ثبت میراث فرهنگی با استفاده از اسکن با لیزر زمینی (مقاله ترجمه شده)

چکیده

ثبت اشیاء میراث فرهنگی با استفاده از اسکن با لیزر زمینی در طول سال های گذشته بیشتر و بیشتر محبوب شده است. از آنجا که تولید کنندگان سیستم اسکن با لیزر زمینی (TLS) به شدت، مقدار و سرعت داده های ضبط شده را با اسکن تک در هر ارتقاء سیستم افزایش داده اند و هزینه های سیستم را کاهش داده اند، استفاده از سیستم های TLS برای ثبت میراث فرهنگی، گزینه ای برای ثبت ارزشمند در کنار روش های سنتی مانند فتوگرامتری است. سیستم های TLS می توانند یک ابزار عالی برای ضبط شی پیچیده میراث فرهنگی در یک زمان کوتاه در کنار روش های سنتی باشند، اما مسئولیت رسیدگی به پردازش بیشتر، در صورتی که به درستی در حین ضبط کردن استفاده نشود، می تواند تبدیل به یک کابوس شود.

علاوه بر این سیستم های TLS هنوز هم به عنوان تجهیزات بررسی به رسمیت شناخته می شوند، حتی اگر برخی از تولید کنندگان آنها را به عنوان ابزار روزمره ترویج دهند. آنها باید به روشی هوشمند با در نظر ضبط نیازهای اشیاء فرهنگی مشتریان مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین، کارآمدترین روش برای استفاده از سیستم های TLS برای ثبت اطلاعات تبدیل به یک موضوع مربوط به مقابله با مقدار عظیمی از داده هایی شده است که سیستم در هنگام ثبت جمع آوری می کند.

پروژه های در حال حاضر کوچک می توانند به مجموعه داده های بزرگ Pointcloud تبدیل شوند که کاربر نهایی، مانند معماران و باستان شناس، زمانی که تجهیزات فنی آنها متناسب با الزامات مجموعه داده ها نیست و آنها دارای ابزارهای نرم افزاری برای استفاده از اطلاعات نیستند، بتوانند از آنها به عنوان ابزار کنونی نرم افزاری استفاده نمایند. حتی تفسیر ضروری مجموعه داده ها می تواند یک کار دشوار باشد، اگر افرادی که با Pointcloud بر روی آن کار می کنند، به منظور درک TLS و نتایجی که ایجاد می کند، به درستی آموزش ندیده باشند.

هنگام استفاده از سیستم های TLS، الزامات پروژه شی میراث فردی، مانند دقت مورد نیاز، استانداردهای سطح جزئیات (مثلا “Empfehlungen für die Baudokumentation, Günther Eckstein, Germany)، نوع مورد نیاز از موارد قابل تحویل (تجسم، نقاشی دوبعدی، ، نقاشی تغییر شکل، مدل های سه بعدی، BIM و یا 4 بعدی - انیمیشن ها ) و همچنین بودجه پروژه ، محدودیت ها و شرایط خاص شیء باید در نظر گرفته شود. و اگر به روشی درست استفاده شود، TLS همه درخواست ها را برآورده می سازد و علاوه بر آن، ثبت اضافی و سود قابل تحویل و مالی را ایجاد می کند.

Christofori und Partner  در حال کار با سیستم های TLS در اشیاء میراث فرهنگی از سال 2005 ، برای بهینه سازی استفاده از این سیستم ها (حتی در ترکیب سیستم های مختلف مانند TLS، فتوگرامتری و یا تکنیک های جدید ) و همچنین ایجاد موارد قابل تحویل قابل استفاده برای مشتریان (مالک، کنسرواتور، طراحان و عمومی) که آنها بتوانند بر روی آن کار کنند، تلاش نموده است.

ضبط داده ها با استفاده از TLS - نکته عمومی

سیستم های اندازه گیری TLS در 5 سال های گذشته بسیار بهبود یافته اند. تولید کنندگان، سرعت جذب، تراکم ثبت و دقت Pointcloud تک را برای سیستم اسکنر در هنگام استفاده از آن افزایش داده اند. علاوه بر اندازه و وزن سیستم کاهش یافته است در حالی که - در نگاه اول - کاربرد و استفاده از سیستم بسیار ساده تر شده است.

مبانی TLS برای ثبت میراث فرهنگی - از دیدگاه کاربر

هدف از ضبط داده ها

هنگام فکر کردن در مورد استفاده از سیستم های TLSبرای ضبط شی فرهنگی، در نظر گرفتن هدف از ضبط مورد نیاز و موارد قابل تحویل که باید از ضبط ایجاد شود، لازم است.

به طور کلی هدف اصلی برای استفاده از سیستم های TLSبر روی مستندسازی دیجیتال میراث فرهنگی، ضبط هندسه آنها است. این سود اصلی از سیستم TLS است – که اگر به درستی استفاده شود - می توان هندسه کلی یک شی را با تمام تغییر شکل آن با دقت و صحت بالا در یک مقدار کوتاه از زمان ضبط نمود.

Pointcloud خود را برای هدف تجسم

با استفاده از ابزارهای نرم افزاری ویژه، pointclouds را می توان برای ایجاد تصاویری از جسم ثبت شده مورد استفاده قرار داد. برای تحقیقات هندسی، آموزش، بازاریابی، سرمایه گذاری، و غیره، موارد قابل تحویل تجسم را می توان به عنوان عکس ها و یا فیلم های ساکت ایجاد نمود. در کنار اینها، هم تصاویر مدرج قائم را می توان ایجاد نمود که می تواند به عنوان پایه ای برای کار بیشتر استفاده شود

ترسیمات CAD دوبعدی ایجاد شده از Pointcloud

Pointclouds های متراکم ایجاد شده از سیستم های TLS اغلب باعث مشکلات زیادی در کار با آن می شوند. مجموعه داده های Pointcloud تبدیل به صدها گیگابایت از داده های ذخیره شده می شوند که نیاز به قدرت کامپیوتر ویژه ای برای انجام وظایف بر روی آن دارند. بنابراین استفاده از Pointcloud در صورتی که مجموعه داده های بزرگ نیاز به قدرت و پول اضافی برای خرج کردن به منظور کار با آن داشته باشند، مهم می شود.

ترسیمات نمای ایجاد شده از Pointcloud 2

ترسیمات معماری به صورت ساخته شده باید با استفاده از استانداردهای معماری برای مستندات شی میراث فرهنگی ایجاد شود (به عنوان مثال “Empfehlungen für die Baudokumentation, Günther Eckstein”به عنوان استاندارد در آلمان) به عنوان مستندات محل های باستان شناسی باید به روشی که که باستان شناسان استفاده می کنند، نشان داده شوند.

مدل های سه بعدی و BIM

pointclouds متراکم را می توان به مدل های سه بعدی با استفاده از ابزارهای نرم افزار های مهندسی شناخته شده از صنایع مهندسی تبدیل نمود. مدل های سه بعدی به عنوان موارد قابل تحویل را می توان به منظور تولید قطعات و یا یک شی فرهنگی کلی که ممکن است در معرض خطر قرار گیرد و یا نیاز به تعویض دارد، استفاده نمود. به عنوان مثال عناصر نمای آسیب دیده ضبط شده توسط سیستم های TLSرا می توان به مدل های سه بعدی تبدیل نمود و سپس برای جایگزینی تکثیر نمود.

مدل سه بعدی بازسازی شده از Pointcloud 3

مدل های سه بعدی ایجاد شده از Pointcloud را می توان به مدل های BIM تبدیل نمود که معماران و مهندسان می توانند برای کار طراحی بیشتر استفاده نماید. برای ایجاد مدل ها در این نوع باید محدودیت های فعلی در ایجاد بخش های جداگانه ی شی را با تغییر شکل درست در نظر گرفت. همه چیز را می توان کاملا به درستی در حال حاضر با ابزارهای BIMکنونی نشان داد.

مدل سه بعدی به عنوان پایه برای کار BIM 4

بازسازی مجازی و انیمیشن 4 بعدی

Pointcloudsمی تواند به عنوان پایه ای برای بازسازی مجازی از شرایط سابق یک شی فرهنگی استفاده شود. ترکیب اطلاعات درست هندسه تغییر شکل Pointcloud و بازسازی مواد تاریخی دیگر اشیاء می تواند ایجاد شود و برای آموزش و غیره مورد استفاده قرار گیرد. با اضافه کردن یک جدول زمانی در یک انیمیشن، این بازسازی می تواند توسعه یک شی فرهنگی را در طول زمان نشان دهد.

الزامات شی و محل

استفاده از سیستم های TLS بر روی اشیاء فرهنگی نیز نیاز به حل و فصل حول و حوش شی و محل مورد نیاز هنگام ثبت شی دارد. به عنوان مثال مواد شی می تواند با سیستم های لیزر باعث ایجاد مشکلات تداخل در ثبت داده ها شود. دانش کافی از این نوع از مشکلات در مورد موادی مانند شیشه، سطح براق فلزی (نیز طلا) و تیره، سطح شی عمدتا سیاه و سفید لازم است. اما مواد معمولی نیز مانند سطوح سنگی می توانند باعث مشکلاتی مانند سایش شود و یا دیگر شرایط سطحی می تواند به بازتاب غیر معمول لیزر و نتایج مغرضانه Pointcloud منجر شود.

برداشت از ثبت داده ها در محیط دشوار 6

الزامات سیستم TLS

بسته به نوع شیء فردی، سیستم های TLS به خودی خود دارای یک دسته از الزامات است که در هنگام استفاده از آن باید آنها را به خاطر داشت. همانطور که پیشتر گفته شد تجهیزات بررسی باید شناخته شود. این بدان معنی است که استانداردهای نظرسنجی های سنتی را در هنگام راه اندازی کمپین اسکن در اطراف شیء و آماده سازی موقعیت هدف مورد نیاز به منظور گرد هم آوردن تمام اسکن فردی که ایجاد شوند، باید به خاطر داشت.

الزامات نرم و سخت افزار

همانطور که پیشتر گفته شد داده های ضبط شده توسط سیستم های TLSباعث می شود تا مقدار زیادی از داده ها ذخیره شوند و پردازش شوند. پروژه های ضبط شده با سیستم های TLSرا می توان با مقدار ذخیره سازی طبیعی با شروع 25 -50 گیگابایت از داده ها و با بالا رفتن تا 750 GBبه 1TB یا حتی بیش از زمان کار بر روی پروژه بزرگ اجرا نمود.

آینده سیستم های TLS در ضبط اشیاء فرهنگی

TLS باید به عنوان فناوری در ضبط هندسه دیجیتال اشیاء فرهنگی در نظر گرفته شود. این استفاده، یک روش هوشمند است که با توجه به محدودیت ها و نیازهای مختلف باید اعمال شود. این کاربرد به صورت پایدار، جوابگو است و نتایج هندسی دقیقی را تولید می کند که ضبط آن با سیستم های دیگر به سختی صورت می گیرد. با توجه به نظر ما، این روش مورد استفاده در TLS در اوج خود است. تحولات توسط تولید کنندگان در نرخ های ثبت داده ها و حتی بالاتر و سخت افزار کوچک تر محدود شده اند.

آینده این سیستم در سال های آینده روشن است که به روشی مناسب مورد استفاده قرار می گیرد و مردم به درستی در استفاده از آن آموزش می بینند.

سیستم های جدید آینده مانند سیستم های دستی کوچک مانند سیستم ثبت بر اساس قابلیت های فتوگرامتری که pointclouds را ایجاد می کند می تواند سیستم های پیگیری باشد و حتی ممکن است جایگزین استفاده از سیستم های TLS در زمینه های خاصی از کار شود که در آن، یک راه حل خوب در حال حاضر به طور کامل وجود ندارد. اولین بازار محصولات مصرفی مانند Dotprodcut3d Handscanner نشاندهنده روش کنونی است.

این مقاله در سال 2013 در نشریه ISPRS و توسط دفتر مهندسی کریستوفوری و شرکا منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله ثبت میراث فرهنگی با استفاده از اسکن با لیزر زمینی آن در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.