в землището на с. Маточина (ЕКАТТЕ 47468), общ. Свиленград, обл. Хасково
ТРИИЗМЕРНО ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ – ОКТОМВРИ 2021г.
По възлагане на НАЦИОНАЛЕН ИСТОРИЧЕСКИ МУЗЕЙ, в периода между 08.10.2021г. и 10.10.2021г. се извършиха комплексни, преки измервания на археологически обект „Крепост Букелон“, формиращи триизмерен продукт с висока детайлност и прецизност.
1. ОПИСАНИЕ НА ИЗПОЛЗВАНИТЕ МЕТОДИ.
За изпълнение задачата са комбинирани фотограметричен (дистанционен) метод, преки геодезически измервания и триизмерно лазерно сканиране.
1.1 Преките геодезически измервания са извършени по класически метод чрез полярни, ъглово-дължинни измервания с тотална станция. Координатните изчисления и аналитичните изравнения на измерванията са изпълнени в реално време посредством предвидения за целта инструментален софтуер на оборудването.
1.2 Триизмерното лазерно сканиране представлява технология, чрез която се регистрира огромен обем от геопространствени данни – точки с координати и височини.
Изчислението на вектора между уреда и повърхността на измервания обект се формира от отчетените хоризонтален и зенитен ъгли, както и измереното от далекомерно устройство разстояние. Разстоянието се определя като функция на времето, за което излъчена светлинна вълна с фиксирана дължина достига до повърхността и се регистрира обратно от уреда. Въпросните отчети и изчисления се извършват с изключителна скорост – над 25 000 броя точки в секунда.
Масивът от милионите измерени точки се нарича „облак от точки“ (pointcloud) и се характеризира с висока точност в определяне на позицията на всяка единична точка (около 2.5 – 5.0 милиметра) и висока гъстота на точките – между 3 и 15мм разстояние между отделните точки. Презастъпените участъци от обекта, които са заснети от две или повече сканиращи станции увеличават пропорционално гъстотата на облака в зоната.
Всяка отделна точка в облака съдържа реален цвят, което осигурява интуитивност при анализа на данните – ясно разграничими и лесно разбираеми детайли.
Всички последващи измервания и построения върху обработения и изчистен облак от точки са с неговата висока точност, което е непостижимо с друг съвременен метод.
1.3 Фотограметрията е дистанционен метод работещ с масив от фото снимки (стерео двойки). При изпълнението на конкретната задача е приложена въздушна стереофотограметрия извършена с дрон. Целта на въздушното заснемане е да се попълнят зоните, които остават непокрити от наземното лазерно сканиране поради геометричните характеристики на обекта и невъзможността от физическо разполагане на скенера във високите нива. Крайния резултат от фотограметричните измервания, след тяхната последваща математическа обработка е триизмерен облак от точки.
Геопространствените данни от лазерното сканиране и аеро-фотограметричното заснемане са съвместени в общ облак от точки при последващата обработка.
2. ОПИСАНИЕ НА ИЗПОЛЗВАНОТО ОБОРУДВАНЕ.
Използваните уреди са сканираща, роботизирана тотална станция TRIMBLE SX10 и дрон DJI MAVIC Pro 2, както и множество аксесоари – отражатели, марки за сканиране, призмени носачи, стойки, триноги и други.
2.1 Сканиращата, роботизирана тотална станция TRIMBLE SX10 е иновативен, комплексен уред, който предоставя възможност да регистрира 3D облаци от точки, да заснема геореферирани фото-изображения с висока резолюция и да осигурява високоточни, класически геодезически измервания.
Работният процес се управлява през екрана на контролера, благодарение на стрийминг видео в реално време. Тази технология позволява да се правят единични снимки или 360° панорама от снимки, които могат да се използват за последващо извличането на координати на точки, които не са заснети на място по конвенционален метод.
ТЕХНИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.2 Дрон DJI MAVIC 2Pro с камера Hasselblad 20MP, 1″ CMOS сензор. Планът за летене е създаден и управляван през приложението Pix4D като двойна мрежа, с наклон на камерата 80° и минимална скорост на полета.
3. ПОСЛЕДОВАТЕЛНОСТ НА ПРОЦЕСИТЕ.
3.1 Привързване към съществуващата работна геодезическа на основа на обекта. За безпроблемното изследване на обекта е необходимо всички пространствени измервания да бъдат извършвани от опорни точки от единна геодезическа мрежа, определена планово и височинно в официалните координатни и височинни системи за Република България.
Проведените геодезически измервания са привързани планово и височинно към развитата на обекта работна геодезическа основа посредством точки:
| No | Y [m] | X [m] | H [m] |
| PT101 | 4569603.675 | 9510133.828 | 198.970 |
| PT102 | 4569593.815 | 9510153.908 | 196.960 |
| PT103 | 4569543.795 | 9510154.265 | 194.350 |
Точките са подадени от възложителя в координатна система „1970-К5“ и височинна система „БАЛТИЙСКА“.
3.2 Последователност на обектовите измервания.
Всяка станция, от която се извършва 3D сканиране, трябва да бъде геодезически „ориентирана“ преди да започне сканирането, с което се осигурява работа в реални координати. По този начин се извършва регистрация (сглобка) на отделните сканове направо на обекта, което позволява да се преценят правилно зоните на презастъпване и да се избегнат непокрити участъци.
След първоначалното ориентиране на първата станция са определени нови временни опорни точки върху фасадите на обекта, стабилизирани с отражатели и марки за сканиране. Тези временни опорни точки служат за ориентация на следващата станция и така нататък, докато обекта бъде обиколен и полигоновия ход бъде включен в първоначалните опорни точки.
Измерени са опорни точки за сканиране на вътрешността на обекта, както и наземни контролни точки (GCP) за георефериране на аеро-фотограметричното заснемане.
Броят, разпределението и конфигурацията на използваните опорни точки се съобразява за всяка ориентация, като се извършва анализ на изчислените в реално време поправки по МНМК и абриса за станцията.
сканиране
опорни точки, марки за сканиране и GCP точки
Изпълнени са четиринадесет броя станции, с които е покрита цялата възможна за сканиране повърхност от археологическия обект.
Успоредно с описаните дейности са координирани и наземните точки за фотограметричното заснемане (GCP), които участват в последващата софтуерна обработка на аерофото заснемането, което е изпълнено съгласно описания летателен план .
3.3 Софтуерна обработка.
След приключване на обектовите измервания, на сглобения от отделните сканове облак от точки е извършен анализ, който цели да установи дали има нужда от допълнително подобряване на регистрацията (сглобката) посредством идентичните маркери налични в отделните сканове. Анализът показва, че извършената „на терен“ регистрация е с много добро качество и не се налага допълнително подобряване.
Облакът от точки е необходимо да бъде почистен от всички точки, които нямат отношение към археологическия обект. Това са отразени сигнали, терен, растителност намираща се върху обекта, случайно попаднали движещи се обекти по време на сканирането и т.н. Почистването е извършено в ръчен режим, като всеки скан се преглежда и ненужните точки се изключват след ръчна селекция.
изглед на регистрирания облак от точки
изглед на регистрирания облак от точки
След изчистване на облака от точки от лазерния скенер, същото се извърши с облака от точки от аеро-фотограметричното заснемане и двата масива от точки се обединяват.
Като крайни продукти са предадени следните материали:
– Всички сурови данни от TRIMBLE SX10 и MAVIC2 Pro от преките измервания на обекта;
– Проект на TRIMBLE BUSINESS CENTRE с финална версия на обработения облак от точки;
– Облак от точки в стандартни формати – *.LAS, *.e57, *.PLY;
– Триизмерна повърхнина (3D MESH) с реално оцветяване;
Изпълнил: инж. Георги Тонев
управител на “МАП ИНЖЕНЕРИНГ” ООД