Maria Eduarda de Melo Altenburg Pierri
Arquiteta da WRodacki

INTRODUÇÃO

Nos últimos anos houve um grande avanço no desenvolvimento de técnicas e tecnologias nas áreas de construção civil, arquitetura, interiores, indústrias, entre outras. As metodologias utilizadas nos trabalhos de levantamento estrutural e arquitetônico têm sofrido constantes evoluções nos seus planejamentos e execuções – sobretudo com o surgimento de novos equipamentos de medição.

O uso do escaneamento a laser 3D permite efetuar levantamentos extremamente precisos, rápidos e com redução de retrabalho e imprevistos em campo. Por essa razão, viu-se a oportunidade de aplicar o uso dessa tecnologia e de outras ferramentas de captura da realidade para registro de patrimônios históricos, visto que além de capturar as dimensões geométricas com precisão milimétrica, ainda oferece uma réplica digital 3D, aumentando a gama de estudos e análises que podem ser reproduzidos.

Criou-se a necessidade de validar o que é importante documentar e registrar em uma edificação de patrimônio histórico e analisar a qualidade e precisão que devem possuir os dados - uma vez que pode haver um excesso de informações. Desta forma, através de um estudo de caso, optou-se em realizar o levantamento de uma residência antiga através do uso do laser scanner, drone e câmera 360 para analisar possíveis entregáveis que facilitem o estudo de patrimônios históricos.

Para este estudo de caso, foi realizado uma parceria com a estudante Julia Gabriely Campana – cursanda do 11º semestre de Arquitetura e Urbanismo da UFSC – com o objetivo de disseminar o uso de diferentes tecnologias na captura de realidade para preservação de bens históricos. A estudante irá desenvolver um projeto de restauro da residência da Família Tamanini, e para facilitar o processo de levantamento, estudos de manifestações patológicas, bem como estudo de impacto de vizinhança da casa.

 

METODOLOGIA

O estudo de caso foi feito na Residência Tamanini – localizada na cidade de Rodeio, em Santa Catarina - construída em 1937, com imigração Trentina. Com a estrutura de paredes autoportante, a residência possui traços de uma arquitetura italiana, composta por quatro dormitórios, banheiro, sala ampla, cozinha, sótão e porão. Todos os móveis, pisos e pinturas foram preservados desde a sua construção, assim possibilitando que o proprietário consiga tombar a edificação e para que faça parte da rota turística da cidade.

Para o levantamento da residência, a equipe da WRodacki foi a campo no final da manhã, com o objetivo de realizar o levantamento com o drone ao meio dia – horário mais adequado para o voo. O dia estava ensolarado com poucas nuvens, facilitando o levantamento do laser scanner, do drone e das fotos 360. A equipe realizou o serviço em 4 horas, considerando que todos os trabalhos foram feitos simultaneamente.

O laser scanner utilizado é fabricado pela Faro, modelo Focus S150, que tem como principais características um alcance máximo de 150 metros, precisão de 1mm em 20 metros, campo de visão de 360º horizontal e 300º na vertical, autonomia de 4 horas / 1 bateria e câmera digital acoplada. Utiliza a tecnologia LIDAR, que conforme o equipamento emite raios laser, os raios encontram a superfície e retornam com informações da posição e da intensidade do sinal. Cada ponto contém coordenadas XYZ e o conjunto desses pontos é chamado de nuvem de pontos. O escaneamento a laser 3D captura todas as superfícies que o rodeiam e gera uma réplica digital 3D do ambiente.

Para realizar o escaneamento, na área externa da edificação o scanner foi colocado de forma a realizar uma tomada de cena a cada 12 metros, incluindo fotos para que a nuvem ficasse colorida. No porão, as cenas foram monocromáticas e dispostas conforme a disposição das vigas e dos arcos, de maneira que fosse possível capturar toda a estrutura. Para maior volume de dados, na parte interna da casa foi feito no mínimo uma tomada de cena colorida em cada cômodo, além das cenas de apoio monocromáticas com baixa resolução nas portas – apenas com o objetivo de facilitar na união dos pontos. No sótão e nos banheiros, as cenas foram monocromáticas de alta resolução, uma vez que não possuíam detalhes de pinturas e diferentes texturas dos materiais.

Para complementar a nuvem de pontos gerada pelo levantamento com o laser scanner, foi utilizado o drone como apoio, com o intuito de fazer a junção da nuvem de pontos geradas pelo drone com a nuvem do laser scanner. Dessa forma, a nuvem fica completa, visto que o scanner não consegue capturar algumas informações do telhado e detalhes da cobertura – devido ao ângulo necessário.

O drone utilizado é da marca DJI, modelo Mavic 2 Pró com autonomia de voo de 31 minutos, com sensor de câmera capaz de gravar vídeos em 4k. Para a realização do voo, optou-se por utilizar pontos de controle em solo, com intuito de unir com a nuvem de pontos do laser scanner. O drone captura diversas imagens, e após realizar o processamento dessas imagens em um software específico – Reality Capture - é gerado a nuvem de pontos através de fotogrametria. A união da nuvem de pontos do drone com a nuvem do laser scanner resultou em um erro global estimado em 3,8cm.

Para o levantamento de cores e materiais, foi utilizado a câmera GoPro Fusion 360 com duas câmeras capazes de gerar fotos em 18 megapixels e criar vídeos 360º em 5,2K a 30fps. Para efetuar as fotos da residência na área externa, a câmera foi disposta de forma a realizar uma fotografia 360º a cada três metros. No porão, foi feito conforme a disposição das vigas e arcos da estrutura, utilizando a função do “modo noturno”, visto que não havia muita iluminação natural no ambiente. No interior da casa, incluindo o sótão e os banheiros, foi feito no mínimo uma foto por ambiente – aumentando o número conforme a necessidade e quantidade de detalhes.

 

DESENVOLVIMENTO

O objetivo desse estudo é conseguir capturar o máximo de informações da residência para que haja validação do que é importante documentar e registrar em uma edificação de patrimônio histórico e, para isso, foram gerados diversos produtos.

A partir das fotos 360 criou-se um mapa de levantamento de materiais, capaz de identificar as cores presentes nos objetos e nas pinturas detalhadas de cada cômodo. Cada imagem foi analisada por um aplicativo que consegue distinguir a cor através da escala Pantone – fornecendo numeração e nomenclatura. Além disso, foi feito um mapa de localização de cada foto capturada, para melhor entendimento do layout da edificação.

A nuvem gerada pelo levantamento com o laser scanner e o drone, possui inúmeras aplicações, visto que é possível criar documentação 2D, modelo de malha 3D, As Is e visualização 360 da toda a edificação. Para a residência da família Tamanini, foi gerado um arquivo no Recap – software gratuito da Autodesk – para visualização dessa nuvem, com capturas coloridas do scanner, caixa de cortes, medições e anotações. Também foi disponibilizado o arquivo no visualizador Scene 2Go da Faro, que não necessita de nenhum programa específico para abrir e permite visualizar a nuvem de pontos, as fotos coloridas e extrair anotações e medidas temporárias.

A partir da nuvem, também foi possível realizar o As Is da residência no Revit, inserindo informações de materiais, texturas e quantitativos - sendo o mais fiel à estrutura e objetos existente. O intuito é de que a acadêmica possa utilizar esse modelo como base para projetar, assim como para propor as mudanças do restauro. Além disso, criou-se um modelo de malha 3D texturizado – representação vetorial de um objeto irregular ou de forma orgânica gerado a partir de uma nuvem de pontos. É um arquivo leve, que pode ser usado para visualização da edificação, e como base para gerar uma malha para impressão 3D.

Com a nuvem de pontos, também é possível gerar ortofoto do modelo. Essa imagem é em escala e sem distorções, possibilitando realizar medições de distâncias e objetos nela identificáveis. Pode-se criar de qualquer vista ou corte da edificação, sendo um processo simples e rápido. Além disso, as fotos e vídeos gerados pelo drone podem auxiliar para o estudo de entorno e impacto da vizinhança, assim como para realizar simulações de interferências solares.

O tempo de elaboração dos entregáveis variou conforme o grau de detalhe e dificuldade de cada arquivo. Quatro dias após o escaneamento, foi disponibilizado para a acadêmica a nuvem de pontos monocromática e colorida com limpeza dos ruídos da nuvem; o visualizador scene2 go; as fotos 360º com o mapeamento delas, o levantamento dos materiais e as ortofotos das principais fachadas da residência. Duas semanas após a primeira entrega, foi disponibilizado a malha 3D texturizada e a modelagem completa da casa no Revit - com detalhes de materiais e criação de famílias para cada elemento específico.

 

CONCLUSÃO

No estudo de caso realizado pôde-se concluir que o método de levantamento com captura da realidade utilizando o laser scanner, drone e câmera 360 - nas circunstâncias e condições descritas – gerou grande volume de informações de alta qualidade. Em relação à validação dos entregáveis, a acadêmica descreveu que todos os resultados obtidos e geração de materiais realizados e entregues a ela, foram de alto valor para o trabalho acadêmico. Além disso, o escaneamento serviu como acervo histórico para a cidade de Rodeio e à família Tamanini.

A memória documental de edifícios históricos é extremamente importante para a restauração e preservação desses bens tombados, e o escaneamento a laser consegue facilitar e acelerar esse processo. Entretanto, é importante ressaltar de que o uso da nuvem é essencial e indispensável para conferir medidas durante todo o processo do projeto, criação e arquivamento histórico, já que no processo de modelagem não se consegue preservar todas as variações dimensionais capturadas pelo laser e registradas na nuvem.

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