Лазерный мир

На примере Вознесенского Войскового кафедрального собора в г. Новочеркасске и интерьеров здания бывшего Главного штаба в г. Санкт-Петербурге.

Одной из важнейших задач при выполнении научной реставрации памятников архитектуры является создание полной, достоверной и точной обмерно-фиксационной документации.
Благодаря современным технологиям, помимо традиционных форм фиксации памятников, таких как чертежи и фотоснимки, сегодня доступны новые виды обмерно-фиксационной документации:

1. Точные трехмерные модели, получаемые в результате трехмерного лазерного сканирования – наиболее точная и полная форма фиксации геометрии памятника (Рис. 1). Если параллельно со сканированием выполняется цифровая фотограмметрическая съемка, – возможно создание цветной модели, фиксирующей не только геометрию, но и цветовые характеристики памятника (Рис. 2).

Рис. 1. Трехмерная точечная модель интерьера здания бывшего Главного штаба
Рис. 2. Цветная трехмерная точечная модель интерьера здания бывшего Главного штаба

2. Ортофотопланы

Ортофотоплан – ортогональная проекция точной трехмерной модели объекта на заданную плоскость. Данная форма фиксации сочетает в себе геометрические свойства обмерного чертежа с изобразительными свойствами фотоснимков (Рис.№3).

Рис. 3. Ортофотоплан плафона интерьера здания бывшего Главного штаба с нанесенной координатной сеткой.

Причем точность и детальность изображения могут быть обеспечены наивысшие, включая требования масштаба 1:1 (Рис.№4).

При создании ортофотопланов важнейшим параметром, определяющим затраты на выполнение документации, является детальность выходного изображения. Для оценки данного параметра мы используем термин «масштаб фиксации», т.е. предельный масштаб, в котором ортофотоплан может быть выведен на печать с фотографическим качеством, при котором изображение сохраняет четкость и не расплывается.

Рис. 4. Фрагмент ортофотоплана плафона интерьера здания бывшего Главного штаба, показанного на рис. №3. Разрешение оригинала – 0.4 мм/пиксель (масштаб фиксации 1:2).

Масштаб фиксации определяется, главным образом, оптическим разрешением фотограмметрической съемки.

3. Чертежи, совмещенные с ортофотопланами (Рис. 5,6).

Рис. 5. Вертикальный разрез Вознесенского Войскового кафедрального собора, г. Новочеркасск. Разрешение ортофотопланов – 1-2 мм/пиксель.

Рис. 6. План Вознесенского Войскового кафедрального собора, г. Новочеркасск. Разрешение ортофотопланов – 1-2 мм/пиксель.

Как видно, чертежи и ортофотопланы выполнены в одной проекции, одной системе координат, и изображения абсолютно совпадают. Очевидным достоинством такого материала является то, что настенная живопись зафиксирована на нем в масштабе всего объекта, причем с необходимой точностью и разрешением.

4. Растровые развертки, полученные из трехмерной точечной модели объекта (Рис. 7, 8, 9).

Детальность изображения при создании разверток может быть обеспечена такая же, как и при создании ортофотопланов (в данном случае 0.5 мм/пиксель, что примерно соответствует масштабу фиксации 1:2).

Развертки получают автоматизированными средствами, методом проецирования точек трехмерной модели на аппроксимирующую математически правильную поверхность, которая затем разворачивается на плоскость. На рис. № 7 и № 8 представлен достаточно простой случай – поверхность сводчатого потолка геометрически может быть представлена в виде участка поверхности цилиндра и развернута на плоскость без искажений.

Если же мы имеем дело с поверхностями более сложными (сфера, эллипсоид), то получить развертки, полностью свободные от искажений, не удастся. В таком случае целесообразно использовать методы математической картографии, – применив ту или иную картографическую проекцию, можно сохранить неискаженными требуемые параметры. На рис. №9 показана трехмерная модель главного купола Вознесенского Войскового кафедрального собора в г. Новочеркасске, который представляет собой практически правильную сферу диаметром более 17 метров. На рис. №10 показан ортофотоплан купола, а на рис. №11 и №12 – развертки, полученные с применением картографических проекций.

Равновеликая проекция сохраняет площади контуров, т.е. площади всех контуров на куполе и на развертке, полученной с применением данной проекции (Рис. 11), будут совпадать. Этот вид разверток можно использовать, например, для подсчета площадей утрат, площади золочения или для оценки участков, пораженных грибком, и т. п.

Равноугольная проекция (Рис.12) искажает площади, но сохраняет неизменными углы и подобие фигур. Данную проекцию можно использовать,
например, для изготовления шаблонов, трафаретов при реставрации настенной живописи, мозаики и т. п.

Полное содержание статьи на https://photogrammetria.ru/59-primenenie-trehmernogo-lazernogo-skanirovaniya-i-cifrovoy-fotogrammetricheskoy-semki-dlya-resheniya-zadach-restavracii-nastennoy-zhivopisi.html