Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji Vol. 10, 2000, str. 38-1:38-7 ISBN

Transkrypt

1 Polskie Towarzystwo Fotogrametrii i Teledetekcji Sekcja Fotogrametrii i Teledetekcji Komitetu Geodezji PAN Komisja Geoinformatyki PAU Zakład Fotogrametrii i Informatyki Teledetekcyjnej AGH Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji Vol. 10, 2000, str. 38-1:38-7 ISBN Jacek Gołka Janusz Haliński F O T O G R A M E T R IA C Y F R O W A W A R C H IT E K T U R Z E - N O W E M O Ż L IW O Ś C I IN W E N T A R Y Z A C J I I A R C H IW IZ A C J I O B IE K T Ó W Dokonujący się bardzo szybki postęp w dziedzinie sprzętu kom puterowego, cechujący się coraz większą w ydajnością oraz szybkością działania, spowodował w dziedzinie fotogrametrii rozwój technik opracowania zdjęć zapisanych w postaci cyfrowej. O ile w dziedzinie fotogrametrii lotniczej opracowania cyfrowe są obecnie coraz powszechniej stosowane, to w zakresie fotogrametrii naziemnej - a w tym fotogrametrii architektonicznej - opracowania takie sąjeszcze stosunkowo rzadkie. Niniejszy referat powstał na bazie ponad dwuletnich doświadczeń, jakie zdobyto w Firmie wdrażając technologię fotogrametrii cyfrowej w opracowaniach obiektów architektonicznych. 1. Proces technologiczny, stosow any sprzęt i oprogram owanie Do wykonania zdjęć wykorzystywana jest kamera UMK oraz aparat fotograficzny średnioformatowy 6x6 cm, służący głównie do wykonywania zdjęć mniejszych fragmentów opracowywanego obiektu np. detali architektonicznych, małych pomieszczeń, do wypełniania martwych pól na zdjęciach wykonanych kam erą fotogrametryczną. Zam ianę obrazu analogowego z kliszy na obraz cyfrowy wykonuje się na skanerze Photoscan TD Intergraph. Zeskanowane obrazy cyfrowe podaje się korektom w programie Photoshop. Takie obrazy są materiałem wsadowym dla autografu cyfrowego VSD, będącego podstawowym elementem ciągu technologicznego. M ożliwość opracowania dowolnych stereogramów i fotogramów, zarówno metrycznych, jak i niemetrycznych to główne zalety VSD, pozwalające sprostać większości zadań w dziedzinie inwentaryzacji fotogrametrycznej. W przypadku obiektów architektonicznych najczęściej pracuje się na modelach stereoskopowych. Warto w tym miejscu zauważyć, że inwentaryzowane obiekty często cechuje duża głębia. Należy więc pamiętać, że na obrazie cyfrowym stałej wielkości piksela odpowiadają różne jego wielkości w terenie - mniejsze dla planów bliskich i większe dla planów dalekich. Chcąc zachować dobrą jakość obrazu cyfrowego w całym zakresie modelu, rozdzielczość w procesie skanowania dobierana jest do planów dalszych. Natom iast w pracach polowych podczas wykonywania zdjęć szczególną uwagę zwraca się na uzyskanie odpowiedniej dla fotografowanego obiektu głębi ostrości. W ektorowe przedstawienie obiektu powstałe w wyniku prac wykonanych w VSD jest ostatecznie opracowywane w program ie M icrostation. W pewnych przypadkach płaskie fragmenty obiektów w arto przedstaw ić

2 38-2 Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 10, Kraków 2000 w postaci fotoplanów. Fotoplany te tworzy się przetwarzając obrazy cyfrowe, korzystając z oprogram owania 1RASC. Wyniki opracowań udostępniane są w postaci wyplotów lub plików graficznych zapisanych na nośniku magnetycznym. 2. Przykłady opracowań wykonanych w technologii cyfrowej 2.1. Ratusz w Zamościu Celem pracy było wykonanie inwentaryzacji fotogrametrycznej elewacji frontowej Ratusza wraz ze schodami. Był to pierwszy obiekt opracowany w Firmie w technologii cyfrowej. Szczegóły z wykonanych prac zawarto w referacie [Gotka, Haliński, 1998/ Dom Spotkania w Dąbrowicy k. Lublina Opracowanie obejmowało inwentaryzację fotogrametryczną baszty dawnego Pałacu Firlejów, z uwzględnienem detalu architektonicznego. Obiekt został opracowany w jednolitym układzie odniesienia. Opracowany w VSD model przestrzenny baszty był podstawą do sporządzenia odpowiednich rzutów. Płaskie fragmenty elewacji wieży o skomplikowanej fakturze (cegły, kamienie, pozostałości tynków) opracowano w postaci fotoplanów, które wierniej niż rysunek wektorowy oddają ich wygląd. Jednocześnie zmniejszono w ten sposób czas opracowania Zamek w Chudowie Celem pracy było wykonanie modelu całego obiektu, również wnętrza, w postaci zorientowanych w jednolitym układzie odniesienia cyfrowych stereogramów. Dodatkowo wykonano rzuty prostokątne ścian zamku w postaci fotoplanów. Zleceniodawca, jako użytkownik systemu VSD, zrezygnował z czasochłonnego i kosztownego opracowania wektorowego na rzecz dokumentacji, która daje mu możliwość prowadzenia pomiarów i analiz w dowolnym czasie, w zakresie niezbędnym dla bieżących potrzeb.

3 J. Golka, J. Maliński: Fotogrametria cyfrowa w architekturze * Fig. 1: Ratusz w Zamościu

4 38-4 Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 10, Kraków Fig. 2: Dom Spotkania w Dąbrowicy k. Lublina

5 J. Gołka, J. Maliński: Fotogrametria cyfrowa w architekturze ii. "r J ot*- i. "-?*: yjj^^gw is*3as t ^ s r p? (t * " "-..;-:.s?- SiV«f rss*^1. j2g. >v *Ł: Im? y v*w * >/ "V - * 5 _ v.-.i ::S> * ' '* *w - { ' IF * *» ' -Vf $ * * -. # >*: s f c v & J S r; fc: f e la Je* w r v. ; i '3 s $ j k. ;,, * -& * ; ;,.» -...'...i.., :>;... "; ' i jv* 1; r, * v-,r ; yf~*?1- «P /-->vk--s 3!S e AHilfV 1"% -. v /^ : r vj r,.-,' v,. r '/ - - r~ę ':? $ss}. j * T«. -, * * n% :--f' > $*'» X--:.ł: JjjMff-- fc - ~ '. ' sr w l i r ite fefc, -JvV-- \ A ~, t" ft*? J ;% 3 ^??<ĘL Jgfec ęsi.wv>>. ->:V'$?> ę-.^.; & V.- :33 Ś(S-! AO'* _ y p f f i 4 - *,;>v p - f e v > sird -'..4 ^ i t* j v. ;tc ^-'' >*-. r»*» -lx'vv,.: ' '* t«t_~. <r-~{ *. - W..- '*... - ; :-.r * - T*V' '?', A ^ :^ ; > ^ y.-... y, 7~'i i-ul 's i_-,,.- ' -V',*. ' '^*-'*jiifv. s-' I, _ W^M **&t ^bm ^3B. XML,... Fig. 3: Zam ek w Chudowie

6 38-6 Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 10, Kraków Zalety stosow ania technologii cyfrow ej Technologia opracowań cyfrowych w odniesieniu do tradycyjnych opracowań analogowych zasadniczo zmieniła opracowanie kameralne wyników pomiarów. Komputer wyposażony w odpowiednie oprogramowanie zastąpił tradycyjny autograf, gdzie model obiektu można obserwować tylko w czasie, kiedy para zdjęć tworząca stereogram jest założona na nośnikach autografu. Obecnie stereogram zostaje zapisany na stałe i jego obserwacja w dowolnym czasie nie wiąże się z ponownym strojeniem. M ożliwość trójwymiarowego opracowania graficznego poprzez wektoryzację stereomodelu pozwala uzyskać materiał do dalszej obróbki w innych programach graficznych. Łatwo wtedy generować rzuty, przekroje i rozwinięcia. Dzięki możliwości opracowania zdjęć niemetrycznych w systemie VSD (transformacja DLT) coraz szerzej stosuje się do wykonywania zdjęć kamery niemetryczne. Obniża to koszty wykonania prac. Opracowanie ostatecznego produktu inwentaryzacji jakim jest model wektorowy oraz jego pochodne (rzuty, przekroje, rozwinięcia) jest najbardziej czasochłonną częścią wykonywanych prac. W zależności od stopnia skomplikowania obiektu, skali i zakresu opracowania, nakład prac związanych z opracowaniem graficznym może wielokrotnie przewyższać czas i koszty wykonania stereomodeli. M ając powyższe na uwadze, można wykonać stereomodele całego obiektu, a opracowanie wektorowe ograniczyć do niezbędnego minimum, w celu zaspokojenia bieżących potrzeb służb architektoniczno-konserwatorskich, budowlanych i innych. Zawsze istnieje możliwość uzupełnienia opracowania w dowolnym czasie. M ożna tym samym uniknąć kosztownych graficznych opracowań kompleksowych. Należy pam iętać, że graficzne opracowanie wektorowe jest pochodną z wykonanych stereomodeli i zawsze zawiera mniejszy w stosunku do nich zakres informacji. W idoczne jest to szczególnie wyraźnie w opracowaniach skomplikowanych form i kształtów, których przedstawienie wektorowe ma często charakter subiektywny, zależny od zdolności i predyspozycji wykonawcy. Praca na stereomodelu umożliwia specjalistom wierne odtworzenie geometrii oraz pełniejszą analizę plastyki, stylu i charakteru obiektu będącego przedmiotem zainteresowania. Zapis obiektu w postaci zestrojonych w jednolitym układzie odniesienia cyfrowych stereogramów stanowi więc doskonały materiał archiwizacyjny. Zapis taki pozwala połączyć zalety obserwacji obrazu fotograficznego z możliwością pomiarów w przestrzeni trójwymiarowej. Przy obecnym, powszechnym braku środków finansowych na wykonywanie konserwacji, wiele obiektów architektonicznych może ulec zniszczeniu, a brak inwentaryzacji ich stanu uniemożliwi przywrócenie im dawnej świetności. Archiwizowanie obiektów w postaci stereogram ów cyfrowych może być stosunkowo tanim sposobem ocalenia inform acji o nich, co umożliwi w przyszłości ich w ierną rekonstrukcję. Zastosowanie technik cyfrowych w fotogrametrii nie spowodowało zmian w jej podstawach. Obecnie, tak jak i wcześniej opracowuje się obiekty w przestrzeni trójwymiarowej przy użyciu wyrafinowanego aparatu matematycznego. Różnica polega przede wszystkim na rodzaju i jakości materiałów powstających w wyniku prac z użyciem technik oferowanych przez fotogrametrię cyfrową. Nie jesteśm y ju ż uzależnieni od skali opracowania, podobnie jak w przypadku mapy wektorowej przechowujemy nasze obiekty w pamięci komputera, w ich naturalnych wymiarach. Możemy łatwo tworzyć różne opracowania fakultatywne, dopasowane do wymagań poszczególnych odbiorców. Możemy w reszcie

7 J. Gołka,./ Maliński:,, Fotogrametria cyfrowa w architekturze 38-7 przekazywać im dane w formie numerycznej, co pozwala na wejście naszych opracowań do obiegu informacji elektronicznej. Tak więc fotogrametria w postaci cyfrowej znacznie poszerzyła krąg swych potencjalnych użytkowników i odbiorców. Wszędzie tam gdzie liczy się precyzja oddania geometrii obiektów, zastosowanie technik fotogrametrii cyfrowej daje w ymierne korzyści ekonomiczne. Literatura 1. G o łk a J., H a liń s k i J., 1998, Wykorzystanie możliwości fotogram etrii cyfrowej w opracowaniach architektonicznych na przykładzie elewacji frontow ej Ratusza w Zamościu, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji Vol. 8, Kraków Recenzował: dr inż. Andrzej Wróbel