la realidad aumentada como alternativa metodológica...

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.



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



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



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



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



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



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



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



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.



1

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.



2

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



3

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.



4

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.



5

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



6

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.



7

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 .



8

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.



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



10

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.



11

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



12

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



13

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



14

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-



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/



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

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Votar en una encuesta

Comprar un producto

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Descargar una aplicación móvil

Añadir contactos

Mostrar una imagen

Reproducir video

Mostrar un carrusel de imágenes

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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/



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.



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.



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



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++



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



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



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



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



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



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



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#



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



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



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


Figura 22 Modelo 3D Final con texturas del nivel Topcon AT-B4 desarrollado en Blender




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



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



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")) {



32


}

// Make the fourth button.

if(GUI.Button(new

Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.4f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Instructivo")) {


}

// 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")) {


}



33

}

}

Figura 25 Menú principal aplicación RA


6.6.3.2. Codigo C# submenú altimetría.

using UnityEngine;


public class altimetria_menu : MonoBehaviour {


void OnGUI () {


GUI.skin = piell;




34

if(GUI.Button(new

Rect(Screen.width/2.8f,Screen.height/3,Screen.width/3.5F,Screen.height/10), "Perfil Terreno"))

{


}

// Make the tird button.

if(GUI.Button(new

Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.1f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Atras")) {


}

}

}

Figura 26 Submenú altimetría aplicación RA


6.6.3.3. Codigo C# menú equipos.

using UnityEngine;



35


public class menu : MonoBehaviour {


void OnGUI () {


GUI.skin = piell;


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")) {


}

// 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")) {


}

// 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")) {



36


}

// Make the tird button.

if(GUI.Button(new

Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.52f,Screen.width/5,Screen.height/10), "TRIPODE")) {


}


if(GUI.Button(new

Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.1f,Screen.width/5,Screen.height/10), "ATRAS")) {


}


if(GUI.Button(new

Rect(Screen.width/2.5f,Screen.height/1.28f,Screen.width/5,Screen.height/10), "MIRA")) {


}

}

}

Figura 27 Submenú equipos aplicación RA




37

6.6.3.4. Codigo C# instructivo.

using UnityEngine;


public class back : MonoBehaviour {


void OnGUI () {

GUI.skin = piell;


if(GUI.Button(new

Rect(Screen.width/28,Screen.height/20f,Screen.width/5,Screen.height/10), "Menu principal")) {


}

}

}

Figura 28 pantalla de instrucciones aplicación RA




38

6.6.3.5. Codigo C# acerca de.

using UnityEngine;


public class atras_acercade : MonoBehaviour {


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")) {


}

}

}

Figura 29 pantalla de “acerca de” aplicación RA




39

6.6.3.5. Codigo C# botón descarga marcador.

using UnityEngine;


public class main_menu : MonoBehaviour {


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




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




41

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


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;


[AddComponentMenu("Camera-Control/Mouse Look")]

public class MouseLook : MonoBehaviour {



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);



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;



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.



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;



46

// 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



47

Figura 34 Modelo 3D estacion Topcon GTS 213 aumentado con la aplicacion de RA


Nivel Topcon AT-B4

Figura 35 Modelo 3D nivelTopcon AT-B4 aumentado con la aplicacion de RA




48

o GPS Topcon HiperLite

Figura 36 Modelo 3D GPS Topcon HiperLite aumentado con la aplicacion de RA


o Trípode topográfico metálico.

Figura 37 Modelo 3D tripode topografico metalico aumentado con la aplicacion de RA




49

o Mira topográfica metálica.

Figura 38 Modelo 3D mira topografica metalica aumentado con la aplicacion de RA




50

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.



51

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.



52

9. Bibliografía.

© Fraunhofer-Gesellschaft. (10 de diciembre de 2014). Fraunhofer. Obtenido de

https://www.fraunhofer.de/en.html

ARtoolKit. (10 de 12 de 2015). artoolkit. Obtenido de http://artoolkit.org/documentation/

Augment. (07 de 12 de 2015). Augment. Obtenido de Augment: http://www.augment.com/es/

Aurasma. (05 de 12 de 2015). Aurasma. Obtenido de Aurasma:

https://aurasma.zendesk.com/hc/en-us/articles/206534245-What-is-the-Aurasma-SDK-

CODIWANS. (s.f.). CODIWANS. Obtenido de blog.codiwans :

http://blog.codiwans.com/realidad-aumentada-un-gran-aliado-para-la-educacion-parte-i/

Fingas, J. (2013). engadget. Obtenido de http://www.engadget.com/2013/08/22/fraunhofer-ipad-

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Layar . (10 de 12 de 2015). layar. Obtenido de layar: https://www.layar.com/features/all-

features/

Reinoso, R. (2 de Febrero de 2008). TecnoTIC. Obtenido de

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

la realidad aumentada como alternativa metodológica...

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