Realidad virtual en la ingeniería civil : virtualización de una obra

Abstract

RESUMEN: La Realidad Virtual es una simulación realista y envolvente de un entorno tridimensional creada por ordenador. Esta tecnología simula la presencia física del usuario en dicho entorno, permitiéndole interactuar con él a través de unas gafas o casco de Realidad Virtual.

La Realidad Virtual ha generado mucho entusiasmo en el campo de los videojuegos, pero sus aplicaciones pueden alcanzar numerosas disciplinas. Cualquier profesión que utilice modelado 3D puede beneficiarse de esta tecnología ya que la sensación de inmersión que genera puede ser muy útil.

Actualmente en el campo de la ingeniería civil se está implementando la gestión de proyectos a través del BIM (Building Information Modeling) que se basa en realizar proyectos mediante un modelo tridimensional digital que abarca la geometría, las relaciones espaciales, la información geográfica, así como las cantidades y las propiedades de sus componentes.

Lo más destacado de estos modelos es su tridimensionalidad y, por tanto, es lógico que la forma de interactuar con ellos sea a través de interfaces 3D, es decir, la Realidad Virtual ofrece cambiar el interfaz con el que acercarse a los modelos BIM para aprovechar todo su potencial. Por ello, la Realidad Virtual se presenta como una tecnología con un gran futuro para el intercambio de información entre los diferentes integrantes de un proyecto y una herramienta de ayuda al diseño.

En este estado de desarrollo se enmarca el presente proyecto, con objeto de explorar las posibles aplicaciones de la Realidad Virtual en la ingeniería civil llevando a cabo un ejemplo práctico de virtualización de una obra.

En la búsqueda de la herramienta que permitiese interactuar con modelos tridimensionales a través de un dispositivo de Realidad Virtual, se ha escogido Unity 3D como plataforma de desarrollo del proyecto, ya que simplifica la tarea de trasladar modelos CAD, BIM o cualquier modelo tridimensional, a un entorno virtual. Y no sólo eso, sino que además Unity 3D permite generar una aplicación para numerosas plataformas objetivo entre las que se encuentran las gafas o cascos de Realidad Virtual más populares (Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR, Samsung Gear VR).

Por último, el presente proyecto profundiza en el proceso de virtualización de una obra para que todo profesional del sector, principiante en esta nueva tecnología, disponga de los recursos necesarios para crear una aplicación orientada al uso de dispositivos de Realidad Virtual. Entre las características del modelo destaca la posibilidad de importar el terreno real a partir de datos de Instituto Geográfico Nacional, así como la posibilidad de interactuar con los objetos que forman parte de él.

Para la interacción con el entorno, Unity permite programar el comportamiento de los objetos que forman parte del mismo. En el presente proyecto se han creado scripts, en el lenguaje de programación C#, mediante los cuales se añaden instrucciones que definen el comportamiento de los objetos. Tras estudiar diversas opciones se ha optado por desarrollar dos formas intuitivas de interactuar con los objetos en entonos adaptados a la Realidad Virtual, a saber, acercándonos a ellos o mirándolos.

Finalmente, se ha creado una aplicación para PC que soporta el uso de dispositivos de Realidad Virtual, en la que se muestra la obra modelizada a través de un personaje en primera persona que puede moverse alrededor del entorno virtual e interactuar con los diferentes objetos que lo conforman.

ABSTRACT: Virtual Reality is a realistic and immersive simulation of a three-dimensional environment computer-generated. This technology simulates the user physical presence and it also allows to interact with the environment helped with a HMD (Head Mounted Display).

Virtual Reality has generated a huge excitement in the field of video games, but it could be used in many different disciplines. Any profession that uses 3D modelling can be benefited from this technology thanks to the feeling of immersion that Virtual Reality allows.

Nowadays, in the field of civil engineering it has been implemented the BIM (Building Information Modelling) which is a project management methodology through a digital three-dimensional model that covers geometry, spatial relationships, geographic information, and the quantities and properties of its components.

The highlight of these models is their three-dimensionality and, therefore, it is logical that the way to interact with them should be through 3D interfaces. That is to say, the Virtual Reality offers an interface change to approach the BIM models which permits to exploit its full potential. Therefore, the Virtual Reality presents itself as a technology with great potential for the exchange of information between the different members of a project and as design support tool.

It should be noted that, as a developing technology, there are limitations in its application and the availability of equipment is still insufficient in order to make the Virtual Reality technology affordable to all professionals. In this stage of development, the aim of this project is to explore the possible applications of Virtual Reality in the civil engineering field undertaking a practical example of making a virtualization of a real work.

Searching for a tool which allows to interact with three-dimensional models through a Virtual Reality device is has been chosen Unity 3D development platform because it extraordinarily simplifies the task of import CAD, BIM models or any three-dimensional model to a virtual environment. Not only that, but it also has numerous target platforms among the most popular HMD (Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR, Samsung Gear VR).

Finally, this project explores the virtualization of a work pursuing the goal of creating a guide for all the professionals who wants to learn about Virtual Reality and the possibilities that it offers. Among the features of the model highlights the possibility to import a real terrain data from the National Geographic Institute and the ability to interact with the objects that are part of the model.

In order to create a way of interaction with the environment, Unity allows to program the behaviour of the objects that are part of it. Scripts has been created, in the programming language C #, using them to add instructions that will define the behaviour of objects. After studying various options, it has been chosen to develop two intuitive ways to interact with objects in Virtual Reality environments, by approaching them or by looking at them.

Finally, it has been created a PC application that supports the use of Virtual Reality devices in which the work is displayed through a character in first person who can move around the virtual environment and interact with different objects.