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MODELO DIGITAL 3D TOMADO CON ESCANER LASER TERRESTRE DEL
AREA DE COBERTURA EN LA QUE SE ENCUENTRA EL MONUMENTO
MUISCA LOS COJINES DEL ZAQUE EN TUNJA
CRISTIAN DAVID MENESES GOYENECHE
JOSE MANUEL ROJAS HERNANDEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA D.C
2017
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MODELO DIGITAL 3D TOMADO CON ESCANER LASER TERRESTRE DEL
AREA DE COBERTURA EN LA QUE SE ENCUENTRA EL MONUMENTO
MUISCA LOS COJINES DEL ZAQUE EN TUNJA
CRISTIAN DAVID MENESES GOYENECHE – COD. 20132031034
JOSE MANUEL ROJAS HERNANDEZ – COD. 20132031032
PROYECTO DE GRADO EN LA MODALIDAD DE MONOGRFIA, PARA OPTAR
AL TITULO DE TECNOLOGO EN TOPOGRAFIA
DIRECTOR
JULIO HERNAN BONILLA ROMERO
INGENIERO CIVIL
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA D.C
2017
3
Agradecimientos:
Agradecemos enteramente la realización de este proyecto al Ingeniero Julio Bonilla
nuestro director de proyecto, quien con su gran conocimiento en el área de la
arqueoastronomía fue de gran ayuda e inspiración para lograr obtener estos
resultados.
También agradecemos al Ingeniero Carlos Rodríguez revisor del proyecto, quien por
medio de su gestión represento una ayuda crucial para la conclusión de esta labor,
además de prestarnos también su conocimiento sobre la tecnología y software
utilizados en este proyecto.
Finalmente agradecemos a todo el cuerpo docente que en algún momento nos regaló
su sabiduría para nuestra formación académica y personal.
4
Contenido
INTRODUCCION ....................................................................................................................... 4
UBICACIÓN GEOGRAFICA ................................................................................................... 7
JUSTIFICACION ....................................................................................................................... 8
OBJETIVOS ................................................................................................................................ 8
OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................... 8
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................ 8
ANTECEDENTES ...................................................................................................................... 9
Contextualización ............................................................................................................ 9
Proyecto Cojines del Zaque 2012 ................................................................................. 10
MARCO TEORICO ................................................................................................................. 11
Marco conceptual .......................................................................................................... 11
Marco técnico................................................................................................................. 11
MATERIALES .......................................................................................................................... 13
METODOLOGIA ..................................................................................................................... 15
Trabajo en campo: ........................................................................................................ 15
Trabajo de oficina ......................................................................................................... 18
RESULTADOS .......................................................................................................................... 28
CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 32
RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 32
Indice de ilustraciones
Ilustración 1 Fuente: Truque, Revista Nuestra Historia ................................................................ 9
Ilustración 2 Fuente: Truque, Revista Nuestra Historia .............................................................. 10
Ilustración 3 Esquema de planeación de las escenas ................................................................... 16
Ilustración 4 Registro fotográfico de campo ............................................................................... 17
Ilustración 5 Interfaz de equipo Escáner Faro Focus Fuente: Manual de Usuario ..................... 17
Ilustración 6 Registro de campo: Configuración de parámetros de escaneo Fuente: Propia ..... 18
Ilustración 7 Ejemplo de ruido dentro de nubes de puntos Fuente: Propia ................................. 20
Ilustración 8 Ejemplo limpieza de ruido sobre nube de puntos Fuente: propia .......................... 20
Ilustración 9 Registro de precisión obtenido desde el software Recap Fuente: propia ............... 28
Ilustración 10 Detalle vista de planta Fuente: Propia .................................................................. 29
Ilustración 11 Modelo digital de elevación creada desde Global Mapper Fuente: Propia .......... 31
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INTRODUCCION
Este proyecto se desarrollara como un estudio arqueo astronómico del monumento
Muisca Los Cojines del Zaque. Este monumento indígena se localiza en el occidente de
la ciudad de Tunja, al iniciarse el alto de San Lázaro y cerca de la vía que va a Villa de
Leyva. Se presume por tradición y por conjeturas históricas y antropológicas que fue
diseñado por el pueblo muisca como centro de adoración al sol, donde se celebraban
ceremonias en torno a ciclos astronómicos. Está conformado por dos monolitos circulares
de aproximadamente un metro de diámetro y veinte centímetros de altura, juntos están
alineados hacia el oriente y poseen un desnivel tallado en su parte occidental, lo que
presume su asociación la forma de cojín. (Wikipedia, 2016)
A través del levantamiento topográfico de este monumento; por el método de escaneo
laser terrestre. Se quiere conseguir un modelo digital en tres dimensiones, de forma que
sea posible realizar toda la documentación geométrica necesaria para comprobar su
relación respecto a posibles observaciones astronómicas realizadas en el sitio donde se
encuentra ubicado.
En el marco del estudio de la arqueo astronomía apoyada en prácticas de topografía y la
geodesia, se quiere comprobar a través de mediciones precisas la relación existente entre
el monumento arqueológico Los cojines del Zaque y las observaciones astronómicas
realizadas sobre este. Actualmente el área de interés sobre la cual se desarrollara este
proyecto no cuenta con información topográfica verificada e información geográfica
precisa por lo tanto se plantea que la forma más eficaz de realizar este proyecto es a través
del uso del Escáner Laser Terrestre.
Un modelo digital en tres dimensiones del monumento permitirá realizar un análisis
completo y preciso por la capacidad que este brinda de hacer observaciones y mediciones
en tiempo real con gran detalle, además con ayuda de software complementario, hacer la
simulación de observaciones astronómicas desde cualquier ángulo del modelo.
Este proyecto pretende demostrar el alcance de la topografía con el uso de tecnologías
avanzadas en actividades interdisciplinarias que componen el estudio de la arqueo
astronomía. También con este proyecto, se propone dejar a disposición toda la
información relevante y útil para posteriores estudios en materia cultural y científica.
6
ABSTRACT
This proyect will be developed as an estudy astronomical of the Muisca monument “Los
Cojines del Zaque”. This indigen monument its located in the occident of Tunja city ,
where the “San Lazaro” begin , it also close to the road that go to Villa de Leyva. It is
presumed by tradition and by historical and anthropological conjectures that it was
designed by the Muisca people as a center of worship in the sun, where ceremonies were
held around astronomical cycles. It is formed by two monoliths
Through the topographic survey of this monument, by the method of terrestrial laser
scanning. We want to achieve a digital model in three dimensions, so that it is possible to
make all the necessary geometric documentation to check relationship with respect to
possible astronomical observations made in the site where it is located.
In the framework of the study of astronomy archeology supported by surveying practices
and geodesy, we want to verify through precise measurements the relationship between
the archaeological monument Los cojines del Zaque and the astronomical observations
made on it. Currently, the area of interest on which this project will be developed does
not have verified topographic information and precise geographic information; therefore,
it is proposed that the most efficient way to carry out this project is through the use of the
Terrestrial Laser Scanner.
A digital model in three dimensions of the monument will allow a complete and accurate
analysis by the capacity it provides to make observations and measurements in real time
in great detail, also with the help of complementary software, simulation of astronomical
observations from any angle of the model.
This project aims to demonstrate the scope of the topography with the use of advanced
technologies in interdisciplinary activities that make up the study of archeology
astronomy. Also with this project, it is proposed to make available all relevant and useful
information for further studies in cultural and scientific matters.
Key words: Astronomy, Laser Scanner, Digital model, Cojines del Zaque, goedetic
geometry
7
UBICACIÓN GEOGRAFICA
El monumento Muisca “Los cojines del Zaque” se encuentra ubicado en la ciudad de
Tunja, Departamento de Boyacá. Hacia el occidente de la ciudad sobre la cordillera
oriental de los Andes. , localizado a 05°32´7´´ de latitud norte y 73°22´04´´ de longitud
oeste y a 2800 m.s.n.m. aproximadamente.
Fuente: Google Earth
8
JUSTIFICACION
Este proyecto pretende demostrar el alcance de la topografía con el uso de tecnologías
avanzadas en actividades interdisciplinarias que componen el estudio de la arqueo
astronomía. También con este proyecto, se propone dejar a disposición toda la
información relevante y útil para posteriores estudios en materia cultural y científica.
En el marco del estudio de la arqueo astronomía apoyada en prácticas de topografía y la
geodesia, se quiere comprobar a través de mediciones precisas la relación existente entre
el monumento arqueológico Los cojines del Zaque y las observaciones astronómicas
realizadas sobre este en tiempos precolombinos. Actualmente el área de interés sobre la
cual se desarrollara este proyecto no cuenta con información topográfica verificada e
información geográfica precisa por lo tanto se plantea que la forma más eficaz de realizar
este proyecto es a través del uso del Escáner Laser Terrestre.
Un modelo digital en tres dimensiones del monumento permitirá realizar un análisis
completo y preciso por la capacidad que este brinda de hacer observaciones y mediciones
en tiempo real con gran detalle, además con ayuda de software complementario, hacer la
simulación de observaciones astronómicas desde cualquier ángulo del modelo.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Obtener un modelo 3D del monumento arqueológico Los Cojines del Zaque.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar los datos geométricos en función de la posición y orientación de los
monolitos.
Comprobar la relación del monumento con la observación de hechos
astronómicos.
Presentar las salidas graficas procesando la información obtenida en el
levantamiento topográfico.
Determinar el alcance y la importancia del proyecto para la integración
interdisciplinar de las ciencias aplicadas en este.
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ANTECEDENTES
Contextualización
Bajo la línea investigativa trabajada en el semillero de Arqueoastronomía de la Universidad
Distrital, han surgido una serie de investigaciones sobre los yacimientos arqueológicos
pertenecientes a la antigua sociedad Muisca que hábito el altiplano cundiboyacense de Colombia.
Es así como se sabe hoy en día las grandes capacidades que tenía el pueblo Muisca, como el uso
de observaciones astronómicas para establecer su propio candelario solar. De esta forma
comprender mejor la naturaleza que los rodeaba, y así establecer ciclos para la cosecha, predecir
fenómenos climáticos, y desarrollar expresiones culturales como rituales entorno al Sol.
Los Cojines del Zaque son uno de tantos ejemplos de lugares utilizados como observatorios
astronómicos por el pueblo Muisca. Hoy en día se sabe que estos dos monolitos de piedra fueron
tallados con este fin debido a distintas investigaciones realizadas por Antropólogos, Arqueo
astrónomos e incluso Topógrafos.
Guillermo Fonseca Truque fue un gran académico Colombiano quien realizo la investigación
arqueológica y astronómica de Los Cojines del Zaque. Allí demostró que este lugar fue un
observatorio astronómico de altísima exactitud. Su investigación fue publicada en la revista
Nuestra Historia en el año 1989.
Truque afirma en su investigación de que la hendija que separa los 2 monolitos está en alineación
con el Solsticio de Diciembre. Es decir que al amanecer del 21 o 22 de diciembre se visualiza la
salida del sol a través de dicha hendija, de igual forma entra el rayo de luz perpendicularmente a
los cojines.
Ilustración 1 Fuente: Truque, Revista Nuestra Historia
Como se observa en la imagen, Truque realizo medidas con brújula de agrimensor que le
permitieron establecer el azimut. Esta línea perpendicular al eje es importante porque Truque
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interpretaba o tenía la teoría de que los cojines fueron alguna vez dos columnas fijas que
“formaron una hendija de mira completamente inamovible” (Truque, 1989)
Truque también expresa en su artículo que este lugar ritual tiene que estar en esa dirección y esa
exacta altura pues la salida del sol con un horizonte a 2850 mts en el solsticio de diciembre se
produce invariablemente para ese lugar en la dirección de 119º (Truque, 1989).
Ilustración 2 Fuente: Truque, Revista Nuestra Historia
“Detrás de las columnas que estaban sobre los cojines se situaba el Gran Mohan: y allí estatico,
durante los días previos a la gran fecha, permanecería en verdadero estado moksa, en ayunas,
mirando atentamente el en cada amanecer por entre la hendija de las columnas la salida del sol
en la cordillera del frente, memorizando los accidentes topográficos lejanos para tener una clara
idea del corrimiento del sol hacia el sur, hasta que el sol se quedaba quieto y principiaba el
retorno. Entonces, pregonaría la noticia de ese momento-alborada que marcaba el principio del
nuevo periodo.” (Truque, 1989)
Toda esta investigación realizada por Truque fue la primera de este tipo sobre este lugar. Con
mucha certeza científica demostró que este sitio no correspondía un lugar donde se realizaban
sacrificios de niños, tal como rezaban los mitos de los lugareños.
Proyecto Cojines del Zaque 2012
En el año 2012, Javier Ignacio Sánchez realizo un trabajo investigativo como opción de grado
titulado: “POSICIONAMIENTO GEODESICO DE DOS PLACAS EN LA ZONA
ARQUEOLÓGICA CONOCIDA COMO “LOS COJINES DEL ZAQUE”, PARA LA
DETERMINACIÓN DE SU AZIMUT GEODÉSICO Y LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO”
(Sanchez, 2012). En este trabajo, Javier realiza un replanteo de los datos obtenidos por Guillermo
Fonseca Truque obteniendo datos relevantes como el azimut correspondiente a la hendija de los
cojines, también coordenadas más precisas y cotas más precisas también.
Como el fin de este proyecto, en términos generales es obtener un modelo digital 3d del
monumento los cojines del zaque. Esa información obtenida por medio de este trabajo, como lo
fueron las coordenadas de las placas incrustadas en el sitio, la nivelación de las mismas y el azimut
de los cojines es de mucha ayuda en los diferentes procesos del presente trabajo investigativo. Por
tal razón de extrajeron todos los datos que nos proporcionó Javier con su trabajo.
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MARCO TEORICO
Marco conceptual
Levantamiento topográfico:
Los levantamientos topográficos tiene la finalidad de describir el terreno y determinar la
posición sobre la superficie terrestre de todos los elementos que rodean una zona en
estudio desde elementos naturales y/o instalaciones construidas. (M., s.f.)
Nube de puntos:
Una nube de puntos es un conjunto de vértices en un sistema de coordenadas tridimensional.
Estos vértices se identifican habitualmente como coordenadas X, Y, y Z y son representaciones
de la superficie externa de un objeto. (Wikipedia.org, 2016)
Monolito:
Monumento de piedra de una sola pieza. ( Real Academia Española (RAE) , 2014)
Solsticios y equinoccios:
Son cuatro fechas que marcan el inicio de las estaciones del año esto según la posición
de la tierra con respecto al Sol
Solsticio: Se denomina solsticio al instante en el que el Sol se halla en uno de los 2
trópicos. Para el 21 de Junio el sol se encuentra en el trópico de Cáncer y el 21 de
Diciembre en el trópico de Capricornio
Equinoccio: Se denomina equinoccio al instante en que el Sol se halla sobre la línea del
Ecuador en esta la tierra se halla situada al extremo del eje menor. Ocurre el 20 o 21 de
marzo y al otro extremo los días 22 y 23 de Septiembre respectivamente. (Alfa, 2006),
(Perez, 2017)
Marco técnico
Tabla 1 Datos topográficos existentes del proyecto
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Principios de un trabajo realizado con escáner laser
El escáner 3D ofrece como soluciones la creación de una nube de puntos de una
denominada superficie continua. Estos nos permiten extrapolar la forma del objeto en
estudio mediante reconstrucción 3D con fin de obtener manejabilidad e información
detallada de este (Cordoba, 2012)
Tecnología LIDAR
De sus siglas “Light Detectionn and Ranging” traducido Detención y medición de la
luz, se basa en un sistema de detección laser el cual utiliza como base pulsos ya sean
infrarrojos visible o ultravioleta a este proceso también se le es llamado como telemetría
laser el cual basa la medida del tiempo que tarda un pulso laser en ir y volver a
determinado objeto como resultado se obtiene una masa de puntos densa
Escáner Laser Terrestre (TLS)
El escáner laser terrestre es un dispositivo que explora o barre por medio de haz de laser
los elementos del espacio circundante a analizar, El dispositivo por lo general, se mueve
a pequeños incremento angulares de izquierda a derecha esto en los planos horizontal y
vertical mientras realiza este procedimiento este dispara el láser a intervalos que luego
usa para calcular la distancia entre el escáner y el objeto
Escáner Laser FARO FOCUS 3D
Los escáneres laser ultra portátiles de la casa FARO destacan por su gran variedad de
ventajas y facilidades a la hora de medir espacios, objetos y edificios complejos que lo
convierten así en una herramienta rápida y precisa destacando también el fácil y rápido
uso de la interfaz FARO.
El escáner laser FARO cuenta con un alcance de 330 metros de distancia y permite
barree más de 500.000 puntos por segundo incluso cuando los objetos se encuentras
expuestos a la luz solar directa. Para post proceso de estos datos cuenta con su propio
software de trabajo SCENE o software de terceros como Autodesk Recap (FARO,
2015)
Funcionamiento del Focus 3D Serie X
Para la medición de distancias el escáner utiliza el mecanismo de diferencia de fase este
consiste en medir la diferencia entre la luz emitida y la recibida .El haz del láser emitido
por este tipo de escáner es continuo y de potencia modulada. Las coordenadas (X, Y y
Z) se calculan utilizando codificadores de ángulos para medir la rotación del espejo y la
rotación horizontal del Focus 3D
Modelo Digital de Superficie
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Se denomina Modelo Digital a la representación filtrada, conceptual y grafica de las
características de las capas de la corteza terrestre esto con el fin de analizar las distintas
variables que se presentan en el terreno real (Mayra Alejandra, 2009)
Georreferenciación
La georreferenciación es poder determinar las coordenadas geográficas de un punto
objeto o estructura en un sistema de coordenadas como la red geodésica nacional el
concepto aplicado a una imagen digital (escaneo) implica un conjunto de operaciones
geométricas que permiten asignar a cada pixel coordenadas (X y Y) en el sistema de
proyección a utilizar. (Geoportal para el sector Minero-Energetico y sistema de
informacion Geografica Meniero, 2012)
MATERIALES
Escáner laser terrestre FARO Focus 3D X
Fuente: Propia
Escáner Laser FARO FOCUS X. El escáner laser
terrestre es un dispositivo que explora o barre por
medio de haz de laser los elementos del espacio
circundante a analizar, El dispositivo por lo general,
se mueve a pequeños incrementos angulares de
izquierda a derecha, esto en los planos horizontal y
vertical
AutoCAD Civil 3D
AutoCAD Civil 3D es un software aplicado
principalmente en ingeniería que permite realizar
diseño, cálculos y análisis a partir de planos en tres
dimensiones. A partir de este software se pueden
obtener modelos digitales de elevación o superficies
a partir de nubes de puntos, además permite hacer
mediciones sobre elementos del espacio de trabajo
con altos niveles de precisión.
Fuente: Propia
Autodesk ReCap
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Autodesk ReCap Studio y es la que te permite
limpiar, organizar y visualizar los sets de datos
masivos de la nube de puntos, la aplicación la
puedes descargar sin costo desde aquí.
Global Mapper
Global Mapper es un software que permite
manipular datos espaciales desarrollados en el área
de los sistemas de información geográfica (SIG), el
cual permite crear mapas, superficies entre otros
más productos.
Pointfuse
Es un software dedicado al procesamiento de nubes
de puntos en múltiples formatos. Se especializa en
generar mallas o superficies de manera sencilla y
rápida con una buena gama de formatos de salida,
tales como (.obj) y (.sketchup).
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METODOLOGIA
Con el fin de obtener los resultados más óptimos antes, durante y después de la
ejecución del proyecto se establece un orden metodológico dividido principalmente en
tres partes: planeación, trabajo de campo y trabajo de oficina.
Trabajo en campo:
Durante la ejecución del trabajo de campo correspondiente a la realización del
levantamiento topográfico a través del escáner laser, se estableció previamente la
ubicación de las puestas del escáner junto con las esferas de acuerdo con los esquemas
planificados.
Como aspecto principal se tuvo en cuenta que las escenas lograran registrar la mayor
cantidad de puntos de los monolitos a través del empalme de las mismas. Por tal motivo
su ubicación fue realizada de manera que el traslapo de las escenas tuviera un alto
porcentaje y que las mismas apuntaran hacia el objetivo sin dejar sombras que den lugar
a perdida de datos.
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Ilustración 3 Esquema de planeación de las escenas
Otro aspecto tomado en cuenta fue la disposición de las esferas. Estas deben estar
organizadas formando un triángulo preferiblemente equilátero y deben ser visualizadas
de manera no colineal por el escáner. Si esto último no se tiene en cuenta, habrá dificultad
en la detección de las esferas durante el procedimiento de unión de las escenas.
Aclarados los aspectos mencionados anteriormente se procedió a realizar el escaneo del
área procurando mantener la escena sin objetos o personas que puedan generar ruido en
la misma.
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Ilustración 4 Registro fotográfico de campo
Antes de dar inicio al escaneo se deben establecer ciertos parámetros dentro de la interfaz del
equipo. Los parámetros de escaneo, como resolución, calidad o ángulos de escaneo, son los
parámetros que utiliza el escáner para registrar los datos de escaneo. (FARO Technologies Inc.,
2013)
Ilustración 5 Interfaz de equipo Escáner Faro Focus Fuente: Manual de Usuario
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Estos tres paramentos determinan el tiempo, tamaño, cobertura y fidelidad de la nube de puntos
a obtener. Para este caso se establecieron los siguientes parámetros:
Configuración de parámetros de escaneo
Puestas escáner 5
Duración por escena
(min) 7
Calidad 4x
Resolución 1/5
Vertical -62.5° 90° Ángulos de
barrido del
escaneo Horizontal 0° 360°
Millón de ptos por
puesta de escaneo
(aprox)
28.4
Determinados y configurados dichos parámetros se procedió con el escaneo de las escenas.
Ilustración 6 Registro de campo: Configuración de parámetros de escaneo Fuente: Propia
Trabajo de oficina
Finalizado el trabajo de campo se obtuvieron un total de 5 escenas, es decir 5 nubes de
puntos. Estas nubes de puntos deben ser procesadas mediante un software especializado
en el manejo de este tipo de archivos. Este proceso consta principalmente de cuatro partes:
unificación de las escenas, georeferenciación de la nube de puntos, filtrado y
clasificación, y modelo digital 3d.
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Unión de las escenas
Para el manejo general de las escenas fue utilizado del software Autodesk Recap en su
versión 2018. A través de este programa es posible realizar la unificación de las escenas,
georeferenciar y hacer filtrado y limpieza de la nube de puntos.
Así como se evidencio en el trabajo de campo, el método utilizado para la unión de las
escenas fue el del uso de esferas. El software detecta las esferas como objetos comunes
entre distintas escenas para luego unirlas en una sola escena. Así pues, una vez importados
los archivos de las escenas se procede con el registro de las mismas. Esto se hace
seleccionando las esferas una a una haciendo clic sobre ellas, de esta forma el programa
detecta automáticamente su centro. Posteriormente se repite el proceso con la escena
siguiente y de manera consecutiva hasta haber seleccionado las esferas de todas las
escenas.
Filtrado y limpieza
Para obtener un modelo digital 3d fiel al estado real del objetivo, la nube de puntos
siempre requerirá de una debida limpieza. Esto porque el ruido presente en las diferentes
escenas siempre afectaran y entorpecerán el proceso para obtener la malla a partir de la
nube de puntos. Este ruido puede ser provocado por personas, objetos e incluso errores
de lectura del escáner, estos últimos generan puntos aislados que aparentemente pueden
no corresponder a ninguna superficie presente.
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Ilustración 7 Ejemplo de ruido dentro de nubes de puntos Fuente: Propia
Se hizo entonces, una limpieza exhaustiva de toda la nube de puntos obtenida,
comenzando desde las superficies más evidentes como muros, grupos de personas,
sectores fuera del área de interés, etc. Y luego las zonas más pequeñas y con ruido más
difícil de trabajar.
Ilustración 8 Ejemplo limpieza de ruido sobre nube de puntos Fuente: propia
Mediante la herramienta de selección ya sea por polígono o rectángulo, se selecciona el
área de puntos a borrar y se suprimen. Con ayuda de las “limit box” se pueden aislar
sectores para realizar la limpieza sin borrar puntos indebidos accidentalmente.
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Los resultados de la limpieza pueden evidenciarse a continuación:
22
Georeferenciación
Para geo referenciar la nube de puntos se tomó como sistema de referencia MAGNA-
SIRGAS Zona Bogotá. Teniendo en cuenta las coordenadas de las placas que se
encuentran materializadas en campo y que corresponden al trabajo de investigación
nombrado anteriormente (Ver pág. 12). Con estas coordenadas se hizo todo el proceso de
georeferenciación.
Tabla 2 Coordenadas de placas Fuente: JAVIER I.SANCHEZ
El proceso para georeferenciar la nube de puntos consistió básicamente en alinear esta
misma con dos puntos de coordenadas conocidas materializadas en campo y visualizadas
en la nube de puntos. Por lo tanto se hizo uso del software AutoCAD Civil 3D en su
versión 2018, la cual permite importar las nubes de puntos desde Recap, y desde allí
trabajar todo el proceso de alineación con las coordenadas de las placas.
Dicho procedimiento fue aplicado de la manera siguiente:
1. Se dibujaron ambos puntos de las coordenadas de las placas en AutoCAD.
COORDENADAS PLACAS
PUNTO NORTE ESTE COTA
GPS 1 1104182.256 1078473.175 2831.826
GPS 2 1104196.710 1078442.587 2840.153
23
2. Se importó la nube de puntos a AutoCAD a través del comando
POINTCOLUDATACH. Una vez importada existen diferentes opciones
visualización de color. Para identificar la placa sobre la nube de puntos resulto ser
más fácil en el modo de color por Intensidad.
3. Una vez preparados los elementos en el espacio se procedió a alinear la nube
espacialmente. Por medio del comando ALIGN se toman 2 puntos del objeto a alinear
y 2 puntos de destino. De esta forma la nube de puntos es movida y rotada para
finalmente quedar posicionada sobre los dos puntos con coordenadas Norte, Este y
Cota correspondientes a la placas.
Con este procedimiento la nube de puntos quedo debidamente georeferenciada pero
sujeta a verificaciones posteriores.
24
4. Luego de terminar el proceso de georeferenciacion en AutoCAD se hizo necesario
extraer las coordenadas de las esferas ubicando lo más preciso posible su centro y
mediante el comando ID. Esto se hace debido a que Recap realiza el proceso de
Georeferenciación mediante coordenadas de las esferas, y como es sabido, dichas
coordenadas no se tenían inicialmente.
Las coordenadas obtenidas para las esferas fueron las siguientes:
Tabla 3 Coordenadas de esferas origen GAUSS-BOGOTÁ
COORDENADAS ESFERAS
PUNTO NORTE ESTE COTA
ESFERA
1 1104191.138 1078453.746 2837.333
ESFERA
2 1104190.085 1078454.501 2837.1776
ESFERA
3 1104189.985 1078453.024 2837.5768
5. De vuelta en Recap y sobre el apartado de registro de las escenas, se ingresaron las
nuevas coordenadas de las esferas en cada una de ellas. Recap ofrece la opción de
ingresar dichas coordenadas a través de un archivo de texto. De esta forma solo fue
necesario seleccionar el punto correspondiente a cada esfera.
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6. Finalmente se ejecutó el comando “enhance registration group” para dar por
terminado el proceso de georeferenciación.
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Modelo final 3D
Respecto al producto final que corresponde a una mesh, malla o superficie, se esperaba
inicialmente obtener esta malla a través de Recap, sin embargo, este solo permitía generar
mallas de áreas no mayores a 10 m² aproximadamente. Entonces se optó por buscar
alternativas que cumplieran con la necesidad. Luego de varios intentos, el software
Pointfuse fue una de las opciones más viables. Este programa permite visualizar la nube
de puntos, ver sus propiedades y generar su malla. Además ofrece diferentes formatos de
salida compatibles con 3D Max, AutoCAD, Sketch UP, entre otros.
El procedimiento fue el siguiente:
1. Inicialmente se exporto desde Recap la nube de puntos en formato E57. Este
formato puede considerarse como universal hablando de nubes de puntos debido
a su compatibilidad con múltiples programas. Luego se importó la nube a
Pointfuse.
2. Posteriormente se hizo un nuevo recorte de la nube. Este se hace debido a que el
tamaño de la nube de puntos hace demasiado extenso el proceso de generar la
malla, además de que consume muchos recursos y es necesario un computador de
mayor potencia. Así pues, se hizo un recorte de la zona circundante a los
monolitos. Luego a partir de este recorte se generó la malla.
La malla obtenida podrá ser exportada para modelado 3d y análisis de su
geometría.
27
28
RESULTADOS
Registro y unión de las escenas
Como producto de la unión de las escenas se obtuvieron los siguientes errores residuales:
4.4 milímetros de error máximo sobre punto
3.6 milímetros de error promedio sobre punto
82% de traslapo mínimo
Ilustración 9 Registro de precisión obtenido desde el software Recap Fuente: propia
Se puede decir entonces, que la precisión general de la nube de puntos es buena, ya que 3.6 mm
en promedio son casi despreciables por el criterio de este trabajo. Un modelo digital 3D con una
triangulación incluso menor a 3.6 mm representa un acercamiento muy aproximado al objeto
estudiado. Adicionalmente, un traslapo de las escenas mayor a 82% evidencia la densidad de la
nube de puntos, y esto a su vez garantiza un registro de información suficientemente amplio para
lograr obtener mediciones y análisis precisos sobre el modelo.
Nube de puntos
Inicialmente se obtuvo una cifra de aproximadamente 70 millones de puntos, correspondientes a
la nube de puntos obtenida por la unión de las escenas. Una vez hecha la limpieza correspondiente
se obtuvo un nuevo número de puntos, 37.984.670 en total, es decir, una reducción del 48%
aproximadamente. (Ver plano en ANEXOS)
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Observaciones preliminares acerca del modelo obtenido
Creada la nube de puntos y alineado el modelo se procedió al análisis de la calidad de la nube y
su nivel de detalle a continuación se muestran ilustraciones obtenida desde el software Recap de
los cojines.
Ilustración 10 Detalle vista de planta Fuente: Propia
Mediciones obtenidas en el modelo previo
Como finalidad importante de la creación del modelo de los cojines será la ejecución de
diferentes medicines a los dos monolitos eso con el fin de analizar y comprobar las relaciones
entre estas.
Medición de la hendija
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Tabla 4 Mediciones hechas a los monolitos
Dimensiones de los cojines del Zaque desde Re-cap
Monolito Diámetro (m) Altura (m) Long. De la hendija
A 0.993 0.287 0.183
B 1.044 0.275
Estas medidas realizadas permiten observar que los cojines tienen similitudes en sus
características como bien lo es: las circunferencias por sus diámetros parecidos y por la altura
respecto al suelo de cada cojín.
Por lo tanto se puede afirmar lo siguiente:
Los diámetros de los cojines tienen a penas una diferencia de apenas 5 cm, esto puede
ser la primera evidencia de que estos monolitos no corresponden a un una coincidencia
provocada por un accidente topográfico. Estos cojines fueron tallados sobre la roca.
Aunque Guillermo Truque propone que estos monolitos son lo que queda de dos
grandes columnas (Truque, 1989), el dato correspondiente a su altura sobre el nivel del
suelo puede probar lo contrario. Esto debido a que dichas alturas se diferencian en un
centímetro promedio. Por lo tanto, no se puede hablar de una destrucción solamente.
Parece ser, que este punto también fue tallado o cortado sobre la roca.
La propuesta de que los monolitos también fueron cortada puede verse comprobada por
el quiebre en el recorte que se evidencia en ambos monolitos.
Respecto a la medida de la hendija solo se puede afirmar que es la distancia justa para
obtener el efecto de luz y sombras deseado para las observaciones de los solsticios.
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Plano topográfico:
Gracias a la compatibilidad que manejan los programas Recap y AutoCAD Civil 3D, se logró
importar la nube de puntos a AutoCAD. Desde allí se dibujaron los elementos del modelo para
obtener un plano planímetro de este. (Ver Anexos)
Para la creación del modelo digital de elevación se utilizó el programa Global Mapper, allí
permitió importar la nube de puntos y procesarla para obtener dicho modelo y curvas de nivel.
Las curvas de nivel obtenidas fueron luego exportadas a AutoCAD Civil 3D donde se generó
una superficie a partir de estas y así analizar el modelo digital de elevación.
Ilustración 11 Modelo digital de elevación creada desde Global Mapper Fuente: Propia
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CONCLUSIONES
Como se planteó en la justificación de este proyecto, la ejecución de este demostró que se puede
obtener un aprendizaje integral desde cualquier rama del conocimiento a partir de la topografía
aplicada. De este modo se obtienen conocimientos que inicialmente eran impensados al hablar
del alcance de la topografía. Finalmente los estudios topográficos realizados, combinados con las
investigaciones de carácter antropológico, arqueológico y astronómico, dejaron muestra de la
interrelación holística presente en todas las ramas de la ciencia.
Se evidencio que la información que se obtiene sobre un levantamiento topográfico realizado con
escáner laser terrestre no es comparable con levantamientos convencionales, todo esto en términos
de lo que a un modelo digital en 3D se refiere. Sin embargo, esta tecnología encuentra su límite
en la perdida de precisión y de alcance cuanto mayor sea el área que se vaya a estudiar. Aun así,
como el estudio se realizó sobre un monumento arqueológico, este método fue el más indicado
en cuestiones de precisión.
La mediciones realizadas sobre el modelo demostraron algunas de las conjeturas propuestas por
Guillermo Fonseca Truque en su investigación, como también fueron puestas en duda otras. Aun
así, en términos generales la investigación de Truque tiene mucha veracidad. Inicialmente se
concluye que los monolitos que componen Los cojines del Zaque si fueron tallados, recortados o
esculpidos sobre la roca maciza por el pueblo Muisca precolombino. También se reafirma el
hecho de que este lugar fue un observatorio solar. Finalmente se concluye también que los
monolitos no eran los únicos protagonistas de este observatorio astronómico. A través del modelo
y el plano topográfico del área levantada se evidencian diversas formas también talladas sobre la
roca. Tal vez estas formas escondan mayor información de lo que alguna vez fue este lugar.
RECOMENDACIONES
Durante el proceso de generación del modelo digital final se presentaron dificultades debido a las
limitaciones que contienen los programas de fácil acceso para procesar nubes de puntos. Los
programas con los cuales es posible obtener resultados más óptimos y rápidos son de pago con
licencias a precios altos. Por tal motivo se recomienda insistir en que la prestación de estas
herramientas sea fácilmente proporcionada por la misma universidad y que sea acompañada de
capacitación en estos programas. De esta forma, se fomenta el aprendizaje para el uso completo
de tecnologías como el escáner laser terrestre.
Por parte de la metodología del trabajo de georeferenciación de la nube de puntos, se recomienda
seguir el método apropiado que es el de levantar las esferas en campo con estación total y
coordenadas reales. Este proyecto no cumplió con este punto debido al incorrecto proceder
realizado en campo para esta labor. Si se obtienen coordenadas de las esferas desde antes del
procesamiento de la nube de puntos es más fácil y rápido el procedimiento de georeferenciación.
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