Generación de modelos de información para la gestión de una intervención en el patrimonio arquitectónico

Generación de modelos de información para la gestión de una intervención en el patrimonio arquitectónico Tesis Doctoral

Directores D. Juan José Moyano Campos

D. David Marín García

D. Fernando Rico Delgado

Doctorando D. Juan Enrique Nieto Julián

Sevilla, mayo de 2014 Departamento DE EXPRESIÓN GRÁFICA E INGENIERÍA EN LA EDIFICACIÓN

TESIS DOCTORAL

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Generación de modelos de información para la gestión de una intervención en el patrimonio arquitectónico Programa de Doctorado: Tecnología de la Construcción: Investigación, Desarrollo e Innovación Departamento de Expresión Gráfica e Ingeniería en la Edificación Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Edificación Universidad de Sevilla. Doctorando: Directores:

Juan Enrique Nieto Julián Doctor Juan José Moyano Campo Doctor David Marín García Doctor Fernando Rico Delgado Sevilla, Mayo de 2014

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Agradecimientos

Son muchas las personas que me vienen a mi memoria y que debería nombrar para agradecerles la gran ayuda y el apoyo recibidos en los tres últimos años. Sin ellas no hubiese sido posible finalizar esta tesis. He visto, en todas, un gran interés en buscar las mejores soluciones para salir de las dificultades con las que me he enfrentado, y siempre sin que me pidieran nada a cambio. Pero creo, que si alguien de verdad se lo merece es mi mujer Carmen y, como no, mis tres hijos: Julio, Marta y mi pequeña Paula. Porque les he quitado muchas horas de mi compañía y arropo, sobre todo en estos últimos meses. Sinceramente me queda decirles que les sigo queriendo con toda mi alma y que espero ahora entregarme de lleno a sus vidas, porque sólo de ese modo satisfacería la mía.

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Síntesis En el campo de la arquitectura se lleva más de veinte años trabajando con aplicaciones que desde un primer momento fueron pensadas para modelar elementos y sistemas constructivos. Los modelos infográficos 3D han facilitado bastante la visualización y el entendimiento de la arquitectura, con el añadido de que podemos explorar el modelo interactuando de manera virtual y en tiempo real. Hoy en día, lo que se persigue es implantar de manera generalizada un nuevo concepto de trabajo basado en un modelo de datos representado, enfocado a incorporar nuevos factores como la gestión y la transmisión de información, y que se ha establecido a nivel internacional en los últimos años bajo el nombre de tecnología BIM. En el entorno dinámico en que nos movemos actualmente, donde se nos exigen trabajos mejor coordinados, productivos y totalmente eficaces, la tecnología BIM nos puede ayudar a desenvolvernos de forma más vigorosa en un campo tecnológico en continuo avance y que requiere de equipos multidisciplinares bien sistematizados. El Modelo de Información para la Construcción o BIM se ha convertido actualmente en un sistema colaborativo que beneficia enormemente a las industrias involucradas en el sector AEC. La esencia del BIM es ser un núcleo contenedor con información gráfica y alfanumérica, donde cada disciplina participativa vuelca sus conocimientos para adaptarse a las peculiaridades del edificio de forma coordinada con los demás agentes intervinientes. Si este mismo escenario lo trasladamos al Patrimonio, veremos que las necesidades serán las mismas; el arqueólogo, el arquitecto, el historiador, el ingeniero o el restaurador se encuentran en la misma encrucijada a la hora de trasmitir sus suposiciones y someterlas a debate antes de llegar a un asentimiento reflexivo. Por otro lado, las últimas técnicas de levantamiento y manipulación de la imagen digital a nuestro alcance hacen que nos replanteemos una metodología de trabajo distinta a la actual. Estamos obligados a hacer uso de los últimos avances en técnicas de adquisición de datos, imprescindibles tanto para la correcta representación del patrimonio construido como para el análisis y diagnóstico en las posteriores intervenciones. La sociedad va tomando un mayor interés por los valores culturales heredados de nuestros antepasados, lo que obliga a los investigadores a ser más eficientes en las técnicas de conocimiento, conservación y protección del patrimonio. Es aquí donde hay que enfatizar la importancia de disponer de una buena documentación, sobre todo gráfica, constantemente actualizada y que no deje falsos vestigios en las intervenciones, sean actuales o venideras. Pero habría que agregar otra consideración, como es la exigencia en los últimos años por algunas entidades y organismos estatales de un trabajo eficiente y Departamento DE EXPRESIÓN GRÁFICA E INGENIERÍA EN LA EDIFICACIÓN

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productivo en el campo de la construcción, que en el caso del patrimonio arquitectónico e histórico en general se traduce en emplear sistemas de conocimiento, conservación y protección más eficaces. Estos primeros pasos suponen el establecimiento de un nuevo patrón que coloca al Sistema BIM en el centro de estos objetivos y que regirá el devenir de la construcción en todas sus facetas en el arranque del siglo XXI. Teniendo en cuenta las consideraciones expuestas, el trabajo de la Tesis se centrará en generar un modelo de información destinado al Patrimonio, empleando las tecnologías existentes más innovadoras para la adquisición de información geométrica del edificio histórico, sus aspectos externos y las propiedades físicas de los materiales empleados. La intención es volcar toda la información recabada en la fase de auscultación y levantamiento en un único modelo gráfico, operativo desde las diferentes disciplinas y que permita interoperacionalizar datos evitando duplicaciones superfluas y en ocasiones contradictorias. Por tanto, se constituirá un proyecto de intervención sustentado por un Modelo de Información del Edificio Histórico, que podemos llegar a denominar Proyecto HBIM (Historic Building Information Modelling).

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El Proyecto HBIM equivaldrá a un sistema de información integrado, con un modelo virtual del edificio histórico y una base de datos enlazada a él, que nos facilitará una gestión eficaz de la planimetría, con una actualización constante de sus vistas, y un inventariado de todos los elementos constituyentes, estructurados por categorías mediantes listados y esquemas interactivos.

Palabras Clave BIM, HBIM, Historic Building Information Modeling, digitalización, expresión gráfica arquitectónica, fotogrametría, interoperabilidad, interoperacionalizar información, levantamiento geométrico tridimensional, levantamiento gráfico arquitectónico, levantamiento arqueológico, láser escáner, modelo virtual, modelo de información, ortofoto, realidad virtual, restitución fotogramétrica, sistema de Información geográfica, SIG, sistemas de información patrimonial, SIP.

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Abstract Over the past twenty years applications designed to shape building elements and systems have been used in the field of Architecture 3D computer have improved considerably the visualization and understanding of architecture, with the addition that we can explore the interacting model virtually and in real time. What is widely sought nowadays is the implementation of a new concept of work based on a data model represented, focusing on incorporating new factors such as management and information transmission, and as internationally established lately with the completion of BIM technology. In the dynamic environment in which we currently operate, where we are required to work more coordinately, productively and fully effectively, the BIM technology can help us develop more vigorously in a technological field that requires constant evolution and well-systematized multidisciplinary teams. The Information Model or BIM for Construction has now become a collaborative system that greatly benefits the industries involved in the AEC sector. The essence of BIM is to be a core container with graphic and alphanumeric information, where each part-taking discipline dumps knowledge to meet the peculiarities of the building in coordination with the other agents involved. Applying the same principles to the field of Heritage, we see that archaeologists, architects, historians, restorers or engineers find themselves at the same crossroads when communicating their assumptions and submitting them to discussion before reaching a meditated acknowledgement. Moreover, the latest lifting techniques and digital image manipulation that are within our reach make us adopt a methodology different from the present work. It is imperative to use the latest advances in data acquisition techniques, essential for the correct representation of the built heritage and for analysis and diagnosis in subsequent interventions. Society is gaining interest in these cultural values inherited from our ancestors, what is forcing researchers to be more efficient in technical knowledge, conservation, and heritage protection. And this is where we must emphasize the importance of good documentation, especially graph, which is constantly updated and never to leave false data in the interventions, be them current or future. But we must add another consideration, which is the requirement in recent years by some entities and agencies of an efficient and productive work in the field of construction, which in the case of architectural and historical heritage in general means using systems knowledge, conservation and more effective protection. These first steps involve establishing a new pattern that places the BIM system at the bottom of these objectives and to govern the future of the building in all its facets at the turn of the XXIst century. Departamento DE EXPRESIÓN GRÁFICA E INGENIERÍA EN LA EDIFICACIÓN

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Given the above, the work of the present thesis will focus on creating an information model intended for Heritage, using existing innovative technologies for the acquisition of geometric information from the historic building, its external aspects and physical properties of the materials used. The goal is to put all the information gathered in the survey and auscultation phases in a single graphical model, operative from different disciplines and which allows interoperationalization, avoiding unnecessary and sometimes contradictory data duplication. Therefore, an intervention project supported by a model Information Historic Building, that we can call HBIM Project (Historic Building Information Modelling) is established. The project HBIM consists of an integrated information system, with a virtual model of the historical building and a database linked to it. We will facilitate effective management of surveying constantly updating their views, and an inventory of all constituent elements, structured by listing categories and interactive diagrams.

Keywords

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BIM, Building Information Modeling, digitization, architectural graphic expression, photogrammetry, interoperability, inter-operationalize information, threedimensional geometric lifting, lifting architectural drawing, archaeological survey, laser scanner virtual model, information model, orthophoto, virtual reality, photogrammetric restitution, geographic information system, GIS, asset information, SIP.