INWENTARYZACJA MURALU SMOKA WAWELSKIEGO METODAMI FOTOGRAMETRYCZNYMI INVENTORY OF WAWEL DRAGON S MURAL BY PHOTOGRAMMETRIC METHODS

Transkrypt

1 Magda PLUTA Tomasz NOSZCZYK Agnieszka GŁOWACKA Bartosz MITKA EPISTEME 26/2015, t. II s ISSN INWENTARYZACJA MURALU SMOKA WAWELSKIEGO METODAMI FOTOGRAMETRYCZNYMI INVENTORY OF WAWEL DRAGON S MURAL BY PHOTOGRAMMETRIC METHODS Streszczenie. W dzisiejszych czasach ortofotoplany odgrywają ważną rolę podczas inwentaryzacji architektonicznej. Ich niewątpliwie dużą zaletą jest dokładne odwzorowanie geometrii, co między innymi pozwala na zastosowanie ich w dokumentacji obrazów i polichromii. Z kolei współczesne murale znajdujące się w przestrzeni miejskiej są nie tylko aktem wandalizmu, ale coraz częściej formą nowoczesnej sztuki, która ze względu na swój charakter i umiejscowienie bardzo szybko ulega degradacji. Z uwagi na wysoką wartość artystyczną współczesnych murali, w celu ich dokumentacji wykorzystywane są metody fotogrametryczne. W artykule przedstawiono proces tworzenia ortofotoplanu muralu Smoka Wawelskiego znajdującego się na murze przy bulwarze Wołyńskim nad rzeką Wisłą. Słowa kluczowe: ortofotoplan, murale, graffiti, inwentaryzacja. Abstract. Nowadays orthophotoplans have a very important role in the architectural inventory. Their big advantage is undoubtedly providing an accurate geometry. Ortophotoplans allow documenting images and polychrome. The modern murals existing in the urban space is not only an act of vandalism, but more often a form of modern art, which, due to their nature and location can be rapidly destroyed. Due to the high artistic value of contemporary mural, for the documentation purposes, a photogrammetric methods are used. The paper presents the process of creating the orthophotoplans of Wawel Dragon s mural which is located on the boulevard Volyn on the Vistula River. Key words: orthophotoplan, murals, graffiti, inventory 117

2 WSTĘP 118 Magda Pluta, Tomasz Noszczyk, Agnieszka Głowacka Pojęcie street artu po raz pierwszy pojawiło się w latach 90. XX wieku i jest rozumiane jako dziedzina sztuki tworzona w miejscu publicznym. Zdaniem Krajewskiego, 2011 street art może stanowić środek tymczasowej rewitalizacji miasta, mający na celu poprawę estetyki miejsc charakterystycznych dla przestrzeni publicznej. Jako jedną z form street artu wyróżnia się murale. Stępień, 2010 murale definiuje jako dekoracyjne malarstwo ścienne, którego celem może być zarówno impresja odbiorcy, jak i reklamowanie jakiegoś produktu, usługi czy instytucji. Ze względu na wysoką wartość estetyczną oraz fakt, iż niejednokrotnie są one jedynie tymczasową formą rewitalizacji, warto je zachowywać w postaci obrazów cyfrowych. Do inwentaryzacji murali z powodzeniem można stosować metody fotogrametryczne. Technologia ortofotoplanów w inwentaryzacji architektonicznej jest wykorzystywana stosunkowo rzadko [Boroń i Pastucha 2012]. Częściej bazuje się na technologii fotoplanów, które z powodzeniem można stosować dla powierzchni płaskich, jednorodnych. W przypadku malowideł ściennych obiektów zabytkowych, powierzchnie na których są malowane charakteryzują się pewnymi zniekształceniami, co stwarza konieczność stosowania metody ortofoto, wykorzystującej Numeryczny Model Powierzchni Ściany [Boroń i Pastucha 2012]. Do opracowania ortofotoplanów autorzy wykorzystali tradycyjną linię technologiczną fotogrametrycznej stacji cyfrowej wykorzystywaną do tworzenia ortofotomapy ze zdjęć lotniczych. Inną metodę generowania ortofotplanów, opartą na danych z naziemnego skaningu laserowego zaproponowali Baścik i Dudek, Jako główną jej zaletę autorzy podają usprawnienie procedur pomiarowych, co w efekcie przyczynia się do obniżenia kosztów. W wyniku naziemnego skanowania laserowego pozyskiwana jest chmura punktów, stanowiąca rzeczywistą reprezentację mierzonego obiektu, gdzie dla każdego punktu wyznaczane są współrzędne x, y, z oraz intensywność (I). Wartość parametru I zależy od materiału, z którego wykonany jest obiekt [Boroń i in. 2007]. Warunki świetlne istotne w przypadku opracowań fotogrametrycznych, w przypadku pomiaru naziemnym skanerem laserowym nie wpływają na wynik końcowy [Baścik i Dudek 2009]. 1. MATERIAŁY I METODY Obiektem badań był mural Smoka Wawelskiego zlokalizowany w Krakowie na bulwarze Wołyńskim nad rzeką Wisłą. Mural liczył

3 Inwentaryzacja muralu smoka wawelskiego metodami... około 55 metrów długości oraz około 3 metry wysokości. Powstał z okazji Parady Smoków organizowanej corocznie w Krakowie. Inwentaryzacja graffiti podzielona została na dwa etapy: prace terenowe oraz prace kameralne. Jak wiadomo przetwarzanie opracowań stereoskopowych, jak i pojedynczych zdjęć wymaga istnienia fotopunktów, tj. punktów umieszczonych na zdjęciach i zarazem jednoznacznie identyfikowalnych w przestrzeni [Boroń i in. 2007]. Prace terenowe obejmowały dobór fotopunktów naturalnie usytuowanych na muralu, które jednocześnie były wyraźnymi szczegółami sytuacyjnymi, sporządzenie szkiców fotopunktów oraz pomiar tachimetryczny tych fotopunktów. Pomiar fotopunktów wykonano bezlustrowym tachimetrem elektronicznym Nikon NPL-352, w 2 seriach pomiarowych, w 2 położeniach lunety. Łącznie pomierzono 22 fotopunkty naturalne. Pozyskane obserwacje zostały następnie poddane opracowaniu, w wyniku którego wyznaczono współrzędne fotopunktów oraz ich błędy. Dla prac kameralnych przyjęto lokalny układ współrzędnych. Kolejny etap prac obejmował wykonanie zdjęć muralu. Do tego celu zastosowano aparat fotograficzny Canon EOS 400D ze stałoogniskowym obiektywem 20 mm. Aparat ten został wcześniej skalibrowany w programie Agisoft Lens, gdzie wyznaczono jego elementy orientacji wewnętrznej i parametry dystorsji obiektywu, tak aby możliwe było użycie aparatu jako metrycznej kamery fotogrametrycznej. Zdjęcia muralu wykonano w jednym szeregu, z pokryciem podłużnym na poziomie 60%. Łącznie wykonano 23 zdjęcia. Do opracowania ortofotoplanu wykorzystano oprogramowanie Dephos W module Project Manager założono projekt dla którego zdefiniowano kamerę fotogrametryczną, zgodnie z parametrami pozyskanymi w wyniku kalibracji (Tab.1). W kolejnym etapie zdefiniowano blok zdjęć. W tym celu do programu zaimportowano fotografie, w oparciu o które wykonano ortofotoplan. Dla fotografii wykonano orientację wzajemną, określającą wzajemne położenie zdjęć w momencie ich wykonywania. Orientacja zewnętrzna w programie Dephos wykonywana jest metodą niezależnych wiązek, może być przeprowadzona dla jednego modelu lub dla bloku zdjęć. Do jej wykonania niezbędne są punkty wiążące, rozmieszczone regularnie w sześciu rejonach Grubera [Kraszewski 2011]. Orientację wzajemną poszczególnych par zdjęć wykonano na minimum 6 dobranych manualnie punktach wiążących. Pomiar tych punktów wykonano metodą półautomatyczną, tj. punkty zostały do- 119

4 Magda Pluta, Tomasz Noszczyk, Agnieszka Głowacka brane ręcznie, natomiast wartości paralaksy poprzecznej wyznaczono automatycznie. W dalszej kolejności paralaksę należało skorygować manualnie, poprzez zmianę położenia punktów wiążących, dla których paralaksa poprzeczna przyjmowała wartość maksymalną (Rys.1). Tab. 1. Wynik kalibracji aparatu fotograficznego. długość ogniskowej [mm] 19, rozmiar piksela [mm] 0,0057 położenie punktu autokolimacji w układzie znaczków tłowych [mm] położenie punktu najlepszej symetrii w układzie znaczków tłowych [mm] X= -0,317 Y= -0,333 X= -0,317 Y =-0,333 rozmiar klatki zdjęciowej [mm] X= 22,2 Y =14,8 parametr dystorsji tangencjalnej P1=0,0001 P2=0,0007 parametr dystorsji radialnej K1=0,1094 K2=0,0917 K3=0,0475 Źródło: opracowanie własne Kolejny etap pracy obejmował wykonanie orientacji bezwzględnej, w celu wyrażenia modelu w układzie współrzędnych przyjętym podczas pomiaru terenowego. Do rozwiązania wystarczą trzy fotopunkty, jednak w celu kontroli stosuje się ich więcej cztery lub sześć [Kraszewski, 2011]. Do przeprowadzenia orientacji bezwzględnej wykorzystano fotopunkty o znanych współrzędnych terenowych, wyznaczonych na podstawie pomiaru tachimetrycznego. Średnio na każdym zdjęciu zaznaczono ich co najmniej 4. Kolejno, dla modelu wyznaczono plik definicji płaszczyzny, przechowujący współrzędne x, y, z punktów wyznaczających płaszczyznę rzutowania. Następnie, na modelu stereoskopowym muralu wstawiono punkty na właściwej głębokości rysowania, w oparciu o które został wygenerowany Numeryczny Model Powierzchni Ściany (NMPS), niezbędny dla procesu ortorektyfikacji. Ortorektyfikację muralu wykonano w module Ortho programu Dephos W tym celu należało zdefiniować rozmiar piksela ortoobrazu, sposób kompresji, opcję generowania piramidy obrazów, metodę interpolacji, a także ustawić właściwą ścieżkę dla pliku zawierającego NMPS oraz powierzchni odniesienia (Rys. 3). 120

5 Inwentaryzacja muralu smoka wawelskiego metodami... Rys. 1. Wyniki orientacji wzajemnej. Źródło: opracowanie własne Rys. 3. Parametry ortorektyfikacji. Źródło: opracowanie własne 121

6 Magda Pluta, Tomasz Noszczyk, Agnieszka Głowacka W wyniku ortorektyfikacji uzyskano ortofotoplan muralu Smoka Wawelskiego. Ortofotoplan umożliwił dokładną identyfikację elementów graficznych muralu (Rys. 4). a b Rys. 4. (a) Zdjęcie cyfrowe (b) ortofotoplan. Źródło: opracowanie własne 2. WYNIKI I DYSKUSJA W artykule zaprezentowano metodę tworzenia ortofotoplanu muralu Smoka Wawelskiego, w oparciu o Numeryczny Model Powierzchni Ściany. Jak twierdzą Boroń i Pastucha, 2012 jest to właściwe podejście dla inwentaryzacji malowideł ściennych, charakteryzujących się pewnymi zniekształceniami. Zagadnieniem, na które należy zwrócić uwagę, jest fakt, iż w opracowaniu, tradycyjną kamerę fotogrametryczną zastąpiono lustrzanką cyfrową, dla której wyznaczono parametry kalibracji. Takie rozwiązanie jest bardziej opłacalne i jednocześnie wygodne dla operatora kamery. Uzyskana jakość zdjęć jest wystarczająca dla poprawnego wykonania ortofotoplanu. 3. WNIOSKI Ortofotoplan muralu Smoka Wawelskiego, charakteryzujący się dużą dokładnością i szczegółowością, pozwala nie tylko uwiecznić to artystyczne graffiti, ale również zidentyfikować kryjące się w nim detale. 122

7 Inwentaryzacja muralu smoka wawelskiego metodami... Stojąc przed tak rozległym murem, obserwator nie jest w stanie wychwycić i określić wszystkich szczegółów muralu. Ortofotoplan, ze względu na swoja dokładność umożliwia szczegółową interpretację malowidła. Wykonanie ortofotoplanu bazuje na podstawowej linii technologicznej fotogrametrycznej stacji cyfrowej. Jest to metoda dająca duże możliwości śledzenia zmian zachodzących na obiektach. Ponadto nie jest konieczne używanie specjalistycznego sprzętu fotogrametrycznego. Dla tego celu wystarczy skalibrowana lustrzanka cyfrowa. Z uwagi na tymczasowy charakter murali zaprezentowana metoda, jest właściwa dla ich inwentaryzacji, a także ponownego odtworzenia. BIBLIOGRAFIA Baścik M., Dudek P Generowanie ortofotoplanów w programie Pointools zastosowanie skanera laserowego 3D, Wiadomości Konserwatorskie 26/2009. Boroń A., Pastucha E Metoda opracowywania ultrawysokorozdzielczych ortofotoplanów zabytkowych polichromii z wykorzystaniem zdjęć o różnej rozdzielczości, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 24, s Boroń A., Rzonca A., Wróbel A Metody fotogrametrii cyfrowej i skanowania laserowego w inwentaryzacji zabytków, Roczniki Geomatyki 2007, t.v, z.8, s Krajewski M Street art. Między wolnością a anarchią. Street art. i władze(a) miasta, Wyd. Akademia sztuk Pięknych, Warszawa. Kraszewski B Określanie zakresu wykorzystania modeli stereoskopowych naziemnych zdjęć cyfrowych do odtwarzania wnętrz pomieszczeń, Biuletyn WAT, Vol. LX, Nr 3, s Stępień B Łódzkie murale. Niedoceniona grafika użytkowa PRL-u, Wyd. Księży Młyn Dom Wydawniczy, Łódź. Adres do korespondencji: mgr inż. Magda Pluta Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie studia@magdapluta.pl 123

8 Magda Pluta, Tomasz Noszczyk, Agnieszka Głowacka mgr inż. Tomasz Noszczyk Katedra Gospodarki Przestrzennej i Architektury Krajobrazu Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie t.noszczyk@ur.krakow.pl inż. Agnieszka Głowacka Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie aga.glowacka@onet.pl 124