مدل سازی سه بُعدی میراث معماری با بکارگیری فتوگرامتری پهپاد؛ نمونه موردی: کاروانسرای دیرگچین (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
مدل سازی سه بعدی میراث معماری، به دلیل تعدد، پیچیدگی، گستردگی و یا محدودیت دسترسی این آثار، نیازمند به کارگیری ابزارهای توانمند و منعطف و روش هایی سریع و مقرون به صرفه در اخذ و ثبت دقیق اطلاعات است. فتوگرامتری پهپاد یکی از روش های نوینی است که با پیشرفت تکنولوژی در دهه های اخیر، به صورت منفرد یا در ترکیب با روش های دیگر، به طور گسترده ای در مدل سازی سه بعدی میراث فرهنگی غیرمنقول استفاده می شود. این پژوهش کاربردی با هدف ارزیابی توانایی فتوگرامتری پهپاد در مدل سازی سه بعدی میراث معماری انجام گرفته است. نمونه موردی پژوهش حاضر کاروانسرای دیرگچین، به عنوان یکی از آثار زنجیره ای پرونده ارسال شده برای ثبت در فهرست میراث جهانی یونسکو می باشد. برای انجام این پژوهش ابتدا طراحی اخذ داده صورت گرفت و طبق آن تصاویر هوایی با استفاده از پهپاد و تصاویر زمینی به طور مستقیم اخذ گردید و کنترل کیفیت داده ها انجام شد. سپس وضعیت سه بعدی تصاویر طی پردازشی فتوگرامتریک تعیین و ابرنقطه متراکم ایجاد شد. از اعمال بافت روی شبکه های هوایی و زمینی تولید شده، که توسط نقاط شاخص مشترک باهم یکپارچه شدند، مدل سه بعدی کاروانسرای دیرگچین با بافت واقعی و مقیاس 1:200 بدست آمد. ارزیابی نتایج تدقیق شده توسط نقاط کنترل زمینی، بیانگر توانایی بالای فتوگرامتری پهپاد به عنوان روشی سریع در مستندنگاری و مدل سازی سه بعدی خارجی میراث معماری با دقت زمینی بهتر از دو سانتی متر است.3D Modeling of Architectural Heritage Using UAV Photogrammetry. Case Study: Deir-e Gachin caravansary
Traditional survey and 3D documentation methods of Architectural Heritage are challenging, tedious, time-consuming, and error-prone due to the spatial geometry, ornament, and texture complexity in most of these structures. Recent developments in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) photogrammetry technology have provided a precise, rapid, and cost-effective method to generate accurate 3D models of Architectural Heritage for documentation and conservation operations, individually or in combination other methodologies. This study aims to evaluate the ability of UAV photogrammetry to produce a 3D model of a relatively complex Architectural Heritage. Deir-e Gachin Caravansary is one of the 56 Caravanserais in the Persian Caravanserais file -nominated in the UNESCO World Heritage List- which has specific architectural features chosen for this study. This caravansary is situated on the ancient route from Ray to Isfahan, located in the center of the Kavir National Park. This building bears several structural interventions during the past centuries and witnesses historical phases, from its construction in the Sasanian era to its abandonment and negligence in the late Qajar era, right up to the 21st century, when restored and adaptively reused as a tourism destination. The general workflow of this study contains three steps. The first step involves drawing data acquiring plans. Considering the features and complex characteristics of Deir-e Gachin and the possible presence of obstacles at this site to be surveyed is decided to employ aerial and terrestrial platforms to gathering photogrammetric images. In order to acquire complete documentation of the caravansary for photogrammetric purposes, two right cross flights with a ground sampling distance (GSD) of 2 cm are planned. On the other hand, four epochs are determined to acquire terrestrial photogrammetric images. At the second step, the aerial data acquisition of the rooftop and site plan is carried out by a fixed-wing UAV equipped with a non-metric camera. Afterward, two terrestrial photogrammetric processes are applied to acquiring the exterior and central courtyard facades pictures. To be able to record the exact geographic positions of the images, a post-process kinetic (PPK) GPS is attached to the camera during the terrestrial photogrammetric survey. The captured Aerial images are geotagged using the flight logs. The third step is the photogrammetric process to create an integrated and textured 3D model. In this step, aerial and terrestrial images are aligned separately by the software. The outputs of this process were two individual sparse points clouds. Then each aerial and terrestrial dense points clouds are created. Eventually, the aerial and terrestrial meshed surfaces aligned and merged to create an integrated coarse 3D model. After applying texture to the beforehand produced 3D model, the caravansary`s textured model is created. Accuracy evaluation of the result using GCPs shows an accuracy of ±2 cm in the 1:200 scaled 3D model of Deir-e Gachin caravansary. This study demonstrates the high potential of UAV photogrammetry as a fast, accurate, and reliable data acquisition method in producing a detailed exterior 3D model of Architectural Heritage structures, containing high resolution spatial, spectral, and textural information.
تبلیغات
