obtenciÓn de un modelo tridimensional (3d) del...
TRANSCRIPT
OBTENCIÓN DE UN MODELO TRIDIMENSIONAL (3D) DEL EDIFICIO
NATURA DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE
CALDAS POR MEDIO DEL ESCANER LASER TERRESTRE.
Presentado por:
Diana Marcela Tique Chaves
Nicolás Rojas Concha
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Proyecto curricular Tecnología en Levantamientos Topográficos
Bogotá D.C., 2020
OBTENCIÓN DE UN MODELO TRIDIMENSIONAL (3D) DEL EDIFICIO
NATURA DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE
CALDAS POR MEDIO DEL ESCANER LASER TERRESTRE.
Presentado por:
Diana Marcela Tique Chaves
Cód.: 20161031014
Nicolás Rojas Concha
Cód.: 20161031037
Trabajo de grado en la modalidad de monografía para optar por el título de:
Tecnólogo en Topografía
Director:
Carlos Alfredo Rodríguez Rojas
Ing. Topográfico; Esp. En SIG
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Proyecto curricular Tecnología en Levantamientos Topográficos
Bogotá D.C., 2020
Nota Aclaratoria
Artículo 117:
La Universidad Distrital Francisco José de Caldas
No será responsable de las ideas expuestas
Por el graduado en el trabajo de grado
Según el artículo 029 de 1988
Nota de aceptación
El comité de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas aprueba el trabajo de
grado titulado “OBTENCIÓN DE UN MODELO TRIDIMENSIONAL (3D) DEL
EDIFICIO NATURA DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE
CALDAS POR MEDIO DEL ESCANER LASER TERRESTRE” en cumplimiento a
los requisitos para obtener el título de Tecnólogo en Topografía.
Nota de aceptación
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
Director: Ing. Carlos Alfredo Rodríguez
Revisor: Ing. Julio Hernán Bonilla
v
Agradecimientos
Este logro se lo dedico a mi familia quienes depositan su fe en mi incluso ante las
adversidades, a mi padre quien desde un inicio se ha sentido orgulloso de mi como yo
de él, a mi madre la cual ha estado presente y me obsequia su amparo, a Yennifer quien
ha sido mi apoyo y me ofreció la motivación para cumplir este sueño. Pero sobre todo
agradezco a la universidad y mis amigos que me otorgaron su respaldo y compañía a lo
largo del camino.
Nicolás Rojas Concha
Agradezco a mi familia por su apoyo, educación y amor que me permitieron concluir
de la mejor manera mi proyecto de grado, también a mis amigos y compañeros por su
acompañamiento durante este proceso, en especial a Johan Salazar por su incondicional
colaboración en las diferentes etapas del proyecto
Por ultimo agradezco a los administrativos, docentes y demás profesionales que
laboran en la facultad por su disposición y tiempo que optimizaron la realización del
proyecto, destacando al docente Carlos Alfredo Rodríguez Rojas, por sus enseñanzas y
conocimientos, sin los cuales habría sido imposible culminar este trabajo.
Diana Marcela Tique Chaves
vi
Resumen
El siguiente proyecto de grado tiene como fin el generar un modelo tridimensional del
edificio Natura en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas en su sede de vivero.
Inicialmente se explicará el uso de las tecnologías TLS, diversos conceptos para su
entendimiento, los diversos equipos presentes, la metodología aplicada con el paso a paso
para la toma de la información junto con los resultados logrados.
Este proyecto se basa en tres pasos como eje estructural, inicialmente se realiza una
captura de la información con el fin de realizar una pre visualización, asimismo una fase
en campo con la que se espera la recolección completa de la información y finalmente un
trabajo en oficina con el fin de consolidar la información en un solo modelo
tridimensional.
A continuación, se expondrá la metodología clara y concisa la cual fue aplicada para
el desarrollo del proyecto en conjunto con los análisis de los resultados obtenidos y a su
vez resaltando las recomendaciones necesarias al momento de realizar un proyecto con el
uso del escáner laser terrestre.
PALABRAS CLAVE: Tecnologías TLS, Modelo tridimensional, Captura de
información, Edificio Natura.
vii
Abstract
The following undergraduate project aims to generate a three-dimensional model of
the Natura building at the District University Francisco José de Caldas in its
headquarters in Vivero. Initially, the use of TLS technologies, various concepts for
understanding, the various teams present, the methodology applied with the step-by-step
to take the information together with the results achieved will be explained.
This project is based on three steps as a structural axis, initially a capture of
information is performed in order to perform a pre-visualization, as well as a field phase
with which the complete collection of information is expected and finally an office job
in order to consolidate the information into a single three-dimensional model.
The clear and concise methodology, which was applied for the development of the
project in conjunction with the analysis of the results achieved, will be outlined below,
while highlighting the recommendations necessary at the time of a project using the
terrestrial laser scanner.
KEYWORDS: TLS Technologies, 3D Model, Information Capture, Natura Building.
viii
Tabla de contenido
Pg.
Resumen ....................................................................................................................... 6
Abstract ........................................................................................................................ 7
Introducción ............................................................................................................... 17
Objetivos .................................................................................................................... 18
Marco teórico ............................................................................................................. 19
Tecnología TLS ..................................................................................................... 22
Categorías. ......................................................................................................... 22
Clasificación por visibilidad .............................................................................. 24
Principios del escáner laser ................................................................................ 26
Mediciones con luz ............................................................................................ 30
Medición basada en tiempo ............................................................................... 35
Equipo .................................................................................................................... 40
Mejoramiento del entorno escaneado con targets .............................................. 43
General ............................................................................................................... 44
Objetivos de papel (tablero de ajedrez) ............................................................. 45
Esferas de referencia .......................................................................................... 46
Densidad de puntos por su resolución ............................................................... 46
Antecedentes .............................................................................................................. 47
Metodología ............................................................................................................... 48
Planeación .............................................................................................................. 49
ix
1. Caracterización de la información ............................................................ 51
2. Proyección de trabajo en campo ............................................................... 51
Captura de datos ......................................................................................................... 53
1. Poligonal ................................................................................................... 53
2. Desarrollo de la poligonal: ....................................................................... 54
3. Ubicación de auxiliares y targets .............................................................. 55
4. Resultados de la poligonal y auxiliares .................................................... 57
5. Escaneos ................................................................................................... 58
6. Ubicación de puntos de esferas ................................................................ 61
7. Captura de las escenas .............................................................................. 62
8. Nivelación ................................................................................................. 65
9. Calculo ITRF y Epoca .............................................................................. 66
Trabajo en oficina ...................................................................................................... 70
1. Organización de los datos: ........................................................................... 70
2. Limpieza de las escenas ............................................................................... 70
3. Registro ........................................................................................................ 72
4. Colorización ................................................................................................. 74
5. Georreferenciación ....................................................................................... 75
6. Generación de la nube de puntos.................................................................. 77
Resultados y análisis .................................................................................................. 79
Conclusiones .............................................................................................................. 81
Recomendaciones ...................................................................................................... 82
x
Bibliografía ................................................................................................................ 83
Anexos ....................................................................................................................... 84
xi
Índice de tablas
Tabla 1 Especificaciones del Escáner Aéreo ............................................................. 19
Tabla 2 Especificaciones Escáner Móviles ................................................................ 19
Tabla 3 Especificaciones Static 3D Scanner con láser de largo rango (1 a 1,6 km) .. 20
Tabla 4 Static 3D Scanner con láser de corto rango (130 – 330 m) .......................... 20
Tabla 5. Especificaciones Scanner para túneles ........................................................ 21
Tabla 6. Especificaciones Scanner de alta densidad .................................................. 21
Tabla 7. Especificaciones Escáner laser manual ....................................................... 21
Tabla 8: Tabla de riesgos derivables de cada clase de sistema láser ......................... 29
Tabla 9: Tabla de Medidas de control de cada clase de sistema láser ....................... 31
Tabla 10: Equipo del escáner laser ............................................................................ 40
Tabla 11: costado derecho escáner laser FARO ........................................................ 41
Tabla 12: Partes dentro de la cubierta del escáner laser FARO. ................................ 41
Tabla 13: Costado izquierdo escáner laser FARO. .................................................... 42
Tabla 14: Parte frontal del escáner laser terrestre FARO. ......................................... 42
Tabla 15: Resolución y densidad de puntos ............................................................... 46
Tabla 16. Caracterización de planos existentes ......................................................... 51
Tabla 17. Placas de referencia ................................................................................... 55
Tabla 18. Error angular de la poligonal ..................................................................... 57
Tabla 19. Error en distancia por proyecciones .......................................................... 57
Tabla 20. Resultados de la poligonal ......................................................................... 58
Tabla 21. Configuraciones previas ............................................................................ 60
Tabla 22. Datos de la nivelación ................................................................................ 66
Tabla 23. Calculo de ITRF y época ........................................................................... 69
Tabla 24. Calculo de coordenadas Planas Cartesianas .............................................. 69
xii
Tabla 25. Coordenadas de los targets ........................................................................ 76
Tabla 26. Medidas de rectificación ............................................................................ 80
xiii
Listado de ilustraciones
Ilustración 1. Tecnologías TLS. ................................................................................. 22
Ilustración 2: Escáner laser estático ........................................................................... 23
Ilustración 3: Escáner laser dinámico (DRONE) ....................................................... 24
Ilustración 4: visibilidad. ........................................................................................... 24
Ilustración 5: Escáner tipo cámara. ............................................................................ 25
Ilustración 6: Escáner hibrido. ................................................................................... 25
Ilustración 7: Escáner panorámico. ............................................................................ 26
Ilustración 8: Prisma que convierte la luz blanca en los diferentes colores .............. 26
Ilustración 9: El espectro electromagnético ............................................................... 27
Ilustración 10: Principios de la triangulación ............................................................ 32
Ilustración 11: Principio del escáner laser basado en la triangulación ...................... 33
Ilustración 12: Técnicas de proyección utilizadas en los escáneres de triangulación 35
Ilustración 13: Principio de un escáner laser basado en el tiempo de vuelo .............. 36
Ilustración 14: Escáneres láser basados en tiempo de vuelo ..................................... 37
Ilustración 15: Principio de un escáner laser basado en el cambio de fase ............... 38
Ilustración 16: Escáneres láser basados en fase ......................................................... 39
Ilustración 17: Equipo ................................................................................................ 40
Ilustración 18: Costado derecho ................................................................................ 40
Ilustración 19: Dentro de la cubierta .......................................................................... 41
Ilustración 20: Costado Izquierdo .............................................................................. 42
Ilustración 21: Frontal ................................................................................................ 42
Ilustración 22: Checkboard and sphere target ............................................................ 43
Ilustración 23: Organigrama de la metodología ........................................................ 48
Ilustración 24 Búsqueda de la información en planeación ........................................ 50
xiv
Ilustración 25 Planos de planeación Universidad Distrital Famarena, piso 1 ........... 50
Ilustración 26 Plano de planeación Universidad Distrital Famarena, piso 2 ............. 51
Ilustración 27. Proyección en campo ......................................................................... 52
Ilustración 28. Estación total PENTAX V-325N ....................................................... 54
Ilustración 29. Demarcación delta 2………………………………………………...56
Ilustración 30. Demarcación delta 3.... ...................................................................... 54
Ilustración 31. Estacionamiento del equipo, delta 3 ................................................ 56
Ilustración 32. Estacionamiento del equipo, delta 6 ............................................. 54
Ilustración 33. Trazado de la poligonal, Google Earth .............................................. 55
Ilustración 34. Deltas auxiliares ................................................................................. 56
Ilustración 35. Target escaleras de 1-2 piso ........................................................... 58
Ilustración 36. Target piso 1, audiovisuales ........................................................... 56
Ilustración 37. Configuración del escáner ................................................................. 58
Ilustración 38. Identificadores de la resolución ......................................................... 60
Ilustración 39. Tabla de resolución vs distancia ........................................................ 60
Ilustración 40. Posicionamiento puntos de esferas .................................................... 61
Ilustración 41. Posicionamiento del escáner y esferas ............................................... 62
Ilustración 42. Limpieza entrada, piso 1 ................................................................ 62
Ilustración 43. Limpieza aulas, piso 1 ................................................................ 62
Ilustración 44. Escaneo corredor, piso 1 ................................................................ 63
Ilustración 45. Escaneo rampa, piso 1 ................................................................ 63
Ilustración 46. Escaneos de aulas, piso 4 ............................................................... 63
Ilustración 47. Escaneo aulas , piso 1 ............................................................... 63
Ilustración 48. Escaneos de biblioteca, piso 2 ........................................................ 64
Ilustración 49. Escaneos escaleras biblioteca ........................................................ 64
xv
Ilustración 50. Escaneo coordinación Tec. Topografía ......................................... 64
Ilustración 51. Escaneo aula 121, coordinación ......................................... 64
Ilustración 52. Escaneos rampa, piso 4 ............................................................ 64
Ilustración 53. Escaneos escaleras, piso 2 ................................................................. 64
Ilustración 54. Entrada sala de profesores, piso 1 .................................................. 65
Ilustración 55. Sala de profesores, piso 1 .................................................. 65
Ilustración 56.Almacén de topografía, lado izquierdo ........................................... 65
Ilustración 57. Almacen de topografía, lado derecho ........................................... 65
Ilustración 58. Nivelación geométrica, piso 2 ............................................................ 66
Ilustración 59. Nivelación geométrica, piso 2,vista atrás .......................................... 66
Ilustración 60. Actualización de la Red Geodésica FAMARENA ............................ 67
Ilustración 61. Cálculo de velocidades ...................................................................... 67
Ilustración 62.iteraciones en la página web EUREF Permanent GNSS Network ..... 68
Ilustración 63. Conversión de coordenadas Geocéntricas a Planas Cartesianas ........ 68
Ilustración 64. Cálculo de ondulación geoidal ........................................................... 69
Ilustración 65. Selección del polígono, vista planar ................................................ 71
Ilustración 66. Selección del polígono, vista 3D ....................................................... 71
Ilustración 67. Eliminar datos del polígono, vista planar ......................................... 71
Ilustración 68. Eliminar datos del polígono, vista 3D .............................................. 71
Ilustración 69. Escena limpia, vista planar ............................................................. 71
Ilustración 70. Escena limpia, vista 3D ............................................................. 71
Ilustración 71. Resultados de la limpieza (antes) ........................................................ 72
Ilustración 72. Resultados de la limpieza (después) .................................................. 72
Ilustración 73. Registro .............................................................................................. 73
Ilustración 74. Selección de escenas .......................................................................... 73
xvi
Ilustración 75. Unión de escenas ............................................................................... 74
Ilustración 76. Visualización previa .......................................................................... 74
Ilustración 77. Proceso Colorización ..................................................................... 75
Ilustración 78. Antes de la colorización ..................................................................... 75
Ilustración 79. Resultado de modelo con colorización .............................................. 75
Ilustración 80. Cuadro de coordenadas del modelo ................................................... 76
Ilustración 81. Parámetros de la nube de puntos ....................................................... 77
Ilustración 82. Nube de puntos .................................................................................. 78
Ilustración 83. Resultados registro ............................................................................. 79
Ilustración 84. Resultados de la nube de puntos ........................................................ 80
Ilustración 85. Anexo cálculo de la poligonal cerrada, datos principales .................. 84
Ilustración 86. Anexo imagen del plano topográfico de la poligonal cerrada ........... 84
Ilustración 87. Anexo cartera de nivelacion geométrica ............................................ 85
Ilustración 88. Anexo carpetas con crudos de los escaneos de cada piso .................. 85
Ilustración 89. Anexo vista de la nube de puntos ...................................................... 86
17
Introducción
Inicialmente el escáner laser nace como una herramienta para facilitar y optimizar la
producción en masa, pues permitía hacer revisiones de calidad en un corto tiempo y
mejoras en los diseños de los productos (3DRiskMapping). El uso del escáner laser se
convirtió en una novedad tecnológica, la cual se adaptó a diferentes áreas ingenieriles
como lo es la topografía, otorgando soluciones en la obtención de cartografía y modelos
digitales de elevación de forma rápida y precisa (Porraz Díaz, Cáceres Jiménez, & Gallo
Lancheros, 2014).
El modelamiento 3D se presta al usuario para adaptar, mejorar, diseñar y reconocer
el terreno que lo rodea con fiabilidad y eficacia. El siguiente proyecto se centra en el
levantamiento topográfico y arquitectónico hecho con escáner laser, para ello se
requiere de tres pasos fundamentales, la caracterización de la información previa al
proyecto, la planeación y captura de los datos de trabajo y finalmente unificación de
escenas; todo esto para proporcional a la universidad una nueva herramienta para el
mantenimiento y mejora de las instalaciones.
18
Objetivos
General:
Obtener un modelo tridimensional (3D) a partir del uso de Escáner Laser Terrestre de
los 4600 m2 aproximados de área del edificio Natura de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas.
Específicos:
- Caracterizar la información existente sobre el edificio natura de la facultad demedio
Ambiente.
- Capturar los 4600 m2 aproximados del área que comprende el edificio Natura en la
facultad de medio ambiente.
- Consolidar las escenas del levantamiento topográfico en una nube de puntos como
un modelo tridimensional del edificio.
19
Marco teórico
El escáner laser terrestre (TSL) es un “dispositivo que analiza un objeto o una escena
para reunir datos de su forma y ocasionalmente su color. La información obtenida se
puede usar para construir modelos digitales tridimensionales que se utilizan en una amplia
variedad de aplicaciones. Desarrollados inicialmente en aplicaciones industriales
(metrología, automóvil), los escáner láser han encontrado un vasto campo de aplicación
en actividades como la arqueología, arquitectura, ingeniería y entretenimiento”Fuente
especificada no válida., quien también especifica los tipos de escáner laser disponibles
en el mercado, según su finalidad y características, lo separa en los siguientes equipos:
Escáner Aéreo
Tabla 1 Especificaciones del Escáner Aéreo
Características Especificaciones
Distancia de
escaneo Desde 500 hasta 3000 metros.
Separaciones
de puntos Alrededor de 20 cm (rango de referencia)
Valores de
referencias
Desde U$500,000 dólares a U$2,000,000,
considerando sistema completo (Aplicaciones de
post proceso, sin avión) y considerando la
implementación.
Mercado
Objetivo
Equipamiento ideal para levantamientos de
terrenos extensos (Forestales, proyectos de
distribución de energía, topografía con
aplicaciones viales, etc.)
Escáner móvil
Tabla 2 Especificaciones Escáner Móviles
Características Especificaciones
Distancia de
escaneo
De 1 - 150 metros (referencial dependerá del
equipo)
Separaciones
de puntos Alrededor de +- 5 cm (rango de referencia)
20
Valores de
referencias Entre U$250,000 hasta U$550,000 dólares
Mercado
Objetivo
Equipamiento ideal para levantamientos
asociados a infraestructura vial.
Static 3D Scanner con láser de largo rango (1 a 1,6 km)
Tabla 3 Especificaciones Static 3D Scanner con láser de largo rango (1 a 1,6 km)
Características Especificaciones
Distancia de
escaneo
Desde 5m - 2,5 km (aproximada dependiendo del
equipo)
Separaciones
de puntos Alrededor de +- 2 cm (rango de referencia)
Valores de
referencias
Valores del equipamiento entre U$60,000 dólares
a U$120,000, considerando sistema completo e
implementación.
Mercado
Objetivo
Equipamiento utilizado para todo tipo de
levantamientos, estructuras, minería, plantas,
terrenos, etc.)
Static 3D Scanner con láser de corto rango (130 – 330 m)
Tabla 4 Static 3D Scanner con láser de corto rango (130 – 330 m)
Características Especificaciones
Distancia de
escaneo
Desde 0,5 m hasta 130 m o 330 m (dependiendo
del equipo a utilizar)
Separaciones
de puntos Alrededor de +- 0,5 cm (condiciones ideales)
Valores de
referencias
Valores del equipamiento entre U$35,000 hasta
U$65,000 dólares.
Mercado
Objetivo
Estructuras, instalaciones, plantas, piping,
fachadas, monumentos nacionales, túneles.
21
Scanner para Túneles
Tabla 5. Especificaciones Scanner para túneles
Características Especificaciones
Distancia de
escaneo
Desde 1 m hasta 500 m (dependiendo del equipo
a utilizar)
Separaciones
de puntos Alrededor de +- 2 cm
Valores de
referencias
Valores del equipamiento entre U$60,000 a
U$90,000 dólares
Mercado
Objetivo Túneles, cavidades, diques de traspaso, etc.
Scanner de Alta Densidad (Aplicaciones Mecánicas y Orgánicas)
Tabla 6. Especificaciones Scanner de alta densidad
Características Especificaciones
Distancia de
escaneo Hasta 30 cm del objetivo.
Separaciones
de puntos Alrededor de +- 0,004 cm
Valores de
referencias
Valores del equipamiento entre U$50,000 a
U$60,000 dólares
Mercado
Objetivo
Piezas de alta precisión, ingenierías inversas
mecánicas, etc.
Escáner Láser Manual
Tabla 7. Especificaciones Escáner laser manual
Características Especificaciones
Distancia de
escaneo Desde 0,5 m a 3 m del objetivo.
Separaciones
de puntos Alrededor de +- 2,5cm
Valores de
referencias
Valores aproximados entre U$12,000 hasta
U$16,000 dólares
Mercado
Objetivo Monumentos, pipes, interiores, instalaciones, etc.
22
Tecnología TLS
Un Escáner Terrestre de Laser, TLS, es un dispositivo, por lo general montado sobre
un trípode o plataforma estable, que explora, por medio de un fino haz de Laser, los
elementos del espacio circundante, en forma tal, que, a cada punto del objeto explorado,
se le asigna, las coordenadas reales que está ocupando en nuestro sistema de
representación espacial. El dispositivo por lo general, se mueve a pequeños incrementos
angulares de izquierda a derecha, y entre cada incremento, que representa una medida del
Angulo Horizontal del escáner, éste queda en forma estática, y su telescopio, o un espejo
giratorio, se mueve de abajo hacia arriba, y va disparando el Laser a intervalos
predeterminados, calculando con esos disparos, la distancia entre el escáner y el punto,
donde la luz láser se refleja y se devuelve. (Márquez, 2010)
Ilustración 1. Tecnologías TLS.
Tomado de: “Tratado sobre el escáner terrestre tls”
Categorías.
La tecnología actual de los escáneres láser se puede dividir en dos categorías, estático
y dinámico.
Estático
23
Cuando el escáner se mantiene en una posición fija durante la toma de datos, se llama
escaneado láser estático. Las ventajas de este método son la alta precisión y la relativa
alta densidad de puntos. El láser escáner estático suele ser el método más extendido a la
hora de realizar escaneados terrestres. Sin embargo, no todos los escáneres láseres
terrestres son estáticos. (3D RiskMapping, 2008)
Ilustración 2: Escáner laser estático
Tomado de “www.faro.com”
Dinámico
En los casos de láser escáner dinámico, el escáner se suele montar en una plataforma
móvil. Estos sistemas requieren otros sistemas de posicionamiento adicionales tales como
INS o GPS, lo que hace que el sistema completo sea más complejo y caro. Ejemplos de
láser escáner dinámico los encontramos en aeroplanos (láser escáner aerotransportado),
escáneres sobre vehículos o plataformas aéreas no tripuladas. (3D RiskMapping, 2008)
24
Ilustración 3: Escáner laser dinámico (DRONE)
Tomado de “www.stormbee.com”
Clasificación por visibilidad
Ilustración 4: visibilidad.
Tomado de: “Tratado sobre el escáner terrestre tls”
1. Tipo cámara: Por lo general el cuerpo no gira horizontalmente y su campo de vista
está limitado a ángulos desde 30 a 45 grados en horizontal, y unos 60 grados
máximos en vertical. Están bastantes limitados a un ancho de escena específicos,
y consisten desde el punto de vista óptico, en un espejo interno que incrementa su
ángulo horizontalmente, para que otro espejo interno realice un barrido desde
arriba hacia abajo o viceversa, disparando el Laser en los incrementos adecuados
al sistema. Escáneres de este tipo, son los de TRIMBLE GX, y OPTECH ILRIS
entre otros. Se denominan tipo cámara, porque su visibilidad, campo de acción y
25
operatividad, son muy parecidos a los de una cámara de fotogrametría terrestre.
(Márquez, 2010)
Ilustración 5: Escáner tipo cámara.
Tomado de “www.faro.com”
2. Tipo Hibrido: El cuerpo del equipo gira a pequeños intervalos horizontales, y en
cada intervalo, el espejo oscilante se mueve desde arriba hacia abajo en forma
similar a los del tipo cámara, entre estos están el F+Z, el cual es similar en forma,
a una estación total topográfica. (Márquez, 2010)
Ilustración 6: Escáner hibrido.
Tomado de “www.riegl.com”
3. Tipo Panorámico: Estos escáneres giran horizontalmente, y tienen a su vez un
espejo rotativo vertical de alta velocidad, que les permite tomar prácticamente todo
lo que tienen a su alrededor, exceptuando la parte inferior donde está situado el
26
trípode. Suelen ser del tipo de Desplazamiento de Fase, como consecuencia,
limitados en distancia. (Márquez, 2010)
Ilustración 7: Escáner panorámico.
Tomado de “www.faro.com”
Principios del escáner laser
Espectro electromagnético y la luz
La razón por la que vemos los objetos es porque emiten, reflejan o transmiten una parte
de la parte visible del espectro que llamamos luz. Esta parte visible del espectro
electromagnético está compuesta por los colores que podemos ver en el arco iris (desde
los rojos y naranjas hasta los azules y violetas). (3D RiskMapping, 2008)
Ilustración 8: Prisma que convierte la luz blanca en los diferentes colores
Tomado de “Tratado sobre el escáner terrestre tls”
27
Las longitudes de onda del espectro electromagnético varían desde las ondas largas de
radio (del tamaño de edificios) hasta los cortos rayos gamma más pequeños que el núcleo
de un átomo.
Ilustración 9: El espectro electromagnético
Tomado de “Uso y procesamiento del sistema escaner laser”
El espectro electromagnético se puede expresar en términos de energía, longitud de
onda o frecuencia. Estas magnitudes están relacionadas mediante las siguientes
ecuaciones:
c =ν *λ E = h* ν = c / λ
Dónde: c = velocidad de la luz = 299.792.458 m/s
h = constante de Planck = 6.626069·10-34 J·s.
ν = frecuencia
λ = longitud de onda.
28
Láseres
Es un instrumento capaz de generar ondas de luz usando una estrecha banda del
espectro. Un láser típico emite luz en un estrecho y poco divergente haz de longitud de
onda bien definida (correspondiente a un color particular si el láser opera en el espectro
visible). Esto contrasta con otra fuente de luz como la bombilla incandescente, que emite
luz con una gran abertura y con un amplio espectro de longitudes de onda, lo que hace
que veamos la luz de la bombilla de color blanco y no sólo en una única dirección. Estas
propiedades se pueden resumir con el término coherencia.
Generan o amplifican luz al igual que los transistores, asimismo generan o amplifican
señales electrónicas de audio, radio o frecuencias de microondas. La palabra láser es el
acrónimo en inglés de las palabras amplificación de la luz por emisión inducida de
radiación (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). (3D RiskMapping,
2008)
Seguridad
El láser se usa en una amplia variedad de aplicaciones, entre las que encontramos
aplicaciones científicas, militares, medicina y el comercio, todos ellos desarrollados
desde la invención del láser en 1958. La coherencia, el alta mono cromaticidad, y la
capacidad de alcanzar potencias extremas son propiedades que permiten utilizarlo en
estas aplicaciones especializadas. Por tanto, la luz láser debe ser manejada con una
precaución extrema y se estima fundamental conocer los diferentes tipos de láser. (3D
RiskMapping, 2008)
29
Tabla 8: Tabla de riesgos derivables de cada clase de sistema láser
CLASES DE
SISTEMA LASER
RIESGOS DERIVABLES
CLASE 1
No generan riesgos sin son usados con normalidad, además no es previsible
que causen daño ocular aunque el operador emplee algún tipo de instrumento
óptico (lente de aumento) de visión directa.
CLASE 1M
No generan riesgos si son usados con normalidad, pero podrían causar daño
ocular si el operador emplea algún tipo de instrumento óptico (lente de aumento)
de visión directa.
CLASE 2
Podría causar daños oculares, a priori los mecanismos de aversión como el
reflejo papebral son suficientes como protección. El riesgo de padecer daño ocular
aumenta si el operador emplea algún tipo de instrumento óptico (lente de
aumento) de visión directa.
CLASE 2M
Puede causar daños oculares. El riesgo de padecer daño ocular aumenta
notablemente si el operador emplea algún tipo de instrumento óptico (lente de
aumento) de visión directa.
CLASER 3R
La visión directa del haz es potencialmente peligrosa, aunque en menor
medida que láser 3B. Pueden causar daños oculares y crónicos.
EXTREMAR PRECAUCIÓN
CLASE 3B
La visión directa del haz es siempre peligrosa, además la visión de reflexiones
difusas según el caso, podría ser peligrosa también. Pueden causar daños oculares
agudos y crónicos.
EXTREMAR PRECAUCIÓN
CLASE 4
Pueden causar daños oculares y cutáneos agudos o crónicos si se produce un
contacto directo, indirecto o reflexión con el haz láser. También pueden originar
incendios.
EXTREMAR PRECAUCIÓN
Tomado de: Safety of laser products (IEC, 2007)
30
Precauciones particulares y procedimientos a tener en cuenta en topografía, alineación
y nivelación se describen en el estándar IEC para los productos con láser Clase 1M, Clase
2M y Clase 3R. Estas precauciones relevantes para los escaneados láser son:
Sólo el personal cualificado y preparado debe ser asignado para instalar, ajustar y
utilizar el equipamiento láser.
Las áreas donde se utiliza estos láseres deberían estar señalizadas con la señal de
advertencia apropiada.
Deberían tomarse precauciones para asegurar que el personal no mira al haz (de
manera prolongada e intrahaz ya que puede ser peligroso). La visión directa del
haz a través de instrumentos ópticos (teodolitos, etc.) también puede ser peligrosa.
Deberían tomarse precauciones para garantizar que el haz láser no se dirige a
superficies especulares tipo espejo de manera intencionada.
Cuando el equipo láser no esté en uso debe guardarse en un sitio donde el personal
no autorizado no tenga acceso.
Debe utilizarse equipamiento láser especial a prueba de explosiones en entornos
con peligro potencial de explosión (p. ej. plantas petroquímicas, minas). Las
propiedades de este equipamiento son: el máximo de potencia del láser y la
temperatura máxima deberían estar limitados. Además, que no produzca chispas.
Mediciones con luz
Los recientes avances en el desarrollo de la visualización por computador y la
tecnología de sensores, permiten la utilización de la luz de varias maneras para medir
objetos; estas técnicas de medición se pueden dividir en dos categorías: activas y pasivas.
31
Tabla 9: Tabla de Medidas de control de cada clase de sistema láser
CLASES DE
SISTEMA LÁSER
MEDIDA DE CONTROL
CLASE 1
Señalización, Información y formación del personal involucrado o
expuesto
CLASE 1M
Señalización, Información y formación del personal involucrado o
expuesto.
CLASE 2
Idem Clase 1 y, además, Ingeniería, Equipos de protección
individual.
CLASE 2M
Idem Clase 1 y además, Ingeniería, Equipos de protección
individual, Medidas de Control: cálculo y marcado de la DNRO.
CLASER 3R Idem clase 2M y además, Ingeniería, Controles administrativos.
CLASE 3B Idem clase 2M y además, Ingeniería, Controles administrativos.
CLASE 4 Idem clase 2M y además, Ingeniería, Controles administrativos.
Tomado de: Safety of laser products (IEC, 2001)
Las técnicas pasivas no emiten radiación alguna, en cambio se basan en detectas la
radiación ambiental reflejada; la mayoría de escáneres de este tipo detectan luz visible
porque es una radiación ambiental fácilmente disponible. Los métodos pasivos son
baratos porque en la mayoría de los casos no necesitan más hardware que una cámara
digital, el problema radica en la dependencia de encontrar correspondencias, lo que no
siempre tiene solución única. (Blais & Berladin, 2006)
Los escáneres activos emiten un tipo de radiación controlada y detectan su reflexión
con el fin de explorar un objeto o un entorno, los posibles tipos de radiación utilizados
32
son la luz, los ultrasonidos y los rayos X. Estas técnicas de medición activa requieren un
transmisor láser y un receptor, por lo cual son mecánicamente más complejas que las
técnicas pasivas; las principales ventajas de estos sistemas son (Blais & Berladin, 2006):
No requieren luz ambiental, el equipo genera su propia radiación.
Proporcionan una gran cantidad de mediciones de manera automática.
Se pueden utilizar en superficies sin rasgos distintivos.
Capturan gran cantidad de información en poco tiempo (1.000 – 500.000 puntos
por segundo).
Sin embargo, algunos sistemas activos pueden verse afectados por fuentes externas de
la luz, reflectividad, color y rugosidad. Existen seis tipos de escáneres activos,
diferenciados entre ellos por la manera en la cual el escáner recibe y/o analiza la señal de
radiación reflejada. (Blais & Berladin, 2006)
Medición basada en triangulación
Los triángulos son la base de muchas técnicas de medición. Se utilizaron en
mediciones geodésicas básicas en la Antigua Grecia y todavía pueden encontrarse en las
modernas cámaras 3D basadas en láser.
Ilustración 10: Principios de la triangulación
Tomado de “Uso y procesamiento del sistema escaner laser”
33
Donde:
𝒂
𝑺𝒊𝒏(∝)=
𝒃
𝑺𝒊𝒏(𝜷)=
𝒄
𝑺𝒊𝒏(ƛ)
𝒂𝟐 = 𝒃𝟐 + 𝒄𝟐 − 𝟐. 𝒃. 𝒄. 𝑪𝒐𝒔 (∝)
𝒄 = 𝒂. 𝑪𝒐𝒔(𝜷) + 𝒃. 𝑪𝒐𝒔(∝)
Un láser escáner por triangulación utiliza el mismo principio (Fig. 6) para investigar
el entorno. Se dirige un patrón láser sobre el objeto y se emplea una cámara para buscar
la localización de la proyección del mismo. El emisor láser y la cámara se instalan con un
ángulo constante, creando un triángulo entre ellos y la proyección del láser sobre el
objeto. De ahí, el nombre de triangulación. Debido a esta configuración, la proyección
del láser cambia el campo de visión de la cámara en función de la distancia a la cámara.
(3D RiskMapping, 2008)
Ilustración 11: Principio del escáner laser basado en la triangulación
Tomado de” Tratado sobre el escáner terrestre tls”
34
Se observa que el lado D del triángulo es conocido, es decir, la distancia entre la
cámara y el emisor láser. El ángulo del emisor láser α, también es conocido. En ángulo
de la cámara β puede ser determinado encontrando la localización del haz láser en el
campo de visión de la cámara. Estos tres elementos determinan completamente la forma
y el tamaño del triángulo y proporcionan la profundidad exacta del objeto medido. (3D
RiskMapping, 2008)
Se puede demostrar que, cuanto mayor es el lado D (base), menor es el error en la
estimación de la profundidad del objeto. Sin embargo, la base no puede ser muy grande
porque entonces el emisor láser y la cámara tendrían un solape en el campo de visión muy
reducido y la proyección del láser no siempre podría ser capturada por la cámara (3D
RiskMapping, 2008).
Formas de reducir la imprecisión en la dirección de la profundidad
Reducción de la distancia del objeto al escáner: reduce los efectos de las sombras.
Incremento de la base de triangulación (D): también aumentan los efectos de las
sombras.
Incremento de la distancia focal de la lente: Disminuye el campo de visión.
Reducción de la imprecisión de la medición: más píxeles en la cámara.
En la mayoría de casos se usa y arrastra una línea de láser, en lugar de un único punto,
para obtener un objeto completo en 3D. Esto significa que el ángulo del emisor láser
también cambia mientras se barre el objeto. (3D RiskMapping, 2008)
El método de triangulación activa fue inventado para solucionar en notable problema
de correspondencia encontrado en las técnicas de medición pasiva. El problema de
correspondencia se puede establecer de la siguiente manera: dadas dos imágenes, I1 e I2,
35
de una escena tomada desde dos puntos de vista, la orientación relativa de las cámaras y
un par de puntos homólogos entre las dos imágenes, se puede calcular el correspondiente
punto en 3D usando el principio de triangulación. De este modo, el problema de
correspondencia consiste en encontrar pares de puntos homólogos en diferentes
imágenes. El método de triangulación activa usa la luz del láser para solucionar este
problema marcando el punto del objeto con el color de la luz del láser. De este modo, el
haz puede ser detectado fácilmente en la imagen. (3D RiskMapping, 2008)
Ilustración 12: Técnicas de proyección utilizadas en los escáneres de triangulación
Tomado de” Tratado sobre el escáner terrestre tls”
Medición basada en tiempo
Escáneres basados en pulsos (Tiempo de vuelo)
Las ondas de luz viajan con una velocidad finita y constante a través de un medio. Por
consiguiente, cuando puede medirse la demora durante el cual la luz viaja de una fuente
a un objeto reflectante y regresa a la fuente, la distancia a dicha superficie puede
calcularse mediante la fórmula siguiente:
D = (𝒄.𝒕)
𝟐
Donde:
c = velocidad de la luz en el aire
36
t = tiempo que tarda la señal en ir y volver
Ilustración 13: Principio de un escáner laser basado en el tiempo de vuelo
Tomado de: Playbyte; Sensor Láser VL53L0X
El valor actual de la velocidad de la luz en el vacío es exactamente 299.792.458 m/s.
Si la luz viaja por el aire, se debe aplicar un factor de corrección igual al índice de
refracción (en función de la densidad del aire). Tomando el valor de la velocidad de la
luz en el aire como 3,108 km/s aproximadamente se puede obtener que tarda 3.33
nanosegundos en recorrer un metro. Por tanto, para alcanzar una precisión de 1mm,
necesitamos ser capaces de medir intervalos de tiempo de alrededor de 3.33
picosegundos. (3D RiskMapping, 2008)
La precisión de este tipo de escáner dependerá de la capacidad que tenga el dispositivo
para medir el tiempo, de manera que cuanto más precisos sean en medir los tiempos, más
precisos serán en medir la distancia.
La ventaja de los escáneres basados en el tiempo de vuelo, es que pueden operar a
distancias muy grandes (del orden de kilómetros), por tanto, son muy apropiados para
escanear grandes estructuras como edificios o accidentes geográficos. Las desventajas
37
son su precisión, que suelen ser del orden de los milímetros y el problema de detectar la
llegada exacta de los retornos dispersos del pulso. (Echebarria, 2014)
Ilustración 14: Escáneres láser basados en tiempo de vuelo
Tomado de “Tratado sobre el escáner terrestre tls”
Escáneres basados en cambio de fase
Los escáneres basados en cambio de fase típica emplean un modulador, cuya señal
moduladora es básicamente una señal periódica, esto permite que el equipo cuente con
un espectro amplio en la potencia del láser lo cual lo hace diferente al método de tiempo
de vuelo. En el caso de una señal sinusoidal como moduladora, ésta es reflejada al chocar
con el objeto físico, lo cual permite encontrar el ángulo de desfasamiento, 𝜑. (Romero
Guerrero & Cuellar Vázquez, 2015)
38
Ilustración 15: Principio de un escáner laser basado en el cambio de fase
Tomado de “Tipos de medición en el escáner láser 3d terrestre”
Los escáneres basados en la fase generalmente suelen modular su señal utilizando
modulaciones sinusoidales, amplitud modulada, frecuencia modulada, pseudo ruido o
modulación polarizada. Si la señal está modulada mediante modulación sinusoidal, la luz
reflejada se desmodulará por medio de cuatro puntos de muestra que son disparados a la
onda emitida. A partir de los cuatro puntos medidos c(τ0), c(τ1), c(τ2) y c(τ3) el desfase
o diferencia de fase ΔΦ, el desplazamiento B y la amplitud de pueden calcular mediante
las siguientes formulas (3D RiskMapping, 2008):
𝑩 = 𝒄 (𝝉𝟎) + 𝒄(𝝉𝟏) + 𝒄(𝝉𝟐) + 𝒄(𝝉𝟑)
𝟒
𝑨 = √(𝒄(𝝉𝟎) − 𝒄(𝝉𝟐))
𝟐+ (𝒄(𝝉𝟏) − 𝒄(𝝉𝟑))
𝟐
𝟐
∆∅ = 𝒂𝒓𝒄𝒕𝒂𝒏 [𝒄 (𝝉𝟎) − 𝒄 (𝝉𝟐)
𝒄 (𝝉𝟏) − 𝒄 (𝝉𝟑)]
39
La diferencia de fase puede estar relacionada con el retardo similar al medido en los
escáneres basados en pulsos. La relación entre el desfase (ΔΦ), la frecuencia modulada (f
modulada) y el retardo (t) es:
𝒕 = ∆∅
𝟐𝝅 ∗ 𝒇 𝒎𝒐𝒅𝒖𝒍𝒂𝒅𝒂
Por tanto, según la ecuación de medición de distancia basada en el tiempo de vuelo, la
distancia al objeto viene dada por (3D RiskMapping, 2008):
𝐷 = 𝑐 ∗ 𝑡
2=
𝑐
4𝜋∗
∆∅
𝑓 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎
Limitaciones:
Frecuencia de la señal o modulación.
Precisión en el ciclo de medición de la fase � Depende de la fuerza de la
señal, el ruido.
Estabilidad del oscilador de modulación.
Turbulencias en el aire por el que se realiza la medición.
Variaciones en el índice de refracción del aire.
Ilustración 16: Escáneres láser basados en fase
Tomado de “Tratado sobre el escáner terrestre tls”
40
Equipo
Ilustración 17: Equipo
Tomado de “Faro 2011”
Tabla 10: Equipo del escáner laser
Partes del escáner laser terrestre faro
Ilustración 18: Costado derecho
ID EQUIPO
1 Maletín de transporte
2 AC cable de poder
3 Unidad de fuente de alimentación externa con cable
4 Batería
5 Funda de la tarjeta de memoria
6 Lector tarjetas de memorias USB
7 Gafas de seguridad láser
8 Guía de inicio rápido situada en la tapa de la caja
41
Tomado de “Manual Faro 2011”
Tabla 11: costado derecho escáner laser FARO
ID PARTES
1 Botón de encendido
2 Botón START / STOP - Pulse este botón para iniciar
o detener la grabación de un escaneo
3 LED debajo del botón START / STOP
4 Pantalla táctil
5 LED en el lado del espejo del escáner
6 Cubierta de la ranura de la tarjeta SD
Ilustración 19: Dentro de la cubierta
Tomado de “Manual Faro 2011”
Tabla 12: Partes dentro de la cubierta del escáner laser FARO.
ID PARTES
7 Ranura para tarjeta SD
8 Puerto micro USB (Sin funcionamiento por ahora)
42
Ilustración 20: Costado Izquierdo
Tomado de “Manual Faro 2011”
Tabla 13: Costado izquierdo escáner laser FARO.
ID PARTES
9 Tapa de la batería
10 Compartimiento de la batería
11 Cierre de la batería - empuje el sujetador para liberar la batería
12 Lado del sensor LED
Ilustración 21: Frontal
Tomado de “Manual Faro 2011”
43
Tabla 14: Parte frontal del escáner laser terrestre FARO.
ID PARTES
13 Espejo del escáner
14 Montaje del escáner
15 LED en el soporte del escáner
16 Toma de corriente
17 Zona de referencia
Mejoramiento del entorno escaneado con targets
Antes de escanear, debe asegurarse de que haya suficientes objetos de referencia en
los escaneos para que no haya problemas durante el proceso de registro posterior. Las
referencias u objetivos se utilizan para registrar múltiples escaneos individuales que están
cada uno en su propio sistema de coordenadas, en un solo sistema de coordenadas
alineado. Aunque el registro de escaneo en SCENE se puede realizar únicamente sobre la
base de objetivos naturales, como planos, paredes, esquinas, etc., recomendamos mejorar
el entorno escaneado con objetos de referencia artificiales adicionales, como esferas u
objetivos de papel de tablero de ajedrez. Las esferas y los objetivos de papel se pueden
combinar dentro de un sitio de escaneo. Por lo general, obtendrá resultados de registro
más precisos cuando haya colocado manualmente dichos objetivos. (FARO, 2011)
Ilustración 22: Checkboard and sphere target
Tomado de “Manual Faro 2011”
44
Los siguientes consejos y sugerencias proporcionan una visión general de los
principios básicos que deben cumplirse cuando se trabaja con objetos de referencia
artificiales como esferas u objetivos de papel:
General
Matemáticamente necesita tres referencias correspondientes en los dos escaneos
que desea registrar entre sí. Los datos de inclinación capturados por el
compensador de doble eje incorporado pueden servir como una referencia, de
modo que solo se requieren otras 2 referencias externas del escáner. Pero un
mayor número de referencias por exploración puede mejorar los resultados de
registro y puede hacer que el registro sea más fácil y menos propenso a errores.
Como objetivos artificiales, debe utilizar objetivos de tablero de ajedrez o esferas
de referencia.
Utilice objetivos con una superficie no reflectante.
Imprima referencias de papel solo con impresoras láser.
Las referencias deben ser fáciles y claramente visibles en los escaneos.
Los objetivos no deben posicionarse simétricamente. Deben formar un polígono
alrededor del escáner y tener diferentes distancias al escáner. Colóquelos en el
área de escaneo a diferentes alturas, distancias y planos. Evite colocar los
objetivos en línea recta.
Si las referencias no se pueden colocar a una distancia adecuada del escáner,
aumente la resolución de escaneo o el tamaño de los objetivos.
No coloque objetivos cerca uno del otro. La distancia entre objetivos no debe ser
inferior a 1 m.
45
Asegúrese de ver los objetivos en más de un escaneo (si no tiene coordenadas
topográficas para cada objetivo). Un objetivo que solo es visible en un escaneo es
inútil para el registro.
Al capturar una cadena de escaneos que dan como resultado una nube de puntos
tubular que es típica, p. Ej. topografía de túnel, se recomienda hacer uso del sensor
de inclinación y referencias con coordenadas topográficas. Dichas referencias
deben usarse a lo largo de toda la cadena. El escáner tiene una cierta incertidumbre
de medición y, si no utiliza referencias encuestadas al capturar y registrar una
cadena.
Objetivos de papel (tablero de ajedrez)
El ángulo de incidencia entre el rayo láser y los objetivos del tablero no debe ser
menor a 45 °.
Dependiendo de la resolución de escaneo elegida, la detección de referencias de
tablero de ajedrez en los escaneos por parte de SCENE puede volverse poco
confiable más allá de cierta distancia al escáner. P.ej. Al usar referencias de
tablero de ajedrez A4 y escanear con una resolución de 1/4, la distancia al escáner
no debe ser mayor de 15 m. Se pueden alcanzar distancias más grandes fácilmente
ampliando el tamaño del objetivo o escaneando con una resolución más alta.
Los objetivos del tablero de ajedrez no deben rotarse 45 ° en relación con el eje
del escáner.
Tener suficientes puntos de escaneo en los objetivos del tablero de ajedrez.
Necesitan cuatro o más puntos de escaneo por cuadrante.
Los objetivos de tablero de ajedrez no deben estar unidos a una superficie curva.
46
Esferas de referencia
Las esferas de referencia deben estar completamente visibles en el escaneo.
Asegúrese de que no estén parcialmente cubiertos por otros objetos.
Dependiendo de la resolución de escaneo elegida, la detección de referencias de
esfera en SCENE puede volverse poco confiable más allá de cierta distancia al
escáner. P.ej. Al escanear con una resolución de 1/4 y usar esferas con un diámetro
de 145 mm, la distancia al escáner no debe ser mayor de 18 m. Si está utilizando
esferas más grandes, p. Esferas con un diámetro de 200 mm, la distancia al escáner
puede extenderse a 45 m.
Densidad de puntos por su resolución
Tabla 15: Resolución y densidad de puntos
Resolución Puntos
1 / 16 2892800
1 / 10 7216000
1 / 8 10377972
1 / 5 26395590
1 / 4 44542584
1 / 2 180592640
1 / 1 722370560
Tomado de “Manual Faro 2011”
47
Antecedentes
En la universidad de Córdoba en el año 2012, Diego Francisco García y Francisco de
Paula Montes recurren a la tecnología 3D para la documentación y divulgación del
patrimonio arquitectónico demostrando metodologías para el levantamiento de la Torre
del Homenaje.
La universidad Distrital en el empleo del escáner laser para modelamientos 3D han
realizado diversos proyectos, en entre estos se encuentra la captura de información en el
observatorio astronómico Muisca de Moniquira en el 2018 enfocado en el área de arqueo
astronomía, y la elaboración del modelo digital de la sede de Bosa Porvenir detallando un
modelo arquitectónico en la fachada de las instalaciones también en el 2018. Para
continuar con la actualización de las propias instalaciones la universidad requiere
continuar con el empleo de herramientas como el escáner laser en la obtención de un
modelo digital propio y que sea sencillamente actualizable.
Para el desarrollo del modelo 3D es evidente que el proyecto consta con dos fases
fundamentales para la elaboración del modelo digital, se constituyen de 3 objetivos claves
para el desarrollo estas. La planificación es necesaria debido a que si no se organiza un
programa para los puntos de escaneo puede generar mayores costos y extender las labores
en campo.
Continuando con la toma de datos, una planificación correcta conseguirá un orden que
permita obtener las posiciones óptimas para el escáner laser en la captura de datos. (García
Molina, 2012); finalizando con la etapa de post proceso en la cual las escenas son filtradas
y ensambladas para la obtención del modelo digital con sus respectivos ajustes y
correcciones.
48
Metodología
La metodología utilizada en este proyecto consta de tres fases, dentro de las cuales se
especifican los pasos principales para la obtención de un modelo tridimensional como
nube de puntos.
Ilustración 23: Diagrama de la metodología
1. Planeación: esta fase se refiere a todo el proceso previo a realizar los escaneos.
a. Búsqueda de antecedentes.
b. Caracterización de los planos arquitectónicos.
c. Proyección de trabajo en campo.
2. Captura de los datos: en esta fase se procede a realizar los escaneos, para generar
la nube de puntos.
a. Poligonal y nivelación.
b. Demarcación de targets.
c. Localización de puntos de esferas y escaneos.
3. Trabajo en oficina: consta del pos procesamiento de la información obtenida, es
decir realizar la unión de las escenas para generar la nube de puntos.
49
a. Organización y limpieza de los datos.
b. Registro.
c. Colorización de las escenas.
d. Georreferenciación.
e. Generación de la nube de puntos.
Planeación
- Antecedentes y planos existentes:
La búsqueda de antecedentes se planteó bajo 2 enfoques, el primero referente a
proyectos realizados en la universidad relacionados con el uso de escáner laser terrestre
y obtención de planos arquitectónicos de las diferentes facultades; el segundo centrado
en las diversas metodologías aplicadas al uso del TLS, como resolución de los datos, tipos
de escaneos, tipos de escáneres, y métodos de procesamiento de datos.
- Planos existentes
Investigando en las páginas de la universidad fue posible acceder a los planos
arquitectónicos iniciales del edificio Natura de la Facultad de Medio Ambiente, como se
muestra en las siguientes ilustraciones:
50
Ilustración 24 Búsqueda de la información en planeación
Tomado de “planeacion.udistrital.edu.co”
Ilustración 25 Planos de planeación Universidad Distrital Famarena, piso 1
Tomado de “planeacion.udistrital.edu.co”
51
Ilustración 26 Plano de planeación Universidad Distrital Famarena, piso 2
Tomado de “planeacion.udistrital.edu.co”
1. Caracterización de la información
Tabla 16. Caracterización de planos existentes
2. Proyección de trabajo en campo
Con los planos en mano se procedió a realizar la demarcación previa de los escaneos
en el edificio piso a piso, para ello se determinaron que dos escaneos eran necesarios para
52
realizar el cambio de piso, entre 5 y 6 escaneos para rodear el jardín central del edificio y
un escaneo por cada salón, sin embargo es necesario resaltar que existieron zonas
especiales, como salas de profesores, biblioteca, cuartos de mantenimiento, que generaron
un incremento en los escaneos y solo se logró determinar el número de escaneos
necesarios realizando un recorrido en campo.
Ilustración 27. Proyección en campo
53
Captura de datos
1. Poligonal
Para el desarrollo del levantamiento arquitectónico se plantea una poligonal, la cual se
desarrollará alrededor del edificio natura, administrativos y laboratorios en la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas en su Facultad de Medio Ambiente y Recursos
Naturales.
Equipos
Estación pentax V-325 N
Prisma con bipode (x2)
Plomadas (x2)
Flexómetro
Clavos GEOPUNT
Maso
Pintura
Cinta métrica
Cartera de transito
Ejecución en campo
Para minimizar errores durante la toma de información primero se procede a verificar
la fiabilidad de los datos que arrojan los equipos una vez configurada la estación con los
parámetros generales en el sitio de trabajo.
Chequeo angular:
En la toma de ángulos se toman varios puntos lejanos y que se encuentre estáticos, a
dichos puntos se encera la estación y se procede en realizar el tránsito en el equipo
chequeando en repetidas ocasiones los valores angulares obtenidos y así comprobando
sus precisiones.
Chequeo en distancias:
Para verificar la precisión de las distancias arrojadas por la estación primero se
materializan 2 puntos a una distancia tomada con cinta de 10 m. Seguido a esto se
54
estaciona el equipo en un punto y se ubica el prisma en el otro punto, se procede a tomar
varias mediciones y se verifica si el valor es lo más próximo al medido con la cinta
métrica.
2. Desarrollo de la poligonal:
Ilustración 28. Estación total PENTAX V-325N
Ilustración 29. Demarcación delta 2 Ilustración 30. Demarcación delta 3
Ilustración 31. Estacionamiento del equipo, delta 3 Ilustración 32. Estacionamiento del equipo, delta 6
55
La poligonal cuenta con 10 vértices, cerrada geométricamente y con la toma de ángulos
internos. Las placas utilizadas para su desarrollo son TT1A y TT2 las cuales cuentan con
las siguientes coordenadas:
Tabla 17. Placas de referencia
PLACA NORTE ESTE
TT1A 100116,282 m,N 101423,264 m,E
TT2 100093,442 m,N 101407,076 m,E
Ilustración 33. Trazado de la poligonal, Google Earth
3. Ubicación de auxiliares y targets
Continuando con las labores en campo se procede en la ubicación de auxiliares en cada
piso del edificio Natura con el fin de utilizarlos para otorgarle coordenadas a los targets.
56
Ilustración 34. Deltas auxiliares
Para los targets checkboard que se ubican en cada piso del edificio, se sitúan de tal
forma que al realizar los escaneos se encuentren perpendiculares a las mediciones del
escáner laser evitando inexactitudes en los procedimientos de oficina. Asimismo, al tener
un diseño similar cada piso, estos targets se ubicaban en posiciones similares, siendo estos
aproximadamente 7 por piso.
Ilustración 35. Target escaleras de 1-2 piso Ilustración 36. Target piso 1, audiovisuales
57
Asignación de coordenadas a los targets a partir de los deltas auxiliares:
En esta ocasión se arrastra un delta por piso en el edificio natura con el fin de otorgarle
a cada uno de los targets coordenadas reales las cuales se utilizarán en la fase de oficina
como medio de orientación.
4. Resultados de la poligonal y auxiliares
Luego de terminar la toma de datos de la poligonal, sus respectivos auxiliares y la
demarcación de los targets, se procede a realizar el cálculo de la poligonal, como lo son
el error angular, error en distancia, precisión y las coordenadas de cada uno de los puntos
mencionados anteriormente, esto mediante el método de Crandall.
- El error angular que presento la poligonal se encuentra dentro de la tolerancia
establecida, lo cual permite realizar el ajuste.
Tabla 18. Error angular de la poligonal
ERROR ANGULAR
Datos Resultados
Amarre Externo
Tipo de Ángulos Internos
Teórico 1800°00'00,00"
Obtenido 0°00'10,00"
Vértices 10
Tolerancia 16"
- Lo errores en distancia a partir de las proyecciones son:
Tabla 19. Error en distancia por proyecciones
ERROR EN DISTANCIA
Proyección Error
ΣN - S -0,004
ΣE - W -0,009
- El error total de la poligonal fue de 0,010 m en total, lo que conlleva al cálculo de
la precisión de la poligonal, el resultado es de 1: 30214
58
Tabla 20. Resultados de la poligonal
POLIGONAL
Datos Resultados
Error Angular 0°00'10"
Error Distancia 0,010m
Perímetro 299,840 m
Precisión 1:30214
5. Escaneos
Configuraciones previas:
Para comenzar con los escaneos del edificio, primero es necesario configurar el equipo
de tal modo que logre brindar una buena calidad en la toma de información pero que a su
vez este evite desperdiciar tiempo por cada escaneo.
Ilustración 37. Configuración del escáner
Como recomendación en el proyecto se fueron creando varias carpetas como
subproyectos por pisos o ciertos sectores, para que facilite el uso de la
información cuando se requiera, ya sea en campo para verificar o en el trabajo
en oficina.
Perfil rápido es una buena opción previo al inicio de escaneos para confirmar
algún tipo de error, este funciona como chequeo siendo de resolución 1/32 y 1x
en lo que tarda poco menos de 2 minutos.
59
El equipo no se debe apagar durante la jornada de trabajo para que así mantenga
los mismos parámetros establecidos.
No escanear durante días muy soleados porque afecta el sensor del escáner y se
pierde información.
Lo ideal es dejar todos los sensores activos:
Temperatura: Puesto que trabaja con infrarrojo y puede afectar la toma de los
datos.
Clinómetro: Se aproxima a los equipos de precisión con un nivel interno.
Brújula: Cuenta con la opción de actualizarla, bastante útil cuando los equipos
se mueven más 100km donde puede encontrar variaciones magnéticas.
Altímetro: Como herramienta para diferenciar un escaneo tomado de un piso
con el otro ubicando una altura de referencia.
Parámetros generales que ya se han visto en otros dispositivos.
Resolución
La máxima calidad es 1/1, lo que significa una toma de datos de 0.09° (grados)
que equivalen 32” (segundos). Como resultado va a tomar 40.000 líneas con esta
resolución.
En la detección del centro geométrico de la esfera la resolución es un factor
fundamental. Se requieren aproximadamente un mínimo de 120 puntos para
hallar dicho dato.
En topografía utilizamos una resolución optima, pero a su vez el agilizar en
tiempos, por lo que fue necesario alternar entre la resolución y calidad para
encontrar un valor óptimo. Como resultado se puede trabajar entre 6 a 7 minutos
por escaneo como tiempo estándar.
60
Ilustración 38. Identificadores de la resolución
Ilustración 39. Tabla de resolución vs distancia
Tomada de: manual faro Scene
Calidad
La calidad está orientada a cuantas veces va a repetir una línea. Si se encuentra
a 4x repetirá la línea 4 veces.
Lo mínimo recomendado por el manual es que sea 2x o 3x para darle mayor
consistencia a la información.
Resumen
Tabla 21. Configuraciones previas
CONFIGURACIONES PREVIAS
Distancia entre esfera y escáner 12,5 m
Distancia entre esferas 1 m
Resolución 1/4
Calidad 3x
Tiempo de escaneo 7 min aprox.
Consideraciones
Si un dato es muy relevante el equipo tiene que estar perpendicular y de frente a
los targets para evitar errores.
61
En planeación se determina que entre esfera y escáner habrá una distancia de
12.5 m, siendo esta la máxima distancia en que se encontraran las esferas.
Se recomienda 1 m de distancia entre esferas, puesto que, entre más distancias
se pierde avance en los escaneos.
6. Ubicación de puntos de esferas
Con una planeación previa y teniendo en cuenta los targets checkboard en los
alrededores del edificio, se distribuyen los targets de las esferas para que funcionen como
cambios entre escaneos. Estos se realizan con papel adhesivo y se refuerzan con papel
contac con el fin de que se mantengan fijos en dado caso que se requiera escanear un parte
de nuevo.
Ilustración 40. Posicionamiento puntos de esferas
62
Ilustración 41. Posicionamiento del escáner y esferas
7. Captura de las escenas
En la fase de escaneos es necesario seleccionar un tiempo ideal para la toma de la
información esto debido a que la facultad se encuentra en funcionamiento constante, para
lo que fue necesario tomar las medidas en días que los estudiantes no se encontraran en
la sede. Dicho esto, se procede a mover, correr y desprender todo objeto que pueda
interferir con las mediciones en campo, para lo que es necesario despejar toda la zona
tanto de objetos como de personas para disminuir el ruido en cada fase de escaneo.
Ilustración 42. Limpieza entrada, piso 1 Ilustración 43. Limpieza aulas, piso 1
63
Ilustración 44. Escaneo corredor, piso 1 Ilustración 45. Escaneo rampa, piso 1
Ilustración 46. Escaneos de aulas, piso 4 Ilustración 47. Escaneo aulas, piso 1
64
Ilustración 48. Escaneos de biblioteca, piso 2 Ilustración 49. Escaneos escaleras biblioteca
Ilustración 50. Escaneo coordinación Tec. Topografía Ilustración 51. Escaneo aula 121, coordinación
Ilustración 52. Escaneos rampa, piso 4 Ilustración 53. Escaneos escaleras, piso 2
65
Ilustración 54. Entrada sala de profesores, piso 1 Ilustración 55. Sala de profesores, piso 1
Ilustración 56.Almacén de topografía, lado izquierdo Ilustración 57. Almacen de topografía, lado derecho
8. Nivelación
Con el fin de comprobar los desniveles tomados por la estacion en los targets
checkboard es necesario realizar una nivelación geométrica que funcione como apoyo en
la corroboración de los datos. Por lo tanto, se parte de la placa NP59CD con la cual se
arrastra la cota piso por piso hasta llegar a la terraza del edificio Natura con un total de
15 cambios.
66
Ilustración 58. Nivelación geométrica, piso 2 Ilustración 59. Nivelación geométrica, piso 2,vista atrás
Tabla 22. Datos de la nivelación
NIVELACIÓN
Datos Resultados
Punto de nivel (NP) NP- 59CD
Numero de cambios 15
Error de la nivelacion 0.013m
9. Calculo ITRF y Epoca
Con respecto al posicionamiento GPS se utilizó uno previamente hecho, en el cual se
elaboró una actualización de la red geodésica de la Universidad Distrital específicamente
en la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Al ser un proyecto reciente no
presento problemas al momento de utilizar sus datos, así mismo, los usos de algunas
placas presentaban interferencia para la captura de la información, por lo que dicho
proyecto resulto útil.
Como punto de partida se utilizaron las placas TT1A y TT2 que en nuestro caso son
el amarre de la poligonal, y el punto NP59 CD como base de la nivelación geométrica.
67
Ilustración 60. Actualización de la Red Geodésica FAMARENA
Tomado de: trabajo de grado “Actualización de la red geodésica de la Facultad del Medio Ambiente y
Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas”
Fue necesario el cálculo en el cambio de época y así mismo las velocidades presentadas
por estas, puesto que la actualización en la resolución del IGAC (715 del 2018) daba a
conocer que se debía trabajar con el ITRF 2014 y en la época 2018.0. Para esto el software
de Magna Sirgas 4.2 fue empleado con el objetivo de obtener las velocidades de cada año.
Ilustración 61. Cálculo de velocidades
Tomado de: programa Magna Sirgas
68
En la trasformación de coordenadas de ITRF94 época 1995.4 a ITRF2014 época
2018.0 se empleó la página web EUREF Permanent GNSS Network, la cual realiza la
transformación partiendo desde 1994 hasta el 2014, finalizando así el cálculo de las
coordenadas geocéntricas de los puntos en la época necesaria de trabajo 2018.0.
Ilustración 62.iteraciones en la página web EUREF Permanent GNSS Network
Tomado de la página web http://www.epncb.oma.be/
Seguido a esto se realiza la conversión de coordenadas Geocéntricas a Planas
Cartesianas Bogotá-2011 con el uso del mismo programa de Magna Sirgas.
Ilustración 63. Conversión de coordenadas Geocéntricas a Planas Cartesianas
Tomado de: programa Magna Sirgas
69
Finalizando este proceso se calcula la ondulación geoidal, esto con la finalidad de
obtener la altura orto métrica de cada placa, el cual se resta a la altura elipsoidal obtenida
durante la conversión.
Ilustración 64. Cálculo de ondulación geoidal
Tomado de: programa Magna Sirgas
Tabla 23. Calculo de ITRF y época
Tabla 24. Calculo de coordenadas Planas Cartesianas
Punto X(m) Y(m) Z(m) Punto X(m) Y(m) Z(m)
TT1-A 1746279,990 -6116067,947 508025,435 TT1-A 1746280,014 -6116067,876 508025,834
TT2 1746265,102 -6116074,778 508002,722 TT2 1746265,126 -6116074,707 508003,121
NP 59CD 1746248,411 -6116074,863 508008,291 NP 59CD 1746248,435 -6116074,792 508008,690
Datum MAGNA SIRGAS (Época 1995,4 - ITRF 1994) Datum MAGNA SIRGAS (Época 2018,0 - ITRF 2014)
COORDERNADAS GEOCÉNTRICAS DE LA RED GEODESICA FAMARENA 2014
Punto Norte (m) Este (m) Altura (m.s.n.m.)
TT1-A 100116,282 101423,264 2714,591
TT2 100093,442 101407,076 2715,244
NP 59CD 100099,352 101391,003 2711,204
Datum MAGNA SIRGAS (Época 2018,0 - ITRF 2014)
COORDENADAS PLANAS CARTERSIANAS ORIGEN BOGOTÁ 2011
70
Trabajo en oficina
1. Organización de los datos:
Lo primero que se debe realizar en el post proceso de los datos capturados es
organizarlos por tipo, es decir, agrupar las escenas obtenidas por piso, para lograr un
trabajo efectivo y rápido; con los datos organizados se procede a realizar la primera
limpieza de información, esta es la eliminación de escenas fallidas o innecesarias.
2. Limpieza de las escenas
La limpieza de las escenas consiste en la eliminación de puntos que generan ruido o
interferencia con la información principal. Para ello se realizan varios pasos, el primero
es abrir cada una de las escenas individualmente ya se en una vista 3d o en una vista
planar, con las que procede a limpiar:
- Personas
- Muebles
- Objetos externos o por fuera del área del edificio
- Tableros
- Aparatos electrónicos
- Vegetación
- Puntos por retracción
- Objetos posicionados dentro del edificio
Para esto es necesario ingresar al programa Scene faro, en la pestaña “Explorar”, aquí
seleccionaremos por medio de un polígono los puntos de interferencia y con clic derecho
se elegirá la opción de eliminar los puntos internos del polígono o externos dependiendo
la selección, como se muestra en la siguiente secuencia de imágenes.
71
- Proceso en Vista planar - Proceso en Vista 3D
Ilustración 65. Selección del polígono, vista planar Ilustración 66. Selección del polígono, vista 3D
Ilustración 67. Eliminar datos del polígono, vista planar Ilustración 68. Eliminar datos del polígono, vista 3D
Ilustración 69. Escena limpia, vista planar Ilustración 70. Escena limpia, vista 3D
El resultado final de la limpieza se verá reflejado de la siguiente manera:
72
Ilustración 71. Resultados de la limpieza (antes) Ilustración 72. Resultados de la limpieza (después)
3. Registro
Con la escenas limpias se procede a realizar la unión de los escaneos con el fin de
generar el modelo del edificio, en el programa Scene existe la pestaña de “Registro”, en
la cual se presentan dos maneras para realizar la union de las escenas, la primera es de
forma automatica y la segunda de forma manual.
El registro manual presenta beneficios en comparacion con el registro automatico,
puesto que permite seleccionar las escenas contiguas de forma mas precisa, este proceso
se realiza de a pares de escenas y por agrupamientos, es decir, que se une primero los
escaneos pertenecientes al corredor, luego los salones, baños y salas especiales, y al
finalizar se hace la union de todos los agrupamientos.
ANTES DESPUÉS
73
1. Registro manual
Ilustración 73. Registro
2. Seleccionar el par de escenas a unir, teniendo en cuenta que deben presentar
puntos y esferan esn comun.
Ilustración 74. Selección de escenas
3. Seleccionar las esferas y targets en común para realizar a union.
74
Ilustración 75. Unión de escenas
4. Por ultimo se hace un control de calidad de la union, según la visualizacion
previa
Ilustración 76. Visualización previa
4. Colorización
Cuando el registro está terminado se puede colorizar el modelo para reconocer
fácilmente las características que posee el edificio, para ello se realiza en el procesamiento
como se nombra en el programa Scene, en el cual se activan una serie de filtros que
75
mejoran la visibilidad de la estructura, tales como: la eliminación de puntos oscuros,
puntos que se encuentran fuera de un radio de distancia establecido y aplicación del color
a los puntos de la nube.
Ilustración 77. Proceso Colorización Ilustración 78. Antes de la Colorización
Ilustración 79. Resultado de modelo con colorización
5. Georreferenciación
La georreferenciación se realiza a partir de los principios de traslación y de rotación,
para ello se hace uso de dos de los targets puestos en campo y de sus equivalentes en el
software Scene, incluyendo el punto de origen predeterminado del modelo que genera
automáticamente el programa.
Para iniciar con el proceso de georreferenciación se forman dos triángulos, el primero
con las coordenadas de los targets y el segundo con las coordenadas arbitrarias del
programa referentes a los mismos targets y la coordenada del punto origen. Con los dos
triángulos se realiza el proceso de traslación y de rotación para determinar las
coordenadas reales del punto de origen del modelo.
76
- La traslación permite determinar las coordenadas X y Y.
- La rotación permite determinar el ángulo Z, para alinear los puntos en el azimut
correcto, en dirección norte.
- La cota Z, perteneciente a las coordenadas del punto, se determina a partir de la
nivelación geométrica realizada.
Las coordenadas empleadas para la georreferenciación son las que se muestran en la
tabla 25, en la cual se puede observar los dos targets y el punto de origen; el proceso lo
realiza automáticamente el Software Scenne – Faro, insertando los datos de la
transformación como se muestra en la ilustración 80.
Tabla 25. Coordenadas de los targets
COORDENADAS DE LOS TARGETS
Punto Scene Poligonal
Este Norte Altura Este Norte
T1 8,51900 9,21200 -5,28500 101444,300 100101,887
T4 -1,92300 -5,30800 -4,77900 101435,224 100086,464
Origen 0,07200 0,00116 1,28350 101438,100 100092,400
Ilustración 80. Cuadro de coordenadas del modelo
77
6. Generación de la nube de puntos
Con todos los procedimientos listos, lo último que se realiza es la nube de puntos, para
ello en la pestaña de “explorar”, existe una opción de “nube de puntos”, dando clic en
ella se puede crear la nube, para ello se deben establecer algunos parámetros, estos son:
Ilustración 81. Parámetros de la nube de puntos
- Densidad de la nube, que en el caso del proyecto se seleccionó una media.
- Se puede seleccionar “eliminar puntos duplicados”, para reducir el peso de la
nube.
- Aplicación de filtros, como puntos fuera del rango máximo en el que se encuentra
el edificio.
Al finalizar los parámetros, se generará la nube, y da como resultado una nube
completa y unida del edificio Natura.
78
Ilustración 82. Nube de puntos
Para generar la nube de puntos se deben establecer los parámetros como la densidad,
el borrado de puntos exteriores que generan ruido y los que se encuentran duplicados.
Luego el programa realiza el proceso y genera la nube de puntos final.
79
Resultados y análisis
Como resultados se obtuvo el error medio del proceso de registro de las escenas, como
se muestra en la ilustración 83.
Ilustración 83. Resultados registro
Se puede determinar que el error máximo en un punto fue de 28mm y el error medio
de toda la nube fue de 14mm, esto puede relacionarse con los siguientes criterios:
- Muebles que impedía la toma completa y precisa de la estructura del edificio
- Limpieza de algunas escenas: Esto generaba perdida de un 70% a 80% de la
información de las aulas y algunas zonas del edificio.
- Tiempos de escaneos disponibles: En algunas oficinas el tiempo que se disponía
para la captura de la información era muy limitado, por lo cual no se pudo reiterar
las mediciones.
- Composición estructural del edificio: Algunas áreas presentaban espacios de
entrada reducidos, que impedían la correcta visibilidad y traslapo entre escenas,
generando un aumento del error en el registro de los datos.
80
Ilustración 84. Resultados de la nube de puntos
También se detallan los siguientes resultados:
Un total de 214 escaneos para la captura de la información.
9 Agrupamientos con un total de 5.6 mm de error presentados.
La nube de puntos consta de 2,972’848,953 puntos en su modelo final.
Otro resultado que se obtuvo es la comparación entre las mediciones de los planos
arquitectónicos del edificio, las medidas del modelo (nube de puntos) y la verificación en
campo, para ello se tomó muestra de tres zonas del edificio.
Tabla 26. Medidas de rectificación
Es posible deducir que el nivel de precisión que se obtiene a partir del scanner es
milimétrico, por lo cual las medidas de campo y del modelo coinciden o son más cercanas
que las presentadas en los planos arquitectónicos, puesto que, el edificio está en constante
movimiento, y los planos se des actualizan rápidamente.
81
Conclusiones
Se consolido opimamente el modelo tridimensional del edificio Natura a base de
una nube de puntos, sin embargo no fue posible capturar los 4600m2 de la
construcción, puesto existen zonas en las cuales el acceso es reducido, lo que
conlleva a tener un aproximado del 85% del área total.
La generación de la nube de puntos resulta versátil en la captura de la información,
puesto que permite tener una fiabilidad en los datos y un acceso inmediato a
medidas y estado de la estructura.
Los tiempos de la captura de la información fueron prolongados a los esperados
en la planeación, esto debido a la composición de la estructura presentada en
ciertas ocupaciones, por ejemplo, en determinados salones fue necesario realizar
dos escaneos para adquirir la información detallada en su conformación.
Como resultado podemos deducir que el escáner láser terrestre otorga al usuario
la captura detallada de la información en comparación a los métodos tradicionales
en el área de la topografía., Asimismo el uso de esta herramienta permite abarcar
grandes zonas tiempos reducidos.
La generación de la nube de puntos resulta versátil en la captura de la información,
puesto que permite tener una fiabilidad en los datos y un acceso inmediato a
medidas y estado de la estructura, como se muestra en la tabla 26 y en la
ilustración 86, con medidas y errores milimétricos.
82
Recomendaciones
Es necesario estacionar el equipo perpendicular ante objetos de gran
relevancia, para así lograr obtener la mayor cantidad de información posible de
este.
Para un avance semejante durante los escaneos es aconsejable tener en cuenta
lo planeado, es decir, las distancias máximas para cada escena se tendrán
presentes.
Es clave tomar a consideración las condiciones climáticas en las que se realizan
las prácticas en campo, puesto que, de no ser así, afectarán en gran medida la
calidad de los datos recolectados.
Se sugiere cubrir los objetos reflectantes como espejos y muebles metálicos,
ya que el reflejo provocado por estos genera el efecto de un vidrio, en otras
palabras, crea una especie de puntos simétricos adyacentes a los existentes.
La limpieza de las escenas debe ser únicamente de objetos que interfieran y no
permitan generar el modelamiento o representación de la estructura, pero
algunos muebles que faciliten la proyección del muro son necesarios que se
mantengan.
En el momento que se realicen los escaneos, las áreas a capturar deberán
permanecer libres del ruido que interfiera en la toma de la estructura, es decir,
se retiraran los objetos y se impedirá el paso de las personas en el instante que
el escáner se encuentre trabajando.
83
Bibliografía
3D RiskMapping. (2008). Teoría y práctica del Escaneado Láser Terrestre. Agencia
Flamenca del programa europeo Leonardo Da Vinci.
Blais, F., & Berladin, A. (2006). Recent developments in 3D multi-modal laser imaging
applied to cultural heritage. Springer - Verlag, 15.
Echebarria, A. C. (2014). Obtención del modelo 3D de la azotea de la escuela técnica
superior de ingenieros de telecomunicación de la universidad politécnica de
madrid, mediante la tecnología escáner 3D. (Tesis de ingenieria).
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID, Madrid.
FARO. (2011). Laser Scanner Focus Manual.
García Molina, D. F. (2012). El Láser-Escáner 3D aplicado al patrimonio
arquitectónico de Priego de Córdoba: la Torre del Homenaje. . Obtenido de
Antiquitas, 26.
Márquez, A. (Febrero de 2010). Mecina. Obtenido de
http://mecinca.net/papers/EscanerTLS.pdf
Romero Guerrero, J. A., & Cuellar Vázquez, J. L. (2015). Estudio comparativo entre las
tecnologías de escaneo laser terrestre. Centro de Tecnología Avanzada, Ciateq,
Querétaro.
84
Anexos
1. Cartera de cálculo de la poligonal cerrada, realizada en la sede
FAMARENA
Ilustración 85. Anexo cálculo de la poligonal cerrada, datos principales
2. Plano de la poligonal
Ilustración 86. Anexo imagen del plano topográfico de la poligonal cerrada
85
3. Cartera de la nivelación geométrica con control
Ilustración 87. Anexo cartera de nivelación geométrica
4. Datos de los escaneos, organizados por piso
Ilustración 88. Anexo carpetas con crudos de los escaneos de cada piso
86
5. Nube de puntos final del proyecto
Ilustración 89. Anexo vista de la nube de puntos