PROPAMÁTKY | Zpravodajství - Dokumentace památek ve 21. století v souvislostech

Hlavní strana>>Zpravodajství>>Celá ČR>>Celá ČR>>Dokumentace památek ve 21. století v souvislostech

Zpravodajství

Celá ČR

Dokumentace památek ve 21. století v souvislostech

16. 12. 2020 Informační model budovy (BIM) zámku Pravonín | Foto: G4D s.r.o. | Licence: Všechna práva vyhrazena ČESKÁ REPUBLIKA | 3D laserové skenování a fotogrammetrické zaměření objektů představují nejucelenější metodu umožňující tvorbu podrobné dokumentace stavu budovy. Své nemalé zkušenosti v oboru uplatňuje společnost G4D s.r.o., odborný partner portálu PROPAMÁTKY.

Společnost provádí moderní způsoby sběru a kvalitní zpracování 3D dat, zahrnující jejich samotné získání v terénu, následné zpracování a především využití 3D i 2D výstupů. Na základě těchto parametrů je možné nedestruktivním způsobem získat veškeré potřebné údaje pro rekonstrukci objektu, využitelné například také k jeho prezentaci. Praktický postup představíme na příkladě obnovovaného zámku Pravonín na Benešovsku, který se dlouhodobě nacházel v havarijním technickém stavu. Uvedené metody zahrnují takzvaný neselektivní sběr dat. Je tedy zaměřeno vše viditelné, ve zvoleném rozlišení v interiérech i exteriérech včetně špatně dostupných míst, jako bývají střešní partie a další nebezpečné nebo nepřístupné části objektu.

První fáze – zaměření dat v terénu
Při 3D laserovém skenování jsou provedeny desítky až stovky skenů. Tělo skeneru se otáčí horizontálně kolem své osy o 180° a zároveň se o 360° otáčí vertikálně zrcátko, které rozmetá okem neviditelný paprsek laseru třídy 1. Při tomto pohybu se měří úhly a délky jednotlivých bodů, na které paprsek dopadne. Skener měří pomocí polární metody (měření délky a úhlu) miliony bodů za sekundu s lokální polohovou přesností v řádu milimetrů. Na SD kartu se ukládají již souřadnice jednotlivých bodů, odrazivost materiálu, takzvaná intenzita ve stupních šedi a volitelně také barva. Vzdálenost mezi polohami jednotlivých skenů se volí dle členitosti objektu v řádu jednotek metrů tak, aby byl vykrytý celý prostor stavby včetně rohů, záhybů, zákoutí a kleneb. V Pravoníně bylo takových skenů nasnímáno celkem 552 během pěti skenovacích dnů.

K fotogrammetrickému zaměření byl nasnímán soubor pozemních a leteckých snímků z dronu. Uvedené metody bylo využito především pro zaměření exteriéru objektu. Proces pořízení snímků vyžaduje striktní dodržení pravidel, především dostatečný překryt mezi fotografiemi, úhel záběru a dostatečné množství snímků tak, aby byl vykryt požadovaný prostor. Tento úkon ovlivňuje konečnou kvalitu 3D modelu. Celkem bylo pro tvorbu 3D dokumentace nasnímáno 2 513 fotografií. Výsledný projekt byl zpracován v národním souřadnicovém systému S-JTSK. Do tohoto souřadnicového systému byl transformován na základě zaměřených identických bodů geodetickou GPSkou, jejíž přesnost se pohybuje mezi 2–3 centimetry.

Druhá fáze – zpracování dat
Zpracování takzvaných hrubých dat se provádí ve specializovaných softwarech. U laserových skenů je klíčovým krokem registrace neboli precizní pospojování jednotlivých skenů do jednoho celku. Úkon vyžaduje důkladnou kontrolu, během níž je nutné zachovat na sebe navazující kompaktní mračno bodů. Na pečlivé registraci přímo závisí kvalita následujících výsledků. Pro zpracování je nutná značná zkušenost, zvláště pokud se jedná o stovky až tisíce skenů.

U obrazových dat je třeba vypočítat takzvané prvky vnitřní a vnější orientace, tedy zpětné určení místa, ze kterého byl snímek pořízen. Po výpočtu orientace je možné vypočítat souřadnice objektu zaznamenaného na snímcích, a tím vytvořit 3D digitální kopii objektu. Během výpočtu vznikají odlehlé body. Tyto body tvoří takzvaný šum, který se v následném dalším zpracování odstraňuje tak, aby výsledkem bylo celistvé, barevně vyvážené, stejně husté mračno bodů. Výsledné rozlišení lze určit tak, aby byl rozumný poměr datové velikosti mračna a dostatečného vykrytí povrchu. Rozlišení se nejčastěji u historických objektů pohybuje kolem pěti milimetrů. Výsledné mračno bývá rozděleno do několika částí, například po patrech, aby při dalším zpracování nebylo třeba otevírat příliš velké soubory, které budou načteny v paměti počítače.

Třetí fáze – tvorba výstupů
Předností 3D skenování je nepřeberná šíře možností následného zpracování. V případě Pravonína byly z mračna bodů vytvořeny tyto výstupy:

2D stavební dokumentace v půdorysech, řezech a situačních plánech
2D ortofotoplán fasád se záznamem materiálů, prvků a poruch
3D stavební dokumentace – model pro následnou správu v BIM softwaru (informační model budovy)
3D síťový model s fotorealistickou texturou o celkovém počtu 25 milionů trojúhelníkových ploch, který má užití jako detailní dokumentace daného stavu v daný okamžik umožňující měřit vzdálenosti nebo jej lze využít také pro prezentační účely

V případě opakovaného skenování se nabízí možnost tvorby rozdílového modelu se zvýrazněním rozdílů sledujících změny v určeném časovém úseku. Neméně zajímavá je realizace kopie objektu v měřítku formou 3D tisku. V případě převodu stavby do virtuální nebo rozšířené reality lze vytvořit mimo jiné aplikaci pro rozličné edukativní formy seznamující s historií budovy. Srozumitelná forma v intuitivním grafickém rozhraní umožňuje z jednoho místa zobrazit veškeré digitální výstupy. Výhodou například u výkresové dokumentace je možnost dynamicky měnit viditelnost vrstev výkresu a ortofot. 3D data objektů nabízí široké spektrum zpracování a využití. Jsou to dále mimo jiné tvorba fyzických modelů, možnost získání výstupních grafických údajů ve vysokém rozlišení vhodných pro tisk, digitální restaurování s možností představení budoucího stavu památek či exemplářů, vznik interaktivních galerií a muzeí nebo široké využití v popularizaci památek formou virtuálních prohlídek.

Zpráva z Katalogu služeb vznikla v rámci mediální spolupráce s redakcí portálu PROPAMÁTKY. Více bližších informací naleznete na stránce G4D nebo také v KATALOGU SLUŽEB, aktuality také na FACEBOOKU.