Skanowanie laserowe 3D - nowoczesna technologia w konserwacji zabytków

Rosnące zainteresowanie inwestorów rewitalizacją obiektów objętych ochroną konserwatorską sprawiło, że pojawiło się zapotrzebowanie na szybkie i precyzyjne wykonywanie inwentaryzacji, pomiarów i badań niezbędnych w procesie projektowania i uzyskiwania decyzji urzędów konserwatorskich. Skanowanie laserowe 3D to metoda dokumentacji, która powoli staje się standardem przy realizacjach w obiektach zabytkowych. Do niedawna wysokie koszty specjalistycznego sprzętu czy oprogramowania sprawiały, że taka dokumentacja była wykonywana bardzo rzadko i przy obiektach zabytkowych najwyższej klasy. Obecna metoda skanowania laserowego 3D znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak: architektura, konserwacja zabytków, archeologia, kryminalistyka czy budownictwo przemysłowe.

Naziemne skanowanie laserowe 3D jest technologią pozwalającą na bezdotykowe wykonanie precyzyjnego pomiaru, który odwzorowywany jest w postaci chmury punktów. Każdy punkt ma ściśle określoną wartość współrzędnych XY oraz wysokości Z, co przy prędkości skanowania na poziomie 976 000 punktów na sekundę daje niezwykle dokładne odwzorowanie rzeczywistego obiektu i przeniesienie jego wymiarów do postaci cyfrowej, edytowalnej.

Dodatkowo można ustawić gęstość pomiaru w celu pokrycia mierzonej powierzchni jak najgęstszą siecią punktów. Tak wykonany pomiar pozwala na uzyskanie informacji o geometrii mierzonego obiektu. Uzyskana w ten sposób chmura punktów, pozwala na wykonywanie precyzyjnych przekrojów, pomiarów architektonicznych czy też pozwala uzyskać informacje o odchyleniach czy stanie zachowania np. elementu konstrukcyjnego zabytku, takich jak np. więźba dachowa. Skanowanie laserowe pozwala na obserwację stanu zachowania i postępu degradacji struktury zabytkowej w momencie, gdy skanowanie laserowe odbywa się przykładowo co kilka lat. Jest niezmiernie ważne w ocenie postępu degradacji obiektu. To z kolei pozwala na monitorowanie i szybkie reagowanie na wykryte w ten sposób zagrożenia.

Szerokie zastosowanie skanowania laserowego 3D w konserwacji zabytków, inwentaryzacji architektonicznej czy badaniach archeologicznych pozwala uzyskać nie tylko bardzo precyzyjne pomiary i informacje, ale także znacznie przyspiesza wykonywanie tych czynności w terenie. W połączeniu z fotogrametrią skanowanie laserowe 3D pozwala uzyskać nie tylko precyzyjną, ale także efektowną dokumentację. Chmura składa się z milionów kolorowych, trójwymiarowych punktów pomiarowych i jest dokładną cyfrową kopią istniejącego stanu rzeczy. Technologia skanowania laserowego pozwala na podstawie skanów zbudować kompletny model 3D dostosowany do środowiska CAD. Dzięki wbudowanemu aparatowi cyfrowemu równocześnie z skanowaniem zbierana jest kompletna dokumentacja fotograficzna obiektu, którą można nałożyć na „chmurę punktów” jako teksturę. Takie połączenie dwóch metod dokumentacyjnych (skanowania laserowego i fotogrametrii) pozwala uzyskać informacje, które łatwo można umieścić w systemie CAD. Taki system jest czytelny dla projektantów architektonicznych, którzy pracują przy rewitalizacji i adaptacji zabytkowej architektury. Dodatkowo można na podstawie uzyskanej chmury punktów wykonać precyzyjny zwymiarowany model budynku w 3D, który dowolnie można zmieniać zachowując rzeczywiste proporcje.
Skanowanie laserowe 3D oraz stosowanie fotogrametrii w archeologicznych badaniach w założeniach rezydencjonalnych pozwala jak wspomniałem powyżej, uzyskać doskonałe wyniki w postaci precyzyjnego pomiaru, ale także efektownej dokumentacji archeologicznej i architektonicznej, która następnie może być wykorzystywana na przykład w katalogach reklamowych czy kampaniach promocyjnych dotyczących danego obiektu zabytkowego.

Trzeba pamiętać, że stosowanie nowoczesnych technik dokumentacyjnych przy rewitalizacji założeń rezydencjonalnych często pozwala uzyskać dodatkowe punkty w momencie starania się o pozyskanie funduszy na przeprowadzenie nakazanych przez urzędy konserwatorskie badań archeologicznych i architektonicznych.

Korzyści płynące z pozyskiwania danych metodą skaningu laserowego:

• olbrzymia efektywność w porównaniu z najbardziej nawet zaawansowanymi technologicznie instrumentami geodezyjnymi, co związane jest z częstotliwością wysyłania wiązki – w zależności od modelu wynosi ona od 1 kHz (rejestracja 1000 pkt./s) do 1 MHz (ok. 1 mln pkt./s);
• olbrzymia pojemność informacyjna – urządzenia skanując powierzchnię potrafią zarejestrować nawet kilkanaście tysięcy punktów na 1 m2;
• całkowita niezależność pomiarów od warunków oświetleniowych – jako urządzenia aktywne, a nie pasywne, mogą pracować w całkowitej ciemności, a na obrazie nie występują cienie;
• znaczna niezależność pomiarów od przejrzystości powietrza – zmniejszeniu ulega jedynie zasięg, a nie dokładność;
• znaczna automatyzacja pozyskiwania danych – do minimum ogranicza to możliwość wystąpienia błędów i niemal eliminuje subiektywizm interpretacyjny operatora;
• duża mobilność stanowiska – w zespole maksymalnie 2-3 osobowym można dotrzeć niemal w każde miejsce;
• możliwość natychmiastowej rejestracji stanu obiektu lub zjawiska – całkowita niezależność od dostępności danych zewnętrznych, których zakres przestrzenny i czasowy często limituje lub wręcz uniemożliwia wykonanie wielu obserwacji;
• brak kosztów bezpośrednich związanych z pozyskiwaniem praktycznie nieograniczonej ilości danych.
• możliwość wykonania animacji po obiekcie, a także prezentacja w postaci panoram sferycznych

Szerokie zastosowanie naziemnego skanowania laserowego w dokumentacji badaniach archeologicznych czy inwentaryzacjach zabytków architektonicznych pozwala na ujednolicenie dokumentacji dla wielu branż zajmujących się szeroko rozumianym dziedzictwem kulturowym. Prowadzenie badań archeologicznych oraz architektonicznych przy jednoczesnym zastosowaniu dokumentacji fotogrametrycznej oraz skanowania laserowego pozwala na uzyskanie nowoczesnej formy dokumentacji, która doskonale nadaje się do wykorzystania w wielu dziedzinach zajmujących się zabytkami.