sábado

Realidad virtual en los SIG y CAD

Nueva era GIS, 3D y realidad virtual en los Análisis espaciales

Fascinante el avance de los SIG y todo lo Geoespacial, hemos hablado que la publicación en la web, la información geoespacial en la nube y toda la potencia de los SIG en la web, son parte de las características del paradigma emergente en materia Geoespacial, sin embargo, el continuo incremento del poder de los computadores y de los softwares, añadido a los Drones, incorporan otra característica, la visualización realistica en 3D, que va mucho más allá de la mera visualización, se trata del análisis espacial en 3D, todas nuestras tareas en 3D

Relacionado con este tema estamos en espera del ArcGis Earth, del cual hablamos en este articulo ArcGis Earth, claro ejemplo de que el realismo en 3D es una de las puntas de lanza de las empresas Geoespaciales, por lo menos las comerciales, claro esto debe colocar presión sobre las opciones libres, pero esa pugna impulsa la tecnología

Son varias las aplicaciones nuevas y la evolución de las ya tradicionales que están innovando en el despliegue y modelamiento 3D, los programas CAD hace bastante tiempo han incursionado en este tema, incluso antes que sus homólogos SIG

Me han llamado la atención tres aplicaciones, no porque las haya utilizado, que no es el caso, sino por su amplia difusión en la web y también porque sus ejemplos son realmente espectaculares, sin embargo, al igual que con la tecnología de publicación en la web deben existir muchas otras opciones

NOTA IMPORTANTE: la descripción de las aplicaciones y demás información proviene de las paginas web y vídeos oficiales. Todas las imágenes son utilizadas para describir y ejemplificar el respectivo programa, todas las imágenes provienen de las paginas web oficiales


En esta oportunidad ampliaremos el campo de discusión, atenderemos no solo la tecnología meramente SIG, estudiaremos tres (03) formas de trabajo, una de ellas centrada en los CAD con un campo de aplicación especifico, la otra, la nueva aplicación 3D SIG de ESRI y finalmente un software para representación 3D de material obtenido de fotogrametria y con cierta orientación SIG

Como usuarios de SIG tendemos a quedarnos con las herramientas que sobre este campo aparecen, que conocemos por la actualización de las que utilizamos o por nuevas que aparecen en nuestros medios de discusión, esto hace que nos encasillemos y perdamos de vista opciones, algunas espectaculares como las que les mostrare

  • La tecnología BIM que representa la alternativa de los CAD
  • La aplicación y/o extensión de ArcGis, Esri City Engine
  • La aplicación Aero3Dpro

Estas tres alternativas tienen en común su orientación hacia el modelado y representación realista, renderizada y exacta

Sin embargo, la tecnología BIM aplicada en los CAD es muy especifica, su orientación es prácticamente exclusiva para ingeniería/arquitectura de proyectos civiles, es decir, para construcción de infraestructura, incluyendo herramientas, formatos y múltiples datos para ayudar en el proceso. Las otras herramientas Esri City Engine y Aero3Dpro presentan en común la representación de áreas más extensas, ciudades o partes de ellas, claro también puede desplegarse un proyecto de infraestructura, pero van mas que todo al estudio del entorno/ambiental característico de los SIG

Para los amigos en materia ambiental imaginen por ejemplo calcular un mapa de pendientes y visualizarlo en una vista realista 3D, más bien un modelo porque puedo interactuar con el. Calcular algo común como el contorno (curvas de nivel), calcular visibilidad desde un punto de observación. Mejor aún visualizar sobre este modelo realista una inundación o psunami


Tecnología BIM

Building Information Modeling (BIM) como señale anteriormente esta aplicación CAD presenta un uso casi exclusivo a la ingeniería civil, permite ayudar en todo el flujo de trabajo en el diseño y construcción de una infraestructura. Es importante señalar que algunas de estas aplicaciones como el caso de Revit ya incorporan herramientas y módulos para una construcción más verde, amigable con el ambiente y sustentable

La tecnología BIM tiene ya algún tiempo en aplicación y desarrollo, sin embargo, últimamente ha presentado una gran difusión razón por la que la incluyo en el siguiente articulo, las primeras referencias al parecer, datan desde 1983 con el desarrollo del programa Archicad por parte de la empresa GraphicSoft

El BIM como nueva orientación al diseño de infraestructuras constituye un paso más allá en el Dibujo Asistido por el Computador (CAD), para agilizar el diseño de infraestructura orientado hacia la "maquetación", es decir, la introducción al diseño de elementos con componentes de la construcción en 3D. Esta tecnología permite un mayor enfoque en el diseño, ideal para el arquitecto e ingeniero, si se quiere disminuyendo la hegemonía del dibujante existente hasta ahora en los programas CAD.

La tecnología BIM entendida como un diseño parametrico, en el que los componentes de la infraestructura que se esta diseñando están vinculados a una base de datos y a su vez interelacionados con las diferentes representaciones del mismo, permitiendo su aplicación desde la base conceptual hasta el prototipo, y se continua durante la ejecución de la obra y ajustes del proyecto. Algunos autores manifiestan que el diseño y gestión de proyectos es ideal a través de la tecnología BIM pero que su implementación en proyectos de menor envergadura es muy costoso

Existen varios programas que aplican la tecnología BIM, en esta oportunidad estudiaremos tres de ellos, los de mayor difusión Archicad, AllPlan y Revit

¿Cuál de ellos es mejor? en primera instancia es importante aclarar que los tres programas son comerciales con un histórico y amplio desarrollo, ¿cuál es mejor? después de indagar en las redes sociales y algunas consultas, no es posible responder esta pregunta, quizás no tenga respuesta,los tres ofrecen grandes ventajas comparativas, así que es mediante su uso que el usuario determinara cual se adapta mejor a sus necesidades

  • El primero en aplicarla fue el ArchiCad de GraphiSoft

    ArchiCAD permite a los usuarios trabajar con objetos paramétricos con datos enriquecidos -usualmente llamados por los usuarios "smart objects"- siendo pionero en aplicar el término BIM (Building Information Modeling), cuyo concepto se basa en generar, no sólo dibujos 2D sino un modelo virtual completo del edificio, el cual conlleva toda una base de datos con información constructiva de todo tipo. Ésta es la principal diferencia operacional respecto a otros programas de CAD analíticos como AutoCAD o Microstation. Este programa permite a los usuarios crear "edificios virtuales" con elementos constructivos virtuales como paredes, techos, puertas, ventanas y muebles; una gran variedad de pre-diseños y objetos personalizables vienen con el programa.

    En su más reciente versión Archicad promete mayor velocidad de trabajo e intuitividad que sus homólogos competidores

  • Allplan es un software de diseño asistido por computadora 2D/3D paramétrico para arquitectura e ingeniería (BIM), desarrollado por la empresa Nemetschek. Funciona en Windows, aunque nació bajo plataforma Unix.

    Inicialmente, el software era una solución interna de un despacho ingeniería de Múnich, Alemania, liderado por el profesor Nemetschek.

    Este programa tiene excelentes referencias en los foros de discusión y muchos arquitectos e ingenieros manifiestan quedar fascinados tanto que reniegan volver a utilizar programas de Autodesk.

    AllPlan tiene dos orientaciones principales como la mayoría de los programas que aplican la filosofía BIM:

    • Arquitectura

    • Clic en la imagen para ampliar
    • Ingeniería civil incluyendo cálculos estructurales
    • Clic en la imagen para ampliar
  • Autodesk Revit es el programa desarrollado por Autodesk que aplica la tecnología BIM, inicialmente este programa fue creado por la Compañía Texana Revit Technology Corporation hasta que Autodesk la adquirió

    El programa Revit es uno de los más difundidos y presenta una serie de características resaltantes, entre ellas, como es evidente, la fácil integración con los formatos CAD de los otros programas de Autodesk

    Las fases de diseño de una infraestructura conllevan la elaboración de gran variedad de planos en 2D, Revit provee una asociatividad completa de orden bi-direccional. Un cambio en algún lugar significa un cambio en todos los lugares, instantáneamente, sin la intervención del usuario para cambiar manualmente todas las vistas. Un modelo BIM debe contener el ciclo de vida completo de la construcción, desde el concepto hasta la edificación. Esto se hace posible mediante la subyacente base de datos relacional de arquitectura de Revit, a la que sus creadores llaman el motor de cambios paramétricos.

    El programa Revit cuenta con un amplio número de funciones para ayudar en todo el proceso de diseño y construcción de una edificación, las herramientas se encuentran organizadas en los siguientes items:

    • Diseño Estructural
    • Clic en la imagen para ampliar
    • Funciones de Ingeniería para mecánica, electricidad y saneamiento
    • Diseño Arquitectónico
    • Construcción

Esri City Engine

Comencemos con la información que sobre la aplicación nos da la pagina web oficial de ESRI:

Esri CityEngine es un producto de software independiente que ofrece a los usuarios profesionales de los sectores de la arquitectura, la planificación urbana, el entretenimiento, la simulación, capacidades SIG y la producción general de contenido 3D una exclusiva solución de diseño y modelado conceptual para crear de forma eficaz edificios y ciudades 3D.

Más específicamente, permite a los usuarios:

  • Crear eficazmente edificios y ciudades 3D basados en los datos SIG 2D/3D existentes
  • Mantener (modificar/actualizar) datos de ciudades 3D
  • Realizar geodiseño conceptual en 3D basado en datos SIG y reglas de procedimientos (planificación urbana)
  • Guardar los cambios directamente en la geodatabase para un análisis posterior
  • Compartir escenas de campus y ciudades 3D a través de ArcGIS Online (desde un navegador)
Clic en la imagen para ampliar

El software se puede utilizar por separado o como parte de flujos de trabajo existentes

Como podrán ver esta aplicación se orienta más que todo a la planificación mediante la visualización 3D realista, permitiendo constatar como se acoplara un proyecto urbanístico en el entorno, con análisis como la iluminación/sombra, calor. También es posible modelar toda o gran parte de una ciudad, ideal para planificadores urbanos para introducir cambios, escenarios prospectivos, presentar proyectos

Las ventajas que ofrece este programa son variadas:

  • Un modelado 3D realista relativamente rápido y sencillo de hacer, se crea a partir de las entidades 2D que posteriormente son extruidas, modificadas y renderizadas
  • Se integra con las herramientas de análisis SIG
  • Clic en la imagen para ampliar
  • Es posible publicar el proyecto 3D acabado Online
  • Clic en la imagen para ampliar

Como verán existe una marcada diferencia entre Esri CityEngine y la tecnología BIM, su orientación va más a la planificación paisajista y ambiental

¿Esri CityEngine es un proyecto enteramente desarrollado por ESRI?

NO CityEngine es una aplicación originalmente desarrollada por el Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH Zürich) su autor fue Pascal Mueller, co-fundador y CEO de la empresa Procedural Inc. Mueller durante sus investigaciones en ETH desarrollo varias técnicas de "Modelado de Procesos" de contenido arquitectónico en 3D, lo que conllevo a la creación de CityEngine

Este software de modelado fue incluso utilizado en la preproducción de Disney para “Prince of Persia: The Sands of Time“, concretamente para el modelado de la ciudad de Alamut que aparece en el film.

La primera versión comercial de CityEngine distribuida por Procedural Inc es del 2008, fue utilizada en planificación urbana, arquitectura, visualización, desarrollo de juegos, arqueología, SIG y hasta por las empresas de entretenimiento

La empresa Procedural Inc. fue adquirida por Esri en el verano del 2011

Es de esperar que esta aplicación mejore continua y rápidamente, la tercera dimensión y el realismo en los modelos (manteniendo la exactitud cartográfica) es un aspecto en el que ESRI ha hecho más ahincó en los últimos años, lo que se refleja en los discursos de su presidente Jack Dangermond, lo que constituye las bases para el denominado GeoDiseño


Aero3Dpro

Hay bastante que conversar sobre esta interesante aplicación, sin embargo, por ahora, solos les diré que es desarrollado por Bentley la empresa que creo MicroStation programa CAD-GIS muy conocido, picare su curiosidad con este espectacular vídeo y continuaremos con los detalles en un próximo articulo :)