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LEVANTAMIENTO ARQUITECTÓNICO POR SCANNER LASER
TERRESTRE AL OBSERVATORIO ASTRONÓMICO DE LA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS.
Proyecto de grado presentado por:
Bernal Vaca Diego Andrés, Cod: 20161031040
Ramírez Niño Anderson Ricardo, Cod: 20152031054
Dirigido por:
Julio Hernán Bonilla Romero
Ingeniero Civil Msc. en Geomática
Modalidad:
Monografía.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Tecnología en topografía
Bogotá D.C.
2020
LEVANTAMIENTO ARQUITECTÓNICO POR SCANNER LASER
TERRESTRE AL OBSERVATORIO ASTRONÓMICO DE LA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS.
Para optar por el título de Tecnólogo en Topografía
Proyecto de grado presentado por:
Bernal Vaca Diego Andres, Cod: 20161031040
Ramírez Niño Anderson Ricardo, Cod: 20152031054
Dirigido por:
Julio Hernán Bonilla Romero
Ingeniero Civil Msc. en Geomática
Modalidad:
Monografía.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Tecnología en topografía
Bogotá D.C.
2020
NOTA DE ACEPTACIÓN
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
Ing. Julio Hernán Bonilla Romero
Docente Director
______________________________________
Ing. Carlos Alfredo Rodríguez Rojas
Docente Evaluador
Bogotá D. C. Día: ___ Mes: ___ Año: ___
AGRADECIMIENTOS.
Queremos agradecer a Dios, a la vida, por habernos dado la oportunidad de estar acá, por
haber alcanzado esta meta, sabiendo que es el comienzo de nuestra vida profesional.
Hacemos una mención especial para nuestras familias, nuestros primeros promotores e
inspiración en el éxito y superación; por todo su apoyo incondicional, sus palabras de aliento
y emprendimiento, por su instinto de superación y la búsqueda de alcanzar nuestras metas
para contribuir a nuestros futuros y apoyo a la sociedad.
Agradecemos al Ingeniero Julio Bonilla, nuestro director de proyecto, por el
acompañamiento y liderazgo en curso del trabajo y ejecución de esta monografía. Al
ingeniero Carlos Rodríguez, por sus aportes e ideas, y sus constantes asesorías para la
ejecución del proyecto actualmente presentado.
Queremos agradecer a la Institución, la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Por
su acogida, y por convertirse en un segundo hogar para nosotros, por habernos cruzado con
grandes docentes que ayudaron en nuestra formación como tecnólogos en topografía, por
enseñarnos el amor y la calidad por esta profesión, e inspirarnos en la auto superación y
formarnos como profesionales de alta calidad. Por brindarnos instalaciones y equipos de uso
teórico-práctico, para el desarrollo de este proyecto y para la carrera.
Agradecer a nuestros compañeros y amigos, que nos brindaron su apoyo y sus voces de
aliento durante la carrera y en el desarrollo de este proyecto; fueron muchos momentos de
alegrías, tristezas y de grandes esfuerzos; pero que hoy podemos ver que tantos sacrificios,
hoy dan frutos y logramos llegar a este punto; estar sustentando este proyecto como
modalidad de proyecto grado para obtener el título de Tecnólogo en Topografía.
…
RESUMEN
En el presente proyecto se realizó un levantamiento arquitectónico al observatorio
astronómico LatitUD de la Universidad Distrital, Sede Aduanilla de Paiba, mediante la
implementación de nuevas tecnologías en el sector de la topografía, tales como el uso del
escáner laser terrestre y un vuelo con vehículo aéreo no tripulado (VANT), a esto se le suma
el posicionamiento y la materialización de la placa geodésica (GPS-PAIBA 2), a partir de la
cual se georreferenció todo el complejo arquitectónico por medio de actividades propias de
la topografía, las cuales permitieron la realización de una poligonal cerrada y una nivelación
geométrica.
El proceso de recolección de información con el escáner laser permitió realizar el
levantamiento de la fachada y el interior del observatorio astronómico de la Universidad
Distrital; generando de esta forma una nube de puntos en tres dimensiones con un excelente
nivel de detalle, la cual fue la base para generar un modelo digital de dicha estructura, por
medio del uso de diferentes softwares para edición y modelado de nube de puntos.
En el modelo digital obtenido se evidencian las principales características estructurales y
físicas del observatorio astronómico, información muy valiosa a la hora de preservar la
identidad histórica y arquitectónica de este lugar. Este proyecto se encuentra dentro del marco
de trabajo del semillero en Arqueoastronomía de la Universidad Distrital Francisco José de
Caldas, que pretende levantar y georreferenciar los principales observatorios astronómicos,
nuevos y antiguos en el país.
ABSTRACT.
In the present project, an architectural survey was carried out at the LatitUD, astronomical
observatory of the District University, Customs Office of Paiba, by implementing new
technologies in the topography sector, such as the use of terrestrial laser scanner and an
unmanned aerial vehicle (UAV) to this is added the positioning and materialization of the
geodetic plate (GPS-PAIBA 2), from which the entire architectural complex was
georeferenced through topographic activities, which allowed the realization of a closed
traverse and geometric leveling.
The information gathering process with the laser scanner allowed the lifting of the facade
and the interior of the District University's astronomical observatory; Thus generating a three
dimensional point cloud with an excellent detail level, which was the basis to generate a
digital model of this structure, through the use of different softwares for point cloud editing
and modeling.
The digital model obtained shows the main structural and physical characteristics of the
astronomical observatory, very valuable information when it comes to preserving the
historical and architectural identity of this place. This project is within the framework of the
seedbed in Archaeoastronomy of the Francisco José de Caldas District University, which
aims to lift and geo-reference the main astronomical observatories, new and old in the
country.
TABLA DE CONTENIDO
NOTA DE ACEPTACIÓN .................................................................................................... 3
AGRADECIMIENTOS. ......................................................................................................... 4
RESUMEN ............................................................................................................................. 5
ABSTRACT. .......................................................................................................................... 6
TABLA DE CONTENIDO .................................................................................................... 7
TABLA DE IMÁGENES. ...................................................................................................... 9
LISTA DE TABLAS. ........................................................................................................... 11
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 12
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................. 14
JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................. 15
OBJETIVOS ......................................................................................................................... 16
GENERAL ........................................................................................................................ 16
ESPECÍFICOS .................................................................................................................. 16
MARCO HISTÓRICO ......................................................................................................... 17
MARCO GEOGRÁFICO ..................................................................................................... 19
MARCO TEÓRICO ............................................................................................................. 21
Escáner Laser FARO Focus 3D. ....................................................................................... 21
MATERIALES ..................................................................................................................... 25
METODOLOGÍA ................................................................................................................. 29
TRABAJO DE CAMPO ................................................................................................... 30
Levantamiento con Escáner laser: ................................................................................. 30
Posicionamiento GPS: ................................................................................................... 33
Poligonal cerrada: .......................................................................................................... 35
Nivelación geométrica: ................................................................................................. 36
Vuelo con Dron; Phanton Pro 4: ................................................................................... 37
TRABAJO DE OFICINA ................................................................................................. 38
Postproceso Software Topcon Tools: ............................................................................ 38
Nivelación Cuasigeoidal. .............................................................................................. 40
Poligonal: ...................................................................................................................... 42
Nivelación Geométrica:................................................................................................. 43
Postproceso software Scene: ......................................................................................... 44
Postproceso aplicación Scene2go: ................................................................................ 48
Procesamiento de las imágenes aéreas Software Pix4Dmapper: .................................. 51
Empalme de nube punto a punto Software 3DReShaper: ............................................. 56
RESULTADOS .................................................................................................................... 58
CONCLUSIONES ................................................................................................................ 62
RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 63
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 64
TABLA DE IMÁGENES.
Ilustración 1: Collage de imágenes históricas del antiguo matadero……………………….17
Ilustración 2: Imagen satelital del observatorio astronómico de la Universidad Distrital
“ LatitUD”, Sede de Aduanilla de Paiba…….………………………….………………….19
Ilustración 3: Escáner Laser FARO Focus 3D……………………………………………..21
Ilustración 4: Deflexión del láser…………………………………………………...………22
Ilustración 5: Rotación vertical y horizontal del Escáner Laser ………………………...…23
Ilustración 6: Etapa de Planeación. Exterior del edificio Observatorio Astronómico
“LatitUD”……………………………………………………………………………….…30
Ilustración 7: Etapa de Planeación. Interior del edificio Observatorio Astronómico
“LatitUD”………………………………………………………….……………………….31
Ilustración 8: Creación del proyecto…………………………………….………………….31
Ilustración 9: Configuración de los parámetros de escaneo………………..………………..32
Ilustración 10: Proceso de recolección de información con el Escáner laser……………..…33
Ilustración 11: Placa Geodésica materializada (GPS-PAIBA 2)……………………..…….34
Ilustración 12: Placa Geodésica (GPS-PAIBA 2)…………….………………………...…..34
Ilustración 13: Posicionamiento estático…………………………………………………...35
Ilustración 14: Poligonal método ceros atrás realizada……………………………………..36
Ilustración 15: Nivelación geométrica controlada……………………………………...…..36
Ilustración 16: Delimitación área de cobertura del plan de vuelo………………………..…37
Ilustración 17: Despegue y vuelo de del Dron Phanton Pro 4.....………………..…………38
Ilustración 18: Postproceso software Topcon Tools………………….……………………39
Ilustración 19: Coordenadas Geocéntricas (X, Y, Z)……………….……………….……..39
Ilustración 20: Coordenadas obtenidas…………………………….…………………….…39
Ilustración 21: Red Cuasigeoidal a partir de la red Magna Eco………………..…………..40
Ilustración 22: Ondulación GPS-PAIBA 1………………………….………………….…..41
Ilustración 23: Ondulación GPS-PAIBA 2…………………………………………………42
Ilustración 24: Registro basado en esferas…………………………………….……………44
Ilustración 25: Unión de la nube de puntos………………………………………….……..45
Ilustración 26: Modelo digital 3D al finalizar el registro basado en objetos………….…….45
Ilustración 27: Optimización Cloud to cloud……………………………………..………..46
Ilustración 28: Modelo digital del Observatorio astronómico “LatitUD” a escala de grises...46
Ilustración 29: Modelo digital del Observatorio astronómico “LatitUD”……………….…47
Ilustración 30: Georreferenciación del proyecto……………………………………………47
Ilustración 31: Creación de la nube de puntos………………………………………………48
Ilustración 32: Exportar nube de puntos a Webshare Cloud. ……………………..……….49
Ilustración 33: Transferir nube de puntos a SCENE 2go……………………………….…..49
Ilustración 34: Archivos generados en la carpeta SCENE 2go……………………………..50
Ilustración 35: Vista en planta Observatorio astronómico LatitUD App SCENE 2go……..50
Ilustración 36: Visor de panoramas de los escaneos individuales…………………….……51
Ilustración 37: Visor de la nube de puntos 3D de los escaneos individuales…………..……51
Ilustración 38 Procesamiento Inicial………………………………………………….…….52
Ilustración 39: Quality Report………………………………………………………...……53
Ilustración 40: Distribución de los puntos de control en la nube de puntos del proyecto…....54
Ilustración 41: Opciones de procesamiento 2-3………………………………...…….…….55
Ilustración 42: Panel de resultados…………………………………………………….……55
Ilustración 43: Nube de puntos software 3DReshaper…………………………………...…56
Ilustración 44: Unión de resultados Scene y Pix4D …………………………………..………56
Ilustración 45: Puntos de referencia………………………………………………..………59
Ilustración 46: Información cúpula Observatorio astronómico “LatitUD “………………..60
Ilustración 47: Información segundo piso Observatorio astronómico “LatitUD “…………61
Ilustración 48: Reporte de Calidad Scene…………………………………………………..61
LISTA DE TABLAS.
Tabla 1: Equipos de trabajo…………………………………………………………………25
Tabla 2: Equipos auxiliares……………………………………………….……….………..26
Tabla 3: Softwares de uso ………………………………………………………………….27
Tabla 4: Cartera de cálculo de la poligonal cerrada……………………………….……….. 42
Tabla 5: Coordenadas de las Targets obtenidas mediante el cálculo de la poligonal cerrada...42
Tabla 6: Cartera de Nivelación geométrica…………………………………………………43
Tabla 7: Nube de puntos software 3DReshaper…………………………………………….58
Tabla 8: Error Medio Cuadrático……………………………………………...……………58
Tabla 9: Medidas Cinta Invar vs medida software Recap……………………………….…59
Tabla 10: Resultado diferencias ente Medidas Cinta Invar vs medida software Recap…….60
INTRODUCCIÓN.
En la actualidad los grandes avances de la tecnología han permitido que se presenten grandes
desarrollos en todas las ciencias del conocimiento; la topografía es una de ellas, la cual ha
presentado gran evolución con respecto a su manera tradicional de realizar los levantamientos
arquitectónicos con estación total o nivel topográfico, los cuales brindan muy buenas
precisiones, por ende, excelentes resultados; pero el proceso de obtención y toma de datos es
más demorado. Por consiguiente, pueden presentarse gran variedad de errores humanos,
mecánicos, sistemáticos, entre otros; los cuales pueden perjudicar radicalmente los resultados
finales de dichos proyectos.
Hoy en día se cuentan con técnicas muy novedosas las cuales combinan los principios
básicos de la topografía y las nuevas actualizaciones de la tecnología aplicadas a distintas
prácticas topográficas, tal como lo es la utilización del escáner laser terrestre; siendo este, un
sistema mucho más eficaz a la hora de realizar la toma de datos, generando información
tridimensional con alta precisión en el registro de toda el área de trabajo, permitiendo así, la
realización planos arquitectónicos 3D y 2D, siguiendo los más altos estándares de dibujo y
diseño técnico. (Ramos, Marchámalo, Rejas, & Martínez, 2015).
Por medio del presente proyecto se realizó un levantamiento arquitectónico con escáner laser
terrestre al observatorio astronómico LatitUD de la Universidad Distrital, ubicado en la sede
Aduanilla de Paiba, la confección de este proyecto permitió el posicionamiento y
actualización de las coordenadas de la placa geodésica (GPS-PAIBA), la materialización,
posicionamiento y asignación de coordenadas a la placa geodésica (GPS-PAIBA 2), además
de la realización de una nivelación geométrica controlada y una poligonal cerrada por medio
del método ceros atrás, la cual tuvo como objetivo asignar coordenadas a las targets
distribuidas en dicha infraestructura; la ejecución de estas actividades fueron la base para
realizar la georreferenciación de dicho complejo arquitectónico. En cuanto al proceso de
toma y recolección de información se llevo a cabo con el escáner laser terrestre, el cual
permitió realizar el levantamiento de la fachada y el interior de cada una de sus tres plantas
y la cúpula; la primera planta la conforma un espacio abierto al público, la segunda es el
salón de conferencias, la tercera funciona como sala de informática, y por último la cúpula
en donde se encuentra el telescopio principal. Con la finalidad de levantar el exterior de la
cúpula, se realizó un vuelo con vehículo aéreo no tripulado (VANT); obteniendo así imágenes
aéreas siendo estas la base para generar el ortomosaico del observatorio astronómico
LatitUD.
Con base en la información recolectada mediante el Escáner Laser y el Dron; fue necesaria
la utilización de diferentes softwares, entre lo cuales se destacan: Scene, programa propio del
escáner el cual, permite editar, unir y georreferenciar nubes de puntos en tres dimensiones
generando así un modelo digital con excelente nivel de detalle; Pix4Dmapper programa que
procesar imágenes aéreas tomadas con Dron, además genera un ortomosaico del proyecto
con muy buenos niveles de precisión; 3DReshaper, programa que permite importar datos
LIDAR que se encuentren en multitud de formatos y empalmar nubes de puntos con buena
precisión; por último, la aplicación Scene 2go, la cual es un complemento del software Scene
que facilita el manejo y visualización del modelo digital obtenido, en donde se evidencian
las principales características estructurales y físicas del observatorio astronómico,
información muy valiosa para la conservación y cuidado del patrimonio arquitectónico e
histórico del observatorio astronómico LatitUD de la Universidad Distrital a largo plazo.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La implementación del escáner láser terrestre, se ha convertido en la nueva alternativa para
realizar levantamientos arquitectónicos en diferentes sectores, tales como la construcción,
infraestructura vial, etc. Debido a las grandes ventajas que ostenta esta técnica frente a las
diferentes técnicas topográficas convencionales con estación total; dentro de las principales
ventajas que posee la implementación de técnicas vanguardistas, se destaca la optimización
de los procesos para la obtención de información verídica, la disminución de los tiempos de
trabajo y la calidad del resultado final, a diferencia de los métodos tradicionales. Por
consiguiente, se refleja claramente las bondades que ofrecen las nuevas técnicas topográficas.
Con la realización del presente proyecto se busca realizar un levantamiento arquitectónico
con escáner laser terrestre al observatorio astronómico LatitUD de la Universidad Distrital,
ya que se desconoce su fisionomía, su arquitectura, sus dimensiones, su orientación y
condiciones topográficas. Con base a lo anteriormente estipulado surge la necesidad de
realizar un modelo digital georreferenciado de este complejo arquitectónico destinado para
la observación astronómica.
JUSTIFICACIÓN
El 9 de septiembre del 2019, en la Sede Aduanilla de Paiba, se inauguró oficialmente el
Observatorio Astronómico de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas; dicho
evento, se llevó a cabo en la primera jornada académica de Astronomía y Ciencias de la
Tierra “09/09/19”; este escenario estará habilitado para estudiantes, personal de la institución
y para la ciudadanía en general.
La finalidad de este proyecto es recrear de forma técnica el exterior y el interior del
Observatorio Astronómico LatitUD de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas en
un modelo digital georreferenciado 3D, ya que no existe un levantamiento topográfico previo
que sirva como referente para la conservación de esta infraestructura dedicada a promover la
cultura por el conocimiento y la astronomía, la cual puede ser afectada por actos de
vandalismo, por el paso del tiempo o por agentes naturales. Además, con la realización de
este modelo digital se busca colocarlos a disposición del público para aprecie su arquitectura
y su geometría de una forma didáctica.
OBJETIVOS
GENERAL
Realizar un levantamiento arquitectónico con escáner laser terrestre al observatorio
astronómico de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, generando un
registro tridimensional de esta estructura para posteriormente aplicar diferentes
técnicas de modelación 3D; tanto, de su parte interna, como de su parte externa.
ESPECÍFICOS
Georreferenciar, analizar y procesar la información recolectada con el escáner laser
terrestre del observatorio astronómico de la Universidad Distrital Francisco José de
Caldas.
Generar un modelo digital en 3D de la estructura del observatorio astronómico en su
exterior e interior.
Demostrar una metodología que evidencie la agilidad y veracidad en la obtención de
información por medio del escáner laser terrestre.
MARCO HISTÓRICO
A partir del siglo XVIII, inicio la construcción de un camellón hacia el occidente de Bogotá,
por donde entraban las mercancías y se desarrollaba el comercio con la costa Atlántica, por
ende con Europa. El Camellón de la Sabana tuvo cambios de nombre, luego se le denominó
Camino de Honda, más tarde Camino de Fontibón y Avenida de la Encomienda, actualmente
es la Calle 13 o Avenida Centenario.
En 1944, con la expansión de Bogotá hacia el sur, la zona se fue urbanizando y organizando,
gracias a la construcción de la Avenida de Las Américas que se unía con la Calle 13, el sector
tuvo un rápido crecimiento residencial e industrial, comenzó a convertirse en la sede de una
multitud de pequeñas empresas manufactureras.
En 1925 mediante el acuerdo número 18 el Concejo de Bogotá aprueba el contrato
compraventa del lote como terreno para matadero y plaza de las ferias. La construcción del
matadero inició en el año 1925 y culminó en el año 1929; En el año 1982 se tiene registro de
unas reformas realizadas en el costado oriental, momento en el cual se demolió el edificio de
veterinaria (que funcionó como centro de salud para el sector de Puente Aranda); de este
sector del predio solamente subsiste el volumen del tanque de agua y la puerta de acceso. Tal
y como se evidencia en la ilustración 1: Collage de imágenes
Ilustración 1: Collage de imágenes históricas del antiguo matadero.
Referencia: Página oficial Aduanilla de Paiba – Universidad Distrital.
http://planeacion.udistrital.edu.co:8080/sede-aduanilla-de-paiba
Por medio de la Resolución 115 de 2009 del Plan Maestro de Desarrollo Físico, definió en
una de sus metas, la reconstrucción de espacio de la construcción conocida como el antiguo
"Matadero Distrital", declarada normativamente como un Bien de Interés Cultural, se
adelantaron los estudios correspondientes para el proyecto de restauración arquitectónica de
las construcciones, fundamentados en una investigación histórica que logra establecer grados
de valoración de acuerdo con la antigüedad, autenticidad, autoría, valores estéticos a través
del tiempo. Todo lo anterior permitió consolidar el primero de junio de 2013, la FASE 1 de
la sede Aduanilla de Paiba, que corresponde al Centro Cultural Biblioteca Central "Ramón
Eduardo D'Luyz Nieto". (Control, 2013). Sede Aduanilla de Paiba – Universidad Distrital.
MARCO GEOGRÁFICO
La zona donde se ubica el predio, está específicamente en la Avenida-Calle 13 N° 31-75 en
la localidad de Puente Aranda de Bogotá. A continuación, se puede observar la ilustración 2,
en donde se representa una vista espacial del observatorio astronómico de la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas “ LatitUD” por medio de software Google Earth.
Ilustración 2: Imagen satelital del observatorio astronómico de la Universidad Distrital
“ LatitUD”, Sede de Aduanilla de Paiba.
Referencia: Software Google Earth (2020).
El Plan Maestro de Desarrollo Físico, definió en uno de sus proyectos, el desarrollo y el
equipamiento educativo contextualizado de un área de centralidad urbano regional; por tal
efecto se construyó la SEDE PRINCIPAL ADUANILLA DE PAIBA, Nodo Metropolitano de
Educación Superior integral al sistema de Sedes en Red de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas, y Bibliotecas de Bogotá. La Biblioteca Central, Auditorio Central, Teatros,
Salas culturales especializadas, Centros de investigación, Extensión, Tecnológicos y de
Innovación (TIC), Centros Deportivos y de Recreación se proyectan como infraestructuras
determinantes en el bienestar institucional y de impacto en el contexto educativo y
sociocultural de la Universidad – Ciudad.
El predio constituye un testimonio importante dentro del proceso de configuración física del
territorio en el desarrollo urbano de Bogotá y su articulación con la región y el país, además
un hito significativo de referencia urbana desde el punto de vista físico, simbólico y cultural.
Es un ejemplar representativo de una época de la historia de la arquitectura nacional y está
asociado con hechos históricos y personajes representativos de la historia de Bogotá y de la
nación.
El predio del Antiguo Matadero Distrital se convertirá en la Sede Emblemática de la
Universidad, allí se encuentra la biblioteca central y se proyecta la administración de la
Universidad. (Control, 2013)
MARCO TEÓRICO
Escáner Laser FARO Focus 3D.
El Escáner laser Focus 3D, es un instrumento ideal para la documentación 3D y realizar
levantamientos para profesionales de la arquitectura, la ingeniería, la topografía, la
construcción, la investigación forense, la seguridad pública y el diseño de productos. (FARO,
2018)
Este es un dispositivo de medición precisa que produce imágenes fotorrealistas
tridimensionales. En la ilustración 3 se puede observar el equipo Faro Focus Escáner Laser
terrestre.
Ilustración 3: Escáner Laser FARO Focus 3D.
Referencia: Manual Escáner Laser FARO Focus 3D.
Características Del Escáner Laser FARO Focus 3D.
Alta resolución.
Alta precisión.
Alta calidad.
Control intuitivo a través de la pantalla táctil incorporada.
Gran movilidad gracias a su tamaño reducido, peso liviano y la batería de carga rápida
integrada.
Escaneos 3D con color fotorrealista gracias a la cámara a color integrada.
Compensador de eje doble integrado para nivelar automáticamente los datos de
escaneo capturados.
Sensor GPS integrado para determinar la posición del Escáner.
Brújula y altímetro integrados para dar a los escaneos información sobre orientación
y altura.
Red WLAN para controlar el escáner de manera remota.
Funcionamiento Del Escáner Laser FARO Focus 3D.
El FARO Focus 3D, funciona por medio del envió de un haz de laser infrarrojo hacia el centro
de un espejo giratorio. Este espejo desvía el láser en rotación vertical alrededor del entorno
que se va a escanear, luego la luz dispersada de los objetos circundantes se refleja en el
escáner (Moreno, 2013), tal como se muestra en la ilustración 4.
Ilustración 4: Deflexión del láser.
Referencia: Manual Escáner Laser FARO Focus 3D.
Para medir la distancia el FARO Focus 3D, utiliza tecnología de desfasaje. Esto significaba
que el haz del láser es modulado mediante ondas constantes de diferente longitud. La
distancia del escáner al objeto se determina con exactitud al medir los desfasajes en las ondas
de luz infrarroja. Hypermodulation mejora en gran medida la relación señal-ruido de la señal
modulada con la ayuda de una tecnología especial de modulación. Las coordenadas X, Y y
Z de cada punto Se calculan utilizando codificadores de ángulos para medir la rotación del
espejo y la rotación horizontal del FOCUS 3D. Estos ángulos se codifican simultáneamente
con la medición de la distancia. La distancia, el Angulo vertical y el Angulo horizontal
forman una coordenada polar (δ, β, α), que luego se transforma en una coordenada cartesiana
(X, Y, Z). El Escáner tiene un campo de visión horizontal de 360° y un campo de visión
Vertical de 300°. Tal y como se demuestra en la ilustración 5.
Ilustración 5: Rotación vertical y horizontal del Escáner Laser.
Referencia: Manual Escáner Laser FARO Focus 3D.
Vuelo Fotogramétrico.
La fotografía aérea es en la actualidad un elemento básico en el estudio de los recursos
naturales y por tanto de gran importancia en el desarrollo económico y social de la sociedad.
Por ende, el éxito de un vuelo fotogramétrico comienza por la buena calidad de la fotografía,
ratificando así la importancia de elaborar un plan de vuelo fotogramétrico, en el cual se deben
de estudiar múltiples factores y evaluar todas y cada una de las variables involucradas (Lerma
García, 2013).
Parámetros para realizar el plan de vuelo:
Escala media de las fotografías.
Escala del mapa a restituir.
Recubrimiento longitudinal medio entre fotografías consecutivas.
Recubrimiento lateral entre fajas adyacentes.
Cámara (distancia principal, formato, tiempo de exposición, etc.)
Filtros.
Vehículo aéreo.
Clima.
Altura mínima y máxima del sol para la toma de fotografías.
(Diseño Geometrico De Un Vuelo Fotogrametrico, s.f)
MATERIALES
Para la realización de este proyecto, se emplearon diferentes equipos de recolección de
información topográfica y softwares para el procesamiento de datos recolectados, los cuales
se evidenciarán a continuación:
Recolección de información.
Tabla 1: Equipos de trabajo.
ACTIVIDAD NOMBRE DEL
EQUIPO
IMAGEN
Posicionamiento GPS Gps Hiper Lite +
Poligonal Estación Pentax
Nivelación Nivel y Mira
Levantamiento con
Escáner Laser
Escáner Faro y
juego de esferas
Vuelo con Dron Dron Phanton Pro 4
Fuente: Propia
Otros implementos para la recolección de información utilizados son:
Tabla 2: Equipos auxiliares
NOMBRE DEL
IMPLEMENTO
IMAGEN DESCRIPCIÓN
Memoria SDHC
Es un formato de memoria flash, la cual es
compatible para guardar
el proyecto realizado con
el escáner laser.
Targets
Gracias a su material reflectante, se puede
distribuir durante el
recorrido para asignarles
coordenadas y así
determinar la orientación
y localización del
proyecto.
Placa metálica
Placa de Acero Antioxidante, a la cual se
le asigno coordenadas.
Equipo menor
Equipo complementario
como mazo, puntillas,
cinta metálica,
marcadores.
Fuente: Propia
En cuanto a los softwares empleados en la recolección y procesamiento de información
tenemos:
Tabla 3: Softwares de uso.
SOFTWARE LOGO USO EN EL
PROYECTO.
PC CDU
Configuración de equipos
receptores GPS, para la
grabación y obtención de
coordenadas.
Topcon Link
v.8.2.3
Transformación de
archivos generados por los
receptores (Archivos
crudos a archivos Rinex)
Topcon Tools
v.8.2.3
Manejo, y procesamiento
de archivos Rinex, para la
obtención de coordenadas.
AutoCAD, Civil 3D 2017
Diseño y planeación de
movimientos de equipo
(Escáner Laser FARO)
Cálculo de distancias y
ángulos, para la orientación
del proyecto.
ArcGis
ArcMap 10.5
Análisis espacial de datos
de la red pasiva de
estaciones permanentes
Magna SIRGAS, con el
cual se realizó el modelo
cuasigeoidal.
SCENE
Procesamiento y manejo de
la nube de puntos
recolectada por el escáner
laser FARO Focus, con el
cual se realizo el proceso
de unión y generación de
modelo tridimensional.
SCENE 2go
Permite transferir el visor y
el proyecto escaneado, esta
aplicación es portátil y no
requiere una conexión a
Internet.
ReCap
Limpieza y visualización
de la nube de puntos
exportada desde el
software Scene.
Pix4Dmapper
Procesamiento de
imágenes recolectadas con
el vuelo del Dron Phanton
Pro 4.
3DReshaper
Unión y modelamiento de
la nube de puntos obtenida
mediante, el escáner laser
terrestre y el vuelo aéreo
del Dron Phanton Pro 4.
. Fuente: Propia
METODOLOGÍA
Los estudiantes del programa de Tecnología en Topografía realizan el proyecto
Levantamiento Arquitectónico por scanner Laser Terrestre al Observatorio Astronómico de
la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, con el fin de apoyar las diferentes
investigaciones del semillero de Arqueoastronomía.
En primer lugar, se realizó un análisis de las actividades pertinentes para recolección de
información, la cuales permitieran ejecutar y proyectar un cronograma de actividades, y una
distribución de tareas, para la recolección, procesamiento, análisis e interpretación de datos
con el fin de optimizar el tiempo de trabajo.
Este proyecto se divide en cinco partes; la primera parte consistió en el posicionamiento y
actualización de coordenadas para el Observatorio Astronómico de la Universidad Distrital,
esta etapa además incluye la materialización de una nueva placa (GPS-PAIBA 2); la
georreferenciación de la placa ya existente (GPS-PAIBA 1), además del cálculo y asignación
de nuevas coordenadas en la época 2018.0, para dichos puntos de amarre.
La segunda parte, consistió en realizar el levantamiento con escáner laser terrestre, esta etapa
fue la parte central de esta monografía, en la cual se realizó el registro tridimensional de todo
el observatorio astronómico “LatitUD” de la Universidad Distrital, comenzando por la parte
exterior, terminando en la parte interior; levantando sus cuatro plantas con un total de 22
escenas realizadas mediante el uso del escáner laser Focus 3D; obteniendo así una densa nube
de puntos en tres dimensiones , la cual permitió, generar un modelo digital de alta precisión
y con un excelente nivel de detalle , gracias al procesamiento de la información recolectada
en el software Scene.
Una tercera parte del proyecto consistió en la implementación de actividades propias de la
topografía, es decir, realizar un levantamiento topográfico por medio de una poligonal y la
utilización de la técnica de nivelación geométrica. Mediante la aplicación de estas técnicas
se logró obtener información geo-espacial, la cual es de gran importancia a la hora de
georreferenciar el proyecto.
En cuarto lugar, se realizó un vuelo con vehículo aéreo no tripulado (VANT), obteniendo
imágenes aéreas con el fin de generar una ortofoto del Observatorio Astronómico, con la cual
se completó la nube de puntos tomada con él escáner, ya que la parte superior de dicha
estructura no fue posible levantarla, dicha información se unifico con los datos obtenidos
previamente con el escáner laser terrestre; para así de esta manera generar un modelo digital
de alta precisión.
Por último, se realizaron las labores correspondientes al procesamiento y modelación de
toda la información recolectada, con la cual se generó un registro tridimensional de esta
estructura, recreando el exterior y el interior del Observatorio Astronómico “LatitUD” de la
Universidad Distrital Francisco José De Caldas por medio de un modelo digital 3D.
TRABAJO DE CAMPO
Las principales labores en campo fueron orientadas hacia la recolección de información del
Observatorio Astronómico “LatitUD” de la Universidad Distrital. Para este proyecto, se
realizaron labores de recolección de información con el escáner laser terrestre, la estación
total, el nivel, equipos GPS y vehiculó aéreo no tripulado (VANT).
Levantamiento con Escáner laser:
El levantamiento con escáner laser terrestre “FARO FOCUS 3D” es el epicentro de este
proyecto, por consiguiente se debe de llevar a cabo una etapa de planeación pertinente para
este tipo de trabajos, en esta etapa se deben de realizar tareas de reconocimiento de la
estructura, tanto en su parte externa como en su parte interna ; lo cual facilitara la ejecución
del levantamiento, definiendo de esta manera la ubicación de las targets, y los cambios de
posición tanto de las esferas como del escáner laser; además el sentido y traslado de
implementos para optimizar el tiempo de trabajo; como se evidencia en las siguientes
ilustraciones, en las cuales los cuadros de color azul representan el equipo Escáner Laser
FOCUS y los círculos rojos replantaran los juegos de esferas.
Ilustración 6: Etapa de Planeación. Exterior del edificio Observatorio Astronómico “LatitUD”.
Fuente: Software AutoCAD Civil 3D 2017.
Ilustración 7: Etapa de Planeación. Interior del edificio Observatorio Astronómico “LatitUD”.
Fuente: Software AutoCAD Civil 3D 2017
Una vez realizada la etapa de planeación, se procedió a realizar la configuración del escáner
laser, (Ilustración 8); la cual consistió en la creación de un proyecto de trabajo.
Ilustración 8: Creación del proyecto.
Fuente: Manual Escáner Laser FARO Focus 3D.
Dentro del archivo creado se procede a realizar la configuración de los parámetros de
escaneo, este paso se observa en la ilustración 9.
Ilustración 9: Configuración de los parámetros de escaneo
Fuente: Manual Escáner Laser FARO Focus 3D.
Una vez dentro de la configuración de parámetros de escaneo, se configuro el Escáner laser
de la siguiente forma:
Resolución ¼.
Calidad 3X.
Rango de escaneo Vertical de -62° a 90°.
Rango de escaneo horizontal de 0° a 360°.
Sensores: Clinómetro, Brújula, Altímetro y GPS.
Escaneo con color.
Realizada la configuración de escaneos, se procedió a realizar el levantamiento con el escáner
laser terrestre en donde, se debe de tener presente la importancia de la correcta ubicación de
las 3 esferas, garantizando que en ninguna escena se vean estas esferas de forma colineal o
incompletas, Además cabe resaltar que la distancia entre el Escáner laser y las esferas no
debe de ser superior a los 10m, con el fin de garantizar una buena precisión. Tal y como se
observa en la ilustración 10.
Ilustración 10: Proceso de recolección de información con el escáner laser.
Fuente: Propia.
Posicionamiento GPS:
Debido a que el observatorio astronómico “LatitUD” de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas, solo contaba con un placa geodésica previamente monumentada (GPS-
PAIBA 1), se vio necesaria la posibilidad de materializar una nueva placa geodésica (GPS-
PAIBA 2), con el fin de garantizar la fiabilidad de la georreferenciación de dicha estructura,
ya que no se podía amarrar el levantamiento a un solo punto de apoyo, por lo tanto se
contempló la posibilidad de posicionar una nueva placa, para servicio del proyecto y servicio
de la facultad. En la ilustración 11, se puede observar la leyenda asignada a la placa geodésica
materializada (GPS-PAIBA 2), y en la ilustración 12 se observa la ubicación de la placa
geodésica, con base al (costado oriental del edifico).
Ilustración 11: Placa Geodésica materializada (GPS-PAIBA 2).
Fuente: Propia.
Ilustración 12: Placa Geodésica (GPS-PAIBA 2).
Fuente: Propia.
Para el posicionamiento de estas placas geodésicas se utilizaron un par de GPS´S Hiper Lite
Plus, ubicados en cada una de las placas, esto con el fin de definir nuevas coordenadas bases
y de amarre para el proyecto. Este posicionamiento estático conto con un tiempo total de
rastreo de 4 horas continúas de grabación, un intervalo de grabación de un segundo y mascara
de elevación del 15%. Dicho posicionamiento se puede evidenciar en la ilustración 13.
Ilustración 13: Posicionamiento estático.
Fuente: Propia.
Poligonal cerrada:
Para este proyecto fue necesario realizar una poligonal cerrada por el método ceros atrás,
empleando como puntos bases del proyecto, las placas GPS-PAIBA 1 y GPS-PAIBA 2; Esta
poligonal se realiza con el fin asignar coordenadas (x, y) para los targets distribuidos a lo
largo del primer piso del observatorio astronómico “LatitUD”, (círculos rojos), este
procedimiento es necesario para posteriormente georreferenciar la nube de puntos del modelo
digital obtenido. Dicho proceso se evidencia en la ilustración 14:
Ilustración 14: Poligonal método ceros atrás realizada.
Fuente: software Google Earth (2019) y AutoCAD Civil 3D (2017).
Nivelación geométrica:
Se realizó una nivelación geométrica controlada a partir de la placa (GPS-PAIBA 1), tal y
como se observa en la ilustración 15, con el fin de determinar las alturas de puntos
característicos y visibles del observatorio astronómico “LatitUD”, para posteriormente
asignar la orientación en el eje Z al modelo digital 3D, obtenido por medio del software
Scene.
Ilustración 15: Nivelación geométrica controlada.
Fuente: Propia.
Vuelo con Dron; Phanton Pro 4:
En esta práctica, mediante la aplicación Capcu (Ilustración 16), una aplicación compatible al
Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT) Phanton 4, se recrea un perímetro de trabajo para el
Observatorio Astronómico LatitUD, con el fin de recolectar una serie de imágenes las cuales
se anexarán con el proyecto generado en el software Scene.
Ilustración 16: delimitación área de cobertura del plan de vuelo.
Fuente: Propia.
A continuación, se procese a preparar el Dron Phanton Pro 4 para el vuelo y la toma de
fotografías. Ver Ilustración 17.
Ilustración 17: Despegue y vuelo de del Dron Phanton Pro 4.
Fuente: Propia
TRABAJO DE OFICINA
Postproceso Software Topcon Tools:
El software Topcon Tools, permitió realizar el postproceso correspondiente a los archivos
generados por los equipos receptores GPS Hiper Lite Plus, luego de posicionar y ocupar las
placas (GPS-PAIBA 1, GPS-PAIBA 2), por medio del método estático. En este software se
realizó el postproceso bajo la modalidad denominada cálculo de coordenadas por doble
determinación, ya que se descargaron los archivos Rinex de las estaciones permanentes
BOGT y BOGA con el fin de ligar las coordenadas obtenidas a la red pasiva MAGNA-
SIRGAS, obteniendo así, las coordenadas geocéntricas (X,Y,Z), referidas al ITRF
(International Terrestrial Reference Frame) ITRF2014.
Ilustración 18: Postproceso software Topcon Tools.
Fuente: Software Topcon Tools.
Obteniendo así, las coordenadas de las 2 placas navegadas, como resultado del
posicionamiento con GPS. Ver ilustración 19.
Ilustración 19: Coordenadas Geocéntricas (X,Y,Z).
Fuente: Software Topcon Tools.
A partir de las coordenadas Geocéntricas obtenidas, se procedió a realizar el proceso de
conversión a los diferentes sistemas de coordenadas por medio del software Magna pro4.
Dichos resultados se evidencian en la ilustración 20.
Ilustración 20: Coordenadas obtenidas.
X Y Z G M S G M S
GPS PAIBA 1 1743079,223 -6116662,916 509895,689 4 36 51,64415 74 5 38,10603 2586,747
GPS PAIBA 2 1743060,641 -6116672,159 509842,714 4 36 49,91589 74 5 38,76773 2586,269
WGS84 X, Y, Z LATITUD LONGITUD
GEOCENTRICAS ELIPSOIDALES
ALT.ELIPS (m)
Fuente: Excel 2016.
Nivelación Cuasigeoidal.
Con el fin de referir las placas geodésicas posicionadas a la red nacional de nivelación
geométrica (NP), se recreó un modelo cuasigeoidal, teniendo en cuenta las placas de la red
nacional de nivelación geométrica, ubicadas alrededor del observatorio astronómico de la
universidad, esto con el fin de obtener un valor muy aproximado de la ondulación geoidal en
dichos puntos y así determinar el valor de las cotas para las placas (GPS-PAIBA 1, GPS-
PAIBA 2) ubicadas en la Sede Aduanilla de Paiba facultad de la Universidad Distrital.
Para el diseño de esta red Cuasigeoidal, se tomó como base el shape file de la red Magna Eco
obtenido de la página oficial del IGAC y el shape file de localidades descargado de la página
del IDECA. Con el fin de delimitar un polígono del área de influencia del trabajo por medio
del software Arc Map (ArcGis); Realizando así un modelo de elevación digital. Generado
mediante la opción IDW, la cual permite realizar una interpolación empleando una nube de
puntos a partir de los valores de la ondulación geoidal. Ver Ilustración Red Cuasigeoidal a partir
de la red Magna Eco.
Ilustración 21: Red Cuasigeoidal a partir de la red Magna Eco.
Fuente: software Arc Map (ArcGis)
N E N E
GPS PAIBA 1 102004,312 98181,904 102004,292 98181,9
GPS PAIBA 2 101951,202 98161,505 101951,182 98161,5
EPOCA 2018.0
PLANAS CARTESIANAS ORIGEN BOGOTA 2011
COOD. NAVEGADAS
A partir del cuasi geoide realizado, el cual se basó en el modelamiento matemático de las
ondulaciones geoidales de la red nacional de nivelación geométrica, se obtuvo la ondulación
física aproximada de las placas (GPS-PAIBA 1, GPS-PAIBA 2).Tal y como se observa en la
ilustración 22 Y 23.
Ilustración 22: Ondulación GPS-PAIBA 1
Fuente: software Arc Map (ArcGis)
Ilustración 23: Ondulación GPS-PAIBA 2
|
Fuente: software Arc Map (ArcGis)
Poligonal:
A partir de la poligonal realizada por el método de ceros atrás, por medio de la estación
Pentax R425V, se procedió a realizar el ajuste de dicha poligonal por el método brújula y
tránsito, con base a este ajuste se tuvo un error angular de cierre 0º 0’ 10” y una precisión
(m) para la poligonal de 1 : 10000, este procedimiento se realizó con el fin de determinar
las coordenadas de los diferentes deltas materializados en campo, y de esta manera obtener
las coordenadas de las 12 targets levantadas desde su respectivo delta, dichas targets se
distribuyeron en las 4 caras del primer piso del Observatorio Astronómico de la Universidad
Distrital. Las coordenadas (N,E), obtenidas de cada una de las 12 target servirán como base
para georreferenciar el modelo digital obtenido por medio del software Scene.
Tabla 4: Cartera de cálculo de la poligonal cerrada.
Fuente: Excel 2016.
Tabla 5: Coordenadas de las Targets obtenidas mediante el cálculo de la poligonal cerrada.
Fuente: Excel 2016.
Nivelación Geométrica:
A partir de la nivelación geométrica controlada realizada se obtuvo un error de 0.001 mm,
con el nivel de precisión Sokkia, con base a esto se obtuvieron las cotas de diferentes puntos
de interés de la estructura, a partir de la sucesión de la cota 2613.002 GPS-PAIBA 1, este
procedimiento se realizó con el fin de asignarle elevación al modelo digital obtenido
mediante el software Scene. En la ilustración 23 se puede observar la cartera de nivelación
geométrica realizada.
Tabla 6: Cartera de Nivelación geométrica.
Fuente: Excel 2016.
Postproceso software Scene:
Por medio del software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552), se realizó la modelación de la nube
de puntos recolectada en campo. Para ello se subieron las escenas a dicho software, en donde
se le realizo un proceso de limpieza a la nube de puntos generada por cada escaneo, ya que
mucha de esta información presenta algún tipo de alteración o ruido.
Una vez realizado el proceso de limpieza a cada una de las escenas, se procede a continuar
con el proceso de unión de las diferentes escenas, por medio de un registro basado en
objetivos, los cuales pueden ser las esferas, targets o puntos en común entre las diferentes
escenas, dependiendo de la metodología implementado en campo. Para este proyecto
predomino el registro basado en esferas, el cual consiste en distinguir cada una de las
diferentes esferas desde las escenas adyacentes a estas. La metodología implementada se
puede observar en la Ilustración 24: Registro basado en esferas.
Ilustración 24: Registro basado en esferas.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Este registro basado en objetos se realiza con el fin de ir unificando escena por escena la nube
de puntos y por ende darle forma a la estructura escaneada, en este caso el Observatorio
Astronómico “LatitUD” de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, tal y como se
observa en la ilustración 25.
Ilustración 25: Unión de la nube de puntos.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Este procedimiento debe realizarse con cada una de las escenas, hasta terminar de unir por
completo la nube de puntos de la estructura y generar la nube tridimensional de puntos del
edificio, Tal y como se observa en el modelo digital del Observatorio Astronómico
“LatitUD” de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas en la ilustración 19.
Ilustración 26: Modelo digital 3D al finalizar el registro basado en objetos.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Una vez finalizado el proceso de unión de escenas, debe de realizarse la optimización de la
nube de puntos generada, por el método Cloud to cloud, con el fin de realizar un ajuste nube
a nube, con el fin de obtener un modelo digital 3D con altos estándares de precisión y así
mejorar la calidad del producto final; además esta optimización permite generar un reporte
de calidad del proyecto, en donde se puede apreciar la precisión, el traslapo de las escenas y
un análisis estadístico de calidad. (Ver imagen 27).
Ilustración 27: Optimización Cloud to cloud.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Realizado el proceso de optimización de la nube, el software Scene permite la visualización
de la nube de puntos del Observatorio astronómico “LatitUD” de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas en 3 dimensiones a escala de grises. Tal y como se observa en la
ilustración 28:
Ilustración 28: Modelo digital del Observatorio astronómico “LatitUD” a escala de grises.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Una vez generado el modelo digital a escala de grises, se procede a realizar el procesamiento
de la nube, en donde el software Scene realiza el proceso de coloración de la nube de puntos
a partir; de las fotografías tomadas por el Escáner laser. Además, dicho software también
permite aplicar diferentes filtros, los cuales tienen como objetivo eliminar todas las señales
de ruido, las cuales puedan distorsionar la nube de puntos, una vez culminado el
procesamiento de la nube de puntos, se visualizará el modelo digital ya colorizada, tal y como
se observa en la ilustración 29: Modelo digital del Observatorio astronómico.
Ilustración 29: Modelo digital del Observatorio astronómico “LatitUD”.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Teniendo el modelo digital colorizado, se procede a georrefenciar el proyecto con base al
traslado y rotación del origen coordenadas (0, 0, 0) generado por el escáner, a las coordenadas
reales calculadas a partir del posicionamiento de las 2 placas geodésicas y el traslado de
coordenadas realizado mediante la poligonal, Cabe resaltar que la orientación del proyecto
en el eje Z, se realiza con base a la nivelación geométrica realizada; ya que con esta se
definieron las cotas de diferentes puntos de interés en la estructura.
Ilustración 30: Georreferenciación del proyecto.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Finalizado el proceso de la georreferenciación del proyecto, el modelo digital del
observatorio astronómico “LatitUD” de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, se
encontrará ligado al sistema de coordenadas asignado; para este proyecto el sistema de
coordenadas planas cartesianas, Origen Bogotá 2011 y a la red nacional de nivelación
geométrica. A continuación, se procede a crear la nube de puntos del proyecto, con el fin de
exportar dicha nube con extensión .e57, para así de esta manera hacer compatible la nube de
puntos con el software 3DReshaper, el cual permitirá realizar el empalme de dicha nube con
la ortofoto obtenida mediante el software pix4Dmapper. Luego de exportar la nube de
puntos, en la interfaz principal de programa Scene se visualizará el icono Project Point
Cloud de color verde indicando que la nube está conformada por un total de 250,583,822 de
puntos. Tal y como se observa en la ilustración 25.
Ilustración 31: Creación de la nube de puntos.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Postproceso aplicación Scene2go:
Con el fin de facilitar la visualización del modelo digital del observatorio astronómico “LatitUD”
de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, se descargó e instaló la aplicación
Scene2go, la cual es una extensión del software Scene, dicha aplicación permite que
cualquier persona interesada pueda visualizar el proyecto creado, sin necesidad de instalar
dicho software, lo cual hace a esta aplicación muy practica ya que es de fácil acceso, uso y
portabilidad para el usuario. Una vez instalada dicha aplicación se debe de exportar la nube
de puntos por medio del icono Webshare Cloud, creando un archivo FPR. Tal y como se
observa en la ilustración 32.
Ilustración 32: Exportar nube de puntos a Webshare Cloud.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Para crear el proyecto en Scene2go, se debe acceder al icono Apps, desplegar las opciones
de Scene2go y seleccionar la opción Create SCENE 2go Data, realizado este paso se
selecciona la opción Transfer SCENE 2go Data, se busca el archivo FPR creado
previamente y se direcciona la carpeta de destino, realizado este procedimiento se selecciona
transferir datos. Ilustración 33.
Ilustración 33: Transferir nube de puntos a SCENE 2go.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Al abrir la carpeta de destino del proyecto, se visualizará el ejecutable Start Scene 2go on
Windows que permitirá la visualización del proyecto por medio de SCENE 2go. Ilustración
34.
Ilustración 34: Archivos generados en la carpeta SCENE 2go.
Fuente: Propia.
Al presionar el ejecutable aparecerá la interfaz principal de la aplicación Scene 2go, en donde
se visualizará una vista en planta del proyecto generado, en este caso el modelo digital del
observatorio astronómico “LatitUD” de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Ilustración 35.
Ilustración 35: Vista en planta Observatorio astronómico LatitUD App SCENE 2go.
Fuente: App Scene 2go versión 1.0.
Esta aplicación además permite interactuar a lo largo del modelo digital, pues ya que el visor
permite explorar los panoramas de los escaneos individuales y vistas en 3D, así como también
hacer mediciones, También puede explorar la información sobre el proyecto en el icono contenido
del proyecto. Ilustración 36 visor de panoramas de los escaneos individuales; Ilustración 37 visor
de la nube de puntos 3D de los escaneos individuales.
Ilustración 36: visor de panoramas de los escaneos individuales.
Fuente: App Scene 2go versión 1.0.
Ilustración 37: visor de la nube de puntos 3D de los escaneos individuales.
Fuente: App Scene 2go versión 1.0.
Procesamiento de las imágenes aéreas Software Pix4Dmapper:
Pix4Dmapper es un software el cual permite procesar imágenes aéreas obtenidas mediante
vuelos con dron, para este proyecto se utilizó dicho software con el fin de generar un orto-
mosaico y una nube de puntos del vuelo realizado al observatorio astronómico “LatitUD” de
la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Para crear un trabajo nuevo, el software permite asignar un nombre al proyecto, el cual
generara paulatinamente la creación de una nueva carpeta de trabajo, en la cual guardara
todos los archivos generados en el trascurso del proyecto.
Este software se divide básicamente en tres partes. La primera: Procesamiento Inicial; Pues
ya que a medida que se va avanzando en la creación del archivo, el programa solicitará los
archivos a trabajar, pero también el tipo de trabajo requerido, que en este caso será la
generación de un mapa 3D; como se observa en la Imagen 38: Procesamiento Inicial.
Ilustración 38: Procesamiento Inicial.
Fuente Software Pix4Dmapper.
Al seleccionar la opción “Aceptar” el sistema procederá a cargar las imágenes anexadas
previamente y acogerá el sistema de coordenadas seleccionado; al terminar este
procedimiento, se podrá observar una vista previa del proyecto en curso, y además el software
Pix4Dmapper generará un reporte de esta primera etapa como se observa en la Ilustración
39: “Quality Report”. En este reporte se puede observar información asociada a la cantidad
de las imágenes utilizadas y cargadas correctamente en el proyecto, además de una vista
previa del recorrido que realizo el Dron para la obtención de las imágenes, un mapa de control
para visualizar la distribución, altura y ubicación de las imágenes del proyecto, así como
también el traslapo o superposición que existe entre ellas.
Ilustración 39: Quality Report.
Fuente Software Pix4Dmapper .
Además, se pueden localizar puntos de control, los cuales logran establecer la ubicación
espacial de proyecto en curso en dicho software; esta opción se puede realizar mediante la
casilla “Gestor GCP/MTP” en la barra de herramientas.
El proceso se puede realizar de dos maneras, I primera opción, se realizará mediante la
importación de un archivo de extensión (.csv o .txt), al cual se le debe seleccionar en qué tipo
de orden estas las coordenadas de los puntos de control. II Segunda opción, es un mecanismo
manual, en el cual se puede seleccionar los puntos de control de acuerdo a los intereses del
proyecto, a estos puntos les serán asignadas las coordenadas de acuerdo al sistema de
coordenadas que se halla establecido previamente al inicio del proyecto de trabajo.
La utilización de estos dos métodos de trabajo, se basa principalmente si en el trabajo de
campo fueron designaron puntos de control con coordenadas reales, o si no se hizo; ambos
sistemas son aptos y confiables para el desarrollo del proyecto.
Al colocar los puntos de control visualizar en la nube de puntos, donde se encuentran
ubicados en el proyecto (Ver Ilustración 40); es recomendable hacer una ubicación dispersa
de por lo menos 7 puntos de control, con el fin de establecer la orientación en los ejes (x, y,
z), pero también para generar estabilidad en el proyecto y escalar el modelo de manera
verídica.
Ilustración 40: Distribución de los puntos de control en la nube de puntos del proyecto.
Fuente Software Pix4Dmapper.
Nota: Al terminar de ubicar los puntos de control es importante utilizar la opción
(Procesar/Re optimizar) esto con el fin de procesar la nueva ubicación asignada al modelo
de trabajo, y pueda utilizarse en los siguientes pasos.
A continuación, se puede proceder con la etapa dos “2. Nube de puntos y malla” y etapa tres
“3. MDS Ortomosaico e índice”.
En la ventana emergente, de Opciones de procesamiento, en el numeral dos: Nube de puntos
y malla, permite seleccionar densidad de los puntos; la escala de la imagen; y que tipo de
formatos que se desean obtener para este trabajo. Para obtener una vita más clara de lo dicho
anterior mente, se muestra a continuación la Ilustración 41: Opciones de procesamiento 2-3.
Ilustración 41: Opciones de procesamiento 2-3
Fuente Software Pix4Dmapper.
Nota: el software Pix4D brinda opciones avanzadas de acuerdo al trabajo que se quiera
realizar, para seleccionarlas, simplemente debe abrir la ventana Opciones de Procesamiento
y en cada uno de las etapas “1. Procesamiento inicial; 2. Nube de puntos y malla y etapa tres
3. MDS Ortomosaico e índice” en la parte inferior se seleccionará la opción (Opciones
avanzadas) esto permitirá abrir una nueva pestaña y ejecutar los cambios correspondientes
que se deseen utilizar.
Al terminar las configuraciones correspondientes a las etapas dos y tres en Opciones de
Procesamiento, se selecciona la opción Aceptar, esto, cerrara la venta emergente en la cual
se ha estado trabajando; en la parte inferior de la pantalla de trabajo (área de Procesamiento)
solo debe seleccionarse la etapa 2. Nube de puntos y malla y 3. MDS Orto-mosaico e índice.
Al tener seleccionados los pasos que se quieren realizar, se podrá dar Inicio al procesamiento.
Al terminar de procesar las tres etapas de trabajo, se puede visualizar la nube de puntos, la
orto-foto y el orto-mosaico que genera Pix4Dmapper; además al costado izquierdo de la
pantalla de trabajo se podrá seleccionar el resultado que se requiera visualizar. Ver Ilustración
42.
Ilustración 42: Panel de resultados.
Fuente Software Pix4Dmapper.
Empalme de nube punto a punto Software 3DReShaper:
Una vez generado el orto-mosaico por Pix4D y la nube de puntos por medio de Scene, se
debe importar dichos proyectos al software 3DReShaper, el cual permite importar datos
LIDAR que se encuentren en multitud de formatos, este procedimiento debe realizarse con
la finalidad de empalmar y georreferenciar estas 2 nubes de puntos y así de esta manera
obtener un único modelo digital del observatorio astronómico “LatitUD”. En la siguiente
ilustración se observa la nube de puntos importada desde el software Scene.
Ilustración 43: Nube de puntos software 3DReshaper 1.
Fuente: Software 3DReshaper versión 18.0.8.28954.
Para hacer la unión de los dos proyectos, se definió como base, la malla de puntos generada
por el software Scene ya que esta cuenta con un sistema de coordenadas establecido
previamente (Ver Ilustración 44). La unión se realizó por el método alineación de eje, el cual
consiste en identificar tres pares de puntos en común los cuales fueron colocados de manera
aproximada al pixel simultaneo, que pueda haber entre las dos mallas de puntos, claro está,
que luego de realizar este proceso se pueden obtener cierta discrepancia milimétrica que no
afectaran el resultado del producto final, debido a que las dos mallas de trabajo no son
paralelas y cada una tiene un sistema autónomo de densificación y creación de puntos.
Ilustración 44: Unión de resultados Scene y Pix4D.
Fuente: Software 3DReshaper versión 18.0.8.28954.
Rec
ole
cció
n d
e
info
rmac
ión
Posiciona-
miento GPS
Poligonal
cerrada
Nivelación
geométrica
Levantami-
ento con
Escáner
laser
Vuelo con
Dron
Topcon
Tools
v.8.2.3
Microsoft
Excel
Scene
Scene 2go
Pix4Dmapper
Coordenadas placas GPS
Paiba y GPS Paiba 2
Coordenadas de las
Targets (x, y)
Coordenadas (z)
Modelo digital
Producción orto-mosaico
DIAGRAMA DE TRABAJO.
Po
st-p
roce
so
Res
ult
ado
s
Orien
tación
del m
od
elo
digital.
Producto 2:
Creación modelo
digital
Producto 1:
Modelo Interactivo
Unión de modelos
Scene y Pix4D en
3DReShaper
OBSERVATORIO
ASTRONÓMICO
LatitUD
RESULTADOS
Las coordenadas generadas a partir del software Scene presentan ciertas diferencias con
respecto a las coordenadas obtenidas por medio del levantamiento topográfico
previamente realizado (Poligonal cerrada, método: Ceros atrás. Tal y como se observa en
la Tabla 6; esto puede estar asociado a factores propios de la estación total, tales como:
la precisión y errores instrumentales; Así como también errores humanos. Esta suma de
factores, pueden mitigarse a partir del uso del Escáner laser.
Tabla 7: Nube de puntos software 3DReshaper.
Fuente: Fuente: Excel 2016.
Con base en los resultados obtenidos previamente expuestos en la tabla 7, se realizó el
cálculo de los errores medios cuadráticos en coordenada Norte y coordenada Este, como
se puede observar en la siguiente tabla:
Tabla 8: Error medio cuadrático.
Fuente: Fuente: Excel 2016.
A partir del modelo realizado en el software Scene se exporto la nube de puntos al
software Recap Pro, con la finalidad de limpiar dicha nube, debido a que este software es
más intuitivo realizando tareas de limpieza y medición en la nube 3D.
Norte Este
0,069008726 0,100892443
Error Medio Ccuadrático
En la Ilustración 45 se pueden identificar la distribución de puntos de referencia. Al
realizar un comparativo de las medidas tomadas en campo con cinta invar y las mismas
medidas tomadas sobre la nube de puntos en Recap Pro se evidencia que presenta
variaciones irrelevantes. Las variaciones se pueden observar en la tabla numero 9
Ilustración 45: Puntos de referencia.
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
Tabla 9: Medidas Cinta Invar vs medida software Recap
Fuente: Excel 2016.
Tabla 10: Resultado diferencias ente Medidas Cinta Invar vs medida software Recap
Fuente: Excel 2016.
La implementación de softwares a las tareas topográficas, permiten agilizar y optimizar
resultados en situaciones de tiempo y espacio, algunas de estas propiedades pueden ser
el cálculo de áreas, así como la toma de distancias en los modelos de trabajo.
La cúpula del Observatorio Astronómico LatitUD posee un Radio aproximado de 2,29
m. un diámetro de 4,58m aprox.
Ilustración 46: Información cúpula Observatorio astronómico “LatitUD “
Fuente: Software 3DReshaper versión 18.0.8.28954.
Estas medidas pueden calcularse a las diferentes áreas del edificio de trabajo de acuerdo
a su estructura; pero también se permite hacer la toma de distancias que pueden haber
entre determinados puntos: (ver Ilustración 47)
Ilustración 47: Información segundo piso Observatorio astronómico “LatitUD”
Fuente: Software 3DReshaper versión 18.0.8.28954.
El software Scene permite generara un reporte de calidad, el cual permite analizar datos
estadísticos los cuales, pueden ser evaluados mediante una escala de color definida
internamente por el software.
En la Ilustración 48 se puede observar el valor correspondiente del error de punto máximo
de 39.4mm. también podemos observar el error de punto medio el cual equivale a
17.2mm.
Ilustración 48: Reporte de Calidad Scene
Fuente: Software Scene versión 2019.1 (7.4.2.2552).
CONCLUSIONES
Aplicando diferentes técnicas de modelado se obtuvo, una nube con 250.583.822 de
puntos y con base a esta se recreó el modelo digital 3D del Observatorio Astronómico
LatitUD, de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, a partir del registro
tridimensional realizado con el escáner laser terrestre permitiendo la interactuar en
esta infraestructura.
Con base en el análisis del informe de calidad generado por el software Scene, se
evidencio que el modelo digital obtenido cumple con los estándares de calidad
asignados para un levantamiento arquitectónico.
A partir de la metodología empleada en los diferentes softwares utilizados para la
generación de un modelo digital del observatorio astronómico LatitUD, se ven
evidenciadas las numerosas ventajas que ostenta el uso del escáner laser con respecto
al uso de la topografía convencional, viéndose reflejado en la calidad del producto
final obtenido.
Mediante el uso equipos topográficos convencionales tales como el Nivel de
precisión, la estación total y el Gps; se definió un sistema de coordenadas de alta
precisión para la georreferenciación espacial del modelo digital.
Por medio del posicionamiento geodésico realizado, fue posible asignar coordenadas
a la placa materializada (GPS-PAIBA 2); la cual servirá para aumentar la red
geodésica local de la sede Aduanilla de Paiba.
RECOMENDACIONES
Hacer un diagnóstico de los diferentes programas ofrecidos en el mercado y la
compatibilidad existente entre ellos que se pueden implementar en el proyecto; para lo
cual impulsara al conocimiento y manejo base en los diferentes softwares a utilizar, y
de esta manera permitirá la optimización de tiempo para la realización del proyecto a
ejecutar.
En algunas situaciones la planeación de los movimientos de equipos se ven afectadas
por los diferentes objetos que pueda haber en un determinado espacio de trabajo.
Se debe garantizar la ubicación de los targets de manera perpendicular a la posición del
escáner, con el fin de minimizar el error generado por la desviación de haz de luz emitido
por el escáner. Con el fin de que el software Scene, permita identificar con mayor
precisión los targets durante la ejecución del proyecto.
Con base a la información física, estructural, dimensional y topográfica recopilada en
este proyecto, al observatorio astronómico LatitUD, es importante continuar el trabajo
investigativo para densificación de información detallada de su infraestructura, teniendo
como base, el modelo digital elaborado en este proyecto, para incentivar y promover la
conservación y cuidado de dicho edificio, creado para la cultura y aprendizaje de la
observación astronómica de la población interna y externa de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Coloma Picó, E. (2008). INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGIA BIM. Barcelona:
Departament d’Expressió Gràfica Arquitectònica I.
Control, O. A. (1 de Julio de 2013). Universidad Distrital Francisco José de Caldas;
Aduanilla de Paiba. Obtenido de http://planeacion.udistrital.edu.co:8080/sede-
aduanilla-de-paiba
FARO, T. I. (2018). FARO. Obtenido de https://www.faro.com/es-
es/productos/construccion-bim-cim/faro-focus/features/
Julio, M. A. (s.f). Diseño Geometrico De Un Vuelo Fotogrametrico. Bogota: Biblioteca
IGAC.
Lerma García, J. L. (2013). Modelado fotorrealístico 3D a partir de procesos fotogramétricos:
láser escáner versus imagen digital. Universitat Politècnica de València.
Departamento de Ingeniería Cartográfica Geodesia y Fotogrametría - Departament
d'Enginyeria Cartogràfica, Geodèsia i Fotogrametria,
https://riunet.upv.es/handle/10251/61249.
Moreno, A. J. (31 de Diciembre de 2013). Doctoral dissertation, Universidad Industrial de
Santander, Escuela De Ing. Civil. Obtenido de Evaluacion Del Uso De Un Escáner
Laser Terrestre Y Metodos Tradicionales En La Ejecucion De Un Levantamiento
Topografico : http://noesis.uis.edu.co/handle/123456789/13895
