Aplicación de aerofotogrametría digital y escaneo láser terres tre para el modelado 3d de edificaciones religiosas: caso de estudio en Foz de Iguazú
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Data
2025-08-15
Autores
Caballero Ramirez, Stefany Beatriz
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Resumo
Atualmente, o avanço acelerado das tecnologias tem impactado significativamente diversos campos, especialmente a engenharia e a arquitetura. Essas inovações facilitaram e otimizaram processos como análise, diagnóstico, planejamento e execução de levantamentos e modelagens tridimensionais. Nesse contexto, os veículos aéreos não tripulados (VANTs), comumente conhecidos como drones, apresentam-se como ferramentas altamente eficazes para a realização de diversas atividades relacionadas à captura e ao processamento de dados espaciais. O objetivo principal deste estudo foi analisar e comparar as técnicas de fotogrametria e escaneamento a laser 3D, aplicadas à modelagem tridimensional de edificações culturais, especialmente aquelas de caráter religioso. Além disso, buscou-se avaliar a eficiência de cada método, a qualidade dos modelos gerados, suas limitações e o grau de aplicabilidade nesse tipo de estrutura. Para tanto, o trabalho de campo foi realizado na Catedral de Nossa Senhora de Guadalupe. O levantamento com drones, por meio da fotogrametria, destacou-se pela acessibilidade, versatilidade e capacidade de abranger grandes áreas, permitindo uma visão integral da edificação. Por outro lado, o escâner a laser 3D, operado através de uma estação total robótica, apresentou vantagens quanto à precisão e rapidez na captura dos dados, embora seu alcance seja limitado em áreas de difícil acesso ou localizadas em grandes alturas. Para a georreferenciar o projeto, foi realizado um levantamento com receptores GNSS, estabelecendo-se 25 pontos de controle. Esses pontos foram essenciais para garantir a precisão e a correta vinculação espacial do escaneamento a laser. Quanto ao processamento dos dados, utilizou-se o software Agisoft Metashape para a geração do Modelo Digital de Elevação (MDE) a partir das imagens capturadas pelos VANTs. Para o tratamento das nuvens de pontos obtidas com o escâner a laser, foram utilizados os softwares Leica Infinity e Cyclone, sendo este último destinado à limpeza de ruídos e visualização final do modelo. A análise permitiu identificar as vantagens e limitações de cada tecnologia. A fotogrametria é especialmente recomendada para levantamentos de grandes áreas, enquanto o escaneamento a laser 3D é mais eficiente em espaços reduzidos e alturas moderadas, devido às limitações do equipamento para alcançar áreas elevadas ou de difícil visibilidade direta. Em síntese, a combinação de ambas as tecnologias demonstrou ser complementar, proporcionando resultados confiáveis e de alta precisão, o que reforça sua aplicabilidade em projetos voltados à conservação e documentação do patrimônio arquitetônico.
Resumen
Actualmente, el vertiginoso avance de las tecnologías ha impactado de forma notable en diversos campos, especialmente en la ingeniería y la arquitectura. Estas innovaciones han facilitado y optimizado procesos como el análisis, diagnóstico, planificación y ejecución de levantamientos y modelados tridimensionales. En este contexto, los vehículos aéreos no tripulados (VANT), comúnmente conocidos como drones, se han consolidado como herramientas altamente eficaces para la captura y el procesamiento de datos espaciales. El objetivo principal de este estudio fue analizar y comparar las técnicas de fotogrametría y escaneo láser 3D aplicadas al modelado tridimensional de edificaciones, en particular aquellas de carácter religioso. Además, se buscó evaluar la eficiencia de cada método, la calidad de los modelos generados, sus limitaciones y el grado de aplicabilidad en este tipo de construcciones. El trabajo de campo se realizó en la Catedral de Nuestra Señora de Guadalupe. El levantamiento con drones, mediante fotogrametría, se destacó por su accesibilidad, versatilidad y capacidad de cubrir grandes áreas, ofreciendo una visión integral del conjunto edificado. Por otro lado, el escáner láser 3D, operado con una estación total robótica, presentó ventajas en términos de precisión y rapidez en la captura de datos, aunque mostró limitaciones en zonas de difícil acceso o ubicadas a gran altura. Para la georreferenciación del proyecto, se utilizó un sistema GNSS con el que se establecieron 29 puntos de control. Estos fueron esenciales para garantizar la precisión y la correcta vinculación espacial del escaneo. En cuanto al procesamiento de datos, se utilizó el software Agisoft Metashape para generar el Modelo Digital de Elevación (MDE) a partir de las imágenes captadas por los drones. Para el tratamiento de las nubes de puntos obtenidas mediante el escáner láser, se emplearon los programas Leica Infinity y Cyclone, este último destinado a la depuración de ruidos y visualización final del modelo. El análisis permitió identificar ventajas y limitaciones propias de cada tecnología. La fotogrametría se mostró especialmente adecuada para levantamientos de grandes extensiones, mientras que el escaneo láser 3D fue más eficiente en espacios reducidos y alturas moderadas, dadas las restricciones del equipo para alcanzar zonas elevadas o sin línea de visión directa. En síntesis, la combinación de ambas tecnologías demostró ser complementaria, proporcionando resultados precisos y fiables, lo que refuerza su aplicabilidad en proyectos de documentación de edificaciones religiosas.
Abstract
Currently, the rapid advancement of technology has significantly impacted various fields, particularly engineering and architecture. These innovations have facilitated and optimized processes such as analysis, diagnostics, planning, and the execution of 3D surveys and modeling. In this context, unmanned aerial vehicles (UAVs), commonly known as drones, have proven to be highly effective tools for the capture and processing of spatial data. The main objective of this study was to analyze and compare photogrammetry and 3D laser scanning techniques applied to the three-dimensional modeling of buildings, particularly those of religious character. Furthermore, the study aimed to evaluate the efficiency of each method, the quality of the models produced, their limitations, and the degree of applicability to this type of construction. Fieldwork was conducted at the Cathedral of Our Lady of Guadalupe. The drone survey, using photogrammetry, stood out for its accessibility, versatility, and ability to cover large areas, offering a comprehensive view of the built structure. Conversely, the 3D laser scanner, operated via a robotic total station, provided advantages in terms of accuracy and speed in data capture, although it showed limitations in hard-toreach areas or those located at significant heights. For project georeferencing, a GNSS system was used to establish 29 control points. These were essential to ensure the spatial accuracy and proper alignment of the laser scan. For data processing, Agisoft Metashape software was used to generate the Digital Elevation Model (DEM) from the drone images. For processing the point clouds obtained via laser scanning, the Leica Infinity and Cyclone software were employed, the latter focused on noise filtering and final model visualization. The analysis helped identify the specific advantages and limitations of each technology. Photogrammetry proved particularly suitable for surveying large areas, while 3D laser scanning was more efficient in confined spaces and moderate heights, due to equipment limitations in reaching elevated or visually obstructed zones.In summary, the combination of both technologies proved to be complementary, delivering precise and reliable results, reinforcing their applicability in projects aimed at documenting religious buildings.
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil de Infraestrutura.
Palavras-chave
tecnologias, fotogrametria, imagem tridimensional, escaneamento a laser 3D