Evolución de la producción científica sobre los conceptos HBIM y modelado 3D en la gestión de obras patrimoniales

Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020. 89 Evolución de la producción científica sobre los conceptos HBIM y modelado 3D en la gestión de obras patrimoniales Scientific production evolution of HBIM concepts and 3D modeling in the management of heritage interventions Jose Pablo Bulgarelli-Bolaños1, Ileana Hernández-Salazar2, Francisco Pinto-Puerto3 Bulgarelli-Bolaños, J; Hernández-Salazar, I; Pinto-Puerto, F. Evolución de la producción científica sobre los conceptos HBIM y modelado 3D en la gestión de obras patrimoniales. Tecnología en Marcha. Edición especial. Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020. Pág 89-101. https://doi.org/10.18845/tm.v33i8.5512 1 Instituto Tecnológico de Costa Rica. Costa Rica. Correo electrónico: [email protected]. https://orcid.org/0000-0001-5476-6544 2 Instituto Tecnológico de Costa Rica. Costa Rica. Correo electrónico: [email protected]. https://orcid.org/0000-0002-2355-0270 3 Universidad de Sevilla. España. Correo electrónico: [email protected]. https://orcid.org/0000-0003-4608-6818 Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020.90 Palabras claves Modelado tridimensional; gestión de la información; patrimonio arquitectónico; intervención patrimonial; análisis bibliométrico. Resumen Esta publicación tiene como objetivo presentar un análisis bibliométrico, descriptivo y retrospectivo de la producción científica registrada en la base de datos Elsevier Scopus, durante el periodo comprendido entre el año 2012 y febrero 2020, en torno a publicaciones cuyas palabras claves involucran los conceptos HBIM, management y model. El trabajo se desarrolló como parte del proyecto de investigación “Herramientas de gestión y conservación programada en intervenciones de bienes inmuebles patrimoniales en Costa Rica”4. Los resultados de este análisis fueron un insumo importante a la actividad de búsqueda de información sobre las fases de ejecución y cierre de los proyectos de intervención de bienes inmuebles patrimoniales a nivel nacional e internacional. En total se analizaron 77 publicaciones realizadas por 227 autores distintos de 86 instituciones en 18 países. Se identificaron los principales autores, el momento en que publicaron, así como las principales afiliaciones y los países donde se ha realizado mayor producción científica con respecto a los conceptos indicados. A pesar de que la tendencia de la producción científica se relaciona mayoritariamente con el diseño arquitectónico, se determinó que el modelo 3D es el concepto que permite asociar el campo científico del manejo de información con el de la gestión del patrimonio. Keywords Three-dimensional modeling; information management; architectural heritage; heritage intervention; bibliometric analysis. Abstract This publication aims to present a bibliometric, descriptive and retrospective analysis of the scientific production registered in the Elsevier Scopus database, during the period from 2012 to February 2020, around publications whose keywords involve the concepts HBIM, management and model. The work was developed as part of the research project “Management and conservation tools programmed in real estate interventions in Costa Rica”. The results of this analysis were an important input to the activity of searching for information on the phases of execution and closure of real estate intervention projects at the national and international level. A total of 77 publications by 227 different authors from 86 institutions in 18 countries were analyzed. The main authors were identified, as well as the time of publication, the main affiliations and the countries where the greatest scientific production has been carried out with respect to the concepts indicated. Despite the fact that the trend in scientific production is mostly related to architectural design, it was determined that the 3D model is the concept that allows associating the scientific field of information management with that of heritage management. 4 Proyecto avalado y financiado por la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del Instituto Tecnológico de Costa Rica, coordinado por el Mstr. Arq. Jose Pablo Bulgarelli Bolaños. Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020. 91 Introducción Como es conocido en la literatura científica, los proyectos de intervención de bienes inmuebles con valor patrimonial (proyectos IBIP) presentan complejidades distintas a las de una obra nueva, dichas complejidades parten de su consideración histórica, y la de ser depositaria de testimonios que le confieren el papel de documento y determinan su puesta en valor, produciendo como consecuencia modificaciones en los procesos de gestión, en las fases del ciclo de vida del proyecto, así como en las etapas de funcionamiento del inmueble. Por otra parte, [1] indica que el Estado Costarricense, por medio de diversas entidades, es el propietario de un porcentaje aproximado al 80% del patrimonio construido del país, sin embargo, no cuenta con protocolos estandarizados de los procesos de intervención que garanticen que su valor documental no se vea afectado por pérdidas insustituibles y, que los recursos invertidos en este tipo de proyectos sean aprovechados. La presente publicación se enmarca dentro el proyecto de investigación titulado: “Herramientas de gestión y conservación programada en intervenciones de bienes inmuebles patrimoniales en Costa Rica”, el cual se encuentra avalado y financiado por la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del Instituto Tecnológico de Costa Rica; y cuenta con la colaboración del Departamento de Arquitectura de la Universidad de Boloña, el Departamento de Expresión Gráfica e Instituto Universitario de Arquitectura y Ciencias de la Construcción de la Universidad de Sevilla, y el Centro de Investigación y Conservación del Patrimonio Cultural del Ministerio de Cultura y Juventud. El trabajo colaborativo entre estas instituciones pretende integrar metodologías HBIM (Heritage Building Information Modeling), con la sugerida por el PMI (Project Management Institute) para gestionar, administrar y dirigir las fases de puesta en valor, ejecución, cierre y conservación programada de proyectos IBIP en Costa Rica. El primer objetivo de la investigación al que se vincula esta publicación es conocer cómo se desarrollan estas fases en los proyectos IBIP. El presente artículo es el resultado de un análisis bibliométrico, para la identificación de la producción indexada publicada hasta la fecha, quiénes son los principales autores y desde qué lugares se han desarrollado las investigaciones, con el fin de que la búsqueda de información documental fuese pertinente para el diagnóstico propuesto como primer producto del proyecto. Se utilizó el paquete realizado por Aria y Cuccurullo [2] que, ofrece un conjunto de herramientas para la investigación cuantitativa en cienciometría y bibliometría; entendiendo a la primera como la ciencia que estudia la producción científica para medirla y analizarla, pero que se basa en la bibliometría. En este sentido en Moral-Muñoz et al [3] se indica que la bibliometría se divide en dos campos de estudio, el primero es el análisis de rendimiento, cuyo objetivo es evaluar a los diferentes actores científicos tales como investigadores, instituciones, países, entre otros, por medio de índices bibliográficos basados en publicaciones y datos de citas. El segundo, según Moral-Muñoz et al [3], es el análisis de la cartografía científica, la cual se basa en la representación topológica y temporal de la estructura cognitiva y social de un campo de investigación particular. Específicamente en esta publicación, se hicieron ambos análisis y se emplearon tres palabras claves para la búsqueda de la información. La primera fue el acrónimo HBIM que, por sus siglas en inglés, hace referencia al modelado de la información de construcciones patrimoniales; es decir, toma la base conceptual y operativa de BIM (Building Information Modeling) y la adapta mediante protocolos específicos, a las particularidades de los proyectos IBIP lo que según Chihib et al [4] ayuda a los arquitectos, ingenieros y contratistas a trabajar en un modelo digital coordinado, dando a todos una mejor comprensión de cómo su trabajo particular se vincula con el proyecto global. Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020.92 La siguiente palabra clave en la búsqueda fue management, debido a que el equipo deseaba identificar la relación del HBIM en los procesos de gestión, dirección y administración dentro del ciclo de vida de los proyectos IBIP. Por último, el concepto de modelo (model) se utilizó como palabra de búsqueda ya que, en los procesos HBIM, este consiste en una simplificación intencionada de la realidad resultado de un proceso de estudio y análisis que debe desarrollar el proyecto; es decir, se considera su utilidad como herramienta no solo de referencia entre el pensamiento abstracto y la obra finalizada, sino también su potencial para el control y seguimiento del proyecto durante todas sus fases. Metodología En el presente análisis todas las publicaciones científicas utilizadas se encuentran indexadas en la base de datos Elsevier Scopus. Según Chihib et al [4] esta plataforma es útil para los estudios bibliométricos porque permite descargar información masiva para numerosos análisis. Particularmente la búsqueda se realizó en febrero 2020 y se planteó extraer publicaciones que incluyeran los conceptos HBIM, management y model, en el título, en el resumen o en el apartado de palabras claves, sin indicar un periodo determinado y en cualquier idioma. La búsqueda se efectuó incluyendo las siguientes citas: ( TITLE-ABS-KEY ( hbim ) AND TITLE-ABS- KEY ( management ) AND TITLE-ABS-KEY ( model ) ) AND ( EXCLUDE ( SUBJAREA , “CHEM” ) ). De esta forma, en la primera consulta se encontraron todas las publicaciones vinculadas a HBIM, en la segunda se filtraron los trabajos que contemplaran el tema de la gestión y en el tercer filtro se identificaron cuáles publicaciones incluían el modelo dentro de su trabajo. Por último, después de una revisión de las subáreas de búsqueda se eliminaron aquellas vinculadas a química, ya que se consideró que no tenían relación directa con el objeto de estudio de la investigación. El documento generado por la base de datos utilizada se guardó en formato .bib y se analizó utilizando el paquete R de bibliometrix por medio de la herramienta biblioshiny [1]. Como se indica en Chihib et al [4] la consulta principal proporciona información básica como la fuente de publicaciones según sus autores, instituciones y sus ubicaciones geográficas. Además, para esta publicación se describe y explica el diagrama de los tres campos principales. Con respecto a los autores, se identifican los más importantes y la producción de estos a través del tiempo con el objetivo de conocer los principales exponentes en los ámbitos definidos por el proyecto. Con respecto a los documentos, se describe la información sobre documento con mayor citación mundial con el objetivo de conocer el impacto que ha tenido dentro de la producción indexada, así como su alcance dentro del campo de estudio definido por el proyecto de investigación. Además, para este análisis se describe la estructura intelectual que se trabaja en torno a la red de co-citación. Por último, los registros se sistematizaron en hojas de Excel y se generaron gráficos donde se diagrama la información para facilitar su lectura y comprensión. Resultados Diagrama de tres campos principales Este diagrama permite relacionar información de campos destacados de las publicaciones tales como palabras claves, autores, países, referencias, entre otros; permitiendo a los investigadores identificar vínculos entre los diferentes campos que lo lleven a la obtención del estado del arte de su investigación. El gráfico es más conocido como Diagrama de Sankey y según Riehmann et al [5] se utiliza principalmente para visualizar flujos o vínculos entre diversas redes y procesos, además de ilustrar información cuantitativa sobre temáticas y sus referencias. Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020. 93 La intensidad de los flujos que se generan es correspondiente con la cantidad de referencias acerca de las diferentes temáticas definidas. Para realizar un análisis del campo de aplicación de las temáticas pertinentes para el documento, se consideró importante identificar las palabras claves más empleadas en las publicaciones analizadas. Esta información se relacionó con los principales autores de estas y con los países en los cuales se desarrollaron las investigaciones. La figura 1 es producto del cruce de esta serie de variables, donde la intensidad de cada flujo revela la cantidad de conexiones que existen entre cada una de ellas. Para los 77 registros obtenidos de la base de datos Elsevier Scopus, las cinco palabras clave más empleadas fueron HBIM, Cultural Heritage, Laser Scanning, Heritage Management y Photogrammetry. De este resultado se puede concluir que los principales trabajos de investigación desarrollados en la temática relacionada al proyecto, se han concentrado en el campo del patrimonio cultural, su gestión y el manejo de técnicas de conservación e intervención basadas en la aplicación de nuevas tecnologías. Figura 1. Gráfico de los tres campos principales; izquierda: autor, centro: palabras claves, derecha: países. Por otra parte, se decidió realizar un filtro a la cantidad de autores, palabras claves y países desde los cuales se están produciendo la mayor cantidad de publicaciones indexadas en el área de estudio determinado para esta investigación. El gráfico destaca los diez principales autores que han desarrollado trabajos dentro de la temática. Existen cinco autores principales, los cuales poseen el mayor número de publicaciones relacionadas al HBIM: Banfi, Brumana, Previtali, Oreni, y Barazzetti; estos son los referentes en la materia dentro de esta búsqueda temática. En cambio, Murphy figura como otro de los autores más relevantes, principalmente por relacionar el concepto HBIM con la aplicación específica de las nuevas tecnologías en la Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020.94 conservación del patrimonio, tales como el escáner láser, la fotogrametría y el modelado 3D; mientras que Brumana, Previtali y Banfi vinculan el tema del HBIM con el uso de la fotogrametría. Finalmente, los conceptos management y heritage management son los últimos en relacionarse en la figura 1. En este gráfico los cuatro autores que relacionan el tema del management con HBIM son: Brumana, Oreni, Cuca y García-Valldecabres; sin embargo, a Murphy se le relaciona específicamente con el tema de la gestión del patrimonio. Otro de los campos que se analizó en el gráfico, fueron los países desde donde se desarrollan más investigaciones relacionadas a los tres conceptos pertinentes del análisis. De los diez países más importantes en la temática, la mayor cantidad de producción científica indexada se desarrolla en Italia, seguida de cerca por España e Irlanda, no obstante, también se han realizado numerosas publicaciones en países como Canadá, Reino Unido y China. Autores más relevantes Se realizó un análisis de los autores más relevantes relacionados con los tres conceptos en cuestión para determinar la cantidad de trabajos publicados y el grado, en el cual dichos autores han influido en el desarrollo de nuevas investigaciones. Otro elemento importante que se analizó fue lo que en Aria y Cuccurullo [2] se denomina autoría fraccional, la cual cuantifica las contribuciones de un autor individual a un conjunto de artículos publicados, bajo el supuesto de una contribución uniforme de los coautores en cada artículo. A continuación, se adjunta el cuadro 1 que refleja el número de artículos publicados y aquellos fraccionados por autor, donde destacan nuevamente: Banfi, Brumana, Previtali, Oreni, y Barazzetti. Cuadro 1. Autores más relevantes Autores Num. Artículos Autoría fraccional Num. Artículos fraccionados BANFI F 8BANFI F 3.060 BRUMARA R 8NA NA 2.000 PREVITALI M 7ORENI D 1.935 ORENI D 6BRUMARA R 1.643 BARAZZETTI L 4PREVITALI M 1.393 MURPHY M 4NESPECA R 1.250 GARCÍA-VALLDECABRES J 3LIN YC 1.167 QUATTRINI R 3CASTELLANO-ROMÁN M 1.000 BLASCO MJV 2MEGAHE NA 1.000 BRUNO S 2PINTO-PUERTO F 1.000 Producción indexada de autores a través del tiempo Otro de los análisis realizados fue la función de producción indexada por autor a través del tiempo la cual, según Aria y Cuccurullo [1], calcula y traza la producción de los autores en términos de número de publicaciones y citas totales por año, indicando el número promedio anual de veces que cada autor y manuscrito han sido citados. Según los resultados, la producción indexada de los diez principales autores, relacionada a los conceptos HBIM, management y model, se ha incrementado a partir del año 2017. Murphy se muestra como el pionero en la publicación Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020. 95 de investigaciones vinculadas a estos conceptos con el único documento publicado en 2012 y un número de citaciones anuales de 10.33, no obstante, es hasta 2017 que vuelve a presentar una nueva investigación y realiza la publicación de dos nuevos trabajos. Brumana inicia su trabajo en el tema del HBIM en 2013, retoma la temática en 2017 y se mantiene constante con publicaciones anuales de entre uno y dos artículos hasta el año 2020. Banfi, inició su producción indexada en 2016 y desde entonces se mantiene constante hasta el año 2020, sus publicaciones alcanzan 9.67 citaciones por año. Esta situación es similar a la de Previtali, aunque este último autor, inició la investigación en el tema a partir del año 2017. Finalmente, el 2018 fue el año de más publicación registrada en Elsevier Scopus, donde ocho de los diez autores principales, publicaron trabajos relacionados en los temas pertinentes a la investigación. Documento con mayor citación mundial Las citaciones totales se definen en Aria y Cuccurullo [2] como el número de veces que un documento ha sido citado. La función de citas de bibliometrix genera el cuadro de frecuencias de las referencias más citadas o de los primeros autores (de las referencias) más citados. En el cuadro 2, se encuentran seis de los artículos con mayor citación mundial ordenados, según una relación entre la mayor frecuencia de Total de Citaciones (TC) y la mayor reiteración del TC por año. Según los primeros cinco resultados del análisis, en el cuadro 2 se aprecia el documento escrito por Dore y Murphy en el 2012 [6], el cual se considera como un artículo seminal que dio paso a otras investigaciones dado que presenta un total de 93 citaciones y 10.33 citaciones por año. Por otra parte, Oreni aparece como autor principal de tres artículos a nivel general, dos publicados en el 2013 y uno en el 2017; donde el documento en coautoría con Brumana, Georgopoulos y Cuca, del año 2013 [6], es el que destaca en el cuadro 2 con 49 citaciones totales y un promedio de 6.125 citaciones totales por año. Además, el artículo escrito por Bruno, De Fino y Fatiguso del 2018 [7] tiene un total de citación por año de 10.33 y 31 citaciones totales. Cuadro 2. Documentos con mayor citación global # Artículo Total de citaciones (TC) TC por año 1DORE C, 2012, PROC INT CONF VIRTUAL SYST MULTIMEDIA, VSMM: VIRTUAL SYST INF SOC 93 10.333 2BRUNO S, 2018, AUTOM CONSTR 31 10.333 3BRUMANA R, 2018, APPL GEO 21 7 4ORENI D, 2013, ISPRS ANN PHOTOGRAMM REMOTE SENS SPAT INF SCI 49 6.125 5ACAMPA G, 2020, GREEN ENERGY AND TECHNOLOGY 5 5 11 CAPONE M, 2019, ISPRS ANN PHOTOGRAMM REMOTE SENS SPAT INF SCI 7 3.5 En el cuadro general, también destaca como autor principal Brumana con un total de tres artículos entre 2017 y 2018; siendo para este autor el documento [9] el que presenta mayor cantidad de citaciones y citaciones anuales, 21 y siete respectivamente. Por otro lado, para el Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020.96 periodo de este análisis es importante mencionar el documento escrito por Acampa, Forte y De Paola en el 2020 [10]; publicado durante el primer trimestre del año; dado que posee a la fecha del análisis, cinco citaciones totales y cinco por año, número importante considerando que, de los 77 documentos analizados, 49 poseen al menos una citación y las restantes 28 publicaciones no poseen citación alguna. Por último, fuera de estos cinco documentos con mayor citación y mayor citación anual, considerando el año 2019 como el que registra más producción académica, el único documento que resalta es el escrito por Capone & Lanzara [11] con siete citaciones totales y 3.5 citaciones totales por año. Red de co-citación La co-citación de dos artículos se entiende, según Aria y Cuccurullo [1], cuando ambos se citan en un tercer artículo. Surwase et al [12] indican que la co-citación, es un método utilizado para establecer una similitud temática entre dos documentos y que los dos documentos son co-citados cuando ambos aparecen en la lista de referencia de un tercer documento, el cual se considera como un nodo. En el análisis bibliométrico estos últimos documentos no necesariamente están presentes dentro del grupo de artículos analizados. Además, en Surwase et al [12] se indica que en cuantos más trabajos se citen, más fuerte será su relación y la frecuencia de citación será definida como la frecuencia con la que se citan dos documentos juntos. Según Surwase et al [12], la co-citación de documentos se utiliza para realizar búsquedas en documentos similares, donde se agrupan los documentos por temas en común. Para esta publicación con respecto a la red de co-citación se utilizó como parámetro de campo 20 documentos, con el mismo número de nodos o conexiones y un logaritmo de agrupación de Louvain. El gráfico de la figura 2 presenta un diseño de red automático de bibliometrix [2]; en el cual, se pueden apreciar tres grupos relacionados semánticamente entre sí. Figura 2. Red de co-citación. Tecnología en marcha, Edición especial Escuela de Arquitectura y Urbanismo, Diciembre 2020. 97 Como se muestra en el cuadro 3, si se ordenan los resultados generales producidos por bibliometrix [2] según el índice de co-citación de mayor a menor, uno de artículos publicados por R. Volk en el 2014, específicamente Volk et al [13], forma la centralidad del Grupo o Clúster Tres. Los artículos escritos por Quattrini [14] y Garagnani [15] en el 2015 y 2013 respectivamente, conforman la centralidad del Grupo Uno. Por último, el artículo escrito por Murphy [16] representa la centralidad del Clúster Dos; cada uno liderando un tema en particular. Cuadro 3. Centralidades de co-citación Nodo Grupo o clúster Centralidad VOLK R. -2 3 42.30001066 QUATTRINI R. 2015-1 1 25.95069697 GARAGNANI S. 2013-1 1 21.92813895 MURPHY M. -3 2 15.43606389 Discusión La información con los resultados que arrojó el análisis realizado mediante el Diagrama de los tres campos principales, se sintetizó el cuadro 4. En ella se muestran los conceptos pertinentes al análisis bibliométrico de este artículo y los autores que han publicado en relación con estos. Se toma el concepto HBIM como el principal, dado que se trata de la palabra clave más relacionada con todos los autores. En segundo lugar, está el concepto de nuevas tecnologías que, si bien en el presente artículo el concepto de modelo es el que se analiza, temas como el escáner láser y fotogrametría son esenciales para el proceso de modelado. Cuadro 4. Relación de conceptos por autor. Concepto: HBIM NUEVAS TECNOLOGÍAS GESTIÓN Autores: Banfi Banfi Brumana Barazzetti Brumana Cuca Brumana Murphy García-Valldecabres Murphy Previtali Murphy Oreni Oreni Previtali En tercer lugar, se consideraron los conceptos de gestión y gestión patrimonial, ya que, son de las últimas diez palabras claves consideradas dentro del gráfico. Se concluye, por lo tanto, que a pesar de que los grupos de autores se clasifican según su relación con los conceptos; en un primer grupo se encuentran Brumana y Murphy; luego sobresalen Banfi, Oreni y Previtali; y finalmente, en un tercer grupo se encuentran Barazzetti, Cuca y García-Valldecabres, como los investigadores que poseen mayor injerencia en las temáticas del proyecto de investigación.