Реставрация памятников архитектуры с технологией лазерного сканирования

За несколько лет демонстраций оборудования лазерного сканирования и показательных проектов с применением технологий лазерного сканирования у нас накопилось много примеров трехмерных данных различных объектов по всей России. Некоторые данные еще ждут своего часа, чтобы быть представленными широкой публике в виде облаков точек или трехмерных моделей, а другими мы готовы уже сейчас поделиться и предоставить их не только заказчикам, но и всеми специалистам, интересующимся внедрением современных технологий трехмерного моделирования. Среди таких объектов трехмерной съемки в нашем архиве присутствуют красивейшие памятники архитектуры России, одним из которых является Храм Софии Премудрости Божией на острове Балчуг, напротив Московского Кремля.

По проекту архитектора Н.И. Козловского в 1862—1868 годах были построены храм и отдельно стоящая колокольня в русско-византийском стиле, выходящая на Софийскую набережную. При передаче в начале 90-х годов Русской Православной Церкви храм и колокольня находилось в крайне тяжелом состояние, что не позволило сразу же возобновить богослужение и много лет памятник находился в аварийном состоянии. Начиная с 2013 года по настоящее время ведутся как внешние реставрационные работы фасада колокольни, так и внутренние работы по восстановлению убранства храма.

По стечению обстоятельств и запросам разных заказчиков трехмерные данные этого памятника архитектуры были собраны дважды с разницей в два года, с использованием двух, по своему уникальных систем лазерного сканирования от разных производителей: RIEGL VZ-400 и GEOSLAM ZEB1. Первый раз съемка Храма Софии Премудрости Божией проводилась два года назад наземным лазерным сканером RIEGL VZ-400. Необходимо было выполнить съемку наружных фасадов здания для наглядной визуализации текущего состояния объекта историко-культурного наследия и для демонстрации возможностей применения высокоточного наземного сканера VZ-400 для съемки памятников архитектуры. Съемка проводилась одним исполнителем и по времени заняла не более 40 минут. Объем полученных данных сканером RIEGL VZ-400 составил 6 млн. точек.

Наземный лазерный сканер RIEGL VZ-400 – это оптимальное решение для получения высокоточных трехмерных пространственных данных с высокой скоростью - 300 кГц и точностью – лучше 5 мм. Применяется для выполнения архитектурных и фасадных измерений, создания трехмерных моделей объектов культурно-исторического наследия, при возведении, реконструкции объектов гражданского и промышленного строительства, проведении геодезических изысканий при реконструкции предприятий и создании топографических карт, планов, создания трёхмерных моделей для проектирования, авторского и строительного надзора, а также для выполнения маркшейдерских съемок и измерений тоннелей.

Результаты измерений внешнего фасада здания наземным лазерным сканером RIEGL VZ-400

Второй раз съемка проводилась в этом году с использованием принципиально нового решения на рынке лазерного сканирования - ручного сканера GEOSLAM ZEB1. При выполнении сканирования этим инструментом не требуется выполнять инициализацию по спутниковым определениям GPS. Для получения итогового облака точек используется алгоритм SLAM (одновременная привязка и съемка). Этот сканер работает на меньших расстояниях до 30 м и обеспечивает быструю съемку интерьеров, небольших или труднодоступных объектов, где традиционные методы сканирования невозможны или труднореализуемы. Это быстрый способ обмерить здание внутри и снаружи с гораздо большей эффективностью, чем это можно сделать рулеткой, и с гораздо меньшими затратами, чем при использовании обычного наземного лазерного сканера, но безусловно вы не получите той детальности и высокой точности как при использовании классических наземных лазерных сканеров, например, сканеров RIEGL серии VZ.

Результаты измерений внешнего фасада здания ручным лазерным сканером GEOSLAM ZEB1

В рамках выполнения этого демонстрационного проекта с использованием сканера ZEB1 была поставлена задача выполнить съемку, как наружных фасадов здания, так и внутренних помещений, включая винтовые лестницы и переходы колокольни, помещения храма и алтарь. Учитывая сложную конструкцию здания, множество проходов, арок, узких винтовых лестниц и большой объем данных не было возможным сделать за одну съемку объекта и было принято решение разбить объект съемки на 4 части. Объем данных всех 4-х частей составил 71 млн. точек. Съемка проводилась одним исполнителем и по времени заняла не более 15-20 минут на каждую часть с учетом сложности помещений.

Результаты измерений внутренних помещений храма, колокольни ручным лазерным сканером GEOSLAM ZEB1

При обработке и сшивке данных, полученных сканером ZEB1, были подняты данные двухгодичной давности, полученные сканером RIEGL VZ-400. Оба массива данных были проанализированы, выполнено сравнение. При построении итоговой трехмерной модели объекта использовались оба массива данных, дополняя друг друга. Итоговая трехмерная модель объекта будет использована при реконструкции и реставрации памятника.

         < 

Трехмерная модель по данным лазерного сканирования

Наземное лазерное сканирование при реставрации памятников архитектуры и объектов историко-культурного наследия безусловно стало востребованной и эффективной технологией получения детальных планов, разрезов, сечений зданий за счет высокой автоматизации, скорости, точности и детальности съемки. Готовая 3D модель здания по данным лазерного сканирования может использоваться на любом этапе жизненного цикла инженерного сооружения с использованием BIM-технологий. Для проектировщиков трехмерная модель - неиссякаемый источник получения привычных плоских чертежей, поэтажных планов, сечений, разрезов, других инженерных данных, а также материалов для визуализации и презентаций объекта.

Рекомендуем также посмотреть другие материалы по теме:

Новинка! RIEGL VZ-400i - Революционные изменения стандартов наземного лазерного сканирования

REVOлюция съемки - новый ручной 3D сканер ZEB-REVO

Результаты внедрения сканера ZEB1 для съемки подземных выработок цинковой руды

Посетите сайт - Технологии лазерного сканирования GeoSLAM www.geoslam.ru