Asunto 0008 - Geolocalización - De ARCHICAD a Google Earth

Artículo preparado por Pablo Bañados N.

Introducción

Una de las más interesantes características de ArchiCAD es su facilidad de integración con otros programas. Así por ejemplo tenemos su completa implementación del concepto OpenBIM a través del estándar de intercambio IFC, lo cual hace a ArchiCAD un programa considerablemente más abierto y flexible que otros softwares BIM competidores.

Una de las cosas que fácilmente pueden hacerse con ArchiCAD es integrar los modelos geo referenciadamente, como por ejemplo Google Maps o Google Earth, si hemos localizado correctamente en el “mundo” nuestro modelo.

Así, si contamos con nuestro proyecto correctamente geo referenciado, desde las vistas 3D del modelo podemos, mediante un simple click, colocar nuestro modelo en el mundo de Google Earth, el cual llegará incluso mirado desde el mismo punto de observación desde donde se generó esta vista. En proyectos localizados en geografía exuberante, o en ciudades donde Google tiene incorporados modelos tridimensionales de las edificaciones más importantes, esto nos otorga una muy valiosa herramienta de análisis en la concepción de los proyectos.

Ilustración 1: menú de exportación a Google Earth

 

Coordenadas UTM

Sin embargo, localizar “correctamente” el modelo con un grado confiable de exactitud es menos simple de lo que parece, en virtud de las complejidades de la forma de geo referenciar la información, discrepancias entre información global y levantamientos topográficos locales, etc.

No es, por ejemplo, normalmente confiable o incluso posible -ni menos automatizable-, el usar referencias físicas para coordinar topografía y su localización en el globo de Google Earth. Un método teóricamente preciso sería ocupar las habitualmente usadas proyecciones UTM, que nos otorgan lo que en principio es un dato invariable. Pero debemos tener un entendimiento general básico de este sistema para poder usarlo en forma confiable.

Como es sabido, la tierra no es una esfera perfecta, sino que está achatada en los polos. El radio ecuatorial de 6.378 km (medidos a nivel medio del mar), vs el radio polar de solo 6.357 km. Sin el ánimo de transformar este artículo en una clase de geografía, para efectos prácticos vale considerar que en las ciencias de la Geodesia el método más habitualmente usado para los sistemas de posicionamiento global GPS es la geo referencia WGS 84 (World Geodesic System 1984), que básicamente consiste en simplificar matemáticamente el globo terráqueo en un elipsoide revolucionado en torno al eje polar.

De este WGS84 se derivan (en la mayor parte del globo) las coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator), que permite traducir esa curvatura terrestre en un sistema cartesiano de coordenadas dentro de los márgenes de la zona que estamos estudiando.  Esta proyección cartesiana consiste en la proyección en un manto cilíndrico de una región (que permite una proyección razonablemente exacta dentro un margen de 15 grados), y el ajuste fino de medidas mediante factores de corrección, de los cuales no viene al caso abundar acá.

Las coordenadas UTM consideran la división del globo en 60 bandas longitudinales (husos) ordenados de oeste a este (6 grados cada uno) numerados del 1 al 60, y una serie de bandas horizontales de sur a norte (que no incluyen las regiones polares, por exceso de deformación en la proyección), denominadas mediante letras desde C hasta W; en los extremos polares del globo las regiones A y B al sur, y X, Y, Z al norte tienen un tratamiento especial.

Cada una de estas áreas se proyectan en un espacio ortogonal, cuyas magnitudes varían cuanto más alejado se esté del Ecuador. El territorio continental chileno se desarrolla en las zonas 19K a 19 H hasta algo al sur de Rancagua; y las zonas 18H a 18 F hacia el sur. La curvatura de nuestra “bota geográfica” vuelve a llevar el área de Punta Arenas y Tierra del Fuego al huso 19, correspondiendo entonces a la zona UTM 19F.

 

Ilustración 2: UTM Territorio Continental Chile (vista Google Earth)

 

La matemática de las proyecciones Transverse Mercator (derivación de las proyecciones inventadas por el geógrafo Gerardus Mercator en 1569) es lo que permite “aplanar” el globo en una cuadrícula antes descrita, según se muestra la siguiente figura:

 

Ilustración 3: Grilla UTM Global

 

Un observador atento podrá percatarse de que las zonas geodésicamente proyectadas no son en rigor rectangulares, como muestra esta Ilustración 3, sino trapezoidales como aparecen en Ilustración 2: en nuestro hemisferio sur este trapecio es más ancho en su cara norte que en la sur (en el hemisferio norte es lo contrario).  Sin embargo, la simplificación UTM permite una razonable precisión en esta proyección cartesiana, estrictamente dentro de los límites de cada zona en cuestión; esta es, por lo demás, la explicación de por qué deben usarse factores de corrección que corrigen distancias relativas por efectos de la proyección plana (en un cilindro imaginario) de estas superficies esféricas de la tierra.

Es también por estas discrepancias entre proyección ortogonal de UTM vs su despliegue geodésico el que los espacios (zonas) UTM no son continuos: si atravesamos de una zona a otra, las referencias y correcciones de proyección deben aplicarse en torno a esa nueva zona, y no son válidos los parámetros de la zona contigua, por cerca que el lugar en cuestión esté de esa otra zona. Todo ello ya está incluido en los sistemas GPS y en los datos UTM que uno obtiene de programas tales como Google Earth, cuando lo configuramos para que nos informe de coordenadas UTM, y no geodésicas (latitud y longitud) como es por defecto en esa aplicación.

Por estas simplificaciones y factores técnicos de hardware, existen errores correctivos y de otra índole que hacen que las lecturas de GPS comerciales (no militares) incluyan un margen de error. En los GPS de buena calidad este puede ser de hasta 15 metros, y típicamente 5 metros. En Google Earth, estos errores son típicamente de unos 0.5 a 5 metros. Y esto, precisamente, es lo que no hace fácil o automático el usar la grilla UTM como sistema de coordinación del globo terráqueo y la topografía con que contemos, por mucho que esta cuente con una grilla UTM en la información graficada.

Adicionalmente, Google Earth no permite construir polígonos especificando coordenadas UTM de cada vértice; solo permite anclar “clips” especificando este tipo de coordenadas. Pero esta grilla UTM debe estar presente si queremos reducir las incertezas de localización de nuestro archivo BIM.

En un siguiente Asunto se propondrá un simple método de trabajo para efectuar la geo localización del proyecto usando total o parcialmente las grillas UTM.

Una vez implementando, cada proyecto en el que se esté trabajando podrá ser integrado con relativa facilidad y precisión en un entorno global de visualuzación.