Topografía

En cuestión de Patrimonio, las técnicas de registro topográfico no son una opción, son una obligación. El arqueólogo cuando excava, o el arquitecto cuando restaura, ambos, están alterando el estado original del yacimiento o del edificio donde intervienen. En la medida en que ese estado original no podrá recuperarse, es preciso recurrir a las técnicas más rigurosas en cuestión de registro geométrico para así obtener el mejor testimonio posible de lo que hubo antes de intervenir.

Un registro geométrico de calidad no sólo facilita la elaboración de planos exactos con los que proyectar una intervención, también permite obtener productos gráficos atractivos que servirán a la difusión del Patrimonio entre el gran público

En Enklabe KST realizamos los siguientes trabajos de topografía:

Levantamientos de alta definición (láser-escáner).

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El láser-escáner permite registrar con alta definición la geometría de los elementos, por complejos e irregulares que éstos sean, de modo que se puedan reproducir todos sus detalles a partir del modelo virtual.

Se trata de un instrumento que mide ángulos y distancias, y por tanto coordenadas 3D, de modo similar a como lo hace una estación total, pero de forma automática y a gran velocidad. Con el escáner, además de la posición de los puntos, es posible capturar el color de los mismos gracias a una cámara fotográfica incorporada.

El método de registro es completamente diferente al de las demás técnicas topográficas donde la intervención del operador es fundamental para medir y dibujar, lo que introduce cierto grado de subjetividad en el documento métrico. Al contrario, el láser-escáner realiza un barrido automático que registra de forma indiscriminada toda la información que encuentra a su paso, realizando una captura continua y homogénea de los datos.

Para hacernos una idea, de media, en el levantamiento de un edificio mediríamos un punto por cada cm2 de superficie. Con esta densidad de captura, el modelo generado puede considerarse prácticamente una réplica del original, como ningún otro sistema topográfico es capaz de crear.

Esta réplica virtual, además de servir como archivo digital, es una herramienta incomparable para la difusión, generación de recorridos virtuales y todo tipo de material didáctico o divulgativo. Asimismo permite elaborar una serie de productos de gran utilidad para estudio general del edificio:

  • Modelos delineados (modelos vectoriales) o modelos de superficie (modelos de malla poligonal).
  • Planos arquitectónicos: plantas, alzados y secciones.
  • Ortofotografías de los paramentos.
  • Productos específicos para el estudio de deformaciones: mapas de verticalidad y secciones seriadas.

Fotogrametría de objeto cercano (terrestre).

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La fotogrametría engloba los métodos de medición que permiten extraer la forma y la localización de objetos a partir de fotografías.

Conociendo la posición y orientación de la cámara en el momento de sacar la fotografía, y las características del sensor y sistema óptico de la cámara, es posible, a través de un modelo matemático extraer información métrica del elemento fotografiado.

La ventaja de esta técnica está en la inmediatez del registro en campo y en la enorme cantidad de datos métricos que pueden extraerse después. En el laboratorio podemos reconstruir la geometría de cualquier objeto fotografiado, hasta el nivel de detalle que la resolución de las imágenes permita.

Los métodos fotogramétricos pueden clasificarse de muchos modos; nosotros distinguimos tres tipos de fotogrametría, según la geometría de las tomas:

Fotogrametría estereoscópica.

La fotogrametría estereoscópica emula la visión estereoscópica natural, la del ojo humano, tomando dos fotografías de forma similar a como lo hacen nuestros ojos: desde dos puntos de vista paralelos y separados por una pequeña distancia. Si, a través de un dispositivo, le mostramos la fotografía de la izquierda al ojo izquierdo y la fotografía de la derecha al ojo derecho, nuestro cerebro verá un modelo virtual en 3D del objeto fotografiado.

Un dispositivo sencillo que permite visualizar un modelo estereoscópico es el del anáglifo (para verlo en 3D necesitas unas gafas con filtro rojo para el ojo izquierdo y otro verde para el ojo derecho).

Con dispositivos más complejos (restituidores), además de visualizar, es posible medir y extraer geometría de este modelo virtual.

Esta técnica es la que se ha utilizado durante años para hacer la cartografía del territorio a gran escala, mediante fotos aéreas.

Fotogrametría multi-imagen o convergente.

Hoy en día ya no es necesario generar el modelo estereoscópico para restituir la geometría del objeto. Un ordenador puede calcular la posición 3D de un punto automáticamente identificando los puntos homólogos en las imágenes y calculando la intersección de los haces analíticamente.

Esto permite utilizar más de dos imágenes en el cálculo de la intersección de haces –pueden utilizarse tantas imágenes como se quiera-, y también permite una mayor flexibilidad en la configuración de la toma. Las capturas pueden ser oblicuas puesto que no hay que preocuparse más de las restricciones de la toma estereoscópica.

Actualmente los programas generan automáticamente nubes de puntos 3D y a partir de éstas modelos de superficie de alta densidad en los que además de la geometría del objeto también queda registrada la textura.

Fotogrametría proyectiva o rectificación.

Cuando podemos reducir la geometría del objeto a un plano o a una superficie definida, por ejemplo mediante un modelo digital de terreno, podemos reconstruir el objeto a partir de una sola fotografía. En este caso las coordenadas 3D de los puntos quedan determinadas por la intersección del rayo que pasa por el punto de vista de la cámara y el plano o la superficie que tenemos definida.

Esta técnica se utiliza mucho en la rectificación de fachadas porque normalmente un edificio puede descomponerse en planos verticales, que se fotografían y rectifican por separado. El resultado claro está, es un modelo bidimensional, sin profundidades.

Levantamientos por topografía clásica.

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Se trata de la forma de registro más inmediata. Con una estación total medimos ángulos y distancias a puntos concretos desde una serie de posiciones conocidas y a partir de ellos dibujamos el modelo 3D del elemento de forma muy precisa.

No siempre es necesario medir todo para registrar correctamente el elemento. A diferencia del láser-escáner, con una estación total podemos seleccionar la información que queremos medir, y medir sólo lo estrictamente necesario. De este modo reducimos el volumen de datos a procesar y generamos modelos mucho más ligeros, con los que es posible trabajar en los habituales programas de CAD.

Ahora bien, dado que la calidad del registro depende fuertemente del criterio de captura del operador, es muy importante establecer previamente el nivel de detalle y precisiones que se necesitan en el documento final, puesto que aquello que el operador no mida en campo, no quedará registrado.

Esta técnica es muy habitual en el registro de excavaciones arqueológicas.

Elaboración de planos técnicos para estudios de arquitectura.

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Denominamos plano arquitectónico a todo dibujo que representa en dos dimensiones, de forma métrica, datos geométricos de un edificio o de una parte de él. Si bien la realidad tiene tres dimensiones, y como topógrafos trabajamos siempre en sistemas de coordenadas tridimensionales, entendemos que el plano es de gran utilidad en muchas disciplinas.

La información en el modelo 3D es difícil de manejar, en ocasiones imposible dado que el cliente no siempre cuenta con el software necesario. Por ello, nuestro trabajo de oficina no termina con la edición del modelo 3D; a partir de él elaboramos todo tipo de cartografía derivada. Sea cual sea la técnica de registro empleada, láser-escáner, topografía clásica o fotogrametría, podemos dibujar cualquier tipo de plano, como por ejemplo las tradicionales vistas ortogonales en planta, sección o alzado.

A diferencia de otros planos delineados a partir de mediciones más discretas o menos precisas, éstos mantienen todos los rasgos geométricos del edificio porque se dibujan a partir de un modelo 3D generado con mediciones topográficas. En ellos pueden apreciarse todo tipo de irregularidades en las fábricas; cambios de orientación, desplomes de los paramentos, abombamientos, etc.

Entre los más habituales distinguimos tres tipos de productos:

Planos.

Dependiendo de la técnica utilizada en el levantamiento el nivel de detalle de los planos será diferente, pero una vez realizado el modelo 3D del elemento podemos hacer tantos cortes como sean necesarios; las plantas, secciones y alzados son las vistas básicas que representan el edificio. Estos planos pueden dibujarse en forma vectorial o se pueden generar directamente a partir de vistas (ráster) del modelo seccionado.

Ortofotografías.

La ortofotografía técnicamente es una fotografía en la que se han corregido los efectos de la perspectiva cónica, y en la que se pueden realizar mediciones del mismo modo que se hacen en un plano.

Hoy en día con las últimas técnicas de registro los propios modelos 3D adquieren un aspecto tan realista, que cualquier vista ortogonal de los mismos puede asimilarse a una ortofotografía -aunque técnicamente no lo sean-. Por ejemplo con una vista en alzado de un modelo de nube de puntos en color, adquirido con láser-escáner, se logra un producto equivalente a una ortofoto, en función de la densidad de puntos, del tamaño de representación de los mismos y la escala de trazado.

Productos específicos para el estudio de deformaciones.

Una de las grandes potencialidades de los levantamientos de alta definición es el análisis de deformaciones. Desde el punto de vista arquitectónico las deformaciones pueden implicar deficiencias en la estructura y desde el punto de vista arqueológico las deformaciones pueden indicar cambios en las fases de construcción.

El levantamiento de alta definición permite detectar y representar las deformaciones más sutiles, que sobre el terreno pasan desapercibidas. Es posible realizar cortes en serie sobre cualquier elemento estructural como muros, pilares, nervaduras, etc. Representar la desorientación o desplome de una pared mediante mapas de verticalidad.

Asistencia topográfica en excavaciones arqueológicas.

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La exhaustividad en la documentación geométrica es primordial, pero también lo son la reducción de tiempos y costes. Entendemos que las labores de documentación geométrica no deben entorpecer el ritmo de la excavación, por ello no dejamos de buscar nuevas técnicas de registro topográfico que nos permitan el registro más completo en el menor tiempo posible.


Dentro de la asistencia topográfica en excavaciones arqueológicas realizamos los siguientes servicios:

  • Establecimiento de la red de referencias para el registro arqueológico.
  • Registro 3D de la estratigrafía por métodos clásicos y fotogramétricos.
  • Elaboración de planimetrías y secciones.
  • Reconstrucciones virtuales.
  • Modelización de elementos o artefactos mediante fotogrametría convergente.