Съемка церкви с помощью лазерного сканера HDS ScanStation

Съемка церкви с помощью лазерного сканера HDS ScanStation
Съемка церквей дело всегда трудоемкое и ответственное. Множество факторов, которые влияют
на конечный результат, налицо. Это памятник архитектуры, строительные леса вокруг, почти полное
отсутствие прямых линий, множество разрушенных углов, трещин, большое количество строительных
материалов и мусора.
Наша задача была сделать чертежи
для
восстановления
церкви.
Большинство съемок с помощью
лазерного
сканера
начинаются
практически
без
предварительного
обследования. Несколько фотографий с
разных сторон, общая схема – это
самое лучшее, что можно получить
перед началом работы. С нашей
церковью получилось немного лучше.
Мы смогли побывать там заранее и
получить общее представление где и
как устанавливать инструмент, сколько
точек стояния и общее время работы.
На это ушло не более получаса.
Следующий наш приезд был не скорым.
Мы смогли выбраться туда только
через 8 месяцев. Как это часто бывает,
то
не согласовали, потом это... Да и от
Общий вид Знаменской церкви
Москвы церковь не совсем близко –
130км. Надо ли говорить, что за это время были поставлены леса, привезены стройматериалы в
большом количестве и т.д.?
Церковь Знаменская в селе Страхово весьма похожа на многие другие русские церкви.
Уникальность ее состоит в том, что она сооружена как восьмерик на четверике. То есть на здании из
четырех стен находится надстройка из восьми стен в виде вытянутого восьмиугольника. Венчает
церковь еще один восьмиугольник меньшего размера. Над ним установлен купол с крестом. Каждая
стена имеет окно.
Работы по сканированию начались в два часа дня. Всего было сделано 4 установки: по одной в
каждом помещении церкви и одна снаружи. Нужно
было завершить полную съемку сделав еще 2 или
три станции снаружи, но помешал начавшийся
дождь. Общим решением было закончить съемку и
сделать чертежи только тех стен, которые были уже
отсняты.
Мы успели отснять все внутренние помещения и
сделать одну установку с северной стороны фасада.
Средняя плотность сканирования составила 2см. В
семь часов вечера съемка была прекращена. Было
получено облако размером около 8 миллионов точек.
Все сканы привязывались с помощью визирных
марок, расставленных для удобства с видимостью с
нескольких позиций сканера. Из 15 образовавшихся
связей не «прошла» только одна из-за слишком
большого значения ошибки – 11мм. Потом
обнаружилось, что эту марку «немного» подвинул
строитель когда брал очередные доски. Все
остальные марки «сидели» в диапазоне от 0 до 2мм.
Средняя абсолютная ошибка составила 1мм.
Весь процесс уравнивания занял не более 15
минут и производился непосредственно сразу после
съемки. Это очень удобно – всегда можно знать все
получилось хорошо или что-то не так! Кстати, в
Cyclone очень удобно делать уравнивание каждого
полученного скана непосредственно во время
сканирования. То есть можно уравнивать первые два
Сканирование внутри церкви
скана в тот момент и на том же компьютере, когда
производится третье сканирование. При переходе на
четвертый
можно
прибавить
в
уравнивание или, как это называется в
Cyclone, регистрацию третьего скана к
первым двум. И так далее. За те минуты,
что делается сканирование с очередной
точки можно не только уравнять сканы по
маркам, но и найти общие точки и сделать
уравнивание
по
совпадающим
характерным местам на разных сканах.
Дальше наша работа могла идти
двумя путями. Первый и самый простой –
переслать все облако точек целиком в
AutoCAD с помощью дополнительного
модуля CloudWorx, развернуть облако в
нужном ракурсе и расставить размеры.
Этот способ, к сожалению не годился изза того, что документы надо было
передавать в электронном виде, а
заказчик не хочет возиться с бумажными
Общий план церкви и точек установки сканера
чертежами и не хочет видеть в своем
AutoCADe никаких облаков точек. Поэтому пришлось идти другим путем.
Перед нами стояла задача «поднять» все линии для составления трехмерных чертежей. Задача
весьма сложная несмотря на кажущуюся простоту. Дело в том, что найти нужные точки очень
непросто на экране компьютера. Бывает, что для такого выбора требуется прокрутить облако точек
не один раз. А после отрисовки линии еще раз, чтобы убедиться, что линия не проложена «вглубь»!
Программа Cyclone имеет для этой цели замечательную функцию. Она называется ‘fit edge’ или
«отрисовка линии перегиба по перелому точек». Надеюсь, что наши переводчики справятся с
терминологией и в будущем наши
названия
не
будут
уступать
лаконичности
их
английским
аналогам.
Сначала мы указываем одну из
точек,
где
виден
перегиб.
Например, в проеме двери. При
включении функции возникает
картинка,
которая
уже
автоматически
развернута
перпендикулярно, как бы выделяя
наше
сечение.
С
помощью
небольшого окна мы можем
посмотреть
шаблон,
который
создала
программа.
При
необходимости, можно сделать
свой шаблон, уменьшить или
увеличить область для создания
линии. Для этого используются
стандартные средства отрисовки
прямых, ломанных, сплайн-кривых
и замкнутых полигонов. Шаблон
должен
описывать
заданный
контур
с
максимальной
Функция отрисовки линий по перегибам с готовым
правдоподобностью.
После
шаблоном. Стрелка указывает на выбранную точку.
построения
шаблона
мы
указываем точку, по которой
должна пройти линия. Если имеется несколько выраженных линий и все они проходят параллельно
на одном расстоянии друг от друга, то можно указать сразу несколько точек, по которым должны быть
построены линии.
После нажатия клавиши “Fit” компьютер автоматически находит все точки, схожие с указанным
шаблоном. И на протяжении всего маршрута, где шаблон имеет совпадения, там вычерчиваются
новые линии в указанных точках.
На следующем рисунке показано как программа проводит линии по шаблону. Линия проводится не
только в одну сторону – программа Cyclone выполняет построение в обе стороны распространения
шаблона.
Линия, проведенная по шаблону. Стрелками указаны
окончания линии
Общий вид отрисованных трехмерных линий
Как видно на рисунке, программа
очень четко проходит по выбранному
контуру. Любые отклонения будут
отражены в полученном результате.
После того как Cyclone построил
линии их можно немного подправить:
уменьшить
начало
и
конец,
увеличить количество точек в линии
или наоборот спрямить до одного
отрезка.
Эта функция чрезвычайно удобна
проведения
различных
для
непрямых линий, которых очень
много в старой церкви, если не
сказать, что налицо скорее полное
отсутствие
прямых.
Большое
количество углов, отбитых кирпичей
и обвалившейся штукатурки – все
это уже не страшно при работе с
функцией ‘fit edge’.
Как ни странно, при сдаче работы
заказчик удивленно спросил: А
почему нельзя было провести
прямые линии? Пришлось отвечать,
что такие линии точно отражают
состояние
снимаемого
объекта.
Заказчик согласился только после
того
как
было
проведено
непосредственное
сравнение
оригинала
с
полученными
чертежами.
После отрисовки всех линий в
Cyclone
мы
получаем
объект,
обведенный контурными линиями.
Эти контурные линии передаются в
любую программу САПР, например,
AutoCAD. А в AutoCAD’e достаточно
просто проставить размеры.
За счет того, что все линии
трехмерные,
можно
создавать
чертежи в любых проекциях, вплоть
до изометрических.
Чертеж в AutoCAD’e
Чертеж в изометрической проекции
Дружинин М.Ю.
Ведущий эксперт по измерительным системам
Leica Geosystems, Московский офис
e-mail: Mikhail.Druzhinin@leica-geosystems.ru
www.leica-geosystems.ru