Escaneo 3D para la restauración y preservación de edificios históricos

Acceder a un edificio patrimonial suele ser difícil. Tal vez el andamiaje solo esté instalado durante una semana, la iglesia solo abra los martes o solo disponga de una tarde cuando alguien más tiene las llaves. Determine qué estándar debe cumplir su entregable, planifique el edificio en sesiones superpuestas, utilice LiDAR para la estructura principal y fotogrametría para los detalles, y tome nota de todo lo que no haya podido alcanzar.

El escaneo en sí es sencillo. Pero si elige el estándar equivocado, podría terminar comprando equipos costosos que no necesita, o darse cuenta demasiado tarde de que sus registros no son lo suficientemente buenos una vez que ha perdido el acceso al edificio. Detectar una carencia mientras aún está en el lugar es fácil de solucionar, pero encontrarla después significa otra visita.

La secuencia

Paso 1: Establezca qué estándar se aplica

Averigüe quién establece el estándar para su proyecto antes de elegir su método, ya que generalmente no es una decisión suya.

En los EE. UU., la documentación de archivo sigue los Estándares y Directrices del Secretario del Interior para la Documentación Arquitectónica y de Ingeniería, que es el criterio al que se ajustan los registros del Historic American Buildings Survey. El Servicio de Parques Nacionales, que dirige dicho estudio, describe a los equipos originales midiendo edificios con una precisión de un octavo de pulgada, pasando semanas por estructura con cintas métricas y niveles de construcción.

Los planos medidos de archivo y las iniciativas financiadas por el gobierno federal requieren equipos de escaneo terrestre y alguien capacitado para operarlos, ya sea una empresa de documentación que usted contrate o una capacidad que desarrolle internamente. El Museo Georgia O’Keeffe tomó la segunda ruta, capacitando a dos personas sin experiencia previa en 3D en cuestión de semanas. Los registros de estado, los estudios de planificación, las solicitudes de subvenciones y las referencias de contratistas se pueden realizar perfectamente con capturas de teléfono, y eso cubre la mayor parte del trabajo de restauración.

Todo lo que queda fuera del ámbito de archivo lo determina alguien más cercano a usted: una Oficina Estatal de Preservación Histórica, una comisión local de monumentos, una condición de subvención o el cliente. Pregunte qué se aplica en lugar de asumir, ya que la respuesta cambia su presupuesto y no solo su método. El escaneo terrestre y un teléfono no tienen el mismo orden de costo.

Registro interpretativo frente a levantamiento métrico. El registro interpretativo establece qué es un edificio, cómo se construyó y qué ha cambiado, y no necesariamente requiere datos medidos. El levantamiento métrico produce datos espaciales según una especificación técnica. Su guía está escrita para Inglaterra en lugar de para los EE. UU., pero la distinción es válida, y saber cuál necesita su proyecto le indica si está encargando un levantamiento o enviando a alguien con un teléfono y un cuaderno.

Paso 2: Planifique el edificio por sesiones

Por lo general, no se puede escanear un edificio patrimonial de una sola vez. Decidir dónde dividir las sesiones es una parte importante de la planificación.

Divida las sesiones en los niveles de los pisos y las puertas, no en medio de una habitación. Los límites en espacios abiertos son difíciles de hacer coincidir más tarde. Las habitaciones, los pasillos y las escaleras son buenos lugares para dividir sus sesiones.

Asegúrese de que cada sesión se superponga con la siguiente. Capture las puertas o umbrales desde ambos lados para que las sesiones compartan algo de malla, ya que esto ayuda al sistema a unir las habitaciones.

Recorra el edificio antes de comenzar a escanear. Busque áreas complicadas, como una nave donde no pueda mantener la misma distancia de las paredes, escaleras con formas repetitivas, sótanos oscuros o habitaciones llenas de muebles. Estos puntos pueden llevar más tiempo o requerir un enfoque diferente, por lo que es mejor encontrarlos antes de empezar.

Planifique escanear el exterior por separado. Si solo puede fotografiar una pared desde el otro lado de la calle, utilice fotogrametría en lugar de LiDAR. Para fachadas de más de dos pisos, es posible que necesite un dron o un objetivo de mayor alcance.

Paso 3: Capture la envolvente

Comience capturando la forma del edificio con LiDAR, habitación por habitación, y termine cada una antes de pasar a la siguiente.

Camine lentamente alrededor de los bordes de cada habitación, manteniendo su dispositivo apuntando hacia el centro.

Escanee desde el suelo hasta el techo. Si solo escanea a la altura de los ojos, perderá detalles como la base de la pared o los cambios en la altura del techo, que son importantes en los edificios históricos.

Trabaje desde el suelo y utilice puntos de acceso seguros. Si necesita ver más de cerca un detalle que no puede alcanzar, utilice fotogrametría con un objetivo de mayor alcance en lugar de apoyar una escalera contra superficies antiguas.

Revise sus escaneos antes de abandonar cada área. Si encuentra algún punto faltante mientras todavía está allí, solo le tomará unos minutos corregirlo. Si lo descubre más tarde en su escritorio, es posible que tenga que esperar semanas para poder volver a entrar.

Paso 4: Capture los detalles por separado

Cuando sea posible, capture los detalles decorativos por separado, ya que escanear una habitación completa no captará las formas finas de las tallas o los ornamentos.

Para elementos como capiteles tallados, molduras de yeso, inscripciones conmemorativas y herrajes decorativos, utilice el modo Objeto de Polycam. Camine alrededor del objeto, tome muchas fotos superpuestas desde diferentes ángulos y procéselo como un modelo independiente.

Elija el método de reconstrucción que se ajuste al propósito de la captura. La fotogrametría le proporciona una malla editable que un cantero o un carpintero pueden utilizar. Los Gaussian splats le ofrecen un registro fotorrealista, lo cual es ideal cuando el acabado de la superficie, la pátina o la capa de pintura son importantes. Historic England ofrece orientación sobre aplicaciones fotogramétricas para el patrimonio cultural, especialmente sobre técnicas de estructura a partir del movimiento (structure-from-motion), que es el principio de funcionamiento de un teléfono.

Nunca utilice spray de escaneo en superficies históricas. Los sprays mate son comunes para objetos brillantes o transparentes y pueden ayudar a producir una malla detallada, pero no los utilice sobre materiales originales, superficies pintadas o cualquier elemento con pátina. Si tiene problemas con el vidrio o la piedra pulida, ajuste los ángulos de captura o la iluminación, o limpie el escaneo posteriormente. Para más información sobre esto, consulte Cómo manejar vidrios y espejos reflectantes en escaneos 3D.

Paso 5: Registre lo que no pudo alcanzar o a lo que no tiene acceso

Tome nota de cualquier habitación a la que no pudo entrar, superficies bloqueadas por andamios, detalles que estaban demasiado altos para escanear o cualquier cosa que haya omitido porque el espacio estaba demasiado lleno para permitirle una buena captura. Es mejor indicar claramente qué falta, para que cualquiera que utilice su registro más adelante sepa exactamente qué se cubrió.

Para ayudar con la organización, anote también las condiciones. Una captura realizada con poca luz, o con el contenido del edificio aún en su lugar, produce una calidad de datos diferente a una realizada en un espacio despejado e iluminado, y quien la utilice debe saber qué es lo que tiene.

Paso 6: Verifique antes de irse

En cada área, tome al menos una medida a mano si es seguro hacerlo.

Esta única medida le permite verificar la precisión de su modelo y, en fotogrametría, establece la escala para todo lo demás. Elija algo claro, como la apertura de una puerta o una pared recta, y anote exactamente dónde realizó la medición.

En lugar de medir después, coloque la referencia de escala en el encuadre: una línea de marcadores con un espaciado conocido y uniforme, colocada nivelada a través del sujeto. La escala queda así integrada en las propias fotografías en lugar de en una nota que alguien deba encontrar más tarde, lo cual es importante cuando el modelo se comparará con una captura realizada años después.

Si va a utilizar una medición para fabricar algo nuevo, mídalo también a mano. Confiar únicamente en el escaneo podría significar que la pieza nueva no encaje.

Paso 7: Entregue el trabajo

Exporte sus archivos en el formato que mejor funcione para la persona que los utilizará, no solo el que sea más fácil para usted.

Un arquitecto conservador o un delineante generalmente querrá un archivo DXF (líneas editables) o una nube de puntos en formato LAS, convertida a través de Autodesk ReCap para Revit. Historic England también ofrece orientación sobre el desarrollo de un Modelo de Información de Edificios Históricos (HBIM), pero para la mayoría de los trabajos de restauración, un plano 2D medido y un conjunto de alzados son más útiles que un modelo completo. Esta es la misma cuestión que se discute en Escaneo a CAD frente a Escaneo a BIM.

Un cantero o un carpintero querrá que los escaneos detallados se exporten como una malla que puedan utilizar para su trabajo.

Un organismo de financiación o el público en general a menudo desean un recorrido virtual. Un tour virtual de un interior que no es seguro, está cerrado o es remoto puede ayudar a obtener financiación.

Si planea almacenar sus registros en un archivo, considere tanto el formato de archivo como la geometría. Los formatos abiertos mantienen los datos accesibles y bajo el control de la institución, mientras que los formatos propietarios pueden ocultar los pasos de procesamiento y vincular el archivo al software de un solo proveedor. Para las organizaciones que conservan registros durante décadas, esto es más importante que qué malla se ve mejor en este momento.