Scan to BIM, desde el levantamiento laser scanner hasta el modelo BIM

Scan to BIM  es el proceso de creación de un modelo BIM de un edificio existente a partir de un estudio levantamiento en 3D. Descubre ahora las numerosas ventajas del proceso

Si te estás introduciendo en el mundo de la metodología BIM o si ya la utilizas desde hace tiempo en tu trabajo , probablemente habrás oído hablar de «Scan to BIM «. Pero, ¿sabes en que consiste este proceso y cuáles son sus ventajas?

En este artículo hablaremos del levantamiento láser, las nubes de puntos y de modelo BIM , y de los beneficios de la integración de estas nuevas tecnologías en la rehabilitación de edificios.

Por último, para ayudarte a comprender plenamente el proceso «Scan to BIM», analizaremos un ejemplo práctico de estudio de un edificio histórico.

¿Qué es el proceso Scan to BIM?

Con Scan to BIM nos referimos al proceso de creación de un modelo BIM de un edificio o espacio existente a partir de los datos adquiridos en el levantamiento topográfico con  tecnologías avanzadas, como el escaneo láser 3D, Structure for Motion y la fotogrametría de alta definición.

El resultado del levantamiento digital, debidamente procesado mediante  software específicos, da lugar a una nube de puntos (point cloud), es decir, un conjunto de puntos distribuidos en un espacio tridimensional. La nube de puntos puede importarse a un software de modelado BIM y utilizarse para obtener modelos digitales del edificio existente.

Las fases del proceso «Scan to BIM»

El proceso «Scan to BIM» puede subdividirse en 3 fases fundamentales:

  1. levantamiento 3D del edificio con escáner láser,
  2. procesamiento y tratamiento de los datos;
  3. modelización BIM.

Levantamiento 3D con escáner láser

El levantamiento en 3D del edificio en un proceso «Scan to BIM» es una operación que debe ser realizada sobre el terreno por profesionales equipados con escáneres 3D capaces de capturar todo el edificio. Los escáneres 3D son tecnologías avanzadas que facilitan, mejoran y agilizan la fase de reconocimiento en campo.

El escáner 3D recoge datos con gran velocidad y precisión mediante un rayo láser proyectado en todas las direcciones. Cuando el rayo láser incide sobre una superficie sólida, su posición se registra a través de un gran numero de puntos que se sitúan respecto al escáner en los ejes X,Y y Z.

El conjunto de todos estos puntos que da lugar a la visualización 3D del edificio se denomina «nube de puntos«.

Proceso y tratamiento de datos

Una vez adquiridos los datos de campo con los escáneres 3D, hay que procesarlos y combinarlos en un software de edición de nubes de puntos. Estos software extraen la información física y funcional del edificio a partir del escaneo de la nube de puntos. Los múltiples puntos de observación en el escáner proporcionan una visibilidad completa de la estructura, lo que garantiza una representación completamente precisa.

En esta fase es importante tener en cuenta el uso final que se le dará a la nube de puntos, ya que este tipo de archivos puede ser muy grande. Por ello, generalmente se limpian y modifican las nubes de puntos, se reduce la densidad de los puntos en función de su uso o se divide la nube en sectores o niveles para poder trabajar sin necesidad de cargar todo el proyecto en el software de autoría BIM e iniciar el modelado BIM.

Modelado BIM

El modelado BIM a partir de la nube de puntos no es un proceso automático. La nube de puntos se carga en un software de diseño para la modelización BIM y la creación de un modelo BIM 3D.

El modelo BIM se crea a partir de la información geométrica y espacial contenida en la nube, pero también se enriquece con el resto de información complementaria, como marcas y modelos de los equipos, fotos y vídeos que nos dan información visual sobre el proyecto.

Toda esta información debe ser debidamente incorporada al modelo y estructurada correctamente para que el resultado final de esta fase de modelado BIM sea útil para los diferentes campos de aplicación del proceso «Scan to BIM» (recalificación, restauración, facility management a través de un gemelo digital, etc.).

Scan to BIM  es el proceso de creación de un modelo BIM

Campos de aplicación de Scan to BIM

La razón detrás de la aplicación de Scan to BIM es capturar el estado real del edificio, pero a estas alturas te estarás preguntando para qué se utiliza realmente el» Scan to BIM». ¿En qué fase del proyecto puede aplicarse?

Examinemos en qué etapas puede aplicarse » Scan to BIM» y cómo puede ser beneficioso:

  • Diseño: el modelo BIM permite a los diseñadores comprender mejor las condiciones del lugar y tomar mejores decisiones en el diseño del edificio;
  • Construcción: con BIM es posible identificar cualquier tipo de discrepancia entre un modelo BIM tal y como se ha construido y un modelo BIM tal y como se ha diseñado;
  • Facility Management (FM): con la visualización en 3D y la información rica y bien organizada del edificio en BIM, se pueden mejorar múltiples funcionalidades de FM, como la gestión del espacio, la planificación y ejecución de renovaciones, la gestión de emergencias y la formación y desarrollo del personal.

Las ventajas del proceso «Scan to BIM»

Por lo tanto, hemos dejado claro como el proceso de escaneado a BIM puede crear una representación digital tridimensional muy precisa del edificio en muy poco tiempo. Pero ésta es sólo una de las ventajas más evidentes de adoptar un flujo de trabajo de scan-to-BIM.

Entre las principales ventajas se encuentran:

  • mayor calidad del proyecto: se obtienen modelos BIM extremadamente detallados, de gran calidad y precisión de los activos (terrenos, infraestructuras, edificios, etc.) en poco tiempo;
  • reducción sustancial de los errores de modelización y planificación de proyectos: la recogida óptima y precisa de información y datos del entorno aumenta el nivel de calidad de la modelización;
  • un ahorro sustancial de tiempo: el equipo sólo tiene que visitar el lugar una vez para recoger datos, mientras que las inspecciones posteriores pueden tener lugar fuera del lugar con más frecuencia que in situ, lo que reduce la necesidad de desplazamientos;
  • reducción de los costes del proyecto: aunque se requieren costes adicionales para el levantamiento 3D, hay una innegable reducción de costes debido a la reducción del tiempo de procesamiento y al valor añadido del modelo BIM;
  • mayor transparencia y mejor colaboración: gracias a la metodología BIM, la información puede compartirse con mayor rapidez y eficacia.

Cómo implementar un proceso de «Scan to BIM»: el caso estdusio de caso de GEOSLAM

Es posible que en este punto te preguntes ¿Cómo puedo realizar un proceso «Scan to BIM»? ¿Qué herramientas necesito?

Ahora que tenemos claro cómo estructurar un proceso Scan to BIM y cuáles son las numerosas ventajas de este método, podemos pasar a un caso práctico. En concreto, vamos a describir las 3 fases del proceso «Scan to BIM» para crear un modelo BIM de un edificio histórico.

Para poner en práctica tu mismo el proceso «Scan to BIM», te recomiendo que te descargues ahora la versión de prueba del software point cloud to BIM. Puedes importar tu propia nube de puntos o un archivo de nube de puntos de ejemplo de usBIM en la carpeta «exemples», y experimentar el poder de esta nueva tecnología en las intervenciones de recalificación del edificio.

Fase 1: levantamiento del edificio con geoSLAM

En este estudio de caso hemos realizado un levantamiento de un edificio histórico utilizando GeoSLAM Horizon.

Este instrumento utiliza la tecnología SLAM (Simultaneous Localization And Mapping), que le permite orientarse en ausencia de señal GPS, basándose en lo que se detecta durante el periodo de escaneo. En la práctica, todo lo que tiene que hacer el operador es caminar con el instrumento en un espacio determinado (ya sea en interiores o exteriores) para generar automáticamente la nube de puntos.

El escaneo láser con tecnología SLAM es extremadamente eficiente y rápido, no requiere herramientas adicionales y sólo necesita un operador.

Empezamos por el levantamiento del interior del edificio.

Cuando se enciende el instrumento, se camina de forma normal y moderada, evitando movimientos bruscos, dentro de cada ambiente a levantar.

En sólo unos minutos, el tiempo de recorrer el edificio, se completa la operación y  se adquiere el escaneo interior completo.

Aplicando la misma técnica que para el levantamiento del interior del edificio, podemos completar la fase de exploración recorriendo los muros perimetrales.

levantamineto laser escaner para modelo bim

Levantamiento laser escáner para modelo BIM

Fase 2: Procesamiento de datos

Una vez finalizada la fase de levantamiento, volvemos a la oficina y descargamos los resultados de la exploración en el software geoSLAM.

Visualizamos la nube de puntos detectada y las trayectorias del recorrido que hemos seguido durante el levantamiento.

Visualización de la nube de puntos realizada con láser escáner con tecnología SLAM

Visualización de la nube de puntos realizada con láser escáner con tecnología SLAM

En muy poco tiempo y con muy poco esfuerzo hemos conseguido una nube de puntos muy detallada y completa. Además, al haber levantado el interior y el exterior del edificio, ya teníamos los espesores de los muros y toda la información que necesitábamos para elaborar los documentos técnicos. También podríamos evitar más visitas porque ya tenemos toda la información que necesitamos.

En este punto, una vez obtenida la nube de puntos, podemos exportarla en los diferentes formatos estándar (.LAS, .LAZ, .E57, etc.) e importarla a nuestro software point cloud to BIM.

Fase 3: Modelado 3D a partir de nubes de puntos con Edificius

El último paso para conseguir una verdadera digitalización del modelo es la reconstrucción del modelo BIM del levantamiento. Esta es la fase más delicada y compleja. De hecho, a partir de la superficie tridimensional que representa la obra levantada, es necesario pasar a un modelo 3D paramétrico compuesto por objetos como paredes, ventanas, puertas, etc.

Para el modelado 3D utilizamos el software BIM Edificius. Una de las grandes ventajas de este software es su integración con la plataforma en la nube usBIM. Esta integración nos permite:

  • gestionar incluso grandes nubes de puntos, aprovechando el espacio de almacenamiento en la nube;
  • tener todos los archivos disponibles en todo momento y poder compartirlos con otros colaboradores.
Nube de puntos visualizada en usBIM

Nube de puntos visualizada en usBIM

En primer lugar, subimos la nube de puntos a usBIM.pointcloud y luego importamos a Edificius sólo la parte de la nube en la que queríamos trabajar.

Importación nube de puntos en Edificius

Importación nube de puntos en Edificius

En la point cloud to BIM software definimos primero los niveles y las elevaciones de las diferentes plantas del edificio. De este modo, pudimos posicionar fácilmente la nube de puntos para alinearla con nuestro sistema de referencia

gestión de niveles de la nube de puntos en Edificius

Gestión de niveles de la nube de puntos en Edificius

Utilizando las funciones de reconocimiento automático de objetos, hemos identificado los distintos elementos arquitectónicos directamente en la nube de puntos:

  • envolventes verticales: hemos modelado las envolturas verticales, simplemente utilizando los puntos de la nube como guía para dibujar la longitud del muro. A continuación, mediante el editor, hemos indicado la alineación, el grosor, la sección (constante o variable), el ángulo, etc. y aprovechado una serie de automatismos permitidos por el software para calcar en muy poco tiempo todos los muros del edificio. A partir de las propiedades también definimos la estratigrafía y los materiales, eligiendo objetos de la librería BIM ;

Modelado envolventes verticales desde nube de puntos

 

  • ventanas: hemos dibujado la anchura de la ventana, de nuevo utilizando la nube de puntos como guía. Desde el editor hemos definido fácilmente la altura correcta de la ventana, y los valores aproximados según nuestras necesidades. A partir de las propiedades especificamos el tipo de vidrio, el marco, la transmitancia térmica de cada ventana para tener un modelo completo lleno de información útil.
Modelado ventanas desde nube de puntos

Modelado ventanas desde nube de puntos

Del mismo modo, podemos modelar las puertas interiores y otros objetos del edificio, obteniendo en pocos pasos un modelo 3D extremadamente fiel al estado real del edificio.

Scan to BIM desde nube de puntos al modelo 3D con Edificius

Scan to BIM desde nube de puntos al modelo 3D con Edificius

En este punto, desde el modelo se vuelve realmente muy fácil obtener todos los planos ejecutivos, gráficos, alzados, secciones y vistas 3D y para generar renders estáticos, renders en tiempo real y presentaciones en vídeo.

Una vez finalizada la fase de modelado BIM, estamos preparados para exportar el modelo en formato IFC.

edificius
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