La realidad aumentada como alternativa metodológica...
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La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
Mario Rubiel Quique Quesada
Universidad Distrital Francisco José De Caldas.
Facultad del medio ambiente y recursos naturales.
Tecnología en Topografía.
Bogotá Marzo 2016.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
Proyecto de grado presentado por:
Mario Rubiel Quique Quesada.
Para optar al título de Tecnólogo en Topografía
Dirigido por:
Carlos Alfredo Rodríguez Rojas
Ingeniero Topográfico, Especialista en Sistemas de Información Geográfica (SIG)
Universidad Distrital Francisco José De Caldas.
Facultad del medio ambiente y recursos naturales.
Tecnología en Topografía.
Bogotá Marzo 2016.
Agradecimientos
Agradezco a mi madre y hermana que son las personas que siempre me han apoyado en todas las
etapas de mi vida.
También a todas las personas que creyeron en este proyecto que, aunque no ha sido un camino
fácil, ha sido toda una aventura obtener los conocimientos necesarios para poder llevarlo a cabo
por lo tanto agradezco a los profesores de tecnología en topografía, principalmente a los
profesores Carlos Rodríguez e Ismael Osorio que me han ayudado con su compromiso y
conocimientos.
Igualmente, a los instructores del SENA de la ficha programación de software ya que sin los
conocimientos que me transmitieron difícilmente este proyecto hubiera podido llegar a un feliz
término.
Nota de aceptación
Firma del director del proyecto
Firma del jurado
Firma del jurado
BOGOTÁ D.C Día Mes Año
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
Contenido 1. Introducción ................................................................................................................................ 1
2. Planteamiento del problema ........................................................................................................ 2
3. Objetivos ..................................................................................................................................... 3
3.1. Objetivo general ................................................................................................................. 3
3.2. Objetivos Específicos ......................................................................................................... 3
4. Diseño metodológico .................................................................................................................. 4
4.1. Tipo de investigación. ........................................................................................................ 4
4.2. Método. ............................................................................................................................... 4
4.3. Fuentes y técnicas de recopilación. ................................................................................... 4
4.4. Etapas de la investigación ................................................................................................. 4
5. Marco teórico. ........................................................................................................................... 6
5.1. Realidad virtual. ................................................................................................................. 6
5.3. Aplicaciones realidad aumentada. .................................................................................... 8
5.3.1. Realidad aumentada en la educación. ................................................................... 8
5.3.2. Realidad aumentada en el campo de la medicina. ............................................... 9
5.3.3. Realidad aumentada en el sector manufacturero. ............................................. 10
5.4. Herramientas de desarrollo de realidad aumentada. ............................................... 11
5.4.1. Artoolkit ................................................................................................................. 12
5.4.2. Aurasma. ................................................................................................................ 13
5.4.3. Augment. ................................................................................................................ 14
5.4.4. Layar ...................................................................................................................... 15
5.4.5. Vuforia ................................................................................................................... 16
6. Desarrollo metodológico. .................................................................................................... 20
6.1. Identificación de los contenidos de la asignatura altimetría en los cuales el uso de la
realidad aumentada tenga un mejor aprovechamiento. ...................................................... 20
6.2. Determinación de las técnicas de realidad aumentada que mejor se adapten al
proceso de enseñanza – aprendizaje de la topografía. ......................................................... 20
6.3. Determinación del software de modelado 3D a usar para crear los modelos 3D que se
usaran en la aplicación de realidad aumentada ................................................................... 22
6.4. recolección de imágenes de referencia para la realización de los objetos 3D de los
temas previamente seleccionados. ......................................................................................... 24
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
6.4.1. Imágenes referencia de la estación total GTS 213 de Topcon. ......................... 25
6.4.2. Imágenes de referencia nivel Topcon AT-B4. .................................................... 25
6.4.3. Imágenes de referencia GPS Topcon HiperLink ............................................... 26
6.4.4. Imágenes de referencia mira topográfica. .......................................................... 26
6.5. Modelado 3D de los equipos topográficos y áreas de la topografía previamente
seleccionados. ........................................................................................................................... 27
6.6. Diseño y desarrollo de la interfaz gráfica de la aplicación de realidad aumentada.
29
6.6.1. Diseño y desarrollo del logotipo de la aplicación ............................................... 29
6.6.2. Diseño y desarrollo del menú principal de la aplicación AR ............................ 30
6.6.3.1. Codigo C# menú principal app RA .............................................................. 31
6.6.3.2. Codigo C# submenú altimetría. .................................................................... 33
6.6.3.3. Codigo C# menú equipos. ............................................................................. 34
6.6.3.4. Codigo C# instructivo. ................................................................................... 37
6.6.3.5. Codigo C# acerca de. ..................................................................................... 38
6.6.3.5. Codigo C# botón descarga marcador. ......................................................... 39
6.6.4. Diseño y desarrollo del marcador de la aplicación de realidad aumentada. ... 40
6.7. Montaje de los modelos 3D en la aplicación. ............................................................. 41
6.8. Código C# para la manipulación de los objetos 3D por parte del usuario. ............ 41
6.8.1. Codigo C# para rotar los objetos 3D. .................................................................. 41
6.8.2. Codigo C# para escalar los objetos 3D. ............................................................... 44
6.9. Resultado final de la aplicación ARTopografia. ........................................................ 46
7. Recomendaciones y trabajos futuros ................................................................................ 50
8. Conclusiones. ....................................................................................................................... 51
9. Bibliografía. ......................................................................................................................... 52
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Lista de figuras
Figura 1. Grafico etapas del proyecto. ........................................................................................... 5
Figura 2 Personal de la armada de EU usando una aplicación de realidad virtual para entrenar .. 6
Figura 3 Libro con realidad aumentada ..................................................................................... 7
Figura 4 Realidad aumentada en la educación (Reinoso, 2008) .................................................... 8
Figura 5 RA aplicada anatomía (CODIWANS, s.f.) ..................................................................... 9
Figura 6 RA aplicada cirugía (Fingas, 2013) ................................................................................ 9
Figura 7 RA aplicada a la manufactura (© Fraunhofer-Gesellschaft, 2014) ............................... 10
Figura 8 RA aplicada al entretenimiento, videojuego de RA de la consola PS Vita,................. 11
Figura 9 Marcador por defecto aplicación Augment ................................................................... 15
Figura 10 Imagen de referencia estación total Topcon GTS 213 ................................................ 25
Figura 11 Imagen de referencia estación total Topcon GTS 213 ................................................ 25
Figura 12 Imagen nivel Topcon AT-B4. ..................................................................................... 25
Figura 13 Imagen de referencia nivel Topcon AT-B4 ................................................................. 25
Figura 14 Imagen de referencia GPS Topcon HiperLite ............................................................. 26
Figura 15 Imagen de referencia GPS Topcon HiperLite ............................................................. 26
Figura 16 Imagen de referencia mira topográfica tomada de: archivo propio ............................ 26
Figura 17 Imagen de referencia mira topográfica ........................................................................ 26
Figura 18 Imagen de referencia trípode topográfico de aluminio. .............................................. 27
Figura 19 Imagen de referencia trípode topográfico de aluminio. .............................................. 27
Figura 20 malla modelo 3D del nivel Topcon AT-B4 desarrollado en Blender ......................... 28
Figura 21 solido (mesh) modelo 3D del nivel Topcon AT-B4 desarrollado en Blender ............ 28
Figura 22 Modelo 3D Final con texturas del nivel Topcon AT-B4 desarrollado en Blender ..... 28
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Figura 23 Logotipo aplicación RA .............................................................................................. 29
Figura 24 pantalla de carga aplicación RA .................................................................................. 30
Figura 25 Menú principal aplicación RA .................................................................................... 33
Figura 26 Submenú altimetría aplicación RA .............................................................................. 34
Figura 27 Submenú equipos aplicación RA ................................................................................ 36
Figura 28 pantalla de instrucciones aplicación RA .................................................................... 37
Figura 29 pantalla de “acerca de” aplicación RA ........................................................................ 38
Figura 30 pantalla de descarga marcador aplicación RA ............................................................ 39
Figura 31 Marcador aplicación RA ............................................................................................. 40
Figura 32 Montaje modelos 3D en la aplicación RA ................................................................... 41
Figura 33 Modelo 3D perfil de terreno aumentado con la aplicacion de RA .............................. 46
Figura 34 Modelo 3D estacion Topcon GTS 213 aumentado con la aplicacion de RA .............. 47
Figura 35 Modelo 3D nivelTopcon AT-B4 aumentado con la aplicacion de RA ....................... 47
Figura 36 Modelo 3D GPS Topcon HiperLite aumentado con la aplicacion de RA ................... 48
Figura 37 Modelo 3D tripode topografico metalico aumentado con la aplicacion de RA .......... 48
Figura 38 Modelo 3D mira topografica metalica aumentado con la aplicacion de RA ............... 49
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aprendizaje de los estudiantes de topografía.
Lista de tablas
Tabla 1 Análisis de algunas herramientas para el desarrollo de aplicaciones de realidad
aumentada ..................................................................................................................................... 20
Tabla 2.Análisis de algunas herramientas para el modelado 3D .................................................. 22
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
Glosario
Marcador RA: Es una imagen que funciona como activador de un contenido de realidad
aumentada.
Blender: Es un software libre con licencia GPL que tiene como principal function el
modelado de objetos 3D, renderizacion, animación, además posee un modulo para desarrollar
videojuegos.
SDK: Un kit de desarrollo de software o SDK (siglas en inglés de software development
kit) es generalmente un conjunto de herramientas de desarrollo de software que le permite al
programador o desarrollador de software crear aplicaciones para un sistema concreto, por
ejemplo, ciertos paquetes de software, frameworks, plataformas de hardware, computadoras,
videoconsolas, sistemas operativos, etcétera.
GPL: Es una de las licencias de software mas utlizadas en el mundo que le ermite al
usuario modificar codigo Fuente. Esta licencia pretende evitar que el software sufra una
apropiacion y asi arrebatarle el derecho a los usuarios finales a modificarlo y copiarlo.
Unity: Es un motor de videojuegos multiplataforma desarrollado por unity technologies.
Vuforia: Es un SDK de realidad aumentada por sus siglas en ingles (Software
Development Kit) enfocado en la creacion de aplicaciones para dispositivos mobiles.
Android: Es un Sistema operative desarrollado por la compañia estadounidense Google.
En la actualidad es el Sistema operative mas usado por los telefonos inteligentes
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aprendizaje de los estudiantes de topografía.
Resumen
Este trabajo tiene como meta principal usar la realidad aumentada como herramienta de apoyo
para el proceso de enseñanza – aprendizaje de la topografía, enfocándose en la asignatura de
altimetría de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas. Esto mediante una aplicación
orientada a plataformas móviles que funcionen bajo el sistema operativo Android, debido al uso
masivo que tienen los teléfonos inteligentes y tabletas que funcionan con dicho sistema
operativo, al implementar la realidad aumentada se obtienen beneficios como lo es la interacción
de los estudiantes con objetos reales y virtuales en un mismo medio, lo cual puede ayudar al
estudiante a entender más fácilmente los conceptos de la asignatura de altimetría.
Abstract
This paper has as main goal to use augmented reality as a support tool for teaching - learning
topography, focusing on the altimetry subject of the Universidad Distrital Francisco Jose De
Caldas. This through oriented mobile platforms application operating under the Android
operating system, due to the massive use with smartphones and tablets running under this
operating system, to implement augmented reality benefits as is the student interaction are
obtained with real and virtual objects in the same medium, which can help students more easily
understand the concepts of the subject altimetry.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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1. Introducción
El uso de las tecnologías de la información y comunicación TIC’s se han convertido en el nuevo
paradigma en el proceso de enseñanza aprendizaje ya que el uso de estas hace el aprendizaje
constructivo, activo participativo, beneficiando actitudes de búsqueda e investigación, además de
beneficios que no serían posibles con el proceso de enseñanza aprendizaje tradicional el cual está
ligado a ciertos factores como lo son:
Dependencia de un horario escolar.
Dependencia de espacios determinados.
Desplazamiento de los alumnos al campo y dependencia de los factores climáticos.
Etc.
Muchas de estas desventajas desaparecen al usar las TIC’s en el proceso de enseñanza
aprendizaje gracias al E-learning pues no es dependiente del lugar (any where), tampoco está
sujeto a un horario (any time) ya que funciona atreves de la internet.
En el campo de tecnologías usadas en la educación la realidad aumentada tiene un papel
principal ya que es “considerada una tecnología emergente, que ha probado con éxito su
efectividad en diversas disciplinas, como la ingeniería, el diseño o la medicina. La aparición de
los teléfonos inteligentes ha permitido masificarla y ampliar sus campos de desarrollo, siendo la
educación una de las áreas con mayor potencial” como se demuestra en diversos estudios uno de
estos realizado en una muestra de 900 estudiantes se encontró que un 95% de los estudiantes
tienen a su disposición tablets y/o teléfonos inteligentes.
Con base en esto este trabajo plantea el uso de la realidad aumentada como soporte metodológico
del proceso de enseñanza aprendizaje de la asignatura altimetría del proyecto curricular
tecnología en topografía de la UD con el fin de validar su uso en dicha asignatura.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
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2. Planteamiento del problema
De acuerdo a los grandes beneficios que ofrece la realidad aumentada y a diversos factores que
disminuyen la calidad de la educación de hoy en día como lo es la baja concentración de los
estudiantes, la falta de interés en aprender nuevos conceptos además que la metodología del
proceso de enseñanza aprendizaje tradicional ya no es atractiva para los estudiantes, pues la
comprensión de nuevos temas en topografía se hace de una manera en algunos casos tediosa ya
que algunas asignaturas como lo es altimetría donde se debe visualizar modelos 3D (superficie del
terreno) se hace por medio de planos 2D lo que hace su comprensión un poco más difícil. Por todo
esto se busca la implementación de la realidad aumentada al ser una alternativa para el proceso de
enseñanza aprendizaje más llamativa para los estudiantes.
La realidad aumentada se puede definir “Como la visualización directa o indirecta de elementos
del mundo real combinado -o aumentado- con elementos virtuales generados por un computador,
cuya fusión da lugar a una realidad mixta". Según el profesional Osvaldo Sanhueza
Hormazábal, Doctor en Educación y especialista del Centro de Tecnología y Docencia de la
Universidad de Concepción, en educación se puede aplicar en diversas áreas, pero es
potencialmente efectiva en lenguaje, para promover la lectura y mejorar la comprensión, gracias
al efecto didáctico que provoca los marcadores QR al incorporarlos en las lecturas de un libro,
por ejemplo. Entre las múltiples ventajas –indica Sanhueza- la AR permite construir nuevas
formas de conocimiento basadas en interacciones con objetos, aportando, juego, experimentación,
trabajo colaborativo, entre otros" (Francisco García García, 2011)
Conforme a lo anterior el uso de la realidad aumentada como soporte metodológico para la
enseñanza de altimetría en el proyecto curricular tecnología en topografía de la UD. Esta cobra
un gran valor puesto que las ventajas del uso de la RA ya se han validado en diversos campos
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entre ellos el campo de la educación. En el caso de no implementarla la universidad quedaría
rezagada en el campo del uso de las TIC’s frente a otras instituciones además de perder una
excelente oportunidad para mejorar sus metodologías del proceso de enseñanza aprendizaje.
3. Objetivos
3.1. Objetivo general
Implementar la Realidad Aumentada como alternativa metodológica para el proceso de
enseñanza aprendizaje de la asignatura altimetría del proyecto curricular de tecnología en
topografía de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas.
3.2. Objetivos Específicos
Identificar los contenidos de la asignatura altimetría que sean compatibles con el uso de
la realidad aumentada.
Determinar las técnicas de realidad aumentada que mejor se adapten al proceso de
enseñanza aprendizaje de la altimetría.
Documentar los resultados obtenidos de la implementación de la realidad aumentada en
el proceso de enseñanza aprendizaje de topografía.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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4. Diseño metodológico
4.1. Tipo de investigación.
Este proyecto se ha definido como de tipo proyectivo ya que propone la creación de una
herramienta que sirva como soporte para el proceso de enseñanza- aprendizaje de topografía, por
medio de una aplicación de realidad aumentada la cual aportara una manera más sencilla de
entender conceptos 3D en un entorno 3D y no en uno 2D como se haría en la mayoría de los
casos, lo que se llevara a cabo después de realizar un proceso de indagación de los conceptos
teóricos y técnicas que permitan el desarrollo de esta técnica.
4.2. Método.
El método es experimentación puesto que se debe registrar los resultados de la investigación,
determinando la viabilidad, beneficios y posibles inconvenientes de la implementación de la
realidad aumentada como soporte metodológico proceso de enseñanza-aprendizaje de la
asignatura altimetría del proyecto curricular tecnología en topografía de la UD.
4.3. Fuentes y técnicas de recopilación.
La información se obtendrá por medio de fuentes bibliográficas, trabajos de grado afines,
revistas científicas, consultas en la web.
4.4. Etapas de la investigación
Identificar los contenidos de la asignatura altimetría que sean compatibles con el uso de
la realidad aumentada
o Determinar las áreas de la altimetría más susceptibles al uso de la realidad
aumentada.
Determinar las técnicas de realidad aumentada que mejor se adapten al proceso de
enseñanza aprendizaje de altimetría.
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o Establecer las principales técnicas de realidad aumentada y las características
de estas.
o Realizar un comparativo de las técnicas de realidad aumentada analizando las
ventajas y desventajas de cada una de estas.
o Escoger la técnica de realidad aumentada que mejor se adapte según la
comparación previamente realizada.
Figura 1. Grafico etapas del proyecto.
Fuente propia
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
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5. Marco teórico.
5.1. Realidad virtual.
La realidad virtual (RV) es una tecnología mediante la cual es posible crear entornos virtuales
tridimensionales por medio de programas de computadora, creando una realidad simulada, lo
cual supone una gran ventaja a la hora de crear simulaciones puesto que se pueden introducir
elementos o acontecimientos específicos a esta realidad (Botella, García, Baños, Quero, 2007)
reproduciendo eventos que en la vida real serían muy difíciles de conseguir ya sea por su poca
probabilidad de que sucedan o el alto riesgo de hacerlo en la vida real.
Para poder hacer uso de esta tecnología es necesario disponer de un ordenador, el programa donde
se encuentre el entorno virtual, un dispositivo con el cual se pueda visualizar el mundo virtual,
como puede ser unas gafas de RV dentro de estas se pueden encontrar las oculus rift o las cardbox
de google siendo estas últimas la opción económica. También es necesario un dispositivo que
permita la interacción con el mundo virtual como un mouse o un mando.1
Figura 2 Personal de la armada de EU usando una aplicación de realidad virtual para entrenar
Tomada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ef/VR-Helm.jpg/300px-VR-Helm.jpg
1
Francisco García García, Manuel Gertrudix Barrio, Felipe Gertrudix Barrio. (2011). Actas del II Congreso Internacional
Sociedad Digital (Vol.1). (págs. 34-35). Lulu.com, 2011.
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5.2. Realidad aumentada.
La realidad aumentada (RA) permite enriquecer la forma en la que se ve el mundo (Fundación
tecnológica, 2011).
Como se menciona en el libro Realidad Aumentada: una nueva lente para ver el mundo una
manera práctica de explicar la realidad aumentada es haciendo referencia a los sentidos por
medio de los cuales el ser humano percibe el mundo. La realidad física es interpretada por el
cerebro a través de la vista, el oído, el olfato, el tacto y el gusto. Ahí es donde la realidad
aumentada toma acción al enriquecer la información captada por estos sentidos por medio de
objetos virtuales. Bajo el concepto de realidad aumentada se reúnen todas las tecnologías que
permiten la superposición en tiempo real de imágenes, modelos 3D y en general cualquier tipo de
información creada virtualmente. Llegando a crear un entorno donde la información virtual se
combina con objetos reales dando una experiencia tan inmersiva al usuario que llega a pensar
que forma parte de su realidad cotidiana.2
Figura 3 Libro con realidad aumentada
Anónimo. (Sin fecha) Tomada de: http://blogs.elpais.com/.a/6a00d8341bfb1653ef0191046f0140970c-pi
2 Fundación telefónica . (2011). Realidad Aumentada: una nueva lente para ver el mundo. Fundación telefónica .
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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5.3. Aplicaciones realidad aumentada.
5.3.1. Realidad aumentada en la educación.
Actualmente la realidad aumentada se ha convertido en una poderosa herramienta que ha
demostrado su versatilidad en una amplia gama de aplicaciones en diferentes áreas del
conocimiento. Una de estas sin lugar a dudas ha sido el área de la educación donde se ha
encontrado grandes posibilidades para la difusión y conocimiento de contenidos que se presenta
de una manera atractiva y pedagógica al mismo tiempo.3
En el ámbito educativo la realidad aumentada (RA) conforma una herramienta tecnológica
especialmente eficaz en cuanto a la forma en que los estudiantes perciben la realidad en sí
misma, ya que permite una clasificación de los diferentes aspectos que la componen. Con objeto
de facilitar la captación de sus diferentes particularidades, que en ocasiones son imperceptibles
para los sentidos. De esta manera con la RA es posible el desarrollo de modelos que simplifican
la complejidad del mundo circundante, lo que hace que desde una perspectiva académica se
genere un apoyo a cualquier experiencia de aprendizaje.4
Figura 4 Realidad aumentada en la educación (Reinoso, 2008)Tomada de:
http://www.tecnotic.com/images/aumentatyauthor3%20copia.png
3 Torres, D. R. (2011). REALIDAD AUMENTADA, EDUCACIÓN Y MUSEOS. ICONO14, 9(2).
4Javier de Pedro Carracedo, Carlos Ruiz Martinez Mendez. (2012). Realidad Aumentada: Una Alternativa
Metodológica en la Educación Primaria. IEEE_RITA, vii(2), 102-106.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
9
5.3.2. Realidad aumentada en el campo de la medicina.
En la medicina las soluciones de realidad aumentada están enfocadas a varias áreas para la
visualización en las que resaltan las de análisis de imágenes biomédicas, simulación de sistemas
fisiológicos, entrenamiento en anatomía (figura 04), además de visualización de procedimientos
quirúrgicos (figura 05) es donde las diferentes especialidades de la medicina han encontrado un
gran aliado en la RA5
Figura 5 RA aplicada anatomía (CODIWANS, s.f.)
Tomada de: http://blog.codiwans.com/wp-content/uploads/2012/11/medicalAR.jpg
Figura 6 RA aplicada cirugía (Fingas, 2013)
Tomada de: http://www.blogcdn.com/www.engadget.com/media/2013/08/fraunhofer-mevis-ipad-app.jpg
5Rangel, C. E. (2011). Realidad aumentada en medicina. Obtenido de Revista Colombiana de Cardiologia:
http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0120-56332011000100002&script=sci_arttext&tlng=en
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5.3.3. Realidad aumentada en el sector manufacturero.
Como se cita en el libro Virtual and Augmented Reality Applications in Manufacturing las tareas
de la manufactura como ensamblaje de producto y mantenimiento del sistema usualmente
requieren de mucha información y tiempo. El entrenamiento del personal para desarrollar estas
tareas puede ser tedioso e improductivo. Aunque a menudo se menciona que la tecnología RV se
usa en la fase temprana del ciclo de vida de una estación de montaje. Mientras que la AR está
presente en las etapas de control y mantenimiento.
También como se menciona en el libro Augmented Reality Applications in Manufacturing la RA
puede aumentar la percepción de una persona sobre el mundo que lo rodea, lo cual es
indispensable en las tareas a realizar en el montaje de producto.
Utilizando un enfoque en RA, las instrucciones de montaje gráficos y secuencias de animación
básicas pueden ser prediseñadas en la etapa de diseño.6
Figura 7 RA aplicada a la manufactura (© Fraunhofer-Gesellschaft, 2014)
Tomada de:https://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/en/press-media/2011/big-
image/md07_fo4_g_expertenhilfe.jpg
6 S.K. Ong, A.Y.C. Nee. (2013). Virtual and Augmented Reality Applications in Manufacturing. Springer Science &
Business Media, 2013.
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Realidad aumentada en el entretenimiento.
Como se cita en el proyecto AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con
aplicación a la enseñanza La RA en el mundo del entretenimiento esta principalmente arraigada
en el campo de los videojuegos. Por medio de la realidad aumentada el usuario da un paso más
adelante en la barrera de la virtualidad de los videojuegos sumergiendo al usuario en el mismo,
siendo parte directa del desarrollo de su aventura.
Ejemplo de esto sería la playstation vita que por medio de marcadores sobrepone modelos y
animaciones 3D en la cámara de la consola, con esto el usuario participa de una forma más activa
en el videojuego.
Figura 8 RA aplicada al entretenimiento, videojuego de RA de la consola PS Vita,
Fuente propia
5.4. Herramientas de desarrollo de realidad aumentada.
En esta sección se describirán algunas de las herramientas para el desarrollo de contenido de
realidad aumentada, en la actualidad la mayoría de casas desarrolladoras ofrecen sus servicios
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
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para aplicaciones móviles por lo tanto no se hará referencias a herramientas de realidad
aumentada que solo funcionen en equipos de escritorio.
5.4.1. Artoolkit
ARToolKit es un software que permite a los programadores desarrollar fácilmente
aplicaciones de Realidad Aumentada.
El código fuente de este proyecto y los SDK compilados para todas las plataformas (Mac
OS X, PC, Linux, Android, iOS), junto con el plugin Unity3D para ARToolKit se
encuentran alojados en GitHub que es una plataforma donde los desarrolladores trabajan
de manera conjunta en la realización de proyectos de software. Utilizando el sistema Git.
Características de Artoolkit
Sistema de rastreo robusto, incluyendo un rastreo natural del ambiente
Soporte de calibración de cámara
Soporta un rastreo simultaneo de cámara y sonido
Multilenguaje
Optimizado para dispositivos móviles
Compatibilidad con Unity y OpenSceneGraph
ARToolKit utiliza técnicas de visión por ordenador para calcular la posición de la cámara
real y orientación relativa a las formas cuadradas o superficies texturadas planas, lo que
permite al programador superponer objetos virtuales. Actualmente ARToolKit también
soporta el uso del clásico marcador cuadrado, código de barras 2D y marcadores
múltiples. Además, ARToolKit soporta cualquier combinación de los anteriores juntos.
ARToolKit es multi-plataforma, ya que se ejecuta en Windows, Mac OS X, Linux, iOS y
sistemas operativos Android. La funcionalidad de cada versión del kit de herramientas es
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la misma, pero el rendimiento puede variar dependiendo de las diferentes configuraciones
de hardware. ARToolKit puede ser fácilmente exportado a otras plataformas nuevas y
experimentales.
ARToolKit admite vídeo y óptica ver a través de la realidad aumentada transparente. El
video ver a través de AR es donde las imágenes virtuales están superpuestas en el video
en vivo del mundo real. La alternativa óptica ver a través de la realidad aumentada, es
donde se superponen directamente gráficos por ordenador en una visión del mundo real.
ver a través de la realidad aumentada óptica por lo general requiere pantallas montadas
para ver a través de la pantalla y necesita requisitos de calibración de la cámara y de
registro más complicados.7
5.4.2. Aurasma.
Aurasma es una plataforma para el desarrollo de contenidos de realidad aumentada
propiedad de HP. Además de disponer una aplicación gratuita con versiones para
dispositivos móviles iOS y Android ofrece un SDK para el desarrollo de aplicaciones
totalmente independientes o con base en la aplicación principal de Aurasma.
Aurasma permite el desarrollo de contenidos de realidad aumentada de una manera rápida
puesto que al usar una aplicación que sirve como servidor de contenido de realidad
aumentada el usuario puede subir el contenido a la aplicación de Aurasma, contenido
como videos, animaciones, modelos 3D y páginas web. El SDK de Aurasma también
7
ARtoolKit. (10 de 12 de 2015). artoolkit. Obtenido de http://artoolkit.org/documentation
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permite el desarrollo de aplicaciones independientes al permitir usar la tecnología de
Aurasma en una nueva aplicación, el SDK de Aurasma permite al desarrollador usar:
Tecnología de reconocimiento de imágenes de Aurasma
Visor que tiene acceso a la cámara para “ver” el mundo y representar el contenido
de RA de la aplicación de Aurasma.
Funciones para tomar fotos, selfis, redes sociales, explorar contenido RA, una
guía de usuario y una interfaz minimalista.8
5.4.3. Augment.
Augment es una aplicación con versiones para Android e iOS que permite la
visualización de contenido 3D en realidad aumentada, en su tamaño y forma real
superponiendo los modelos 3D en el entorno.
Augment es fácil de usar. La simpleza de su interfaz, combinada con una magnífica
representación 3D, hacen de Augment una de las aplicaciones de realidad aumentada de
mayor rating en el App Store y en Google Play.
Augment a través de su plataforma web Augment Manager permite que los usuarios
suban los modelos 3D en formato. DAE para su respectiva conversión para que pueda
funcionar en la aplicación de Augment, los modelos subidos se guardan en los servidores
de Augment los cuales están disponibles para cualquier usuario de la aplicación. Esta
aplicación funciona con o sin marcador, esto depende del hardware del dispositivo donde
este instalada, para los usuarios gratuitos existe un único marcador, que es proporcionado
8 Aurasma. (05 de 12 de 2015). Aurasma. Obtenido de Aurasma: https://aurasma.zendesk.com/hc/en-
us/articles/206534245-What-is-the-Aurasma-SDK-
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
15
por Augment (ver figura 00), los usuario de pago por el contrario pueden crear un
marcador personalizado además para los usuarios gratuitos no es posible usar la
aplicación por fuera de la red, esto quiere decir que no funciona sin estar conectado al
internet, los usuarios de pago si pueden usar la aplicación sin internet.
Augment por lo tanto es una herramienta de fácil uso y de rápido acceso para el uso de
realidad aumentada con modelos 3D, pero no tiene un SDK para el desarrollo de
aplicaciones independientes lo cual es una clara desventaja.9
Figura 9 Marcador por defecto aplicación Augment
tomada de: http://www.augment.com/trackers/
5.4.4. Layar
Con la plataforma de realidad aumentado móvil de layar, los desarrolladores terceros
pueden crear diversas experiencias de RA, tales como el reconocimiento de objetos del
mundo real y sobreponiendo contenido digital sobre estas por medio de Layar Vision.
9Augment. (07 de 12 de 2015). Augment. Obtenido de Augment: http://www.augment.com/es/
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
16
Layar tiene un enfoque en campañas publicitarias en medios impresos, ya que su interfaz
de desarrollo de contenidos ofrece diferentes herramientas todas ellas enfocadas en un
ámbito publicitario a continuación, las opciones de las campañas publicitarias de layar:
Abrir un sitio web
Llamar a un número telefónico
Votar en una encuesta
Comprar un producto
Enviar un email
Descargar una aplicación móvil
Añadir contactos
Mostrar una imagen
Reproducir video
Mostrar un carrusel de imágenes
Reproducir Audio
Compartir un mensaje en Facebook
Seguir una cuenta en Twitter
Como se ve las características de Layar están centradas en la obtención de recursos
en la red por medio de la realidad aumentada.10
5.4.5. Vuforia
Vuforia es una plataforma de software que permite a las aplicaciones ver. Los desarrolladores
pueden añadir funcionalidades avanzadas de visión por ordenador muy fácilmente a cualquier
10 Layar . (10 de 12 de 2015). layar. Obtenido de layar: https://www.layar.com/features/all-features/
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
17
aplicación, lo que le permite reconocer las imágenes y los objetos, o reconstruir ambientes en el
mundo real.
Vuforia está especialmente dirigida a el desarrollo de campañas de marketing, juegos o una
visualización de producto inigualable para mejorar las experiencias de compra. Algunas de las
características de Vuforia incluyen la habilidad de reconocer y seguir imágenes, objetos, texto,
marcadores y reconstruir ambientes.
Vuforia 5 introduce soporte para realidad mixta y la nueva tecnología de gafas de realidad
virtual. Ahora se puede combinar RA y RV para desarrollar una experiencia con mayor
inmersión. Lo que permite crear aplicaciones que usen realidad aumentada para adjuntar
contenido virtual a un producto, se puede dar una experiencia de realidad aumentada al usuario
para que explore el exterior de un producto y luego le dé un vistazo a su interior por medio de
realidad virtual. Vuforia también permite la activación de contenido de realidad virtual por
medio de marcadores. Las capacidades de reconocimiento y seguimiento de Vuforia se puede
utilizar en una variedad de imágenes y objetos como:
Objetivos de imágenes, son imágenes planas como medios impresos y paquetes de
productos.
Objetivos múltiples son creados usando más de una imagen y pueden ser
organizados en formas geométricas regulares como por ejemplo cajas, o en
cualquier disposición aleatoria en superficies planas.
Objetivos cilíndricos son imágenes envueltas en objetos que son
aproximadamente de forma cilíndrica como por ejemplo botellas de bebidas, tazas
de café, latas de bebidas.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
18
Marcadores de marco que proporcionan 512 marcadores codificados
numéricamente que se pueden utilizar con cualquier imagen. Los marcadores
pueden ser de pequeño tamaño y Vuforia puede rastrear varios de ellos
simultáneamente.
Reconocimiento de texto que permite el desarrollo de aplicaciones que
reconozcan palabras de un diccionario de 100000 palabras en inglés.
Vuforia puede detectar y realizar un seguimiento de una amplia gama de objetos.
El reconocimiento de objetos permite crear un marcador a partir del escaneo de un
objeto físico. Lo que permite crear aplicaciones que identifiquen y sigan objetos
rígidos complejos.
Vuforia además del reconocimiento de objetivos, proporciona un entendimiento
del entorno físico del usuario.
Terreno inteligente es una tecnología innovadora que puede reconstruir el entorno
físico como una malla 3D, esto permite a los desarrolladores una nueva clase de
juegos experiencias de visualización realista de productos, en los que el contenido
puede interactuar con los objetos físicos y superficies en el mundo real.
Componentes de la plataforma de Vuforia
Vuforia tiene tres componentes principales.
1. El motor de Vuforia
El motor de Vuforia es la biblioteca del lado del cliente que esta estáticamente vinculada a la
aplicación. Este servicio está disponible a través del SDK del cliente y es compatible con
Android y iOS. Es posible utilizar Eclipse, Xcode o Unity - el motor del juego multiplataforma -
para construir aplicaciones.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
19
2. Herramientas.
Vuforia proporciona herramientas para la creación de marcadores, gestión de bases de datos de
marcadores y la protección de las licencias de aplicaciones.
El escáner de objetos Vuforia (disponible para Android) ayuda a escanear fácilmente
objetos 3D en un formato de destino que es compatible con el motor Vuforia.
El Administrador de objetivos es una aplicación web en el portal de desarrolladores que
permite crear bases de datos de objetivos para su uso en el dispositivo y la nube
Aplicaciones para desarrolladores de aplicaciones para gafas de realidad virtual pueden
hacer uso del Asistente de calibración que permite a los usuarios finales crear perfiles
personalizados que se adapten a su geometría facial única. El motor de Vuforia puede
entonces utilizar este perfil para asegurar que el contenido se representa en la posición
correcta.
Todas las aplicaciones necesitan una clave de licencia para trabajar. El Administrador de
licencias permite crear y administrar las claves de licencia y planes de servicio asociados.
3. Servicio de reconocimiento de la nube
Vuforia también ofrece un servicio de reconocimiento en la nube para cuando la aplicación
necesita reconocer un gran conjunto de imágenes o si la base de datos se actualiza con
frecuencia. La API de servicios Web Vuforia permite administrar estas grandes bases de
datos de imagen en la nube de forma eficiente y permite automatizar los flujos de trabajo
mediante la integración directa en sus sistemas de gestión de contenidos.11
11 Vuforia. (15 de 12 de 2015). Vuforia. Obtenido de Vuforia: https://developer.vuforia.com/library/getting-started
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
20
6. Desarrollo metodológico.
6.1. Identificación de los contenidos de la asignatura altimetría en los cuales el uso de la
realidad aumentada tenga un mejor aprovechamiento.
Para la identificación de los contenidos más afines con el uso de la realidad aumentada se tuvo
en cuenta que la realidad aumentada tiene como punto fuerte el uso de objetos 3D por lo tanto las
áreas donde se abordan temas relacionados con el 3D como lo son el concepto de superficies,
vías con los conceptos de peraltes, pendientes y secciones típicas, También las áreas donde se
manejan equipos topográficos como la estación total, niveles de precisión y demás equipos
topográficos al hacer que por medio de la realidad aumentada el estudiante se familiarice con los
equipos topográficos antes de conocerlos en el terreno.
6.2. Determinación de las técnicas de realidad aumentada que mejor se adapten al
proceso de enseñanza – aprendizaje de la topografía.
Para determinar la herramienta de realidad aumentada que más se adapte al aplicativo de realidad
aumentada se analizara el coste de las diferentes herramientas, la compatibilidad con diferentes
plataformas y la facilidad de desarrollo de aplicaciones.
Tabla 1 Análisis de algunas herramientas para el desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada
Herramienta Descripcion Orientado a Ventajas Desventajas
ARToolkit
El ARToolKit SDK
multiplataforma permite a
los programadores
desarrollar aplicaciones
de realidad aumentada.
Con una historia de
código abierto que se
remonta a 2001,
ARToolKit se ha
desplegado en miles de
proyectos comerciales y
de código abierto y goza
de una gran comunidad de
(Mac OS X
, PC, Linux,
Android,
iOS)
La velocidad del rastreo del
marcador, versatilidad en el
reconocimiento de
marcadores
Se debe tener un
conocimiento medio en
programacion con java o
c++
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
21
desarrolladores expertos
creativos e innovadores.
Aurasma
Augment es una
aplicación de realidad
aumentada disponible en
iPad, iPhone y
dispositivos Android,
además posee un SDK
para el desarrollo de
aplicaciones
independientes.
(iOS,
Android)
Velocidad de desarrollo
puesto que no hay
necesidad de desarrollar
una app desde cero
Restricciones de diseño, el
contenido es publico
Augment
Augment es una
aplicación móvil
disponible en iPad,
iPhone y dispositivos
Android que le permite
visualizar productos 3D
en su entorno real, en
tamaño real y en tiempo
real.
(iOS,
Android)
Facilidad para aumentar
modelos 3D pues lo unico
que se debe hacer es subir
los modelos 3D a la
plataforma de Augment
Restricciones de uso para
usuarios gratuitos se debe
pagar una mensualidad para
usar sus servicios pro,
restricciones de diseño al no
ser una aplicación propia
Layar
Fundada en el verano de
2009 layar capto atencion
internacional al ser uno de
los primeros en
incursionar en la industria
de la realidad aumentada.
Layar es una de las
plataformas de desarrollo
mas sencillas de utilizar y
esta enfocada a proyectos
impresos como revistas,
periodicos, posters, etc.
(iOS,
Android,
BlackBerry)
tiempo de desarrollo, ya
que no es necesario
desarrollar una aplicación
propia, solo hay que subir el
contenido 3D a la
aplicación de Layar
las limitaciones que tiene el
no ser una aplicación propia
ya que depende del diseño
de la casa desarrolladora
además hay que pagar por
pagina en la que se use
realidad aumentada
Vuforia
Es una plataforma - SDK
que permite realizar
aplicaciones de realidad
aumentada con
reconocimiento de
imágenes y objetos,
además de tener un
servicio de marcadores en
la nube
(iOS,
Android,
Eye wear)
Permite la creacion de una
aplicación propia ya que
Vuforia trabaja en conjunto
con unity lo que permite
crear la aplicación para
diversas plataformas
El tiempo de desarrollo es
mayor al de otras
herramientas debido a que
hay que crear una interfaz
grafica independiente
De acuerdo a la descripción de las diferentes herramientas para el desarrollo de aplicaciones de
realidad aumentada mostradas previamente, se puede concluir que la herramienta de realidad
aumentada que se utilizara debe ser compatible con las plataformas móviles como lo son Android
y IOS, principales sistemas operativos usados por teléfonos inteligentes y tabletas. Debido a que
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
22
se asume que en la actualidad se ha masificado el uso de los teléfonos inteligentes se concluye
que son de fácil acceso para los estudiantes de topografía de la Universidad Distrital José de
Caldas.
Por lo anterior se decide utilizar Vuforia ya que es la herramienta de realidad aumentada que está
enfocada a los teléfonos inteligentes y tabletas además vuforia incluye librerías para trabajar en
conjunto con otras herramientas como lo es unity, servicios en la nube, soporte para eye wear lo
cual se considera una gran ventaja frente a las demás herramientas de realidad aumentada aquí
mencionadas.
6.3. Determinación del software de modelado 3D a usar para crear los modelos 3D que
se usaran en la aplicación de realidad aumentada
Para la determinación del software más indicado para la realización de los modelos 3D se
analizaron las ventajas y desventajas de los 6 software más utilizados actualmente, como se
muestra en la siguiente tabla.
Tabla 2.Análisis de algunas herramientas para el modelado 3D
Software Descripción
Plataforma
Requisitos de
sistema
(Mínimos)
Ventajas Desventajas
AutoCAD®
versión
2016
Software de
diseño 2d y
3d
Windows 7,
8, 8.1, 10
4G de RAM,
6GB de espacio
en disco duro,
tarjeta gráfica de
128 Mb
Es el software más
utilizado actualmente,
Requiere mucho espacio
en disco duro, su coste
por mes es muy alto
aproximadamente
432.000
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
23
3DS MAX
® versión
2016
Software de
modelado
3D,
animación y
renderizacion
Windows 7,
8, 8.1, 10
procesador 64-bit
Intel® o AMD®
multinucleo, 4
GB de RAM, 6
GB de espacio en
disco duro
Gran cantidad de
herramientas para el
modelado 3D, soporte
de autodesk con
autodesk university
Requiere mucho espacio
en disco duro, su coste
por mes es muy alto
aproximadamente
380.000, se requiere un
buen conocimiento del
manejo del software
Maya ®
versión
2016
Software de
modelado
3D,
simulación,
animación y
renderizacion
Microsoft®
Windows®
10, 8.1, 7
(SP1),
Apple® Mac
OS® X
10.9.5,
10.10.x ,
Red Hat®
Linux®
6.5 WS,
CentOS
6.5 Linux
procesador 64-bit
Intel® o AMD®
multinucleo, 4
GB de RAM, 4
GB de espacio en
disco duro
Capacidad de
simulación una de las
mejores del mercado,
animación de caracteres,
es multiplataforma
Requiere mucho espacio
en disco duro, su coste
por mes es muy alto
aproximadamente
380.000, se requiere un
buen conocimiento del
manejo del software
SketchUP
® versión
2015
Software de
modelado 3D
Windows
7, 8, Mac
OS X
10.10+
(yosimate)
10.9
(mavericks)
v 10.8+
(Mountain
Lion)
Procesador de
2+ GHz 8+ GB
de RAM 500
MB de espacio
en disco duro,
Tarjeta de
video de clase
3D con 1 GB
de memoria o
mas
Fácil uso su manejo
es muy intuitivo,
multiplataforma,
versión free
Una de sus
desventajas es su
orientación a
aficionados por lo
tanto para usos más
profesionales no es
muy usado
Blender ™
versión
2.76b
Software de
modelado
3D,
simulación,
composición,
seguimiento
de
movimiento
animación y
renderizacion
Windows
10, 8, 7,
vista, Mac
OS X
10.6+,
GNU
Linux,
FreeBSD
Procesador dual
core de 2 GHz,
2 GB RAM,
100 MB de
espacio en
disco duro
Multiplataforma,
capacidad de
simulación,
animación , game
engine, necesita poco
espacio en disco duro,
inicio rápido además
de ser software libre
Su principal
desventaja es que
alguien que este
familiarizado con los
productos de autodesk
encontrara muy
diferente el manejo de
la interfaz grafica
Con el análisis costo- beneficio se descartó el uso de las herramientas de Autodesk® como lo son
Autocad, 3DS MAX, Maya ya que su costo por mes en promedio es de $ 400000 pesos y
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
24
teniendo en cuenta que se calcula que la realización de los modelos 3D tenga una duración
aproximada de 2 meses ósea unos $ 800000 pesos de sobrecosto del proyecto, aunque una de las
ventajas de Autocad es que es un software muy utilizado por lo tanto su soporte es notablemente
más amplio que el de otros softwares, también se tuvo en cuenta los requerimientos del sistema
puesto que el computador utilizado es de gama media y los productos autodesk tienen un
consumo de recursos mayor que el de los softwares libres analizados.
Por otra parte, Blender™ es un software de libre con licencia GPL por lo que el presupuesto no
es un problema, además blender compite con los principales softwares de pago en características
y desempeño, otra de las principales ventajas de Blender es su bajo consumo de recursos
teniendo en cuenta el espacio que utiliza en disco duro que es de apenas 100 MB mucho menor a
las 6 GB de Autocad®, su inicio es mucho más rápido. En cuanto a SketchUp® aunque tiene una
versión libre su uso en el campo profesional es mucho menor debido a que su simplicidad en
cuanto a interfaz gráfica hace que luzca más un software para el uso de aficionados que para la
creación de contenidos profesionales.
Por todo lo anterior mencionado el mejor software que se adapta a los requerimientos de este
proyecto es Blender™.
6.4. recolección de imágenes de referencia para la realización de los objetos 3D de los
temas previamente seleccionados.
Para realizar los modelos 3D de las áreas de topografía previamente seleccionadas, se debió
recurrir a la recolección de imágenes de referencia, que fueron recolectadas en diversos sitios.
Como lo fueron el laboratorio de topografía de la Universidad Distrital Francisco José de caldas,
en el trabajo propio y también de imágenes obtenidas de la internet, a continuación, se mostrarán
algunas de las imágenes obtenidas para realizar cada modelo 3D, no se mostrarán todas las
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
25
imágenes debido a que algunas no son relevantes para la conceptualización de esta recolección
de imágenes, pero sí lo son para el desarrollo final de los modelos 3D.
6.4.1. Imágenes referencia de la estación total GTS 213 de Topcon.
6.4.2. Imágenes de referencia nivel Topcon AT-B4.
Figura 10 Imagen de referencia estación total Topcon
GTS 213
tomada de http://geodesicalparaguay.com/segundamano-
estaciones-totales/51212-SM-Estacion-Total-TOPCON-
GTS-213.html
Figura 11 Imagen de referencia estación total Topcon GTS
213
tomada de http://geodesicalparaguay.com/segundamano-
estaciones-totales/51212-SM-Estacion-Total-TOPCON-
GTS-213.html
Figura 13 Imagen de referencia nivel Topcon AT-B4
tomada de
http://www.aguatop.cl/fotos/foto_29718.jpg
Figura 12 Imagen nivel Topcon AT-B4.
Tomada de
http://www.jmequipos.com/productos_detalles.php?prop=
18#
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
26
6.4.3. Imágenes de referencia GPS Topcon HiperLink
6.4.4. Imágenes de referencia mira
topográfica.
Figura 15 Imagen de referencia GPS Topcon
HiperLite
tomada de: archivo propio
Figura 14 Imagen de referencia GPS Topcon
HiperLite
tomada de: archivo propio
Figura 16 Imagen de referencia mira
topográfica tomada de: archivo propio
Figura 17 Imagen de referencia mira
topográfica
tomada de:
http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-
704752143-mira-topografica-de-5-metros-em-
aluminio-_JM
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
27
6.4.5. Imágenes de referencia trípode topográfico de aluminio.
6.5. Modelado 3D de los equipos topográficos y áreas de la topografía previamente
seleccionados.
Teniendo como base las imágenes recolectadas, se realizaron los modelos 3D de los equipos
topográficos previamente seleccionados.
Por medio del programa Blender se desarrollaron las mallas 3D de la estación total Topcon GTS
213, del nivel Topcon AT-B4, del GPS Topcon HiperLite, también las de el trípode y la mira
topográfica, el perfil de terreno además de la parte grafica del menú de la aplicación de realidad
aumentada.
Para la conceptualización del modelado se mostrarán algunas etapas del modelado 3D del nivel
Topcon AT-B4 para que sirvan de referencia para los demás modelos.
Figura 19 Imagen de referencia trípode topográfico de
aluminio.
Tomada de http://www.grupoacre.com/topografia-alquiler-
venta-servicio-tecnico/productos/ver/leica-gst103-tripode-
aluminio
Figura 18 Imagen de referencia trípode topográfico de
aluminio.
Tomada de http://spanish.alibaba.com/product-gs-
img/aluminio-topograf-a-tr-pode-sdx-serie-
112538148.html
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
28
Figura 20 malla modelo 3D del nivel Topcon AT-B4 desarrollado en Blender
Tomada de: fuente propia
Figura 21 solido (mesh) modelo 3D del nivel Topcon AT-B4 desarrollado en Blender
Tomada de: fuente propia
Figura 22 Modelo 3D Final con texturas del nivel Topcon AT-B4 desarrollado en Blender
Tomada de: fuente propia
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
29
6.6. Diseño y desarrollo de la interfaz gráfica de la aplicación de realidad aumentada.
En este capítulo se mostrarán los lineamientos tenidos en cuenta para el diseño de la interfaz gráfica
de la aplicación.
6.6.1. Diseño y desarrollo del logotipo de la aplicación
Para el logotipo se tuvieron en cuenta los símbolos más representativos de la topografía como lo
son la rosa de los vientos y los equipos topográficos, se escogió la rosa de los vientos ya que es
más llamativa visualmente además que es uno de los símbolos más reconocidos a nivel mundial.
Los colores del fondo del logotipo se escogieron para darle énfasis al objeto principal que es la
rosa de los vientos tal y como se muestra en la figura 20.
Figura 23 Logotipo aplicación RA
Tomada de: Archivo propio
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
30
Diseño y desarrollo pantalla de carga aplicación.
Para la pantalla de carga de la aplicación se eligió el escudo de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas, ya que por lo general en esta pantalla de carga se muestran los logotipos de los
desarrolladores y/o patrocinadores como se muestra en la figura 2l.
Figura 24 pantalla de carga aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
6.6.2. Diseño y desarrollo del menú principal de la aplicación AR
En el menú principal se encuentran las áreas de la topografía previamente seleccionadas las
cuales son: altimetría (ver figura 22) donde se encuentra el modelo 3D de un perfil de terreno,
equipos (ver figura 24) que accede al submenú equipos donde se encuentran los botones para
acceder a los modelos 3D de la estación total Topcon GTS 213, nivel Topcon AT-B4, GPS
Topcon HiperLite, trípode metálico, mira topográfica. Además, en el menú principal se
encuentran los botones de instructivo (ver figura 25) en el cual se encuentran las instrucciones
para el uso de la aplicación, el submenú “acerca de” donde se muestra información relacionada a
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
31
los creadores de la aplicación y de donde surgió la idea (ver figura 26), el botón “marcador” con
el cual se puede descargar el marcador que servirá como activador de los modelos 3D (ver figura
27).
6.6.3.1. Codigo C# menú principal app RA
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class main_menu : MonoBehaviour {
public GUISkin piell;
string
url="https://drive.google.com/file/d/0B8yTPAanyiynT0stWEV0SnpiUFU/view?usp=sharing";
void OnGUI () {
// Assign the skin to be the one currently used.
GUI.skin = piell;
// Make the first button. If it is pressed, Application.Loadlevel (1) will be executed
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/3.5f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Altimetria")) {
Application.LoadLevel(5);
}
// Make the Third button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/2.0f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Equipos")) {
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
32
Application.LoadLevel(1);
}
// Make the fourth button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.4f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Instructivo")) {
Application.LoadLevel(7);
}
// Make the fifth button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.1f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Salir")) {
Application.Quit();
}
// Make the sixth button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/50f,Screen.height/1.1f,Screen.width/3,Screen.height/10), "Marcador")) {
Application.OpenURL(url);
}
// Make the seventh button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/1.54f,Screen.height/1.1f,Screen.width/3,Screen.height/10), "Acerca de")) {
Application.LoadLevel(8);
}
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
33
}
}
Figura 25 Menú principal aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
6.6.3.2. Codigo C# submenú altimetría.
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class altimetria_menu : MonoBehaviour {
public GUISkin piell;
void OnGUI () {
// Assign the skin to be the one currently used.
GUI.skin = piell;
// Make the first button. If it is pressed, Application.Loadlevel (1) will be executed
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
34
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.8f,Screen.height/3,Screen.width/3.5F,Screen.height/10), "Perfil Terreno"))
{
Application.LoadLevel(6);
}
// Make the tird button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.1f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Atras")) {
Application.LoadLevel(0);
}
}
}
Figura 26 Submenú altimetría aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
6.6.3.3. Codigo C# menú equipos.
using UnityEngine;
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
35
using System.Collections;
public class menu : MonoBehaviour {
public GUISkin piell;
void OnGUI () {
// Assign the skin to be the one currently used.
GUI.skin = piell;
// Make the first button. If it is pressed, Application.Loadlevel (1) will be executed
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/3.3f,Screen.height/3.8f,Screen.width/2.5f,Screen.height/10), "E.T TOPCON
GTS 213")) {
Application.LoadLevel(10);
}
// Make the second button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/3.3f,Screen.height/2.55f,Screen.width/2.5F,Screen.height/10), "NIVEL
TOPCON AT-B4")) {
Application.LoadLevel(2);
}
// Make the second button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/3.5f,Screen.height/1.9f,Screen.width/2.3f,Screen.height/10), "GPS TOPCON
HiPerLite")) {
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
36
Application.LoadLevel(9);
}
// Make the tird button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.52f,Screen.width/5,Screen.height/10), "TRIPODE")) {
Application.LoadLevel(4);
}
// Make the first button. If it is pressed, Application.Loadlevel (1) will be executed
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.1f,Screen.width/5,Screen.height/10), "ATRAS")) {
Application.LoadLevel(0);
}
// Make the first button. If it is pressed, Application.Loadlevel (1) will be executed
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.28f,Screen.width/5,Screen.height/10), "MIRA")) {
Application.LoadLevel(3);
}
}
}
Figura 27 Submenú equipos aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
37
6.6.3.4. Codigo C# instructivo.
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class back : MonoBehaviour {
public GUISkin piell;
void OnGUI () {
GUI.skin = piell;
// Make the first button. If it is pressed, Application.Loadlevel (0) will be executed
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/28,Screen.height/20f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Menu principal")) {
Application.LoadLevel(1);
}
}
}
Figura 28 pantalla de instrucciones aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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6.6.3.5. Codigo C# acerca de.
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class atras_acercade : MonoBehaviour {
public GUISkin piell;
void OnGUI () {
GUI.skin = piell;
// Make the fourth button.
if(GUI.Button(new
Rect(Screen.width/50f,Screen.height/1.1f,Screen.width/3,Screen.height/10), "Atras")) {
Application.LoadLevel(0);
}
}
}
Figura 29 pantalla de “acerca de” aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
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aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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6.6.3.5. Codigo C# botón descarga marcador.
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class main_menu : MonoBehaviour {
public GUISkin piell;
string
url="https://drive.google.com/file/d/0B8yTPAanyiynT0stWEV0SnpiUFU/view?usp=sharing";
void OnGUI () {
if(GUI.Button(new Rect(Screen.width/50f,Screen.height/1.1f,Screen.width/3,Screen.height/10),
"Marcador")) {
Application.OpenURL(url);
}
Figura 30 pantalla de descarga marcador aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
40
6.6.4. Diseño y desarrollo del marcador de la aplicación de realidad aumentada.
Para el diseño del marcador inicialmente se pensó en crear un marcador único para cada modelo
3D, pero esta idea se descartó al percibir que el uso de múltiples marcadores haría el uso de la
aplicación complicado. Puesto que el usuario tendría que descargar e imprimir todos los
marcadores para poder hacer un uso total de la aplicación. Debido a esto se creó un único
marcador lo que hace que el usuario solo deba imprimir un marcador para poder hacer un uso
total de la aplicación.
En cuanto al diseño del marcador se tuvo en cuenta que fuera fácil de detectar para cualquier
cámara, se usaron las iniciales de realidad aumentada y topografía tal y como se muestra en la
figura 28
Figura 31 Marcador aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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6.7. Montaje de los modelos 3D en la aplicación.
En esta sección se describirá el proceso de montaje de los modelos 3D en la aplicación.
El montaje se hizo en el software unity junto con el SDK de vuforia el cual fue el motor de
videojuegos que permitió la realización de la aplicación. En el entorno 3D de Unity se
posicionaron los modelos 3D encima del marcador donde se quería que apareciera el modelo 3D
como se muestra en la figura 29.
Figura 32 Montaje modelos 3D en la aplicación RA
Tomada de: Archivo propio.
6.8. Código C# para la manipulación de los objetos 3D por parte del usuario.
En esta sección se mostrará el código C# utilizado para que el usuario interactúe con los objetos
3D de la aplicación.
6.8.1. Codigo C# para rotar los objetos 3D.
using UnityEngine;
using System.Collections;
[AddComponentMenu("Camera-Control/Mouse Look")]
public class MouseLook : MonoBehaviour {
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
42
public enum RotationAxes { MouseXAndY = 0, MouseX = 1, MouseY = 2 }
public RotationAxes axes = RotationAxes.MouseXAndY;
public float sensitivityX = 15F;
public float sensitivityY = 15F;
public float minimumX = -360F;
public float maximumX = 360F;
public float minimumY = -60F;
public float maximumY = 60F;
float rotationY = 0F;
void Update ()
{
if (axes == RotationAxes.MouseXAndY)
{
float rotationX = transform.localEulerAngles.y +
Input.GetAxis("Mouse X") * sensitivityX;
//rotationY += Input.GetAxis("Mouse Y") * sensitivityY;
//rotationY = Mathf.Clamp (rotationY, minimumY, maximumY);
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
43
transform.localEulerAngles = new Vector3(-rotationY, rotationX,
0);
}
else if (axes == RotationAxes.MouseX)
{
transform.Rotate(0, Input.GetAxis("Mouse X") * sensitivityX, 0);
}
else
{
//rotationY += Input.GetAxis("Mouse Y") * sensitivityY;
//rotationY = Mathf.Clamp (rotationY, minimumY, maximumY);
//transform.localEulerAngles = new Vector3(-rotationY,
transform.localEulerAngles.y, 0);
}
}
void Start ()
{
// Make the rigid body not change rotation
if (GetComponent<Rigidbody>())
GetComponent<Rigidbody>().freezeRotation = true;
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
44
}
}
6.8.2. Codigo C# para escalar los objetos 3D.
public class Escalar_obj : MonoBehaviour
{
public float perspectiveZoomSpeed = 0.5f; // The rate of change of the field of
view in perspective mode.
public float orthoZoomSpeed = 0.5f; // The rate of change of the orthographic
size in orthographic mode.
public float escala = -0.0001f;
void Update()
{
// If there are two touches on the device...
if (Input.touchCount == 2)
{
// Store both touches.
Touch touchZero = Input.GetTouch(0);
Touch touchOne = Input.GetTouch(1);
// Find the position in the previous frame of each touch.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
45
Vector2 touchZeroPrevPos = touchZero.position -
touchZero.deltaPosition;
Vector2 touchOnePrevPos = touchOne.position -
touchOne.deltaPosition;
// Find the magnitude of the vector (the distance) between the
touches in each frame.
float prevTouchDeltaMag = (touchZeroPrevPos -
touchOnePrevPos).magnitude;
float touchDeltaMag = (touchZero.position -
touchOne.position).magnitude;
// Find the difference in the distances between each frame.
float deltaMagnitudeDiff = prevTouchDeltaMag - touchDeltaMag;
transform.localScale += new
Vector3(deltaMagnitudeDiff*escala,deltaMagnitudeDiff* escala,deltaMagnitudeDiff*
escala);
// ... change the orthographic size based on the change in
distance between the touches.
camera.orthographicSize += deltaMagnitudeDiff *
orthoZoomSpeed;
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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// Make sure the orthographic size never drops below zero.
camera.orthographicSize =
Mathf.Max(camera.orthographicSize, 0.1f);
}
}
}
6.9. Resultado final de la aplicación ARTopografia.
En esta sección se mostrará el resultado final de los modelos 3D de las diferentes areas
funcionando con realidad aumentada.
Altimetría.
o Perfil de terreno.
Figura 33 Modelo 3D perfil de terreno aumentado con la aplicacion de RA
Tomada de: archivo propio
Equipos Topográficos.
o Estación total Topcon GTS 213
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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Figura 34 Modelo 3D estacion Topcon GTS 213 aumentado con la aplicacion de RA
Tomada de: archivo propio
Nivel Topcon AT-B4
Figura 35 Modelo 3D nivelTopcon AT-B4 aumentado con la aplicacion de RA
Tomada de: archivo propio
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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o GPS Topcon HiperLite
Figura 36 Modelo 3D GPS Topcon HiperLite aumentado con la aplicacion de RA
Tomada de: archivo propio
o Trípode topográfico metálico.
Figura 37 Modelo 3D tripode topografico metalico aumentado con la aplicacion de RA
Tomada de: archivo propio
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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o Mira topográfica metálica.
Figura 38 Modelo 3D mira topografica metalica aumentado con la aplicacion de RA
Tomada de: archivo propio
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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7. Recomendaciones y trabajos futuros
Debido al reciente auge de la RV se debe considerar hacer una fusión de RA y RV para crear una
aplicación con una mayor inmersión del usuario.
De acuerdo a la versatilidad de la RA se debe considerar el uso de esta en otras áreas de la
topografía.
La exportación de la aplicación a otros sistemas operativos como Windows y iOS con el
propósito de llegar a una mayor cantidad de usuarios.
Se debe considerar subir la aplicación al mercado de Android que es Google Play.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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8. Conclusiones.
Los principales contenidos de la asignatura de altimetría en los que se usó realidad
aumentada fueron aquellos que requerían la conceptualización de temas 3D como
superficies de terreno. El uso de la RA para la presentación de los equipos topográficos
usados en la asignatura altimetría suponen una familiarización de los estudiantes con
estos antes de usarlos en campo.
La combinación del SDK de Vuforia™ con unity supuso una gran ventaja en el
desarrollo de la aplicación de realidad aumentada puesto que redujo significativamente el
tiempo de desarrollo de esta, ya que el crear una aplicación para dispositivos Android
desde cero suponen un mayor conocimiento del lenguaje de programación java. En
cuanto al programa de modelado 3D Blender el uso de este permitió el desarrollo de
modelos 3D de bajo costo ya que funciona bajo una licencia de software libre GPL.
La realidad aumentada usada como alternativa metodológica para la enseñanza de
altimetría ofrece un aporte importante puesto que los contenidos de la asignatura se
pueden mostrar de una manera más interactiva lo que a su vez genera en el estudiante un
mayor interés en dichos contenidos.
La realidad aumentada como alternativa metodológica del proceso de enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes de topografía.
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9. Bibliografía.
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https://www.fraunhofer.de/en.html
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https://aurasma.zendesk.com/hc/en-us/articles/206534245-What-is-the-Aurasma-SDK-
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http://blog.codiwans.com/realidad-aumentada-un-gran-aliado-para-la-educacion-parte-i/
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features/
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http://www.tecnotic.com/content/aumentaty-realidad-aumentada-para-todos
Vuforia. (15 de 12 de 2015). Vuforia. Obtenido de Vuforia:
https://developer.vuforia.com/library/getting-started