Gran cantidad de la información que tratamos hoy en día y con total seguridad en el futuro procederá de sensores LIDAR, vuelos de VANT´s o Scanners 3D. Hemos avanzado en nuestros métodos de adquisición de datos/dispositivos de captura y pasado de gestionar cientos/miles de registros (topografía clásica) a normalmente millones de estos datos (Mobile Mapping). Esto supone también una transición radical en la tipología del hardware y software que deben procesar dicha información con la mayor agilidad posible.
3DRESHAPER es un software de HEXAGON imprescindible para efectuar tu extracción, tratamiento, modelado, discriminación y exportación de datosLIDAR en multitud de formatos. Mediante su uso evitaremos pelear con antiguas utilidades como LASTOOLS o similares (algo obsoletas) para obtener esos datos discriminados que necesitamos para nuestros trabajos de ingeniería.
Así dicha aplicación puede ser empleada en diversos campos:
Arquitectura, Arte y Patrimonio. Cada vez es más común el uso de levantamientos mediante SCANNER 3D para la obtención de datos precisos de edificaciones/estructuras existentes y poder efectuar su inventario/documentación en proyectos de reforma/rehabilitación o similares.
Ingeniería Civil, Minas/Canteras y Túneles. A parte de la elaboración de modelos digitales evolutivos del terreno procedentes de mediciones sucesivas también puede aplicarse para la monitorización e inspección de elementos estructurales (presas, muros de contención). Posee poderosas herramientas para el control dimensional en la construcción de obras subterráneas.
Construcción Naval, Tanques y Pipes. Utilizado para la ingeniería inversa, análisis de planeidad y control de deformaciones en cascos de barcos. Potente utilidad para inspecciones/evaluación geométrica de tanques/grandes tuberías, verificación de curvaturas, desviaciones a teórico, verticalidades y posibles asentamientos (a partir de nubes de puntos de alta densidad y alta precisión)
VFX y 3D. Obtención de modelos de malla precisos para su empleo en aplicaciones de realidad aumentada y la animación tridimensional.
En las dos imágenes inferiores podéis apreciar un desarrollo de los menús y herramientas de la aplicación donde ya se aprecia la versatilidad/posibilidades de este software. Realmente todo un descubrimiento tanto para los profesionales dedicados a la Topografía como para aquellos que se dedican la rama Industrial/Metrologia; podemos pues considerarlo un híbrido de ambos campos (pinchar sobre capturas para aumentar).
El interface y el ciclo de funcionamiento es similar a otros productos que HEXAGON comercializa para sectores como el aerospacial, automoción, industria pesada etc. Está dotado de una gran potencia de proceso sin la necesidad de grandes recursos de hardware lo cual nos permite tratar cantidades de datos brutales de manera extremadamente eficiente.
Para efectuar nuestras pruebas para el tratamiento de nubes de puntos masivas utilizaremos datos cedidos por el Gobierno de Navarra que ha publicado y puesto a disposición de los usuarios en SITNAlos datosLIDARdel vuelo que realizó en el año 2017 con el sensor Single Photon LiDAR (SPL100), 10 puntos por metro cuadrado y clasificación automática mejorada. En la captura inferior se aprecia la potente herramienta de importación de formatos a nuestra disposición (desde cloudpoints (1) a proyectos (6)).
La nube de puntos (1km x 1km) en formato *.laz importada (no es necesario descomprimirla para trabajar directamente con ella) presenta una densidad de 7 millones de puntos en capas de solo suelo (de un total de aprox 12 millones de registros contemplando la totalidad). Puede seleccionarse y exportarse cualquier capa del modelo o parte de ella a archivos reconocibles por otro software (*.asc, *.las, *.igs, *. csv, *.pts,* .ptx, etc).
Podremos construir modelos sólidos/cuadrículas a partir de las nubes de puntos elegidas o porciones de ellas de manera muy sencilla, variando parámetros de todo tipo (tamaño de triángulos, ptes máximas), refinar dicho modelo, tapar orificios de manera automática/manual, establecer bordes/contornos, eliminar picos; además de realizar operaciones booleanas con varias mallas.
Adjunta las herramientas necesarias para generar las curvas de nivel de los sólidos creados; también es posible realizar estudios/generar informes de nivelación de superficie, planeidad, extraer lineas de ruptura, desarrollar con respecto a eje, cálculos de volúmenes y generación de perfiles.
La obtención de modelos realistas es muy sencilla; una vez creados, podrán importarse en otras aplicaciones. Tendremos así la opción de generar modelos texturados a partir de puntos de referencia, parámetros de cámara u ortoimagenes georreferenciadas. En ejemplo adjunto se ha capturado una imagen de Google Earth (ya que dispongo de las coordenadas de la cuadrícula Lidar importada) y encajado sobre el modelo con 4 puntos de analogía (una simple homotecia proyectiva).
Para finalizar este apartado comentar que es posible enviar automáticamente cualquier modelo 3D obtenido a SKETCHFAB (visualización web) o a AUTOCAD (necesario tener pluggin instalado). Otro método que yo utilizo particularmente es exportar este tipo de documentos a formato *.obj importarlo en RHINO y después editarlo en LUMION para representación de infografías o similares. El modelo inferior ha sido aligerado (por eso se ve un poco cutre); ya que las cuentas free en SKETCHFAB solo importan hasta 50 mb (los pobres nos tenemos que adaptar).
Otras muchas posibilidades ofrece este magnífico software entre las que se encuentra el control dimensional de túneles a través de la explotación/análisis de nubes de puntos adquiridas por medio de SCANNERS 3D.
Durante la construcción o mantenimiento de estas obras de ingeniería no solo se utiliza la topografía convencional por su inspección, control, auscultación, inventario o mediciones --> sea cual sea el método empleado para su excavación/revestimiento: ya sea convencional o por medio de escudos perforadores todas las empresas concesionarias/constructoras ya confían en la superabundancia de datos que nos ofrecen los dispositivos anteriormente citados.
En la viñeta superior podéis apreciar una visita virtual a la nube de puntos levantada por medio de un equipo LEICA SMARTSTATION P40 en un túnel carretero de 510 m de longitud con una densidad de casi 38 millones de puntos.
A nuestra disposición múltiples herramientas automáticas como es el extractor de túnel (muy útil para conservación y sobre todo en obras ya finalizadas) que permite independizar los datos totales en 2 nubes definidas (una clasificación) "puntos que están en el túnel" (figura geométrica del túnel revestido - en color azul) y "puntos que no están en el túnel" (como puede ser las instalaciones, cableado, rejibands, ventilación e incluso personas que transiten por ahí durante el levantamiento - ver anigif inferior).
Por ejemplo: a partir de la nube de puntos "que están en el túnel" podríamos generar la cuadrícula/modelo del mismo, perfiles transversales con respecto a un eje de obra o una bs_spline o realizar una evaluación de desviación a teóricos de sección tipo, cálculos de volúmenes etc. Si dispongo de la nube total puedo también acceder a cualquier parte del túnel seccionarla proyectando cualquier modificación/rehabilitación de dicha infraestructura con gran precisión elaborar las colecciones de planos necesarias a tal fin (una maravilla ¡¡).
En el anigif inferior se puede apreciar como a partir de los levantamientos del túnel durante el proceso de excavación y de la sección tipo generando los modelos/ cuadrículas 3D correspondientes podremos realizar las representaciones típicas de fuera/dentro de perfil de igual modo que nos permiten algunos software de trazado/obras lineales (esto se consigue utilizando las herramientas Topografía> Comparar/Inspeccionar y Volúmenes por encima/debajo).
Lo interesante es que existen gran cantidad de utilidades que pueden ser empleadas con enfoques distintos para conseguir el producto final deseado a pesar de que no estén pensadas específicamente para ello. Otro apartado que merece atención son las herramientas de control dimensional de tanques.
En una estructura de este tipo nos puede interesar el examen de determinados parámetros como puede ser su esfericidad, verticalidad, asentamientos diferenciales/localizados a parte de disponer de una representación fiel y milimétrica de la realidad. Podremos primero ajustar la figura (modelo mallado procedente de nube de puntos) al mejor cilindro que lo contenga (lo que para nosotros sería el perfil teórico del tanque) para después acometer el resto de exámenes. Abajo se han seleccionado puntos al azar y mediante etiquetas podemos mostrar las desviaciones al cilindro teórico.
El estudio de "Redondez" por ejemplo arroja perfiles detallados del cuerpo en estudio a distintas alturas (personalizables) desde la base. Junto con el resto de parámetros puede incluirse en un informe en PDF pormenorizado donde se describen todas las magnitudes relevantes del proyecto.
La verticalidad del tanque se calcula mediante la realización de secciones con respecto al eje Z de la figura y con un rango de grados definible por el usuario. Se consignan los alejamientos radiales respecto al cilindro óptimo calculado en pasos anteriores.
Tan solo un par de apuntes mas al respecto de 3DRESHAPER:
Puede trabajar con nubes de puntos de solo lectura (CLOUDWORX) alojadas en servidores JETSTREAM conectándose a una base de datos IMP desde el software Leica Cyclone (no lo he podido testear).
Tiene la posibilidad de trabajar con código JAVASCRIPT y ejecutar desde consola del software pequeños programas que automaticen ciertos proyectos --> por ejemplo: extraer lineas de catenaria directamente desde nubes de puntos, seleccionar puntos de solo suelo a partir del método de gravedad inversa, segmentar nubes según polilineas planas, realizar perfiles longitudinales directamente etc, etc..
Finalmente comentar que este software tiene una gran cantidad de posibilidades; solo depende de vuestra capacidad para adaptarlo al trabajo de que se trate. Yo lo dejaré instalado en mi sobremesa (quien lo hubiera pillado hace unos años).
Espero que os haya resultado curioso el tema --> a mi desde luego si...
