con la utilización de este equipo novedoso se señala la calidad en la información tanto cuantitativa y cualitativa que logra un producto poco convencional y de gran potencia competitiva gracias a la técnica y económica donde la proyección es maximizar avances en ejecuciones de obras además de levantamientos en periodos de tiempo con mayor viabilidad y fiabilidad..

(16) 16 3. OBJETIVOS.. GENERAL. Generar un modelo arquitectónico de dos construcciones de la nueva sede de la Universidad Distrital, utilizando métodos y equipos topográficos para georeferenciación con GPS HIPER LITE + LITE +, para construcción de poligonal alrededor del área Estación Total (ET) y nube de puntos con Tecnología Escáner Laser 3D (ELT).. ESPECIFICOS. 1.- Generar resultados en comparación de un método de levantamiento horizontal y vertical convencional y con tecnología avanzada. 2.- Procesar la información utilizando los software, SCENE (Faro-Focus) Y CyClone, donde se genere y se procese el modelo BIM. 3.- Dar a la sede caracterización arquitectónica de forma digital (cualitativita) completamente georeferenciada..

(17) 17 4. MARCO TEORICO. 4.1. GEOREFERENCIACIÓN Y SISTEMA DE COORDENADAS. La georeferenciación es el uso de coordenadas asignar una ubicación espacial a distintas entidades. Todos los elementos tienen una ubicación geográfica y una extensión específicas que permiten situarlos en la superficie de la Tierra o cerca de ella. La capacidad de localizar de manera precisa las entidades geográficas es fundamental tanto en el SIG. La correcta descripción de la ubicación y la forma de entidades requiere un marco para definir ubicaciones del mundo real . Un sistema de coordenadas geográficas se utiliza para asignar ubicaciones geográficas a los objetos. Un sistema de coordenadas de latitud-longitud global es uno de esos marcos. Otro marco es un sistema de coordenadas cartesianas o planas que surge a partir del marco global.. 4.1.1. COORDENADAS GEOGRAFICAS. Un método para describir la posición de una ubicación geográfica en la superficie de la Tierra consiste en utilizar mediciones esféricas de latitud y longitud. Estas son mediciones de los ángulos (en grados) desde el centro de la Tierra hasta un punto en su superficie. Este tipo de sistema de referencia de coordenadas generalmente se denomina sistema de coordenadas geográficas. La longitud mide ángulos en una dirección este-oeste. Las mediciones de longitud comúnmente se basan en el meridiano de Greenwich, que es una línea imaginaria que realiza un recorrido.

(18) 18 desde el Polo Norte, a través de Greenwich, Inglaterra, hasta el Polo Sur. Este ángulo es de longitud El oeste del meridiano de Greenwich por lo general se registra como longitud negativa y el este, como longitud positiva. Por ejemplo, la ubicación de Los Ángeles, California, tiene una latitud de aproximadamente +33 grados, 56 minutos y una longitud de -118 grados, 24 minutos. Si bien la longitud y la latitud se pueden ubicar en posiciones exactas de la superficie de la Tierra, no proporcionan unidades de medición uniformes de longitud y distancia. Sólo a lo largo del ecuador la distancia que representa un grado de longitud se aproxima a la distancia que representa un grado de latitud. Esto se debe a que el ecuador es la única línea paralela que es tan extensa como el meridiano. (Los círculos con el mismo radio que la Tierra esférica se denominan círculos grandes. El ecuador y todos los meridianos conforman círculos grandes). 4.1.2. SIRGAS. SIRGAS es el Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas. Su definición es idéntica a la del Sistema Internacional de Referencia Terrestre (ITRS: International Terrestrial Reference System) y su realización es una densificación regional del Marco Internacional de Referencia Terrestre (ITRF: International Terrestrial Reference Frame) en América Latina. Este está construido por una red de estaciones GPS –Global Positioning System, en español: Sistema de Posición Global- de alta precisión con el fin de garantizar la participación de cada país suramericano y adoptado como sistema de referencia oficial para todos los países americanos por la ONU - Organización de las Naciones Unidas- en 2001, evita incompatibilidad entre los sistemas locales (IGAC, 2004)..

(19) 19. Figura 1. Estaciones Sirgas. MUNDOGEO. 2000. La Emigración de los Sistemas de Referencia Clásicos al Sirgas 2000.. 4.1.3. MAGNA SIRGAS (Marco Geocéntrico Nacional. de. Referencia,. densificación. del Sistema. de. Referencia Geocéntrico para las Américas) El Instituto Geográfico Agustín Codazzi -IGAC-, entidad gubernamental encargada de los sistemas geodésicos nacionales de referencia, el IGAC promueve la adopción de MAGNASIRGAS como sistema de referencia oficial del país, en reemplazo del Datum BOGOTÁ, definido. en. 1941. MAGNA-SIRGAS garantiza. la. compatibilidad. de. las. coordenadas colombianas con las técnicas espaciales de posicionamiento, por ejemplo, los sistemas GNSS (Global Navigation Satellite Systems), y con conjuntos internacionales de datos.

(20) 20 georeferenciados. En la práctica, la consecuencia más relevante de la introducción de MAGNA-SIRGAS consiste en el cambio de las coordenadas geográficas de un mismo punto en aproximadamente 500 m en dirección suroeste, lo cual concierne a todos los productores y usuarios de la información geográfica en el país. Así, teniendo presente la extensa gama de individuos y organizaciones que están relacionados con la adopción del nuevo sistema de referencia, el IGACdescribe los aspectos técnicos necesarios para la utilización práctica de MAGNA-SIRGAS y proporciona las herramientas básicas para que la información que aún se encuentra definida sobre el Datum BOGOTÁ se actualice mediante su vinculación al nuevo sistema.. 4.1.4. RED MAGNA ECO. La red MAGNA-ECO es un conjunto de estaciones GPS de funcionamiento contiguo, que son la base de referencia para los levantamientos diferenciales de posicionamiento satelitales, garantizando la vinculación inmediata de los puntos ocupados a MAGNA SIRGAS. Estas son procesadas semanalmente con precisión milimétrica, en cooperación con el centro de Análisis Regional del servicio internacional GPS..

(21) 21. Figura 2. Red Magna Eco. Estaciones de funcionamiento continuo (MAGNA ECO) estado octubre 2004 IGAC. 2004. 4.2. LEVATAMIENTO TOPOGRAFICO HORIZONTAL. Este determina la posición de uno o más puntos sobre un plano horizontal, Donde se miden distancias y ángulos horizontales en dirección, donde el método de planimetría. Existen 4 tipos de levantamiento planímetro. A partir de un solo punto conocido, por levantamiento de poligonales, un método o que consiste en medir distancias horizontales y azimut a lo largo de una línea quebrada Cuando se lleva a cabo el levantamiento de una poligonal, se realizan mediciones para conocer la distancia entre las estaciones poligonales y la orientación de cada segmento de la poligonal..

(22) 22. Figura 3. Esquema de Poligonal Cerrada Topografía Plana-- (Leonardo Casanova M).. Figura 4. Esquema de Poligonal Abierta. Topografía Plana-(Leonardo Casanova M).. partir de un solo punto conocido, por Radiación, un método que consiste en medir distancias horizontales y azimut, o ángulos horizontales.. Figura 5. Proyección Radial. Topografía Plana- (Leonardo Casanova M)..

(23) 23. A partir de una línea conocida, por offset, un método que consiste en medir distancias horizontales. y. trazar. perpendiculares. a. partir. de. dos. puntos. conocidos. por triangulación y/o intersección, métodos que consisten en medir distancias horizontales y azimut, o ángulos horizontales. 4.2.1. CÁLCULO Y COMPENSACION DE POLIGONAL. La solución de una poligonal consiste en el cálculo de las coordenadas rectangulares de cada uno de los vértices o estaciones. En poligonales cerradas y en poligonales abiertas de enlace con control, se realizan las siguientes operaciones. 1, calculo y compensación de cierre angular. 2. Calculo de acimut o rumos entre alineaciones (Ley de propagación de los acimuts) 3. Cálculo de las proyecciones de los lados. 4. Calculo de error de cierre lineal. 5. Compensacion de error lineal. 6. Calculo de las coordenadas de los vértices. En poligonales abiertas sin control, solamente se realizan los pasos 2, 3, y 6 ya que no existe control angular ni lineal..

(24) 24 4.2.1.1. CÁLCULO Y COMPENSACION DEL ERROR DE CIERRE ANGULAR. En poligonal cerrada se debe cumplir que la suma de los ángulos internos deber ser.. En donde:. N=número de lados Como se estableció previamente en el capítulo 4, la medición de los ángulos de una poligonal estará afectada por los inevitables errores instrumentales y operacionales, por lo que el error angular vendrá dado por la diferencia entre el valor medido y el valor teórico.. Se debe verificar que el error angular sea menos que la tolerancia angular, generalmente especificada por las normas y términos de referencia dependiendo del trabajo a realizar y la apreciación del instrumento a utilizar., recomendándose los siguientes valores.. Poligonales principales Poligonales secundarias. En donde. Ta=tolerancia Angular.

(25) 25 A=apreciación angular. Si el error angular es mayor que la tolerancia permitida, se debe proceder a medir de nuevo los ángulos, repartiendo por igual el error entre todos los ángulos, asumiendo que el error es independiente de la magnitud del ángulo medido.. En poligonales abiertas con control, el error angular viene dado por la diferencia entre el acimut final, calculado a partir del acimut inicial conciso y de los ángulos medidos en los vértices.. En donde:. EA: Error angular : Acimut final calculado. : Acimut conocido.. Al igual que en poligonales cerradas, se compara el error con la tolerancia angular. De verificarse la condición, se procede a la corrección angular, repartiendo el error en partes iguales entre los ángulos medidos. La corrección también se puede efectuar sobre los acimuts, aplicando una corrección acumulativa, aplicando una corrección acumulativa, (múltiplo de la corrección angular), a partir del primer Angulo medido. En otras palabras, el primer azimut corrige con Ca, el segundo con.

(26) 26 2Ca y así sucesivamente, hasta el último acimut que se corrige con nCa. 4.2.1.2. CALCULO DE LAS PROEYCCIONES DE LOS LADOS. El cálculo de las proyecciones de los lados de una poligonal, se calcula en función de acimuts y las distancias de los lados aplicando las ecuaciones. Donde:. ϕ= acimut. D=distancia.. 4.2.1.3. CÁLCULO Y COMPENSACION DEL ERROR DE CIERRE LINEAL. 4.2.1.3.1. CALCULO DEL ERROR DE CIERRE LINEAL. En una poligonal cerrada la suma de las proyecciones sobre el eje norte-sur debe ser igual a cero. De igual manera, la suma de las proyecciones sobre el eje este-oeste debe ser igual a cero. Por ende, debido a errores externos instrumentales y operaciones esta condición generalmente no se cumple, obteniéndose de esta manera el error de cierre lineal. Si hacemos suma de proyecciones a lo largo del eje norte-sur tendremos.. de igual manera, sumando proyecciones sobre el eje este-oeste, tenemos.

(27) 27. el error lineal vendrá dado por.. EN poligonal abierta la suma de las proyecciones sobre el eje norte-sur debe ser igual a la diferencia entre las coordenadas norte de los puntos de control inicial y final (∆NBC), y la suma de las proyecciones sobre el eje este-oeste debe ser igual a la diferencia entre las coordenadas este de los puntos de control inicial y final (∆EBC).. la tolerancia lineal se relaciona con la precisión obtenida en el levantamiento definido por la siguiente ecuación.. P = precisión de la poligonal ΣL = suma de los lados de la poligonal en m El error relativo n, generalmente expresado en términos 1:n, viene dado por el inverso de P..

(28) 28 4.2.1.3.2. COMPENSACION ERROR LINEAL. Si el error lineal es mayor que la tolerancia lineal, es necesario comprobar en campo las distancias; en caso de verificarse que el error lineal sea menor que la tolerancia, se procede a la corrección lineal siguiendo un método de compensación adecuado. El método adecuado para la compensación del error lineal depende de la precisión lograda por los instrumentos y procedimientos empleados en la medición. 4.3. NIVELACION GEOMETRICA. La nivelación geométrica es un método de obtención de desniveles entre dos puntos, que utiliza visuales horizontales. Los equipos que se emplean son los niveles o equialtimétros. 4.3.1. METODOS DE NIVELACION GEOMETRICA. 4.3.1.1. METODO DE PUNTO MEDIO. Sean A y B dos puntos cuyo desnivel se quiere determinar, este método consiste en estacionar el nivel entre A y B, de tal forma que la distancia existente a ambos puntos sea la misma, es decir EA = EB. El punto de estación no está materializado por ningún tipo de señal, pero los puntos sobre los que se sitúan las miras sí lo están. Esquema de observación..

(29) 29. Figura 6. Método de Punto Intermedio. Topografía y Cartografía KASSER, Michel (2001).. De la figura se deduce que el desnivel de B respecto de A,. , vendrá dado por la. diferencia de lecturas, lectura de espalda menos lectura de frente:. El desnivel vendrá dado por la diferencia de los hilos centrales de las lecturas sobre las miras. Siempre se efectúan las lecturas de los tres hilos: inferior, central y superior. Se comprueba en el momento de realizar la observación que la semisuma de las lecturas de los hilos extremos es igual a la lectura del hilo central + -1 mm, y se da por válida la observación. Se dan por válidas las lecturas, pero no se modifican. El hilo central ha de ser el observado. Si la semisuma no fuese igual a la lectura del hilo central + -1 mm, se repetirán las tres lecturas. 4.3.1.2. METODO DE PUNTO EXTREMO. Sean A y B los dos puntos cuyo desnivel queremos determinar. Para ello, utilizando el método del punto extremo, se estaciona el nivel en el punto A, a una altura sobre el suelo IA.

(30) 30 y se visa a la mira situada en B, efectuándose la lectura mB. El esquema de observación:. Figura 7.Método de Punto Intermedio. Topografía y Cartografía KASSER, Michel (2001).. El desnivel. vendrá dado por:. 4.3.1.3. METODO DE ESTACIONES RECIPROCAS. Para eliminar los efectos del error residual (e) y los efectos de la esfericidad y la refracción, se aplica el método de estaciones recíprocas, igual al anterior, pero duplicando el número de estaciones. Con ello se mejora también la precisión. Es un método de poca aplicación ya que se siguen teniendo magnitudes (i, m) de distinta precisión. El procedimiento de observación es el siguiente:.

(31) 31. Figura 8. Método de Estaciones Reciprocas. Topografía y Cartografía KASSER, Michel (2001).. Sean A y B los puntos cuyo desnivel se quiere determinar. Se efectúa en primer lugar la observación desde A a B, situación (a), por el método del punto extremo. Suponemos una visual que corta a la mira en B’, con un error residual del nivel (e), que causa un error t en la lectura mB.. En este caso el desnivel. vendrá dado por:. A continuación se realiza otra observación invirtiendo las posiciones relativas del aparato y mira (situación b) y el desnivel de esta ocasión,. vendrá dado por :. Este método se aplica en pocas ocasiones, ya que se requieren dos observaciones de campo, además de que los desniveles finales se obtienen con magnitudes, i y m de distinta precisión..

(32) 32 4.3.1.4. METODO DE ESTACIONES EQUIDISTANTES.. Sean A y B los puntos cuyo desnivel queremos determinar. El método de estaciones equidistantes consiste en efectuar la observación del modo siguiente:. Figura 9. Método de Estaciones equidistantes. Topografía y Cartografía KASSER, Michel (2001). .. En primer lugar, se estaciona el instrumento en E y se hacen lecturas a las miras situadas en A y B. Después de sitúa el aparato en E’, de modo que E’B sea igual a EA, y se vuelve a leer sobre las miras. Si el aparato tiene un error residual (e) se producirán, unos errores t y t’ sobre las miras cercana y lejana, y como EA y E’B son iguales entre sí, también lo serán EB y E’A. El desnivel.. , resultara.:. Si el instrumento está perfectamente corregido, los dos desniveles serán iguales, lo que servirá de comprobación de las medidas. El valor definitivo des desnivel se obtiene a partir del promedio de ambos valores:.

(33) 33. Los resultados obtenidos con este método son homogéneos que, con el método de las estaciones recíprocas, ya que solo intervienen alturas de mira en él. Por otra parte, se eliminan los efectos de la esfericidad y la refracción. 4.3.1.5. METODO DE ESTACIONES EXTERIORES. La condición de equidistancia del aparato a las miras, necesaria en el método de estaciones equidistantes, puede eliminarse si en lugar de estacionar el instrumento en el espacio comprendido entre las miras, se efectúa en el exterior.. Supongamos sean E y E’ las estaciones, en las que EA no es igual a E’B y, por tanto, también serán diferentes los efectos sobre las miras de error residual e. El valor del desnivel vendrá dado por:. En definitiva:. Figura 10. Método de Estaciones Exteriores..

(34) 34 Topografía y Cartografía KASSER, Michel (2001).. Este método se elimina la influencia del error e en las miras, pero no sucede lo mismo, al menos totalmente, con los errores de esfericidad y refracción por no existir igualdad de distancias. La diferencia entre EA y E’B deberá ser siempre pequeña. Este método se aplica para salvar obstáculos como pueden ser ríos, barrancos etc. También se combina con el método de estaciones exteriores en nivelaciones compuestas, y como él tiene el inconveniente de la separación del aparato a las miras lejanas, que ocasiona niveladas más cortas.. 4.3.2. ERROR DE CIERRE, TOLERANCIA Y COMPENSACION EN LA NIVELACION. En una nivelación cerrada, en donde el punto de llegada es el mismo punto de partida, la cota del punto inicial debe ser igual a la cota del punto final, es decir: la suma de los desniveles debe ser igual a cero. La diferencia entre la cota final y la inicial nos proporciona el error de cierre de la nivelación. 4.3.2.1. TOLERANCIA DEL ERROR DE CIERRE: La tolerancia del error de cierre depende de la importancia del trabajo, de la precisión de los instrumentos a utilizar y de las normativas existentes..

(35) 35 Las nivelaciones se pueden clasificar en nivelaciones de primer, segundo y tercer orden, siendo las de tercer orden las de uso común en los trabajos de ingeniería. La tolerancia de cierre generalmente se expresa mediante la siguiente ecuación:. Tn = Tolerancia para el error de cierre en mm m = Valor dependiente de los instrumentos, método y tipo de nivelación requerida K = Longitud total de la nivelación en Km. 4.3.2.2. COMPENSACION DE NIVELACIONES. Si al comparar el error de cierre con la tolerancia resulta que este es mayor que la tolerancia, se hace necesario repetir la nivelación. En caso de verificarse que el error es menor que la tolerancia se procede a la compensación de la misma siguiendo uno de los métodos de compensación que se describen a continuación:. 4.2.2.3. COMPENSACION PROPORCIONAL A LA DISTANCIA NIVELADA.. vemos que la tolerancia está en función de la distancia nivelada, razón por la cual uno de los métodos de ajuste de nivelaciones distribuye el error en forma proporcional a las distancias.. Cuando se trata de una nivelación cerrada, el error de nivelación Siendo Tn > En procedemos a compensar el error proporcionalmente a la distancia nivelada sobre los puntos de cambio. Nótese que, en este método de compensación proporcional a la.

(36) 36 distancia nivelada, el punto A debe ser considerado punto de cambio. En este procedimiento se asume que los errores se cometen en las lecturas adelante o puntos de cambio, afectando la cota del horizonte de las estaciones, por lo que las correcciones a los puntos intermedios se mantienen constantes hasta el siguiente punto de cambio.. 4.2.2.4. COMPENSACION SOBRE LOS PUNTOS DE CAMBIO NIVELADA.. Este método, más sencillo que el anterior, supone que el error se comete sobre los puntos de cambio y que es independiente de la distancia nivelada, por lo que la corrección será:. Siendo N el número de puntos de cambio.. 4.3.3. INCERTIDUMBRE. La incertidumbre es el parámetro que cuantifica la precisión. En el método de nivelación geométrica, se expresa a través del denominado error kilométrico: ek. Este estimador nos indica la incertidumbre existente en un kilómetro que se nivelara con este método. La incertidumbre en una nivelada será el arco que corresponde al ángulo e, en un radio L, es decir:.

(37) 37 4.4. ESCANER 3D FARO FOCUS. permiten medir objetos y edificios complejos de forma rápida, sencilla y precisa. Ahora la pantalla táctil e intuitiva de los modelos Focus es más grande y clara con el fin de ofrecer una experiencia de usuario extraordinaria. Una cámara HDR integrada de 8 megapíxeles captura fácilmente imágenes detalladas al tiempo que proporciona a los datos escaneados en condiciones de iluminación extremas una superposición natural del color. Gracias a sus características convencionales, como el peso reducido, sus pequeñas dimensiones y una batería con 4,5 horas de autonomía por carga, el escáner láser Focus es realmente móvil y escanea de forma rápida, segura y fiable. el láser escáner consta de dos componentes básicos. Por un lado, y como es obvio, de un dispositivo de medida de distancias, el láser; y por otro, de un mecanismo de barrido, que no es sino un sistema motorizado de espejos que desvía el láser procedente del distanciómetro en las direcciones vertical y horizontal. Láser escáner y nubes de puntos. Un horizonte aplicado al análisis arqueológico de edificios Amaia Mesanza Moraza Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea.Al realizar un levantamiento mediante el uso de un Escáner debemos tener en cuenta que este basa la toma de datos en dos fases y el tiempo de recopilación de datos varía de acuerdo a la calidad en la que se deseen generar los mismos, la primera fase consiste de alguna forma en reconocer el área de interés, en esta parte del proceso el escáner toma los datos de una forma lenta, ya que requiere los datos de una manera detallada, al terminar esta etapa, el equipo inicia con una especie de barrido, el cual consiste en de alguna manera rectificar los datos tomados en el primer momento El Escáner 3D FARO FOCUS puede sacar 1 millón de coordenadas por segundo, además de tener la captura con color, con solo 10 minutos de estacionamiento, y un error instrumental.

(38) 38 de lectura de dos milímetros.. Figura 11.Metodo de Medición Escáner Laser. Modena Design Centers 2016 – 2017.. Figura 12. Método de Medición Escáner Laser. Módena Design Centers 2016 – 2017.. 4.4.1. DISTANCIA DE MEDICION. El Faro, de alta velocidad para mediciones y documentación detallada de objetos, espacios y edificios de gran tamaño con un rango de hasta 120 metros el focus 3d genera imágenes tridimensionales fotorrealistas de la realidad gracias a su intuitivo concepto de control de pantalla táctil es sencillo de manejar. La adquisición de datos convencionales y documentación tridimensional de escaneado.

(39) 39 arquitectónico de edificios resulta fácil por el diseño compacto y fácil manejo.. Figura 13. Escaneo Sede Porvenir. Fuente: Propia.. 4.4.2. FUNCIONAMIENTO. Gracias al laser rotativo es utilizado para medir la distancia al objeto el espejo desvía el láser en rotación vertical hasta un punto del objeto y se reflecta,junto con los datos de rotación determinan las coordenadas en un sistema de coordenadas polares e internamente se transforman a un sistema cartesiano del espacio dando así la impresión tridimensional.. Figura 14.Funcionamiento Laser Escáner. Fuente: Propia..

(40) 40. Los escaneos a color son gracias a la cámara digital que tiene incorporada.. Figura 15. Funcionamiento Laser Escáner. Fuente: Propia.. 4.4.3. ESCENE. Este software confina automáticamente los escaneos individuales con la ayuda de los sensores en el FOCO, como el compensador de eje dual, sensor de altura y brújula. Esto ayuda principalmente a la renovación de los edificios existentes donde es necesario preparar planos y dibujos. 4.4.4. CYCLONE LEICA. Este software proporciona al usuario de nubes de puntos el más amplio conjunto de formas para procesamiento de puntos para proyectos de escaneo laser 3D, en ingeniería, topografía, construcción y aplicaciones relacionadas. Cuando se hace la importación de estacionamientos descargados desde Faro focus, en donde se hace la unión de escenas, creando un registro ajustado..

(41) 41 es considerado por muchos como la solución estándar de la industria para capturar, visualizar, extraer, analizar, compartir y representar datos de nubes de puntos como entregables tradicionales o mejorados. El paquete incluye potentes módulos independientes. Cyclone-IMPORTER Muchas organizaciones encuentran la necesidad de utilizar escáneres de otros proveedores, pero preferirían. procesar. estos. datos. con. las. soluciones. de. software. de. Leica.. A través de acuerdos directos con muchos de los otros fabricantes de escáneres, Cyclone IMPORTER proporciona la importación directa de los formatos nativos de nube de puntos de estos. fabricantes.. Admite los fabricantes de escáneres 3D de terceros: •. Faro Focus.. •. Riegl.. •. Optech.. •. Z + F.. •. DotProduct.. 4.4.5. ANALISIS DE ERROR: ASPECTOS EXTERNOS. Existen algunos tipos de errores para tener en cuenta y así generar la confiabilidad del trabajo con ESCANER LASER FARO FOCUS 3D, ya que además del error con el que bien estipulado el instrumento de fábrica existen aspectos necesarios de analizar. 4.4.5.1. ERRORES INSTRUMENTALES. Estos pueden ser sistemáticos o aleatorios dependiendo del diseño del escáner. Los errores aleatorios afectan a la precisión de la medida y la localización del ángulo en los sistemas de.

(42) 42 medición, los errores sistemáticos son generados lo la no linealidad o derivaciones de temperatura en la electrónica. •. La divergencia del haz de laser es la anchura que alcanza el haz con la distancia recorrida. La divergencia del haz tiene una fuerte influencia con la resolución de la nube, tiene efecto en la localización del punto medido. La aparente localización del punto observado está en la línea central del haz emitido.. •. Problema de Borde partido ya que el láser choca con un borde de un objeto, este se divide en dos; una parte se refleja en la primera parte del salto del borde mientras que la otra parte va más lejos hasta que alcanza otra superficie.. •. La Ambigüedad En La Distancia y Ambigüedad Angular; en un escáner por triangulación proporcionan una ambigüedad en la distancia de 5mm y 50mm para una distancia de 50 m, estos errores son minimizados al realizar la media o al ajustar las nubes de puntos. En cuanto a la ambigüedad angular, quiere decir que un diferencia angular pequeña puede convertirse en un error grande debido a que este es proporcional a la distancia de medición, esto depende de la posición de los espejos y la precisión en la medición de ángulos. 4.4.5.2. ERRORES POR OBJETOS. Un haz de laser está afectado por •. la absorción de la señal que viaja por el aire.. •. la reflexión del material sobre el que se mide..

(43) 43 •. El ángulo entre el láser y la superficie medida.. Esto quiere decir que para superficies oscuras la señal reflejada es débil y por esto la precisión del punto se ve afectada por el ruido, y al ser muy transparente la superficie, el haz de luz se propagara por el aire y no será el punto que se desea con exactitud.. Figura 16. Efectos de la refracción en materiales semitransparentes no homogéneos. (Contreras, 2014). 4.4.5.3. ERRORES CAUSADOS POR EL MEDIO AMBIENTE Las condiciones medioambientales alrededor del escaneo son. •. LA TEMPRERATURA:. Los escáneres láser solo funcionaran bien en un rango de rango de temperatura. Incluso dentro de este rango se pueden observar desviaciones en las distancias. Esta dentro del escáner puede ser más alta que en el exterior de este, debido al calor interno y e resultante como el sol, y la externa podría calentar el trípode y de esta manera provocar que se dilate y distorsione lentamente los datos. •. LA ATMOSFERA:.

(44) 44 los errores naturales provienen principalmente de las variaciones atmosféricas de temperatura, presión y humedad, lo que afecta al índice de refracción y modifica la longitud de onda electromagnética donde la luz del láser depende en gran medida de la densidad del aire. Para distancias largas o mediciones de alta precisión es obligatorio aplicar los parámetros de corrección atmosférica. •. LA RADIACION:. la precisión en la distancia puede estar influenciada por una radiación externa, como por ejemplo las fuentes fuertes de iluminación externa. •. EL MOVIMIENTO:. El escáner a hacer escaneados a una gran velocidad 2.000 a 500.000 puntos por segundo, por lo cual los escáneres basados en tiempo de vuelo de 10 minutos este es susceptible de vibraciones que produce el movimiento de sus ejes como a su alrededor.. 4.4.5.4. ERRORES EN LOS EJES. Ya que es una herramienta de precisión es necesario enviarlo a la fábrica para recibir servicios de re calibración donde se ejecutan mediciones y ajustes de componentes internos. 1. Los ejes horizontales: Hacen el giro de rotación del espejo de escaneado. 2. Los ejes de colimación: son los que pasan por el centro del espejo de escaneado y el centro de a la huella del láser sobre la superficie del objeto escaneado. 3. Los ejes verticales.

(45) 45 Son los que permiten que la luz de laser se pueda mover de forma horizontal, esté es el hace la rotación de la parte de arriba del escáner o el eje ortogonal a los ejes de balanceo de los espejos. Según la fabricación ejes no están alineados con exactitud, por esto genera un error de colimación y de horizontalidad.. 4.4.5.5. ERRORES METODOLOGICOS. Se deben al método topográfico elegido o a la experiencia de los usuarios con esta tecnología como: •. El establecimiento de la densidad de malla de resolución.. •. Incorrecta elección del escáner. •. a técnica empleada para registrar las diferentes nubes de puntos. 4.4.6. ERRORES DE PRECISION. A continuación, se mencionarán los tipos de errores involucrados en la toma de datos ya sean de escáner o de otro tipo, los cuales afectan de una u otra manera la precisión en la entrega final de la información. 4.4.6.1. ERROR ABSOLUTO. Se establece el error absoluto, este no es más si no la diferencia entre el valor obtenido en el proceso de la tarea o actividad propuesta y el valor real, y se obtiene de la diferencia entre el valor obtenido en la medición y el valor verdadero, condensándolo en una ecuación la cual es: Ea= x-X, donde x es el valor obtenido en la medición y X el valor real. El otro error que se debe.

(46) 46 tener en cuenta es el error relativo el cual está definido por el cociente entre el error absoluto y el valor real, dado por la fórmula:. FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA. Escuela Universitaria de Ingenieros Técnicos de Minas Torrelavega. Para este tipo de levantamientos con escáner, se deben considerar además de los errores de precisión típicos ya establecidos, unos del equipo como tal, a su parte física y a los elementos que pueden incidir en la toma de datos, se deben tener en cuenta aspectos físicos como el estado y la potencia que tiene el láser, el estado de los espejos que reflejan la señal de la luz, a la calibración del equipo, entre muchos otros.. 4.4.6.2. ERROR MEDIO CUADRATICO. Es la medición del promedio que se obtiene a partir del resultado de la diferencia de los errores elevados al cuadrado, para de esta manera deducir una diferencia entre los datos reales y los datos tomados. El error cuadrático medio depende de los puntos (xi , yi), y por supuesto, de la recta que se utilice. El tamaño absoluto del ECM depende de las unidades de medida que se estén utilizando. Un curso de estadística para principiantes (Alumnos y profesores...) Fernando San Segundo 15 de enero de 2013. Se puede expresar de la siguiente manera:. 4.4.6.3. DESVIACION ESTANDAR. Es el resultado obtenido a partir del sumatorio total de todos los errores arrojados elevados al cuadrado, sobre la cantidad total de datos obtenidos menos 1, de la manera n-1, Es la raíz media cuadrática de las desviaciones. Es muy utilizada en el análisis estadístico de errores. Para un número finito n de datos; UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES INGENIERÍA EN.

(47) 47 AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL Cátedra de Instrumentos y Mediciones – Docente: Adrián E. Ronconi, Se expresa de la siguiente manera:. 4.4.6.4. ERROR GRUESO. Son en gran parte de origen humano, como la mala lectura de los instrumentos, ajuste incorrecto y aplicación inapropiada, así como equivocaciones en los cálculos UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES INGENIERÍA EN AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL Cátedra de Instrumentos y Mediciones – Docente: Adrián E. Ronconi. Durante la toma de datos en terreno y posteriormente en el proceso de los mismos en oficina, es común encontrarse con errores en los que se involucran aspectos de índole humana y que dada su condición pueden ser graves y atribuidos al personal encargado de realizar las labores, teniendo en cuenta que la toma de datos no siempre contiene aspectos meramente humanos, es decir, es de ajuste, mala lectura o una mala aplicación, en ocasiones, también se pueden atribuir al equipo, esto debido al desgaste y uso dado sin un mantenimiento adecuado.. 4.5. NUBE DE PUNTOS. Gran conjunto de puntos adquiridos mediante escáneres láser 3D u otras tecnologías para crear representaciones tridimensionales de las estructuras existentes. A partir de un archivo generado que contenga nubes de puntos se puede establecer una forma general de una construcción, además de hacer ciertos ajustes necesarios en cuanto a diseño se.

(48) 48 refiere, se puede establecer una idea de la magnitud a nivel presupuestal y demás. Al tener más cantidad de puntos, se obtendrá mejor calidad en la visualización de la información, por eso es importante antes de efectuar un escaneo o alguna labor relacionada configurar los equipos de tal forma que en cada toma de datos referencie con una cantidad de puntos acorde al nivel de detalle y calidad que se quiere obtener. https://knowledge.autodesk.com. 4.5.1. REGISTRO DE NUBE DE PUNTOS. El proceso se podría decir que es simple dado que las escenas están unidas entre si en el momento de guardar los datos en la memoria interna del escáner, sin embargo en los archivos que se generan y se suben al software en el cual se va a realizar la labor de creación del modelo, se evidencia |. 4.5.2. GEOREFERENCIACIÓN Y REGISTRO DE TRAGETS Y ESFERAS.. La conexión de los escaneos se realiza a través de Targets y esferas.; Los objetivos tienen coordenadas, y con ellos, el modelo está siendo georeferenciado. Estos elementos sirven como elementos comunes que son recurrentes en las diferentes áreas escaneadas y, por lo tanto, conectan. elementos. para. los. diferentes. archivos. generados. con. los. escaneos.. LEVANTAMIENTO 3D DE UNA ESTACIÓN DE METRO A PARTIR DE NUBES DE PUNTOS CAPTURADOS CON LÁSER ESCÁNER TERRESTRE (TLS). Proyectista/s: Óscar Pérez Tejero. Los elementos conocidos como targets o dianas, son parte fundamental en la georeferenciación de cada escena para así posteriormente ubicar espacialmente un proyecto, ya que previamente al estacionamiento del escáner para iniciar las labores de toma de datos, es.

(49) 49 necesario establecer unos puntos de control específicos, ideales en los que se pueda generar una especie de traslapo entre escena y escena. Los targets físicamente deben ser de fácil visualización, deben diferenciarse de cada uno de los otros elementos que se encuentren en las imágenes a tomar. (Ver figura 17). En la escena vista en el software se podrá ver el target ubicado. (ver figura 18). Los lugares con fácil acceso no presentan problemas a la hora de colocar las dianas. Las dianas artificiales pueden ser de formas muy variadas. Teoría y práctica del Escaneado Láser Terrestre Material de aprendizaje basado en aplicaciones prácticas preparado por el proyecto Herramientas de aprendizaje para el levantamiento tridimensional avanzado en la conciencia de riesgos (3DRiskMapping). Por lo general son usadas las dianas que vienen predeterminadas en algún software o creadas de acuerdo a las necesidades, podrán ser numeradas para posteriormente ser impresas en hojas de papel y organizadas de acuerdo a la organización pre establecida en la ubicación de los puntos con la estación total.. Figura 17. Target 001 para referenciación de targets. Fuente: propia.

(50) 50. Figura 18. Target 001 Visualización desde Cyclone para georeferenciación. Fuente: propia. En el caso de las esferas no es necesario como tal darle coordenadas a cada una, estas servirán posteriormente para unir las escenas, Las esferas no tienen coordenadas, solo se utilizan para crear un modelo continuo. LEVANTAMIENTO 3D DE UNA ESTACIÓN DE METRO A PARTIR DE NUBES DE PUNTOS CAPTURADOS CON LÁSER ESCÁNER TERRESTRE (TLS). Proyectista/s: Óscar Pérez Tejero. Sin embargo de manera aleatoria en el momento de realizar levantamiento con estación total se deberían tomar puntos preferencialmente marcados con el radio de la base de cada una para tener precisión, esto con el fin de hacer un chequeo en el momento de registrar en el software correspondiente.. 4.6. BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) VS CAD (COMPUTER ASISTANT DESSIGN). BIM (Building Information Modeling), o modelo de información de construcciones, se considera el proceso mediante el cual se condensa la información física de una construcción y a través del uso de software especializado en un modelo en 3D, en este, se pueden establecer no solo la geometría, extensión, sino además texturas, materiales, entre otros aspectos. Las aplicaciones BIM (Building Information Modeling) imitan el proceso real de.

(51) 51 construcción. En lugar de crear dibujos con líneas 2D se construyen los edificios de forma virtual modelándolos con elementos reales de construcción, como muros, ventanas, forjados, cubiertas, etc. Esto permite a los arquitectos diseñar edificios de la misma forma en que son construidos. BIM da un flujo completamente distinto a CAD, esto ya que facilita la forma de diseñar o rediseñar sobre una construcción real, adicional a esto cuando es usado CAD de alguna manera se pierde la relación entre planos y modelo en 3D, ya que para generar el segundo se debe usar el primero, con el uso de BIM todo está relacionado de manera bidireccional, además que se puede considerar como un proceso más amigable con el medio ambiente.. Figura 19. Beneficios del BIM con respecto al diseño CAD. https://www.graphisoft.es/archicad/open_bim/about_bim/. 4.6.1. NIVELES DE MODELADO EN BIM. Existen principalmente tres niveles de detalle en el que se puede entregar un proyecto de modelado utilizando la tendencia o el proceso BIM, dependiendo el tipo de labor se ejecuta se entrega un material debidamente detallado, es importante previamente establecer el nivel de detalle al que se va a llegar en un modelo digital en 3D, teniendo en cuenta cada aspecto que involucra la toma de datos, el proceso de los mismos y la entrega final del proyecto..

(52) 52 Como lo explica en una guía elaborada por GD-INCO, empresa de servicios de ingeniería y arquitectura en el sector de la edificación, industria y obra civil e infraestructuras y especializada en el diseño de proyectos de arquitectura, estructuras e instalaciones a partir de modelos BIM, que me ha parecido mucho más interesante y sobre todo, ÚTIL, ya que establecen menos niveles pero los definen para toda la documentación del proyecto. PILAR JIMÉNEZ ABÓS Arquitecto/BIM Manager/Project Manager. Entre el nivel de detalle solicitado para la entrega final de un proyecto cabe la posibilidad de entregar material de video, fotografías, modelos 3D o simplemente planos en 2D tomados de la asociación de nubes de puntos. 4.6.1.1. NIVEL C. Nivel básico de representación exterior para entendimiento de volumetrías complejas y representaciones. exteriores.. gdINCO. MATERIAL. AUDIOVISUAL. –. INFOGRAFIA. EXTERIOR. Nivel en el que se llega a un nivel de detalle básico, se muestra la edificación de una manera general y únicamente exterior, no es necesaria la representación interna de la construcción, a este nivel se llega para observar de una manera general la disposición general del proyecto constructivo, su ubicación espacial y algunos detalles de acabados. 4.6.1.2. NIVEL B. Nivel con mayor detalle de fachada y textura de acabados, es el nivel idóneo para una representación exterior. dingo MATERIAL AUDIOVISUAL – INFOGRAFIA EXTERIOR. Cuando se realiza un levantamiento con scanner 3D a una construcción, se desea llegar a un nivel de detalle en el cual se pueda entender una construcción no solo a nivel general, se requiere un nivel de detalle superior a lo básico, en el cual de alguna manera el observador pueda establecer algunos materiales, acabados, proporciones y demás detalles que son tan importantes.