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Captura de Realidade e a sua Importância no Fluxo de Trabalho BIM

 

Em todo projeto do setor de Arquitetura, Engenharia, Construção e Operação (AECO), um dos pontos iniciais dos trabalhos é o levantamento de condições existentes.


O levantamento em locais internos, com o auxílio de pranchetas e trenas, deu lugar para a utilização de equipamentos a lasers. Enquanto para locais externos, os drones com sensores embarcados estão sendo utilizados em conjunto com equipamentos tradicionais como as estações totais, receptores GNSS, entre outros.


O artigo de hoje trata de como as tecnologias de Captura de Realidade, como as nuvens de pontos e as ortofotos, contribuem para os fluxos de trabalho BIM!

 

Captura de Realidade


Captura de Realidade é o nome dado para o conjunto de técnicas que possibilitam a coleta de dados do mundo real e a sua representação fiel no meio digital (Fobiri et al., 2022).


Existem basicamente duas principais tecnologias envolvidas: a fotogrametria e o escaneamento a laser.


A fotogrametria é uma ciência já antiga, câmeras embarcadas em aviões e satélites são foram e ainda são amplamente utilizadas o levantamento de grandes áreas. A partir da popularização dos drones, cada vez mais o processo de fotogrametria aérea (aerofotogrametria) é adotado para capturar áreas de interesse.


Os produtos de um levantamento por aerofotogrametria são variados, a depender das especificações dos sensores adotados. No contexto de projetos, as ortofotos, fotos retificadas a partir do processamento de várias fotos, são mais comuns.


Uma outra tecnologia associada a Captura de Realidade é o escaneamento a laser (laser scanner). Esses equipamentos emitem feixes de laser, onde a distância entre o objeto de impacto do laser e do equipamento é medida produzindo uma nuvem de pontos.


Equipamentos de laser podem ser acoplados em drones possibilitando, dessa forma, um levantamento por nuvem de pontos de áreas extensas para fins de modelagem das condições existentes.


Os produtos dos levantamentos podem ser úteis em fluxos de trabalho BIM, como forma de otimizar o processo de captura das condições existentes. Lembrando que os equipamentos são complementares! Estações totais, receptores GNSS... os equipamentos da chamada topografia “tradicional” continuam fornecendo informações importantes.

  

E como a Captura contribui para a Modelagem BIM?

 

A Captura de Realidade para fins de modelagem pode então ser entendida em três etapas: a coleta de dados em campo, o processamento e a classificação dos produtos gerados, e por fim, a modelagem BIM e documentação de projeto.



Etapas da Captura de Realidade. Fonte: Adaptado de Oliveira (2020)

Realizar levantamentos de condições existentes é um desafio, especialmente em áreas muito adensadas. As tecnologias de Captura de Realidade ajudam na representação fiel do terreno por meio de produtos georreferenciados. A partir deles, podemos criar superfícies, modelar construções existentes e muitas outras possibilidades.


No contexto de infraestrutura, os levantamentos de nuvens, por exemplo, são filtrados e podem ser utilizados para criar superfícies formadas por triângulos (TIN).


Nesse sentido, é importante sabermos a diferença entre o Modelo Digital de Terreno (MDT) e o Modelo Digital de Superfície (MDS). A figura abaixo resume bem. No MDT, temos apenas o terreno. No MDS, além do terreno temos todos os elementos existentes como árvores, veículos, casas, entre outros. Para projeto, muitas vezes nosso foco está em obter o MDT.



Diferença entre MDT e MDS. Fonte: Adaptado de Barbosa et al. (2021)

Captura de Realidade no InfraWorks

 

Os levantamentos por Captura de Realidade podem ser importados em softwares de infraestrutura, como o Autodesk Civil 3D e o InfraWorks. Vamos começar falando do InfraWorks!


Uma nuvem de pontos pode ser importada no InfraWorks nos formatos .LAS, .LAZ , .RCP e .RCS. Onde os dois últimos são formatos de exportação do Recap, solução Autodesk voltada para o processamento de dados de Captura de Realidade.


Na aba Manage do InfraWorks, em Data Source, você pode importar os objetos de nuvens de pontos (point cloud) para o modelo.


Como exemplo, importei a nuvem de pontos St. Anna Mountain disponibilizada gratuitamente pelas empresas Terramap, Kraków / LiMON nesse link.

 


Nuvem de Pontos no Autodesk InfraWorks. Fonte do Levantamento: Terramap, Kraków / LiMON

Após a importação existem diversas possibilidades! Por exemplo, podemos criar um tema de visualização com base na elevação dos pontos, basta ir na aba Manage, em Point Clouds e criar o tema em Point Cloud Themes clicando no ícone.  



Tema de Nuvem de Pontos no Autodesk InfraWorks. Fonte do Levantamento: Terramap, Kraków / LiMON

 A partir da nuvem de pontos, o InfraWorks possibilita a criação de uma superfície. Nesse momento saímos de um dado formado por milhões de pontos para uma malha contínua que representa as condições existentes do terreno. A superfície pode ser depois exportada para modelagem detalhada no Autodesk Civil 3D!


Para saber mais como fazer isso no InfraWorks, você pode seguir esse tutorial da Autodesk.

 

Uma ferramenta interessante do InfraWorks com as nuvens de pontos é a de extração de feições lineares no ícone na aba Manage, em Point Clouds.  


Ao clicar em uma feição linear do levantamento, o software automaticamente completa a linha até o fim daquela feição. Você pode editar a feição linear, adicionando novos pontos, modificando ou deletando os existentes. Afinal é importante avaliar criticamente o que sai do software! 



Extração de Feições Lineares no Autodesk InfraWorks. Fonte do Levantamento: Terramap, Kraków / LiMON

Isso é particularmente útil em infraestrutura para a criação de eixos e bordos de vias existentes, base e topo de guias, eixos de sarjetas e valetas, entre outros!


 Além das nuvens de pontos, podemos importar, também pelo Data Source, ortofotos em alguns formatos como .TIFF, .GEOTIFF e *.ECW. Então com isso, tanto a nuvem de pontos quanto as ortofotos são aproveitadas nos trabalhos de modelagem! 

 

Captura de Realidade no Civil 3D


No Autodesk Civil 3D, onde temos um foco maior no detalhamento de projetos, podemos importar uma nuvem de pontos pelo comando POINTCLOUDATTACH ou no ícone   na aba Insert, em Point Cloud. Com isso, conseguimos navegar pela nuvem de pontos.


Nuvem de Pontos no Autodesk Civil 3D. Fonte do Levantamento: Terramap, Kraków / LiMON

Nesse link você tem um tutorial de como trabalhar com nuvens de pontos no Civil 3D.

 

Temos então duas possibilidades, utilizar a nuvem de pontos para criação de superfícies ou apenas visualizar a nuvem de pontos.

 

No primeiro caso, podemos ir na aba Home, em Create Ground Data, no menu estendido de superfícies, e clicar no comando Create Surface From Point Cloud.  

 

Na caixa de diálogo podemos aplicar filtros entre as opções de plano médio, interpolação por Kriging e sem filtro no caso de nuvens apenas com informações do terreno (lembra da diferença de MDT para MDS!). A partir disso, o Civil 3D processa os dados e cria uma superfície TIN.


Filtros para Nuvem de Pontos no Autodesk Civil 3D. Fonte: Autoral

Ter uma superfície de Captura de Realidade para trabalhar modelagens de corredores, redes de tubulações e outros no Autodesk Civil 3D tem vantagens e alguns desafios.


Dentre algumas vantagens:

·        Superfície fiel ao terreno, com detalhes!

·        Estimativa de corte e aterro são mais precisas

·        Levantamentos recorrentes possibilitam medições de obra, o que pode ser útil para construtoras e fiscalizadoras

 

Temos também desafios, em que posso citar alguns:

·        Capacidade de processamento de máquina requerida é maior

·        Os arquivos tornam-se mais pesados, o que pode dificultar em envios e compartilhamentos

·        Edições nas superfícies são mais complexas pela quantidade de pontos e triângulos

 

Nos desafios, deixo aqui algumas dicas para vocês. Utilizar os Data Shortcuts e os XREFs são excelentes formas de não sobrecarregar os arquivos e trabalhar com os dados de captura.


Além disso, criar limites (boundaries) ajudam a focar os trabalhos em uma área de interesse, reduzindo os processamentos excessivos.


Para aprender a usar os Atalhos de Dados (Data Shortcut), recomendo esse tutorial.

  

Conclusão


Nesse artigo discutimos sobre a Captura de Realidade e como utilizar os seus produtos nas ferramentas de modelagem Autodesk Civil 3D e InfraWorks.


Cada vez mais levantamentos de drones e escaneamentos a laser são adotados em projetos, para facilitar o registro das condições existentes.


Muito ainda pode ser explorado de captura também para a elaboração de gêmeos digitais, pensando nas fases de operação e manutenção de obras.


Espero que você tenha gostado do artigo e nos vemos nos próximos!

 

Referências


Barbosa, L. Azevedo, L. Silva, J. Ferreira, W. Simas, T. (2021). Modelo Digital do Terreno obtido por RPA para cálculo de volume de terra em morros. The Journal of Engineering and Exact Sciences. 7. 10.18540/jcecvl7iss1pp12035-01-09e.

Fobiri, G. Musonda, I. Muleya, F. (2022). Reality Capture in Construction Project Management: A Review of Opportunities and Challenges. Buildings. 12. 1381. 10.3390/buildings12091381.

Oliveira, A. S. (2020). Métodos de Captura e Modelagem da Realidade para projetos de Infraestrutura em BIM. Disponível em: <https://www.e-zigurat.com/pt-br/blog/projetos-infraestrutura-bim-metodos-captura-realidade/>. Acesso em Dezembro de 2023.


Sobre o Autor:


Graduado em Engenharia Civil pela Universidade de Brasília (UnB). Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Geotecnia da UnB. BIM Manager pela Zigurat Global Institute of Technology / Universitat de Barcelona na área de Infraestruturas, Engenharia Civil e GIS. Atualmente, Engenheiro Civil pelo Consórcio STE-SIMEMP na Assessoria Técnica do Núcleo BIM DNIT. Possui experiência em Projetos de Infraestrutura com uso de soluções Autodesk. Co-speaker no evento Autodesk University 2022. Membro do Programa Autodesk Expert Elite. Fundador da página no Instagram @bim_infra. Mentor de Rodovias na BIM Menthor. Colunista no Blog da Build Lab Academy.

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