Наземная цифровая фотограмметрическая съемка – комплекс мероприятий по реконструкции трехмерной модели объекта. Данный вид работ целесообразно применять при составлении обмерных чертежей и трехмерных моделей фасадов зданий со сложной и нетиповой геометрией.
В качестве объекта взят фасад дома по адресу Нижегородская область, город Нижний Новгород, Нижегородский район, улица Ильинская, дом 61 – памятник архитектурного наследия.Пример сложного фасада с нетиповой геометрией приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Пример нетипового фасада объекта архитектурного наследия
При производстве наземной цифровой фотограмметрической съемки чаще всего применяются любительские камеры, не предназначенные для точных геодезических измерений, поэтому для получения реальных точных параметров отдельных элементов фасада и всей сцены съемки необходимо произвести калибровку объектива камеры.
Калибровка камеры – процесс получения внешних и внутренних параметров объектива камеры: коэффициентов радиальной и тангенциальной дисторсии, фокусного расстояния, коэффициентов аффинитета, а также установить влияние цветовых аберраций на изображение, выполняется при помощи тест-объекта.
Дисторсия объектива – заводская неисправность системы линз объектива, имеющая систематический характер, по своей сути являет собой неровность самих линз и их взаимного положения в объективе камеры, которая создает систематическую ошибку, подразделяется на радиальную и тангенциальную составляющую.
Радиальная дисторсия объектива – явление, возникающее в связи с сферической поверхностью объектива, подразделяется на подушкообразную (рис. 2, а) и бочкообразную (рис. 2, б).
Тангенциальная дисторсия – явление, возникающее в связи с неперпендикулярностью главной оптической оси к матрице или плоскости изображения (рис. 2, в).
Рисунок 2 – Влияние различного рода дисторсии на изображение в объективе
В ПО «Agisoft Photoscan» реализована функция калибровки объектива по тест объекту, а также автоматической калибровки по данным взаимного ориентирования снимков при помощи функции «Оптимизировать камеры».
При обработке данных наземной цифровой фотограмметрической съемки выделяются следующие этапы:
- Создание проекта и загрузка исходных данных наземной цифровой фотограмметрической съемки при помощи функции «Добавить снимки» и «Импортировать привязку» в случае если для привязки и приведению модели к масштабу используются данные геодезических измерений и координаты характерных точек.
- Расстановка опорных и контрольных точек на снимках в интерактивном окне при помощи функции «Разместить маркер», создание масштабных линеек.
- Производство предварительного расчета и уравнивания фотограмметрической сети при помощи функции «Выровнять снимки». (Изначально рекомендуется устанавливать качество выравнивания – низкое, после уточнения положения опорных и контрольных маркеров фотограмметрическую сеть рекомендуется переуравнять в высоком качестве), разреженное облако связующих и характерных точек приведено на рисунке 3.
Рисунок 3 – Разреженное облако точек
- Построение плотного облака точек, фильтрация по достроверности и очистка от шумов при необходимости.
- Создание трехмерной модели объекта, очистка модели от лишних ребер и плоскостей, заполнение отверстий модели при помощи функции «Заполнение отверстий». Пример сплошной трехмерной модели без текстурирования приведен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Трехмерная модель фасада здания
- Расстановка «Плоскостных маркеров» — маркеров, показывающих программе горизонтальную и вертикальную плоскость построения ортофотоизображения при помощи функции «Добавить маркер» в окне модели.
- Создание цифровой модели плоскости фасада (ЦМП), указав 3 плоскостных маркера в качестве опорных плоскостей. (Важно соблюдать порядок указания маркеров программе: горизонтальная плоскость указывается от левого маркера к правому и от нижнего маркера к верхнему, таким образом программа понимает направление координатных осей для построения плоскости ортофототрансформирования). Пример ЦМП с маркерами приведен на рисунке 5.
Рисунок 5 – ЦМП фасада на плоскости ортографирования
- Создание ортофотоизображения по ЦМП и удаление лишних частей ортофотоизображения при помощи функций «Заплатка», «Создание внешней границы» и «Создание внутренней границы». Пример ортофотоизображения приведен на рисунке 6.
Рисунок 6 – Пример ортофотоизображения фасада здания
- Создание обмерного чертежа при помощи САПР-программ по ортофотоизображению и измерению глубин отдельных характерных точек трехмерной модели в ПО «Agisoft Photoscan» при помощи функции «Координаты». Пример обмерного чертежа приведен на рисунке 7.
Рисунок 7 – Пример обмерного чертежа фасада здания
Таким образом наземная цифровая фотограмметрическая съемка является источником большого объема информации разного рода, которая применима при обследовании, реставрации, учете и установке реального состояния памятников архитектурного наследия, а также иных сооружений различных типов, графическое представление всех выходных материалов, получаемых при производстве наземной цифровой фотограмметрической съемке приведено на рисунке 8.
Рисунок 8 – Получаемые материалы при производстве наземной цифровой фотограмметрической съемки