Conoce los conceptos básicos de la fotogrametría arquitectónica, las fases para realizar un modelado 3D y sus aplicaciones en arquitectura

La fotogrametría es una técnica fundamental en el campo de la infografía. Su función es construir modelados 3D o reproducciones a escala a partir de fotografías de planos, fachadas, paisajes, etc. Este método utiliza imágenes en dos dimensiones con las que crea modelos tridimensionales de edificaciones, objetos con una geometría complicada o entornos (por ejemplo, desde un plano cenital) para completar o ambientar las escenas. Gracias a la fotogrametría podemos también extraer la textura del elemento que estamos representando. 

La fotogrametría no es un procedimiento reciente, sino que su origen se remonta un par de siglos atrás. Si bien comenzó a emplearse en el ámbito de la cartografía, el desarrollo tecnológico contribuyó a extender su aplicación a otras disciplinas, como la arqueología, la topografía, la geología y, por supuesto, la arquitectura. Ingenieros y arquitectos vieron en esta técnica una importante herramienta a la hora de reproducir construcciones ya existentes, edificios históricos desaparecidos o entornos sobre los que se va a edificar

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Aplicaciones de la fotogrametría digital en arquitectura  

Lo que sí que podemos considerar más reciente es la fotogrametría digital. Gracias a la aparición de programas informáticos capaces de gestionar rápidamente grandes cantidades de datos y al perfeccionamiento de nuevos sistemas de toma de imágenes (como los drones para las fotografías aéreas), la fotogrametría ha experimentado un importante desarrollo. Al llevar a cabo un levantamiento fotogramétrico, conseguimos una visualización 3D completa. Es decir, a partir de imágenes fotográficas, obtenemos la siguiente información de los objetos:

  • Sus propiedades geométricas
  • Su situación en el espacio.
  • Su textura real.

La fotogrametría arquitectónica es una técnica no invasiva que permite valorar y representar con un alto nivel de precisión el estado de una edificación o de un monumento, incluidos daños o deterioros. Estas características le confieren una gran utilidad a la hora de planificar proyectos de restauración del patrimonio arquitectónico, así como de rehabilitación de edificios. Asimismo, disponer de una reconstrucción tridimensional a partir de fotografías nos ofrece múltiples posibilidades en el análisis arquitectónico para llevar a cabo tareas cotidianas de medición y visualización.

3 fases de un modelado 3D en fotogrametría  

A la hora de reconstruir objetos en tres dimensiones basados en fotografías debemos llevar a cabo los siguientes pasos:

1. Documentación o toma de datos:

El primer paso consiste en fotografiar el entorno, objeto o elemento arquitectónico que queremos reproducir. Si queremos que la toma de datos sea lo más efectiva y precisa posible, es imprescindible tener nociones de fotografía para configurar la cámara adecuadamente. 

Para ello, debemos tener en cuenta algunos parámetros como la sensibilidad ISO, la apertura de diafragma, la velocidad de obturación o la distancia focal, la profundidad de campo, desenfoque de movimiento y distorsión, entre otros. En este sentido, la iluminación cobra un papel fundamental en la calidad del resultado final; por eso hay que valorar aspectos como el comportamiento de la luz o los diferentes tipos de fuentes de iluminación

2. Levantamiento o reconstrucción del modelado 3D

Una vez que disponemos de las fotografías adecuadas para levantar el modelado en fotogrametría entraríamos en la fase de postproducción. Ahora es el momento de procesar las imágenes y de reconstruir el modelo 3D. En el mercado existen diversos programas informáticos que nos ayudarán con estas tareas, como Photoscan para el procesamiento de las fotografías o Agisoft Photoscan para la reconstrucción en 3D. 

A partir de la información fotográfica creamos primero la nube de puntos: construimos una de baja densidad, luego una densa y finalmente hacemos limpieza. Después establecemos los puntos de enlaces y los unimos para crear la malla que nos permitirá desarrollar la textura. En este punto cobra especial importancia iluminar adecuadamente los objetos y configurar aquellos parámetros que definirán la calidad y precisión del modelo 3D que optimizaremos a continuación. 

3. Retopología y optimización del modelado 3D 

Por último, importamos los objetos en un programa de modelado, como Autodesk 3ds Max, donde optimizaremos su malla mediante un proceso de retopología. Este consiste en construir el objeto de baja poligonización, crear las coordenadas de mapeado y proyectar mapas de normales, oclusión y color desde el objeto de alta al objeto de baja.

Extraer del modelo de alta poligonización y aplicarlos a un modelo de baja poligonización simplifica los polígonos y reduce su peso, lo que nos permite desarrollar el resto de procesos de forma más eficiente. Con esos mapas creados y su procesamiento para Delighting somos capaces de crear un material realista que funcione en cualquier motor de render, ya sea estático (Vray) o tiempo real (Unreal Engine). Y ahora ya sí incorporamos los modelos en 3D de edificaciones, objetos o entornos dentro de las infografías. Así se completa el proceso de fotogrametría.

Representación de la iglesia de San Isidoro realizada con fotogrametría.

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José Manuel Cuello

Autor José Manuel Cuello

Socio y cofundador de BIM2VR / Responsable del departamento de VIZ

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