Desafío
Solución
Sobre la empresa
Imagine intentar capturar la intrincada belleza y la función vital de un arroyo natural enclavado en los exuberantes paisajes del noroeste del Pacífico. Cada roca cubierta de musgo, cada tronco de cedro caído y cada curva sinuosa del curso de agua desempeñan un papel crucial en el ecosistema. En Jacobs, ingenieros como Ben Dupuy se dedican a proteger y restaurar estos entornos delicados, vitales tanto para las comunidades locales como para el planeta. Tradicionalmente, este trabajo implicaba minuciosas mediciones y observaciones manuales: documentar el tamaño de los guijarros, la pendiente de las orillas y el flujo del agua. Pero estos métodos a menudo pasaban por alto el panorama general: la compleja interacción de elementos que hace que cada arroyo sea único.
"Necesitábamos una forma de capturar los datos espaciales, comprender dónde está un árbol, dónde hay un tronco, qué tamaño tienen las rocas y cómo dirigen el flujo del agua", explica Dupuy. "Este nivel de detalle es esencial para una restauración eficaz de los arroyos, pero tradicionalmente ha sido difícil de obtener".
Hace varios años, mientras inspeccionaba un entorno natural cerca de Seattle, Dupuy y un colega discutieron el potencial de los sensores LiDAR recién lanzados en iPads y iPhones. Tras investigar un poco, descubrieron Polycam, una versátil plataforma de captura 3D que utiliza LiDAR y otras tecnologías en teléfonos inteligentes y tabletas no solo para construir un mosaico fotográfico del terreno, sino también para crear modelos 3D detallados.
"Polycam realmente nos llamó la atención por su facilidad de uso, y la superposición de imágenes en la malla 3D nos permitió visualizar el complejo terreno y las características del sitio con un nivel de claridad que antes no estaba disponible, brindándonos una comprensión completa del entorno en el que estábamos trabajando", dice Dupuy.
También descubrieron que la plataforma de captura LiDAR móvil de Polycam es preferible a los escáneres terrestres porque permite a los trabajadores de campo capturar rápidamente datos 3D del sitio, con una formación mínima, incluso mientras trabajan dentro y alrededor del agua, en lugares de difícil acceso, ofreciendo tanto velocidad como precisión.
Decisiones en tiempo real sobre el terreno
El impacto de Polycam en los flujos de trabajo de Jacobs ha sido profundo. Imagine a un técnico de campo, con el agua hasta las rodillas, junto a una ribera en constante cambio. Con Polycam en mano, puede medir al instante la distancia a un árbol caído o evaluar el posible impacto de la erosión en la infraestructura cercana. Esta capacidad para tomar decisiones informadas sobre el terreno, directamente en el entorno natural, ahorra tiempo y recursos valiosos. Dupuy validó los datos capturados con Polycam comparándolos con las mediciones obtenidas mediante equipos topográficos tradicionales. Comprobó que los datos eran altamente precisos y fiables, lo que proporciona un alto nivel de confianza en los modelos 3D y las nubes de puntos generados, los cuales se utilizan para tomar decisiones críticas de restauración.
Integración de datos 3D para beneficios ecológicos
Jacobs está explorando cómo complementar los datos del sitio y la información de los modelos hidráulicos con los datos de terreno de Polycam. "Al integrar los datos 3D de Polycam en nuestros modelos hidráulicos, incluyendo software especializado como HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center River Analysis System) y SRH-2D (Sediment and River Hydraulics 2D), así como en los planos de diseño de Civil 3D, podemos crear planes de restauración más precisos y eficaces", señala Dupuy.
Por ejemplo, al importar un escaneo 3D detallado de un arroyo en SRH-2D, los ingenieros pueden simular cómo fluirá el agua después de la restauración, prediciendo el impacto de cambios como la adición de grandes restos leñosos o la remodelación de la ribera. Esto les permite crear soluciones que imitan los procesos naturales, garantizando la salud ecológica a largo plazo.
Transformación del trabajo de campo
Polycam ha transformado drásticamente el trabajo de campo de Jacobs. Tradicionalmente, un levantamiento topográfico completo podía llevar días, requiriendo horas de mediciones manuales con herramientas como cintas métricas y evaluaciones de tramos de referencia, que son secciones típicas de un arroyo utilizadas para comparar. Ahora, el tiempo de recolección de datos se ha reducido de 3 a 8 horas a aproximadamente 30 minutos, una reducción del 88% en el tiempo de medición en el sitio.
Esta eficiencia se extiende a la planificación previa al proyecto, donde las visitas al sitio se han reducido hasta 5 veces. "Normalmente visitamos un sitio hasta 5 veces, y con Polycam, eso se reduce a una o dos visitas", explica Dupuy. Esta reducción no solo ahorra tiempo y recursos, sino que también minimiza el impacto ambiental de los desplazamientos repetidos por carretera y en áreas críticas.
Análisis preciso de arroyos
Más allá de los levantamientos de sitios individuales, Dupuy también ha integrado Polycam en el trabajo crucial de Jacobs de analizar y comparar diferentes secciones de arroyos. Una técnica clave en la restauración de arroyos implica el concepto de "tramos de referencia": secciones relativamente estables de un arroyo que sirven como punto de referencia de cómo debería ser un arroyo saludable.
Tradicionalmente, comparar un sitio de restauración con un tramo de referencia implicaba mediciones manuales y evaluaciones visuales que consumían mucho tiempo. Con Polycam, Dupuy y su equipo pueden capturar rápidamente imágenes ortomosaicas y escaneos 3D detallados tanto del sitio de restauración como del tramo de referencia. Estos escaneos, que proporcionan datos valiosos como ortomosaicos, nubes de puntos, datos de malla y mapeo de texturas, pueden compararse utilizando software de código abierto como Cloud Compare, lo que permite un análisis preciso de las diferencias en la morfología del canal, la estructura del hábitat y otros indicadores clave.
Esta capacidad no solo agiliza el proceso de evaluación, sino que también permite realizar evaluaciones del éxito de la restauración más objetivas y basadas en datos. Al escanear repetidamente el mismo sitio a lo largo del tiempo, Jacobs puede utilizar Polycam para monitorear los cambios en las condiciones del arroyo, como la erosión o la sedimentación, proporcionando información valiosa sobre la eficacia a largo plazo de sus esfuerzos de restauración.
Ante el cambio climático, esta capacidad de rastrear cambios se vuelve aún más crítica para los esfuerzos de adaptación y mitigación, como la evaluación del riesgo de inundaciones y el monitoreo de los impactos de eventos climáticos extremos en los ecosistemas de los arroyos.
Claridad visual e intercambio de datos
Con Polycam, Jacobs puede eliminar la ambigüedad en la comunicación de proyectos. Imagine a un director de proyecto compartiendo un escaneo de Polycam de un sitio de restauración complejo con un equipo de ingenieros hidráulicos, geomorfólogos, biólogos y contratistas.
"Con Polycam, todos podemos ver la misma representación 3D detallada del sitio, lo que nos ayuda a comprender los objetivos y las limitaciones del proyecto", dice Dupuy. Esta capacidad de compartir visualmente la información del sitio no solo ha llevado a flujos de trabajo más fluidos y a una toma de decisiones más rápida, sino que también facilita la colaboración remota entre estos científicos e ingenieros, permitiéndoles compartir datos espaciales y conocimientos con facilidad.
Ahorro de tiempo, recursos y costos de equipo
La implementación de Polycam por parte de Dupuy ha generado ahorros típicos de entre 16.000 y 27.000 dólares por proyecto. Estos ahorros se atribuyen directamente a la reducción del tiempo de caracterización del sitio, a menos visitas al lugar y a la eliminación de la necesidad de costosos equipos especializados. Por ejemplo, los proyectos que antes requerían una semana de levantamiento de datos en el sitio y entrada de información ahora pueden completarse en un solo día, liberando recursos valiosos para otras tareas críticas.
Ampliación de las capacidades de diseño con RA
Jacobs está explorando activamente nuevas formas de aprovechar Polycam. Dupuy prevé utilizar las capacidades de realidad aumentada (RA) de Polycam para crear una biblioteca de modelos 3D para activos de diseño. Imagina construir una colección de escaneos 3D detallados de varios tipos de grandes restos leñosos, rocas y otros elementos naturales que puedan verse y manipularse en RA. Los ingenieros podrían incorporar rápidamente escaneos de estos objetos en escaneos o diseños más grandes, mejorando la planificación de los proyectos de restauración. Este enfoque agiliza el flujo de trabajo de diseño y garantiza que los esfuerzos de restauración imiten fielmente los entornos naturales.
Ampliación de las capacidades de estudio: integración de drones para análisis a gran escala
Para ampliar aún más sus capacidades de estudio, Jacobs está investigando el uso de drones junto con Polycam. "Nos interesa ampliar nuestras capacidades de captura con drones mediante Polycam para generar modelos de terreno detallados", afirma Dupuy. Este enfoque innovador permitiría realizar estudios eficientes de sitios grandes y complejos, como tramos enteros de ríos o extensas llanuras aluviales. Al capturar datos desde una perspectiva aérea, Jacobs podría obtener una comprensión integral del paisaje.
Participación inmersiva de las partes interesadas: visualización en realidad virtual
Jacobs también busca aprovechar Polycam para mejorar aún más la colaboración en los proyectos. "Planeamos utilizar el editor de escenas para fusionar escaneos y la visualización en realidad virtual para las reuniones de revisión de diseño", comenta Dupuy. Al combinar múltiples escaneos, pueden crear una representación 3D completa y fluida de un sitio. Además, la tecnología de realidad virtual (RV) permitiría a las partes interesadas sumergirse en un modelo virtual del lugar del proyecto, proporcionando una forma más intuitiva y atractiva de revisar los diseños y comprender las obras de restauración propuestas. "La gente se sorprende de que puedas moverte físicamente por el sitio", señala Dupuy, destacando el poder de esta experiencia inmersiva.
Empoderamiento de los profesionales del medio ambiente
Dupuy, con el apoyo de Jacobs, se dedica a compartir sus conocimientos sobre LiDAR móvil con científicos, ecologistas, ingenieros y conservacionistas que trabajan para proteger los entornos naturales. Demuestra activamente el potencial transformador de esta tecnología asequible y accesible desde el teléfono, especialmente para proyectos con presupuestos limitados. A través de estos esfuerzos educativos, cree que podemos lograr colectivamente más con menos, mejorando la eficiencia y la eficacia de la conservación y la restauración.
Jacobs establece un nuevo estándar en la restauración de arroyos, protegiendo los ecosistemas vitales del noroeste del Pacífico para las generaciones futuras.