HBIM PARA EL INVENTARIO DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO

EUBIM 2021 - BIM International Conference / 10º Encuentro de Usuarios BIM Valencia 29, 30 de septiembre, 1 y 2 de octubre 2021 Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación Universitat Politècnica de València HBIM PARA EL INVENTARIO DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Quintilla-Castán, Marta Área de Expresión Gráfica Arquitectónica. Departamento de Arquitectura de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Zaragoza. [email protected] Abstract The knowledge must be able to be stored, processed and analyzed on a common support that allows to contain all the available materials of a heritage element. One of the main problems of the inventory of architectural heritage is managing and storing large amounts of information in different formats. That is why for the complete documentation of the heritage and to have exhaustive and useful inventories for all the contemplated uses, the HBIM models provide all the required functionalities. The solution involves the development of a geometric model that allows including and relating information related to it. The format is an HBIM model capable of incorporating information on a stratified support, with visualization, documentation and management capabilities that allow a complete vision of the building to be catalogued, incorporating useful information for its conservation, restoration, protection and dissemination, as well as interoperability between tools and other systems throughout the entire life cycle of the object. The purpose is to study the different existing options, to assess which is the most appropriate method to create a graphic database, which allows the inventory of architectural heritage. Keywords: Cultural heritage, Web platforms, HBIM, Information systems, 3D models, Inventories. Resumen El conocimiento debe poder ser almacenado, procesado y analizado sobre un soporte común que permita contener todos los materiales disponibles de un elemento patrimonial. Uno de los principales problemas del inventario del patrimonio arquitectónico es gestionar y almacenar grandes cantidades de información de distintos formatos. Es por ello que para la documentación completa del patrimonio y poder disponer de inventarios exhaustivos y útiles para todos los usos contemplados, los modelos HBIM aportan todas las funcionalidades requeridas. La solución implica el desarrollo de un modelo geométrico que permita incluir y relacionar información referida a él. El formato es un modelo HBIM capaz de incorporar información sobre un soporte estratificado, con capacidades de visualización, documentación y gestión que permita una visión completa del edificio a catalogar, incorporando información útil para su conservación, restauración, protección y difusión, así como la interoperabilidad entre herramientas y otros sistemas a lo largo de todo el ciclo de vida del objeto. El objeto es estudiar las distintas opciones existentes, para valorar cual es el método más adecuado para realizar una base de datos gráfica, que permita el inventario del patrimonio arquitectónico. Palabras clave: Patrimonio arquitectónico, plataformas web, HBIM, Sistemas de Información, modelos 3D, inventarios. EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA HBIM para el inventario del patrimonio arquitectónico Introducción El proceso de intervención en el patrimonio arquitectónico es complejo, ya que requiere de un proceso de documentación previa del elemento patrimonial por parte de arquitectos, arqueólogos, historiadores o restauradores entre otros. Cada disciplina se especializa en un ámbito concreto y necesita unos requerimientos distintos, por lo que es especialmente necesario un flujo de trabajo ordenado y de información abierta y disponible en cualquier momento (Fassi et al., 2015). Al igual que en otros campos de la arquitectura, las últimas técnicas gráficas y de manipulación de la imagen, como la fotogrametría, el escáner láser o lidar, permiten plantearse una metodología de trabajo distinta a la actual en el campo patrimonial. Esto ha originado que la documentación establecida de manera tradicional (planos, fotografías…) se vea complementada con una representación espacial y virtual del objeto o monumento en cuestión. El adecuado registro de dichas relaciones, así como la correcta definición de los materiales y sistemas constructivos del edificio histórico, se convierten en requisitos básicos de la documentación gráfica, ya que supone la salvaguarda de buena parte de sus valores culturales materiales El concepto HBIM fue utilizado por Murphy et al. en el año 2007 para dar nombre al proceso de modelado y documentación de elementos arquitectónicos relacionados con el patrimonio. Esta tecnología resulta interesante para la creación de catálogos de arquitectura que al disponer de una información organizada bajo un mismo modelo 3D, permite mediante un sistema de gestión, administrar la diversidad de contenidos y funcionalidades generados por los distintos especialistas involucrados en la conservación, protección, restauración y difusión del patrimonio. El propósito de este trabajo es presentar una revisión de los avances realizados en la evolución metodológica para la realización de un Modelo de Información del Edificio Histórico mediante la utilización de la tecnología BIM y mostrar las diferentes líneas de investigación que se están realizando en la actualidad. 1. Enfoques HBIM para la catalogación del patrimonio A lo largo de las últimas décadas ha habido numerosos esfuerzos encaminados a la consecución de un modelo virtual completo del patrimonio arquitectónico. El listado de estudios puede separarse en categorías en función del enfoque elegido. Muchas de las propuestas metodológicas se centran en el uso de la tecnología BIM para llevar a cabo sus investigaciones. En este caso, el uso de objetos paramétricos y la creación de una estructura semántica para organizar la información son el eje central de gran parte de las investigaciones. 1.1. Propuestas metodológicas Una de las primeras contribuciones en el campo de la reconstrucción virtual del patrimonio arquitectónico, la observamos en la propuesta metodológica para un sistema informativo de edificios en Cracovia, Polonia (Dudek et al., 2005). Conceptos arquitectónicos y urbanos se utilizan como filtros para la documentación. Cada concepto presenta un grupo de información que incluye una definición precisa de su morfología. Los objetos arquitectónicos se representan mediante una estructura jerárquica de clases que contienen atributos que permiten el análisis. A demás a estos se incluye documentación que es almacenada en otra base de datos, permitiendo una representación dinámica de la información y el desarrollo de un vocabulario gráfico de signos y códigos que favorecen la visualización y la abstracción en función del nivel de detalle de representación y el mensaje que se desea mostrar. Estos autores introducen conceptos como morfología o la variación de la representación en función del nivel de detalle. Conceptos que se recogen y amplían posteriormente en propuestas que incorporan la función espaciotemporal a la representación virtual (De Luca et al., 2010). Los edificios no son formas constantes, varían con el tiempo, pueden sufrir modificaciones o incluso desaparecer, y esas variaciones han de poder ser representadas y documentadas, para poder realizar análisis de las transformaciones en términos de distribución del estado temporal. La propuesta tiene en cuenta estos factores en un flujo de trabajo basado en la elaboración de un modelo preciso del estado actual del edificio que soporta operaciones espaciotemporales, la estructuración semántica y la navegación visual simultánea en espacio y tiempo, realizando EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Quintilla-Castán, M. consultas y comparación visual de espacios temporales. El incluir el factor temporal pone de relevancia la importancia de la creación de un modelo semántico del edificio estructurado en cuatro niveles jerárquicos: clases, grupos, entidades y marcas de referencia. Esta organización en niveles facilita su enlace a la información temporal y la navegación visual entre distintas fuentes y fases del edificio. Esta metodología se integra en la plataforma NUBES que se desarrolla más adelante. Tabla 1. Propuestas metodológicas para el modelado HBIM Enfoque BIM (Metodología) BIM (Metodología) BIM (Metodología) BIM (Metodología) BIM (Metodología) BIM (Metodología) BIM (Metodología) Referencia Dudek et al. (2005) Caso de estudio Software Resumen metodología Sistema informativo de edificios en Cracovia, Polonia Combinación de tecnologías: Creación de un modelo teórico bajo una OOP / XML-XSLT / SVG / estructura morfológica. Conceptos VRML arquitectónicos y urbanos se utilizan como filtro para la información De Luca et al. (2010) Monumento romano Plataforma NUBES: NUBES Aproximación metodológica para "Trophée des Alpes" en La Forma (Maya plugin en MEL aprovechar el corpus iconográfico Turbie, Francia y C++), NUBES Visum (PHP existente para el análisis y la / MySQL, VirtoolsDEV) reconstrucción de las transformaciones de los edificios, con soporte de operaciones espacio-temporales Murphy et al. (2013) Arquitectura de estilo Graphisoft Archicad, GDL Construcción de una biblioteca de clásico objetos paramétricos HBIM Dore et al. (2015) Four Courts en Dublín, Graphisoft Archicad, plugin Creación de biblioteca HBIM, usando Irlanda 3D RULED nube de puntos e información histórica, para el modelado preciso y eficiente de paredes curvas que contienen deformaciones Nieto Julián et al. Cárcel de la Real fábrica Graphisoft Archicad, GDL Creación de un modelo HBIM con (2014, 2016) de Tabacos de Sevilla / ArchiCad y API para acelerar la Cenador de Carlos V del automatización y estandarización de Real Alcázar de Sevilla tareas Oreni et al. (2014) Basilica di Santa Maria di Autodesk Revit, Rhinoceros Comprobación de la interoperabilidad de Collemaggio en L´Aquila, + plugin NURBS, MIDAS, HBIM con otro software como Rhino para Italia AutoCad realizar análisis y simulaciones geométricas y Midas para análisis de elementos finitos Banfi (2019) Arco de la Paz, Milán Autodesk Revit, GOGs add-in Diseño de un complemento de Revit con el objetivo principal de transferir el modelado generativo y los GOG (requisitos de modelado) dentro del software BIM A este respecto, destaca H-BIM una metodología para la construcción de una biblioteca de objetos paramétricos interactivos, basada en datos arquitectónicos históricos, que como resultado obtiene modelos 3D completos que incluyen detalles de los métodos de construcción y materiales. Metodología que se utiliza para la construcción de objetos basados en los manuscritos de Vitruvio (Murphy et al., 2013), o para el modelado de Four Courts en Dublín (Dore et al., 2015), mediante la utilización de software Graphisoft Archicad y el lenguaje geométrico descriptivo GDL. Valorar también el trabajo llevado a cabo para la construcción de un Modelo de Información del Patrimonio Arquitectónico del Cenador de Carlos V del Real Alcázar de Sevilla (Nieto Julián et al., 2016) y la Cárcel de la Real Fábrica de Tabacos de Sevilla (Nieto Julián et al., 2014). En ambos casos se pone en práctica una propuesta metodológica para la realización de un proyecto de intervención sustentado en un modelo HBIM creado con Graphisoft Archicad y una serie de instrucciones y algoritmos adicionales programados en API, para acelerar la automatización y estandarización de tareas. Otros autores (Oreni et al., 2014) se ayudan de plugins como NURBS de Rhinoceros, para representar la complejidad de elementos arquitectónicos sin perder detalles con simplificaciones excesivas, y evitar los problemas relacionados con la estandarización de elementos en objetos y familias, inútiles para los procesos de conservación. La realidad actual es que los programas de modelado actuales se centran en el modelado de edificios de nueva edificación y carecen de objetos 3D y herramientas de modelado en las bibliotecas BIM, específicas para uso en patrimonio histórico. En particular, no se pueden emplear NURBS para trabajar con nubes de puntos, así como carecen de instrumentos capaces de extraer automáticamente primitivas geométricas de EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA HBIM para el inventario del patrimonio arquitectónico secciones. Para solucionar esta necesidad, algunos autores (Banfi, F. 2019) han comenzado a trabajar con la idea de adaptar para su uso en patrimonio, programas de modelado como Revit. Gracias a la disponibilidad de APIs, se han podido diseñar add-ins para incrementar las capacidades y características nativas del software, obteniéndose beneficios como facilitar la importación de nubes de puntos, la integración de GOGs (requisitos de modelado) en la arquitectura del software, facilitar el modelado de elementos históricos, automatizar la generación de bases de datos, permitir la adición de nuevos parámetros personalizados y por último la posibilidad de compartir los datos del modelo HBIM con otras fuentes, bases de datos externas y plataformas en la nube BIM, manteniendo una relación bidireccional entre el objeto y la información. 1.2. Programas de visualización Los sistemas de información BIM son capaces de integrar todo tipo de información y documentación, pero su capacidad de interconectar con la web, y de este modo resolver las necesidades de interoperabilidad y accesibilidad hacen que prolifere su uso en el campo del Patrimonio Arquitectónico (Afsari et al., 2016). La integración y soporte de servicios en la nube, favorece la actualización de la información en tiempo real, la capacidad de procesar y analizar grandes cantidades de información en cortos periodos de tiempo, o el uso de extensiones de aplicaciones de escritorio que solo muestran los datos procesados (Marston et al., 2011). Dentro de los programas BIM en la nube, encontramos Autodesk 360 (A360), BIMx y BIM Server entre muchos otros (Chong et al., 2014). Autodesk 360 (A360) permite ser utilizado en el propio ordenador o a través de la web y ha sido especialmente diseñado con todas las funciones de planificación, con opción de incluir capacidades de computación en la nube. Encontramos ejemplos de su uso en el modelo HBIM de la Basílica de San Ambrogio en Milan (Stanga et al., 2017) para su visualización en dispositivos portátiles para conservación y preservación del patrimonio cultural con la ayuda de nuevas tecnologías, al igual que en la iglesia de San Cipriano en Castelvecchio Calvisio en L´Aquila (Continenza et al., 2018) y el Castillo de Masegra (Barazzetti et al., 2015). En este último caso también se utiliza el software BIMx para la visualización del modelo. El programa es instalado y utilizado en el ordenador, pero tiene funciones adicionales que permite que el modelo sea compartido en la nube y poder ser visualizado a través del navegador web o una aplicación móvil. En último lugar, BIM Server (https://bimserver.org/) es un software de código abierto que permite crear una nube BIM de uso propio, permitiendo transformar cualquier ordenador en un servidor BIM con la capacidad de analizar archivos y datos IFC, que estarán disponibles a través de un navegador web, facilitando la interoperabilidad. Esta solución es la elegida por el proyecto GAMHer para la creación de una solución completa de HBIM de código abierto adaptada al patrimonio histórico (Diara et al., 2018). Adicionalmente encontramos la propuesta denominada CloudServerBIM (Logothetis et al., 2018), una plataforma BIM y HBIM desarrollada usando tecnología de computación en la nube que es capaz de manejar datos geoespaciales. Es un servicio web en tiempo real para cargar datos BIM en cualquier lugar y desde cualquier dispositivo. Sólo utiliza software de código abierto, FreeCAD como software de modelado, BIMserver como servidor de archivos de datos BIM y Nextcloud como plataforma de comunicación y uso compartido de archivos. Aparte de los programas genéricos de BIM en la nube, encontramos BIMexplorer tool, una plataforma web específica para el patrimonio arquitectónico, cuyo fin es la visualización de resultados y la realización de consultas semánticas al modelo, a usuarios no expertos. El modelo 3D se genera en Revit según una estructura semántica y sobre él se realiza el enriquecimiento de datos. Cada elemento de construcción puede describirse mediante un conjunto de propiedades ordenados jerárquicamente en una taxonomía. La interoperabilidad de datos provenientes de un HBIM estándar se realiza mediante la utilización del formato IFC y el uso de estándares de la web semántica como RDF y OWL que permiten el intercambio flexible de datos BIM para representar modelos 3D y realizar consultas entre modelos (Quattrini et al. 2017). EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Quintilla-Castán, M. Tabla 2. Visualización HBIM Enfoque Referencia Caso de estudio Software BIM Stanga et al. (2017) (Visualización) Basílica de San Ambrogio, A360 Milán BIM Continenza et al. (Visualización) (2018) Iglesia de San Cipriano en A360 Castelvecchio Calvisio, L´Aquila BIM Barazzetti et al. (Visualización) (2015) Castillo de Masegra, Italia A360, BIMx Diara et al. (2018) BIM (Visualización) Ninguno BIM Server BIM Logothetis et al. (Visualización) (2018) Ninguno BIM Server BIM Quattrini et al. (2017) Iglesia de Santa Maria de BIM Explorer Tool (Visualización) Portonovo Notas Realización de un cuaderno virtual, basado en un modelo 3D que soporte la difusión de la información recopilada. Comprensible y accesible para cualquier persona a través del desarrollo de una aplicación móvil. Generación de un modelo BIM y presetnación en plataforma A360 para la visualización de modelos en línea y el software BIM Vision gratuito para la visualización remota de archivos * .IFC Procedimiento para la generación de un HBIM detallado que luego se convierte en un modelo para aplicaciones móviles basado en realidad virtual y aumentada Software BIM de código abierto que permite crear una nube BIM de uso propio Servicio web en tiempo real. Utiliza software de código abierto, FreeCad para modelado, BIM Server como servidor de archivos de datos BIM y NextCloud como plataforma de comunicación y uso compartido de archivos Plataforma web específica de patrimonio arquitectónico cuyo fin es la visualización de resultados y consultas semánticas al modelo, a usuarios no expertos 1.3. Programas específicos para la representación del patrimonio arquitectónico El estudio demuestra que existe la falta de un Sistema Integrado completo que incluya las capacidades de modelado, almacenamiento, gestión y análisis, necesarios para la realización de proyectos de intervención y conservación del patrimonio arquitectónico. Uno de los primeros ejemplos de programas específicos para la representación del patrimonio arquitectónico es NUBES, desarrollado por CNRS, una plataforma web de código abierto para almacenar, manipular, consultar y administrar datos de edificios patrimoniales, enfocada a su posterior restauración (De Luca et al. 2011). La plataforma está formada por tres elementos: una base de datos desarrollada en MySQL, un sistema iterativo desarrollado en Virtools DEV que muestra la información almacenada en el modelo 3D, y un conjunto de páginas PHP que permiten el acceso a los datos. Para incorporar la documentación al modelo del edificio, este se divide en sub-elementos más pequeños, organizados bajo una estructura semántica. Una vez almacenados los datos, el sistema permite mostrar cambios temporales, enlazar información sobre el modelo y realizar anotaciones semánticas, así como visualizar ordenadamente la información almacenada previamente. Este proyecto supone el primer ejemplo de un programa completo desarrollado para el análisis del patrimonio arquitectónico. BIM3DSG es un sistema integrado para la gestión de un modelo complejo que incluya toda la documentación necesaria para la gestión del patrimonio histórico. El sistema está compuesto por dos partes. La primera permite a usuarios especializados o profesionales importar al sistema o modificar un modelo complejo 3D. La segunda parte, concebida para usuarios comunes, permite usar el sistema a través de una plataforma web, favoreciendo la movilidad y la visualización en dispositivos móviles, sin costes adicionales. A través de ella permite acceder a toda la información almacenada en un modelo BIM, total o parcialmente, mediante la constitución de entidades definidas por el usuario, permitiendo elegir su visualización entre siete niveles de detalle. Uno de los aspectos clave, es que el servidor permite disponer de todas las funcionalidades para trabajar en remoto o a través de internet, usando el sistema en modo lectura o escritura, facilitando el trabajo de campo a distintos usuarios, y permitiendo la restricción de acceso según el tipo de usuario (Fassi et al., EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA HBIM para el inventario del patrimonio arquitectónico 2015). La aplicación ha podido ser utilizada en numerosas ocasiones, durante las labores de restauración del Duomo de Milán (Rechichi et al., 2016), la conservación de los mosaicos de San Marco en Venecia (Fassi et al., 2017), y en los últimos años en la conservación de entornos arquitectónicos protegidos por la UNESCO, como el Sacri Monti de Piedmont y Lombardía (Tommasi et al., 2019). Otro caso es el proyecto europeo INCEPTION “Inclusive Cultural Heritage in Europe through 3D semantic modelling”, finalizado en mayo de 2019, que se centra en desarrollar una plataforma web de estándar abierto para acceder, procesar y compartir modelos digitales 3D creados bajo una estructura semántica, resultantes de levantamientos 3D y captura de datos, para administrar información patrimonial. Para la interoperabilidad de la plataforma, se ha integrado un glosario denominado H-BIM ontology, que utiliza el tesuro AAT del Getty Institute, para cubrir todas las nomenclaturas del patrimonio que no poseen los programas BIM. El modelo BIM se introduce en la plataforma mediante el formato IFC y permite interactuar con él, añadir información y documentación adicional de cualquier tipo al edificio completo o elemento geométrico, y realizar consultas espaciales y de múltiples criterios. Estas características otorgan a la plataforma gran versatilidad para ser utilizada para múltiples objetivos, como la conservación, restauración o difusión, ya que permite adaptar como se muestra la información en función del usuario (Iadanza et al., 2019). Tabla 3. Programas específicos para la representación del patrimonio arquitectónico Nombre Tecnologías Semántica NUBES PHP, MySQL, VirtoolsDEV BIM3DSG PostgreSQL en Estructura semántica del Linux para base modelo de datos, plugin para Rhinoceros, visor con WebGL a través de librería SceneJS INCEPTION Software de código abierto. Basado en Open BIM standard (IFC, IFD, …) Estructura semántica del modelo H-BIM, Heritage BIM ontology. Se puede enlazar la nomenclatura Getty AAT (Art & Architecture Thesaurus, TGN - Getty Thesaurus of Geographic Names and ULAN - Union List of Artist Names). También se puede enlazar CIDOC CRM PETROBIM Tecnología propia No incluye ningún tesauro, a WOB (Walking on pesar de que permite crear nuevos elementos BIM) constructivos Modelo Enriquecimiento de datos Visor Análisis El modelo BIM se introduce en Virtools para ser exportado en .nmo Tres niveles de descripción: Semántica, estructura y representación. Inclusión de la dimensión temporal. Se describen transormaciones del edificio usando un sistema de notación gráfica Navegación visual en el espacio y en el tiempo: Consultas espaciotemporales y comparación visual de estados temporales Soporte de operaciones espaciotemporales, análisis estadísticos Modelado en Revit y Rhinoceros Se pueden crear grupos personalizados a los que añadir información complementaria. Soporta todo tipo de documentación. La información se puede asignar al modelo completo o partes del mismo, pudiéndose asignar a varias entidades simultáneamente. Es posible seleccionar objetos en modo lecturaescritura. Se pueden elegir entre siete niveles de detalle (LoD) Para labores de restauración, se pueden tener dos modelos de la misma entidad para conservar la historia y transformaciones de los objetos El modelo BIM se introduce en la plataforma en formato IFC Posibilidad de enriquecer los modelos con nuevos metadatos semánticos. Permite enriquecer los modelos con información adicional relacionada con todo el edificio o con un elemento geométrico específico. Gracias a la ontología Consultas espaciales W3C OWL-Time y de múltiples permite representar criterios fases temporales y la evolución del edificio. Capacidad de adaptar la información al usuario Permite incluir cualquier tipo de modelo geométrico en formato .fbx Posibilita enlazar todo tipo de atributos Sistema de visualización Si, a través de los vinculados al modelo en el propio programa, 3D, panel de consulta y distintos módulos que serán accesibles a través de diferentes edición módulos: Elementos constructivos, materiales, definición de patologías, fases constructivas, humedades, deformaciones, proyectos de intervención, gestión y mantenimiento durante todo el ciclo de vida Dentro de todos los programas estudiados, encontramos el único software propietario que está disponible para su uso genérico y que no depende de ninguna institución, proyecto o grupo de investigación. PetroBIM es una herramienta desarrollada específicamente para la gestión del patrimonio arquitectónico a lo largo de todo el ciclo de vida del edificio. Se compone de un servidor, un visor y un modelo 3D que integra todo tipo de información asociada a los proyectos de conservación y restauración del patrimonio histórico, de este modo se permite la interoperabilidad de información entre los diferentes colaboradores, favoreciendo la gestión y consulta en tiempo real a distintos tipos de usuarios, estando siempre accesible para su actualización (Armisén et al., 2016). El programa está diseñado específicamente para la elaboración de proyectos profesionales, para lo cual se utilizan una serie de módulos específicos para los distintos niveles de intervención y característicos de cada trabajo, como: modelado 3D, elementos constructivos, materiales constructivos, alteraciones, fases constructivas, humedades, deformaciones, intervención y mantenimiento. EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Quintilla-Castán, M. 2. Integración BIM-GIS El patrimonio histórico está compuesto por elementos irregulares, difíciles de estandarizar, parametrizar y segmentar. Actualmente existe software que permite trabajar con nubes de puntos y generar objetos más precisos de un modo automático, pero tienen limitaciones porque requiere en gran parte de trabajo manual que consume muchas horas (Yang et al., 2020), además de las limitaciones respecto a las funciones de consulta, tanto de atributos como espaciales. Sin embargo, este obstáculo puede ser solventado por los Sistemas de Información Geográfica (GIS), cuya prioridad es el análisis y gestión de información espacial mediante la asociación de atributos, semántica y de relaciones a las características espaciales almacenadas. Ambas tecnologías, BIM y GIS por separado, están diseñadas para su uso principal en edificios de nueva construcción, por lo que su integración permite complementar las carencias del otro, favoreciendo la creación de un repositorio completo en 3D, para la gestión de información referente al patrimonio, en un entorno espacial y capaz de administrar modelos 3D enriquecidos semánticamente (Saygi et al., 2013). Por ello, la utilización de estándares para el intercambio de datos sin pérdida de información resulta de vital importancia. IFC es el formato de intercambio de información más usado en BIM y City Geography Markup Language (CityGML) es actualmente el estándar de intercambio más completo del dominio geoespacial y también uno de los formatos semánticos de modelado 3D más utilizados, cuyo objetivo es estructurar la información sobre ciudades y sus características contextuales en su conjunto. 2.1. Ejemplos de integración HBIM-GIS para la gestión del patrimonio histórico Una de las primeras aproximaciones es la plataforma denominada PINTA, un sistema que combina funcionalidades de sistemas CAD y GIS, que integra diferentes herramientas para procesado de información, administración y visualización (San José-Alonso et al., 2009). El modelo de referencia es una nube de puntos sobre la que se superpone capas temáticas de información, trabajando de un modo similar a GIS. Para ser un sistema accesible e interoperable el modelo tiene una estructura semántica jerárquica, que se obtiene con algoritmos que permiten la auto-segmentación y para los cuales hay que especificar lexicon, tesauros y taxonomías. Esta estructura semántica permite trabajar con distintos niveles de detalle y la interoperabilidad con otras bases de datos. Al igual que PINTA, encontramos Siarch3D-Univaq (Centofanti et al., 2012), una propuesta de Sistema de Información para arquitectura, cuyo propósito es crear un modelo 3D único creado bajo una estructura semántica, capaz de gestionar distintos formatos de documentación, que mediante el uso de datos y elementos permite obtener relaciones entre ellos. Como continuación a la propuesta de elaboración de una biblioteca de objetos paramétricos basados en tratados de arquitectura (Murphy et al. 2007), el proyecto se completa con el objetivo de integrar el modelo 3D paramétrico en un entorno 3DGIS para mayor gestión y análisis (Dore et al., 2012). El proceso se lleva a cabo mediante el uso de un plugin de Google Sketch up que permite la conversión del modelo 3D al formato CityGML, que incluye capacidades adicionales para vincular el modelo de patrimonio 3D al sistema de información. CityGML permite ampliar características mediante la utilización de extensiones de dominio de aplicación (ADE). Existen algunos ADEs desarrollados específicamente para edificios y que incluyen algunas clases derivadas de IFC, como es el ejemplo de GeoBIM (Arroyo Ohori et al., 2017). El proyecto tiene el objetivo de desarrollar una interfaz que puede leer tanto CityGML como IFC y formular pautas de modelado para la integración bidireccional entre GIS y BIM, permitiendo operaciones para manipular y analizar los modelos. Otros estudios proponen ampliar la estructura de CityGML para la inclusión de datos con mayor nivel de detalle al modelo 3D del patrimonio arquitectónico, es el caso de la extensión CHADE (Noardo, 2018). CityGML permite la representación a múltiples escalas (ciudad, paisaje y como objeto 3D de mayor detalle), sin embargo, es necesario extender el esquema para incluir todos los atributos y características que permitan una interpretación inequívoca de la información y facilitar la interoperabilidad de las bases de datos. Por ello, en la extensión se abordan aspectos como la granularidad de la información, la flexibilidad del modelo y la inclusión de datos temáticos y vocabularios externos, todas características ineludibles para la representación de elementos históricos. EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA HBIM para el inventario del patrimonio arquitectónico Con la intención de crear una librería de objetos de edificios históricos de Jeddah (JHBIM), se elabora una biblioteca cuyas características principales son la obtención de mayor nivel de detalle y reducción de tiempo de modelado (Baik et al., 2015). Los objetos más simples se modelan mediante Revit y se integran en la biblioteca HOAL (Hijazi Architectural Objects Library), mientras que las superficies más irregulares se modelan con herramientas NURBS disponibles en Rhinoceros. Finalmente, el modelo BIM se integra en 3DGIS mediante Autodesk Infraworks. De este modo, se consigue un modelado rápido, preciso y detallado, con gran flexibilidad, y con información necesaria para la restauración y conservación de edificios históricos. Tabla 4. Enfoques actuales de integración HBIM-GIS Enfoque Referencia Caso de estudio Software Resumen metodología BIM/GIS San-José Alonso et al. (2009) Varios edificios históricos en Castilla y León PINTA BIM/GIS Centofanti et al. (2012) Villa e iglesias en Italia BIM/GIS Dore et al. (2012) Varios edificios históricos BIM/GIS Arroyo Ohori et al. (2017) Edificios en The Hague Siarch3D-Univaq combinando Autocad, 3D Studio Max, Rhinoceros, Rapidform XOR, Microsoft Access, ArcGIS Graphisoft Archicad, Google Integración de biblioteca de objetos SketchUp, CityGML, ArcGIS paramétricos interactivos en entorno 3DGIS para la gestión de información IfcOpenshell, open Proyecto GeoBIM, estudia la integración CASCADE, CGAL, CityGML bidireccional de SIG y BIM BIM/GIS Noardo (2018) Monasterio de Staffarda, Italia BIM/GIS Baik et al. (2015) Edificios históricos de Jeddah, Arabia Saudi BIM/GIS Vacca et al. (2018) La Gran Torre di Oristano BIM/GIS Creación de plataforma PINTA. Combinación de funcionalidades CAD y SIG Integración de datos heterogéneos en una única plataforma open source FZK, CityGML- Ampliación de la estructura de CityGML CHADE, software FME, mediante la extensión CHADE, para la ArcGIS inclusión de datos con mayor detalle al model 3D Autodesk Revit, Autodesk Creación de biblioteca de objetos InfraWorks platform, paramétricos (JHBIM) que se integra en 3DGIS Rhinoceros Autodesk Revit, software Desarrollo de un flujo de trabajo HBIMFME (Feature Manipulation SIG, con propósito de digitalizar y Engine), ArcGIS, ArcScene optimizar un modelo preciso orientado a la correcta gestión del patrimonio arquitectónico histórico Propuesta conectada al proyecto ResCult Matrone et al. (2019) Iglesia de Santa Maria dei Autodesk Revit , software FME (Feature Manipulation cuyo objetivo es comprender la Miracoli en Venecia. conversión de los datos al pasar de IFC Engine), QGIS, EID CM Propuesta conectada al a CityGML a través del software FME extension proyecto Rescult El protocolo de integración de HBIM-GIS aplicada a “La Gran Torre di Oristano” (Vacca et al., 2018), con el objetivo de optimizar los procesos, comienza con la construcción del modelo en Revit, para ser exportado a ESRI. Para ello, se utiliza el complemento “FME Exporter for Revit”, que permite la exportación de modelos BIM a formato “.rvz”, que es un formato comprimido de IFC. Mediante la aplicación “FME Workspace” se convierte el archivo al formato .gdb (geodatabase), para poder administrar en modelo en ArcGIS. El proceso permite navegar por el modelo 3D dentro de su contexto urbano y mediante ArcScene ejecutar consultas. De un modo similar, se desarrolla la propuesta conectada al proyecto ResCult (Increasing Resilience of Cultural Heritage), cuyo objetivo es comprender la conversión de los datos al pasar del formato estándar IFC al CityGML a través del software FME (Matrone et al., 2019). 3. Conclusiones En este estudio se ha realizado una revisión de diferentes propuestas metodológicas enfocadas a la documentación y modelado del patrimonio histórico arquitectónico mediante la utilización de tecnología BIM, así como del estado actual del software disponible para esta labor. La gestión y análisis necesarias para definir un elemento patrimonial precisan de la generación de un modelo virtual que admita cualquier tipo de documentación heterogénea. A lo largo de este estudio se han enumerado los beneficios del uso de BIM para realizar el inventario del patrimonio arquitectónico, pero también se han ido desgranando sus carencias. La complejidad e irregularidad de las formas dificulta la parametrización de los objetos y consume mucho tiempo, EDITORIAL UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Quintilla-Castán, M. además, BIM por sí solo está limitado respecto a las funciones de consulta, tanto de atributos como espaciales. Sin embargo, su integración con Sistemas de Información Geográfica, solventa la capacidad de gestión y modelado completo del patrimonio. Como se ha visto, la utilización de estándares para el intercambio de información entre ambos programas y una organización semántica de la información, facilitan la interoperabilidad entre ambas bases de datos, a pesar de que todavía la integración no es del todo satisfactoria, sufriendo perdidas de información en la conversión. Actualmente, todavía no existe una herramienta que integre ambas tecnologías, lo que alienta al estudio de nuevos métodos que favorezcan el flujo de información. Las características únicas del patrimonio histórico y sus necesidades específicas hacen pensar que la integración BIM/GIS puede suponer la herramienta definitiva para la obtención de un modelo completo que permita la gestión de todo tipo de información relativo al patrimonio arquitectónico y que sea capaz de adaptarse a los distintos usuarios y usos demandados. Referencias AFSARI, K., EASTMAN, C., SHELDEN, D. (2016). “Cloud-Based BIM Data Transmission: Current Status and Challenges”. En: 33rd International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC 2016). ARMISÉN FERNÁNDEZ, A., GARCÍA FERNÁNDEZ-JARDÓN, B., MATEOS REDONDO, F. J., VALDEÓN MENÉNDEZ, L., ROJO ÁLVAREZ, A. (2016). “Plataforma virtual para el diseño, planificación, control, intervención y mantenimiento en el ámbito de la conservación del patrimonio histórico “PETROBIM””. En: Congreso Euro-Americano REHABEND 2016, Universidad de Cantabria. 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