O que é Scan to BIM: digitalização, nuvem de pontos e modelação

Scan to BIM numa frase

Scan to BIM é o processo de digitalizar em 3D um edifício ou uma infraestrutura que já existe e converter essa medição num modelo BIM. O scanner laser mede milhões de pontos da realidade; depois, uma equipa técnica interpreta essa nuvem de pontos e modela sobre ela paredes, lajes, pilares, tubagens ou equipamentos como objetos BIM com a sua geometria e os seus dados.

A frase é curta, mas esconde três fases que convém não misturar:

1. A captura: ir a campo e medir.
2. O que obtém da digitalização: uma nuvem de pontos registada, que já é um entregável útil por si só.
3. A modelação BIM: interpretar a nuvem e convertê-la num modelo com objetos, tipos e propriedades.

Quase tudo o que se escreve sobre Scan to BIM apresenta-as como uma cadeia contínua. Na prática, cada uma tem o seu custo, o seu prazo e a sua forma de falhar. E há projetos que só precisam das duas primeiras.

Fase 1 · A captura: o que se mede e com quê

A captura é o trabalho de campo. O seu objetivo é um só: registar a geometria real do ativo com a precisão e a cobertura de que o modelo vai precisar. Não mais, porque a sobrecaptura também custa; e não menos, porque voltar a campo custa mais.

Scanner laser terrestre (TLS)

É a ferramenta de referência para Scan to BIM de interiores, instalações e estrutura. O scanner é colocado num tripé, roda sobre si próprio e mede distâncias com um feixe laser. Um equipamento como o Leica RTC360 dá uma precisão de ponto 3D de 1,9 mm a 10 m e 2,9 mm a 20 m segundo a sua ficha técnica, e capta até dois milhões de pontos por segundo. Fazem-se dezenas ou centenas de estações, sobrepostas entre si, até cobrir o ativo.

SLAM (scanner móvel)

O scanner vai na mão ou numa mochila e mede enquanto se caminha. É muito mais rápido em percursos longos —galerias, naves, pisos em open space, património com muitas divisões— em troca de um pouco mais de ruído do que o terrestre. Usamo-lo, por exemplo, em levantamentos de património onde a rapidez e a continuidade do percurso pesam mais do que o milímetro.

Drone: LiDAR e fotogrametria

Para coberturas, fachadas altas, terreno e envolvente, o scanner de solo não chega. Um drone com LiDAR ou com câmara fotogramétrica completa o que falta. O normal num edifício é combinar: terrestre dentro, drone fora, tudo unido numa única nuvem.

Registo e georreferenciação

Cada estação do scanner mede no seu próprio sistema de coordenadas. Registar é encaixá-las todas num único conjunto coerente, seja por sobreposição entre nuvens, por alvos ou por pontos de controlo. Georreferenciar é colocar esse conjunto em coordenadas reais (ETRS89 / UTM em Espanha) com apoio topográfico. Se o modelo tiver de coincidir com cartografia, com outro edifício ou com um projeto de urbanização, este passo não é opcional.

O registo é onde se ganha ou se perde a precisão do conjunto. Um scanner milimétrico mal registado dá uma nuvem centimétrica. Por isso o relatório de registo —com o erro médio entre estações— deveria fazer parte da entrega.

Fase 2 · O que obtém da digitalização (antes de modelar o que quer que seja)

Aqui está o ponto que mais se ignora: no fim da captura e do registo já tem um entregável completo. Ainda não é BIM, mas para muitas decisões é suficiente.

Formatos da nuvem

• E57: o formato neutro, definido pela norma ASTM E2807. Guarda os pontos, os seus atributos e as imagens do scanner. Se só pedir um formato, peça este.
• RCP / RCS: o formato do Autodesk ReCap, o que se liga diretamente em Revit e AutoCAD.
• LAS / LAZ: habitual em topografia, SIG e drone.

Um exemplo real: no Canal de Santillana, para o Canal de Isabel II, o entregável principal foi a nuvem contínua de mais de 12 km de condutas. O objetivo era documentar o estado real para inspeção e manutenção; não era preciso modelar cada troço em BIM para isso.

Fase 3 · A modelação BIM: de pontos a objetos

A nuvem diz onde há algo. O modelo BIM diz o que é. Modelar é interpretar: decidir que este conjunto de pontos é uma parede de 30 cm, que aquele é um pilar metálico HEB-200, que essa superfície curva é uma tubagem de 150 mm com o seu isolamento.

Esta fase é feita por uma pessoa, não pelo scanner, e é a que concentra a maior parte do prazo e do custo. O que a define:

• Software e formato. Normalmente Revit (RVT) com exportação para IFC, o formato aberto da buildingSMART (ISO 16739-1). Há fluxos em Archicad, Tekla ou outros quando o cliente trabalha com eles.
• Disciplinas. Arquitetura, estrutura, instalações (MEP), ou só alguma. Cada disciplina acrescentada multiplica o trabalho.
• Nível de desenvolvimento (LOD). Quanta geometria e informação leva cada elemento. Explicamo-lo a fundo no guia de níveis LOD.
• Classificação e propriedades. Que código leva cada objeto (GuBIMClass, Uniclass…) e que dados se preenchem. Pormenores em sistemas de classificação BIM.
• Tolerância de modelação. Quanto se pode afastar o modelo da nuvem. É a secção seguinte, e é a que evita mais discussões.

Um pormenor que faz a diferença: a realidade não é reta. As paredes têm desaprumos, as lajes têm flecha, as tubagens não são perfeitamente paralelas. O modelo BIM, pelo contrário, tende para o ideal. Decidir quando se modela a deformação e quando se «endireita» dentro da tolerância faz parte da encomenda, não é uma decisão que o modelador deva tomar por conta própria.

A precisão do scanner não é a precisão do modelo

É a confusão mais frequente, e vem de misturar as fases 2 e 3. Que o scanner meça com 2 mm de precisão não significa que o modelo BIM esteja a 2 mm da realidade.

A especificação LOA (Level of Accuracy) da USIBD separa-o bem em dois conceitos:

• Precisão medida: a da nuvem, a que resulta da captura e do registo.
• Precisão representada: a do modelo, ou seja, quanto se afasta cada objeto modelado da nuvem.

E define cinco níveis, expressos com 95 % de confiança (2σ):

Atenção a um pormenor das letras pequenas: as fichas dos scanners costumam dar a precisão com 68 % de confiança (1σ), enquanto a LOA fala de 95 %. Não são valores diretamente comparáveis. Na maioria dos edifícios, LOA20 para arquitetura e LOA30 para estrutura e instalações é um ponto de partida razoável.

Como encomendar um Scan to BIM sem surpresas

Uma boa encomenda cabe numa página e responde a estas perguntas:

1. Para que vai ser usado o modelo? Reabilitação, manutenção, concurso, coordenação de instalações, inventário. Tudo o resto deriva daqui.
2. Precisa de modelo ou basta-lhe a nuvem? Se só vai medir e desenhar plantas, a fase 2 pode ser suficiente.
3. Âmbito físico: que pisos, que zonas, interior e exterior, coberturas.
4. Disciplinas e categorias: a lista concreta do que se modela (paredes, portas, pilares, tubos de queda, esteiras…) e do que não se modela.
5. LOD e LOA por disciplina.
6. Sistema de coordenadas: local ou georreferenciado, e em que datum.
7. Formatos: RVT e versão, IFC e versão, nuvem em E57 e/ou RCP.
8. Classificação e propriedades que cada objeto tem de levar.
9. Controlo de qualidade: como se vai verificar o modelo contra a nuvem (o ideal, um mapa de desvios).

Se não tem todas as respostas, é normal. É precisamente o que definimos na primeira reunião, antes de mandar alguém a campo.

Erros que vemos repetir-se

• Pedir «LOD 400 de tudo». Encarece e alonga o projeto sem que ninguém vá usar esse detalhe. O LOD decide-se por disciplina e por uso.
• Não pedir a nuvem. O modelo é uma interpretação; a nuvem é a medição. Quando surgir uma dúvida daqui a dois anos, o que a resolve é a nuvem. Guarde-a.
• Digitalizar sem saber o que se vai modelar. Captam-se zonas que ninguém modela e faltam as que eram mesmo precisas: tetos falsos por abrir, salas técnicas fechadas, coberturas sem drone.
• Não fixar a tolerância. Sem uma LOA acordada, qualquer desvio é discutível e a revisão torna-se opinião contra opinião.
• Confiar em desenhos antigos «para ir mais depressa». O sentido de um as-built é precisamente não depender deles.

Se está a preparar um projeto e quer validar o âmbito, conte-nos no formulário abaixo. Dizemos-lhe que fases precisa realmente e quais pode poupar.