舒瓦洛夫宫文化遗产的 3D 扫描 - 第 1 部分 - 实地舞台

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注意：本文以乌克兰语撰写和发表，是原始发表此处的翻译版本。 

史前  

将塔尔内的舒瓦洛夫宫数字化的想法源于个人对这个地方的同情和以数字形式保护乌克兰建筑遗产的愿望。  
甚至在我上二年级的时候，我就曾在修复师阿纳托利·伊佐托夫那里实习，当时他正在修复这座宫殿。看着他工作非常有价值。  
这座宫殿是根据丹麦建筑师安德烈亚斯·克莱门森 （Andreas Clemmensen） 的项目于 1902 年至 1907 年建造的，这是他在丹麦境外的两件物品之一，均位于塔尔尼。该建筑将丹麦民族建筑的特色与英国乡村庄园风格的元素相结合。  

 
塔尔尼的舒瓦洛夫宫——从南立面看。作者摄。 

  

我们项目的目标不仅是创建一个 BIM 模型，而且还以数字形式为未来的研究人员和修复者保存这个物体。  

  

搜索人员  

通常情况下，这一切都始于聊天消息和冗长的联系人列表。我们正在寻找与我们有共同愿景的专家——加入保护建筑纪念碑的重要事业。  
ZODCHIY Scan 和 Mykola Skoruk 加入了团队，我们来自@oleksandr.kanivets 接管了工作协调和流程的技术部分。  

  

 
该团队在对舒瓦洛夫宫进行无人机拍摄。使用 DJI Mavic 3 企业版 RTK 拍摄的照片。 

  

同时，设备的准备工作也花了很长时间：他们检查了扫描仪的参数、无人机的充电、相机的校准和拍摄路线。 主要挑战包括后勤、照明设置，当然还有可能的空袭，即使在现场工作期间，您也必须为此做好准备。  

  

对象的远程研究  
在团队准备离开时，我们对该设施进行了初步的远程研究。  
他们研究了阿纳托利·伊佐托夫和奥列格·沙泰洛提供的照片，以及伊佐托夫花了两年半多时间创作的非常详细的图纸。此外，还有在开源中找到的出版物、视频和其他材料。  
 

 
 
  

  

这样的初步研究有助于评估建筑物几何形状的复杂性，确定潜在的扫描点并考虑无人机飞行路线。我们特别注意地下室、塔顶和天花板部分损坏的区域 - 它们在工作过程中需要更加小心。  

由于这个准备阶段，可以优化路线、计算时间并最大限度地减少出发过程中不可预见的情况的数量。 经过几天的准备，我们看到了宫殿的现场表演--它的天气、气氛和它自己的特色。  

  

天气概览   

扫描当天的天气条件几乎完美——这是 9 月底的一份难得的礼物。 晴天，没有降水，甚至没有风--秋天通常不会发生的稳定性。这些条件显着影响所获得数据的质量。  

首先，没有降水和水分，最大限度地减少了激光扫描中的噪声。雨滴或高湿度会部分吸收或散射激光束，从而降低反射的精度。  
其次，没有刺眼阴影的持续阳光为摄影测量创造了均匀的背景照明。这在拍摄外墙和校准纹理时尤为重要。  
第三，即使在较高层（穹顶和塔楼），平静也可以让您安全地飞越无人机，在那里最轻微的阵风都会影响 RTK 定位的稳定性。  

  

对象概述  

抵达该设施后，对领土和建筑物进行了技术检查。 宫殿和公园的邻近部分被划分为扫描区：主楼、公用设施翼楼、露台、塔楼和地下室。 我们检查了天花板的状况和部分的可达性，为操作员确定了安全路线和无人机的起点。 特别关注塔的圆顶和复杂几何形状的碎片，这些碎片计划通过无人机记录下来。  
为确保点云的稳定拼接，建立了至少 40% 的扫描重叠。  
 

 
舒瓦洛夫宫阳台的碎片。作者摄。 

  

粘贴导航标记  

在扫描开始之前，在外墙、柱子、楼梯和公园区域放置了导航标记，以便进一步记录扫描。  
 

 
舒瓦洛夫宫外墙上的导航标记。放置是在不接触正宗材料的情况下进行的。作者摄。 

 
标签的设置考虑了不同点的可见性和通道之间的距离，从而确保了数据的稳定拼接。 仅粘在不属于关键真实材料的表面上，以避免对历史元素造成任何损坏的风险。 为了固定外部和内部区域，使用了与无人机测量坐标同步的单个标记系统。  

  

扫描、无人机飞行和照片固定  

现场工作以综合方式进行——地面 SLAM 扫描、无人机航拍以及用于构建纹理的照片固定。 为了固定内部和外部空间，使用了 XGRIDS Lixel L2 Pro 手持式扫描仪，它实时形成密集的点云。 与此同时，一架 DJI Mavic 3 Enterprise RTK 无人机飞过，拍摄了穹顶、屋顶和立面难以到达的区域。 所有数据（扫描、摄影和航空摄影）都在单个坐标系中同步。  

根据收到的扫描和摄影材料，以 3D 高斯散布 （3DGS） 格式创建了初步场景，这是一种补充传统扫描的创新成像方法。  
该场景不是由经典的三角形网格或点云组成，而是由数百万个“高斯点”组成——相互重叠的透明椭球体。这会产生平滑的形状、详细的边缘、更小的文件大小（高达 -90%）和非常快的渲染。 宫殿模型位于链接。  
 

 
舒瓦洛夫宫在 3D 高斯溅射查看器中的初步渲染。 

  

扫描处理  

Autodesk ReCap 中的数据处理目前正在进行中。 我们已经从外面计算出宫殿的圆点云。 
我记录扫描、清理点云并检查地面和空中数据之间的匹配。  
该阶段的目标是获得高密度和高精度的单个汇总点云，同时覆盖宫殿的外部和内部。 正是这个结果将成为在 Revit 中进一步创建 BIM 模型的基础，这将在下一部分中讨论。 
 

  

 
之前在 Autodesk ReCap Pro 环境中合并的舒瓦洛夫宫点云。作者摄。 

  

给那些计划进行类似扫描的人的提示  

1. 对对象进行初步研究。以前研究的照片、图纸和报告将帮助您避免错误并节省现场时间。  
2. 现场测试设备。即使是很小的 GPS 故障或过度镜像也会影响扫描的拼接。  
3. 提前规划您的扫描路线。考虑连接点云的通道和点的顺序。  
4. 遵守最小干预的原则。仅将标记贴在对真实材料安全的表面上。  
5. 记录尽可能多的参考资料。对象的照片、视频、笔记将在后期处理过程中有所帮助。  

未完待续...🔥 

在下一部分中，将从 Revit 中的点云过渡到 BIM 模型，并进一步使用宫殿的数字孪生。 

注意：本文以乌克兰语撰写和发表，是原始发表此处的翻译版本。