Reabilitação e Reforço de Estruturas

Transcrição

1 Mestrado em Engenharia Civil 2011 / 2012 Reabilitação e Reforço de Estruturas Aula 06: Métodos de inspecção e diagnóstico Aplicação da tecnologia laser scanning à reabilitação do espaço construído. Eduardo S. Júlio 1/55

2 Sumário 1. Introdução 2. Recolha de Informação 2.1. Laser Scanning 3D Terrestre - Tecnologia - Integração do Laser Scanner e fotografia digital 4. Património Virtual Virtual Heritage 5. Conclusões Nota Imagens e texto retirados da apresentação do Eng.º Vasco Costa, FCTUC, /55

4 1. Introdução Organizações internacionais: CIPA (International Commitee for Architectural Photogrametry) ICOMOS (International Council of Monuments and Sites) ISPRS (International Society of Photogrammetry and Remote Sensing) UNESCO (United Nations for Education, Science and Culture Organization) Estabeleceram que um monumento só pode ser protegido e restaurado se for medido, documentado e registado Arquivo Arquitectónico 4/55

5 1. Introdução Juntamente com a criação do arquivo arquitectónico, a UNESCO defende que os monumentos só podem ser completamente entendidos e documentados tendo em consideração: Meio Urbano Envolvente - Utilização de novas técnicas de aquisição de dados - Registo do modelo tridimensional do meio - Utilização de técnicas multimédia para apresentação e visualização de dados geográficos 5/55

7 2. Recolha de Informação A extracção adequada da informação requer não somente a escolha adequada do levantamento mas também um modelo de representação dos objectos. A representação do resultado final pode influenciar o método do levantamento. Métodos de levantamentos: odirectos oindirectos 7/55

8 2. Recolha de Informação Métodos de Levantamento 8/55

9 2. Recolha de Informação Métodos de Levantamento 9/55

10 2. Recolha de Informação Tipos de Registos Cada edifício tem características diversas que podem ser registadas com diferente qualidade e precisão, dependendo dos objectos e consequentes requisitos das observações de registo. Adaptado de Scherer, /55

11 2. Recolha de Informação Representação do resultado final 11/55

12 2. Recolha de Informação Laser scanning 3D terrestre Tecnologia Medição do tempo decorrido do percurso do impulso laser, entre a sua emissão e a detecção do retorno ou através de métodos de triângulação. Parametrização do passo do impulso laser vertical e horizontalmente Adquire coordenadas polares de cada ponto do objecto e pode transformar em coordenadas cartesianas tridimensionais 12/55

13 2. Recolha de Informação Existem também sensores de varrimento laser que: registam a intensidade dos sinais se retorno, sendo possível criar uma imagem de intensidades (medição activa) fornecem informação sobre a cor das superfícies observadas através de uma medição activa (usando 3 lasers um vermelho um azul e um verde) passivamente através de uma câmara digital com um campo de visão semelhante ao do feixe laser necessitando de energia vinda do sol ou luz exterior 13/55

14 2. Recolha de Informação a) imagem de falsa cor obtida por codificação do valor da distância com sobreposição da imagem de intensidade b) imagem de intensidade c) imagem com a informação sobre a cor das superfícies 14/55

15 2. Recolha de Informação Vantagens Permite a obtenção de um grande conjunto de dados, num curto período de tempo com precisão elevada Precisão uniforme das coordenadas Resposta em tempo real Com a nuvem de pontos é possível a criação de uma malha através de triangulação que pode depois ser renderizada com uma determinada textura ou fotografia A partir dos dados vectoriais é possível obter também o desenho das fachadas em modo vectorial 15/55

16 2. Recolha de Informação Vantagens Flexibilidade na escolha do posicionamento do aparelho Controlo de qualidade no local Método de visão activo não necessita de luz Permitem a reconstrução tridimensional de objectos de uma forma completa e densa, possibilitado a rápida criação de arquivos arquitectónicos 16/55

17 2. Recolha de Informação Modelos actuais 17/55

18 2. Recolha de Informação Permite colorir a nuvem de pontos com côr real Permite texturizar as superfícies criadas com dados tridimensionais Alia a precisão do Laser Scanner com a resolução da câmara digital Parâmetros de orientação conhecidos 18/55

19 2. Recolha de Informação Laser scanning 3D terrestre Integração Do Laser Scanning e da Fotografia Digital 19/55

21 Objectivo: Inventariação das pedras dos três arcos Ponte Romana de Negrelos 21/55

22 Nuvem de Pontos Ponte Romana de Negrelos Resolução: 7mm/ 5m 22/55

23 Localização das Juntas Ponte Romana de Negrelos 23/55

24 Nuvem de Pontos Modelação Após Modelação Ponte Romana de Negrelos 24/55

25 Deformação em profundidade Ponte Romana de Negrelos 25/55

26 Ponte Romana de Negrelos 26/55

27 Ponte Romana de Negrelos 27/55

28 Vantagens: Detalhe dos elementos Rapidez na recolha de pontos Fiabilidade dos dados Ponte Romana de Negrelos 28/55

29 Nuvem de pontos Levantamento de fachada e pormenor de cimalha para reconstrução e reabilitação de moradia 29/55

30 Cotagem Levantamento de fachada e pormenor de cimalha para reconstrução e reabilitação de moradia 30/55

31 Levantamento de fachada e pormenor de cimalha para reconstrução e reabilitação de moradia 31/55

32 Levantamento de fachada e pormenor de cimalha para reconstrução e reabilitação de moradia Vantagens: Rapidez na recolha dos elementos Detalhe dos elementos Fiabilidade dos dados 32/55

33 Superfície triangulada texturizada Mosteiro da Batalha Reabilitação e Reforço de Estruturas 33/55

34 Ortofotomapa gerado Mosteiro da Batalha 34/55

35 Vectorização 2D Mosteiro da Batalha 35/55

36 Desenho 2D final Mosteiro da Batalha 36/55

37 1º Scan 2º Scan Pipeline Sines 37/55

38 Pipeline Sines 38/55

39 Pipeline Sines 39/55

40 Pormenor de modelação Pipeline Sines 40/55

41 Vantagens: Rapidez na recolha de pontos Fiabilidade dos dados Elevado detalhe Modelação fácil precisa Pipeline Sines 41/55

42 Uso da modelação 3D na aplicação de análises estruturais 42/55

43 Nuvem de pontos da muralha Uso da modelação 3D na aplicação de análises estruturais Unificação do modelo Resolução: 50m 43/55

44 Uma das vantagens do uso de modelos 3D, obtidos a partir de laser scanning para a investigação de analises estruturais, é o elevado detalhe da representação da geometria dos objectos o que permite uma melhor estimativa do estado de tensão de estruturas complexas. Uso da modelação 3D na aplicação de análises estruturais 44/55

45 Exemplo do estudo de diferentes efeitos que afectam a estrutura tendo sido efectuada uma análise linear estática Estado de tensão vertical devido ao peso Estado de tensão vertical devido ao vento 45/55

46 Deslocamento verticais devido ao aumento de carga aplicada Uso da modelação 3D na aplicação de análises estruturais 46/55

47 Uso da modelação 3D na aplicação de análises estruturais 47/55

48 Sobreposição de dados laser scanning com o modelo virtual 3D Sobreposição de dados laser scanning e dados aéreos Lidar 48/55

50 4. Património Virtual Virtual Heritage Reabilitação e Reforço de Estruturas Tem como objectivo integrar o processo de documentação e apresentações tradicionais em aplicações com interfaces amigáveis onde os especialistas podem aceder à informação num formato em que estão habituados e onde, para além disso, podem usufruir de informação adicional através de modelos tridimensionais do monumento e sua envolvente Exemplo da Interface geral da aplicação Igreja Matriz de Oeiras Arquivo Arquitectónico Criação de um registo multimédia de um Arquivo Arquitectónico 50/55

51 4. Património Virtual Virtual Heritage Reabilitação e Reforço de Estruturas O registo multimédia baseia-se: - em conteúdos clássicos como textos, plantas, alçados e imagens, - modelos 3D vectoriais e renderizados com imagens rectificadas Apresentar ao utilizador não só informação geral dos monumentos, mas também, e sobretudo, detalhes construtivos com a precisão requerida para o arquivo arquitectónico, no sentido de elaborar um documento suficientemente aproximado e fidedigno do monumento e da sua envolvente urbana. Aplicação multimédia baseada na aplicação Registo Cabo Espichel (Ferreira et al. 2000) Criação de um registo multimédia de um Arquivo Arquitectónico 51/55

52 4. Património Virtual Virtual Heritage Reabilitação e Reforço de Estruturas Modelo 3D da zona que rodeia a Igreja Matriz de Oeiras Criação de um registo multimédia de um Arquivo Arquitectónico 52/55

53 4. Património Virtual Virtual Heritage Reabilitação e Reforço de Estruturas Pormenor do modelo 3D Criação de um registo multimédia de um Arquivo Arquitectónico 53/55

55 5. Conclusões A tecnologia laser scanning é uma nova técnica de aquisição de dados que se destaca pela: - elevada rapidez na aquisição dos dados - alta densidade de pontos - elevado detalhe da geometria dos objectos - precisão - rapidez na obtenção de modelos 3D - não apresenta problemas com contraste de luz Constitui uma ferramenta inovadora para a criação de um arquivo arquitectónico 55/55