Caracterización geométrica con técnicas ópticas 3d aplicadas al modernismo en Cataluña

Abstract

Una de las labores principales que se ha de desarrollar para poder estudiar una obra arquitectónica es, sin duda, el levantamiento, y unido a éste su modelización y representación gráfica, de manera que no se preste a confusión ni a interpretaciones erróneas. La primera dificultad que se presenta para abordar esta tarea es el modo de obtener los datos necesarios para la correcta definición de las superficies arquitectónicas y para entender las formas (en ocasiones inspiradas enla naturaleza como en el caso del Modernismo). Las técnicas de medida directa se muestran limitadas e incapaces de abarcar algunos modelos, y la topografía necesita herramientas de última generación para poder capturar esta información espacial. La utilización de técnicas de captura de información espacial, como la fotogrametría y el láser escáner terrestre, permiten obtener los datos 3D necesarios para modelar objetos y elaborar los planos para su estudio de una manera rápida, precisa y económica. El uso de estas técnicas admite además una riqueza de desarrollos posibles no sólo en el ámbito de la documentación gráfica sino también, entre otros, de la divulgación y producción multimedia. Estos sistemas de toma masiva de datos espaciales permiten una captura muy detallada de las superficies a estudiar pero tienen el inconveniente de crear archivos digitales muy pesados que impiden su tratamiento en CAD. Además, las librerías empleadas en los sistemas CADCAM, para la sustitución de las nubes de puntos 3D porsuperficies de geometría conocida, están pensadas para aplicaciones industriales o de arquitectura muy simple (planos, cilindros...), que sin embargo son de poca utilidad en la arquitectura modernista. El objetivo de la tesis es definir una metodología que permita la caracterización geométrica de superficies arquitectónicas a partir de datos 3D conseguidos con instrumentos de captura masiva. Para ello se utilizan algunos modelos pertenecientes a obras modernistas de Gaudí, construidas o proyectadas para la ciudad de Barcelona. Entre ellas se encuentran modelos arquitectónicos a diferente escala de la Sagrada Familia, donde se analizan superficies de dos maquetas, así como la geometría de un ventanal construido; se estudian también dos zonas de la fachada de la Pedrera y tres bóvedas de la entrada a la iglesia de la colonia Güell, de las que se han extraído superficies cuádricas. Después de un primer filtrado de los datos espaciales, gracias a la información cualitativa asociada a éstos, y a partir de los datos primarios, es decir del propio modelo construido, se procede a extraer las diferentes superficies cuádricas que conforman el objeto arquitectónico mediante el uso de diversas herramientas de ajuste basadas en variaciones de los mínimos cuadrados y de los métodos robustos LMedS y RANSAC; y al mismo tiempo la sustitución de estos datos espaciales por primitivas gráficas. Para esta última fase se utiliza la ecuación general de las cuádricas, clasificando si es posible estas superficies, así como determinando sus valores geométricos característicos (semiejes, giros entre sistemas coordenados y centro de la cuádrica, si lo tuviera). Para finalizar se presentan los resultados obtenidos para todos los casos y se muestra el análisis de los diferentes métodos de ajuste aplicados a las superficies, la clasificación y parametrización de las superficies cuádricas calculadas.