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

5

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.

9

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

10

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.

11

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

12

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

13

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).

15

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.

16

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

18

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.

20

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.

21

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.

25

6. Finalmente se ejecutó el comando “enhance registration group” para dar por

terminado el proceso de georeferenciación.

26

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)

29

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

30

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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