Лазерное сканирование Жовковского замка

НПФ «Дока» в очередной раз подтвердила, что она является одной из ведущих инновационных компаний в своей отрасли. Мы одни из первых начали использовать в работе технологию лазерного 3D сканирования. В частности, сканирование замка в г. Жовква Львовской области, которое мы провели осенью 2009 года, - это крупнейший проект по лазерному 3D сканированию, осуществленный в Украине на сегодняшний день.

Съемка памятников архитектуры, а тем более находящихся в стадии восстановления, всегда является делом ответственным и трудоемким. Есть много факторов, влияющих на конечный результат, в том числе и повреждения объекта, которые необходимо отразить, и дополнительные трудности, возникающие в связи с осложненным доступом или даже отсутствием доступа к некоторым помещений и их захламленность строительными материалами и мусором.

К таким объектам и относится комплекс Жовкивского замка.

С чего все начиналось, или немного о замке

Жовковский замок - памятник архитектуры эпохи Ренессанса в городе Жовква Львовской области. Находится на площади Вичевой, 2. Внесен в Государственный реестр национального культурного достояния Украины под № 1928 (385 / 0).

Построили замок на заказ Станислава Жолкевского в 1594-1606 годах как оборонительное сооружение в стиле ренессанса. Замок выдерживал осады, хотя несколько раз его завоевывали казаки. В конце XVII века был любимой резиденцией польского короля Яна III Собеского, во времена которого пережил период наибольшего расцвета. Современный вид замок приобрел в результате многих перестроек и небрежного отношения на протяжении XIX-XX веков. Сейчас замок реконструируют, однако для осмотра открыт внутренний двор и музей. Замок построен из кирпича и камня. Четырехугольный в плане с башнями на углах, окруженный рвом с водой не только снаружи, но и со стороны города, замок был хорошо защищен от вражеских нападений. Однако современный вид не соответствует давнему - не хватает колонн, арок, изысканных скульптур, рва, доходящего в ширину до 17 метров, да и сам замок просел в землю на 6-7 метров.

По оси северо-восточного корпуса располагаются въездные ворота с надвратной башней. Ворота украшенные резным белокаменных порталом в стиле маньеризма. Северная, восточная и южная краеугольные башни замка - неправильной пятиугольной формы, трехъярусные, покрытые шатровыми крышами. Западная башня - в разрушенном состоянии. Оконные проемы корпусов и юго-восточной башни имеют обрамление из резного белого камня. На замковых галереях и надвратной башне сохранились бойницы, проемы которых в большинстве заложены.

Восточный замковый корпус (дворец) - представительный. Он двухъярусный с подвалами. В планировании этого корпуса использовано двухрядную систему анфилад. Здесь размещались частные покои владельца, казна, кабинеты и парадные залы для официальных приемов. К ним на второй этаж вела парадная лестница. Также к покоям владельца примыкала часовня, возведенная в 1640 году.

Восточное крыло было жильем для многочисленных гостей замка. В западном находились замковые кухни, пекарни, амбары. Перед этим крылом был дубовый водопровод, из которого в корыто вытекала родниковая вода.

Технические детали проекта

В первый день работ была проведена рекогносцировка и сканирование всех внутренних фасадов с одной станции, фиксация и координирование девяти базовых марок, закрепленных на фасадах с помощью системы Leica SmartStation в местной системе координат.

Исходя из объема запланированных работ (длина каждой из сторон превышает 100 м), в дальнейшем набор стационарных базовых марок был расширен до 25, а сам процесс съемки был построено таким образом, чтобы сканерные ходы запирались на базовые марки внутренних фасадов, минимизируя количество «висячих» сканерных ходов. Таким образом, была создана максимально жесткая конструкция, которая позволяет осуществлять контроль точности полученных в процессе съемки координат.

Работы по сканированию проводились с помощью сканера Leica ScanStation2. Этот сканер характеризуется отличным полем зрения (360 ° по горизонтали и 270 ° по вертикали), что важно при съемке внутренних помещений и скоростью до 50 000 измерений в секунду.

Согласно договоренности архитектурный комплекс замка сканировался как снаружи, так и изнутри. Исходя из объемов комплекса, а это, напомним, крупнейший проект по лазерному 3D сканированию, осуществленный в Украине, было принято решение сканировать только 1 и 2 этажи корпусов и частично чердак административного этажа для оценки толщины перекрытия. Базовый шаг сканирования составлял 3см, некоторые фрагменты, например центральный портал, сканировали с шагом 3мм. Весь процесс сканирования занял 35 рабочих дней в течение 3 месяцев. Количество станций, с которых выполнялась съемка, составило 281. В процессе работ постоянно проводился контроль качества работы, проводился анализ возможностей оптимизации процесса работ. Как один из результатов оптимизации стало использование адаптера беспроводной связи Wi-Fi, что ощутимо добавило удобства в работе и ускорило процесс сканирования. Раз в неделю совершали резервное копирование выполненной работы на персональный компьютер.

Результатом сканирования является объединенный скан, состоящий из более 210 млн. точек. Девять опорных марок были закоординовано в местной системе координат. Это позволило привести к ней результирующуе облако точек. Объединение сканов для контроля качества съемки в процессе работ проводилось после работы на каждой станции. Сшивка в единую систему координат выполнялась в несколько этапов, поскольку для уравновешивания настолько большого количества марок максимальное количество итераций оказалось недостаточным. По результатам уравновешивания облаков точек можно говорить о точности сшивки сканов (несовпадение положения марок) не хуже 6 мм.

Результаты лазерного сканирования

Реализованный проект стал важным шагом к популяризации внедрения современных методов съемки в архитектуре. Для удобства работы с облаком точек были созданы условные системы координат для каждого из фасадов замковых сооружений и для каждой стены каждой башни. Эти системы координат применяются для отображения облака точек с помощью плагина CloudWorx в программном комплексе AutoCad при дальнейшем создании планов фасадов, сечений и другой проектной документации.

В частности, наши партнеры, которые выиграли тендер на создание проектной документации для реконструкции замка, получили отправную точку для своей работы - подробную и точную информацию о сегодняшнем состоянии здания.

В будущем замок ждет реставрация, средства на которую выделило государство. Этот процесс достаточно длительный, однако уже сейчас мы можем утверждать, что благодаря тому, что при определении современного состояния здания использовалась технология лазерного 3D сканирования, мы сэкономили много времени, тем самым приблизив тот момент, когда восстановленный замок станет полноценным туристическим центром.