ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ

DIPLOMOVÁ PRÁCE

PRAHA 2015

Petr VAVERKA

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE

DIPLOMOVÁ PRÁCE MĚŘICKÁ DOKUMENTACE KOSTELA SV. ŠTĚPÁNA V KOUŘIMI (OKR. KOLÍN)

Vedoucí práce: Ing. Jindřich Hodač, Ph.D. Katedra geomatiky

červen 2015

Petr VAVERKA

ZDE VLOŽIT LIST ZADÁNÍ

Z důvodu správného číslování stránek

ABSTRAKT Projekt diplomové práce pojednává o zpracování dílčí dokumentace chrámu sv. Štěpána v Kouřimi (okr. Kolín). Hlavním cílem bylo zhotovení příčného řezu, prostorového modelu především klenby hlavní lodě a fotoplánů zdiva nad klenbou. Tvorba 3D modelu a 2D stavebních výkresů probíhala v programu MicroStation v8 MX. Součástí dokumentace jsou fotoplány fragmentů původního zdiva v půdních prostorách nad hlavní lodí baziliky. Pro výstupy fotogrammetrických prací byly použity programy PhotoModeler Scanner a TopoL. Vzniklé výkresy, modely a fotoplány budou použity doc., Ing. Michaelem Ryklem, Ph.D. z FA ČVUT pro další bádání o stavebním vývoji kostela sv. Štěpána.

KLÍČOVÁ SLOVA Jednosnímková fotogrammetrie, fotoplán, měřická dokumentace, 3D model, stavební výkres, kalibrace, SW PhotoModeler, SW MicroStation, SW TopoL

ABSTRACT Diploma thesis project of St. Stefan church in city Kourim (Kolín district) is a complex documentation processed by surveying methods. Main goals of this work were photoplans, a cross section drawing and spacial models. 3D model and 2D construction drawings were created in MicroStation v8 MX software. Photoplans of original wall fragments in the attic above main nave are part of the documentation as well. The PhotoModeler Scanner and TopoL software were used for photogrammetric outputs. Doc. Ing. Michael Rykl, Ph.D. (Faculty of Architecture, CTU) will use all created construction drawings, models and photoplans for his next research about St. Stefan church history.

KEYWORDS One-shot land photogrammetry, photoplan, surveying documentation, 3D model, construction drawings, calibration, SW PhotoModeler, SW MicroStaion, SW TopoL

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že diplomovou práci na téma „Měřická dokumentace kostela sv. Štěpána v Kouřimi (okr. Kolín)“ jsem vypracoval samostatně. Použitou literaturu a podkladové materiály uvádím v seznamu zdrojů.

V Praze dne

...............

.................................. (podpis autora)

PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Jindřichu Hodačovi, Ph.D. za jeho pomoc při zpracování této práce. Jeho připomínky a množství konzultací mi byly velkým přínosem. Děkuji doc. Michaelu Ryklovi, Ph.D., který mi vždy poskytl cené rady v oblasti stavebních výkresů a památkové péče. Dále bych chtěl poděkovat rodině za podporu po celou dobu studia.

Obsah 1 Úvod

8

2 Zájmová oblast

10

2.1

Kouřim

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2

Chrám sv. Štěpána . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3

Součastný stav . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3 Technické a softwarové vybavení 3.1

3.2

Použitý software

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.1.1

MicroStation V8 XM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.1.2

Topol xT 9.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1.3

PhotoModeler Scanner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Použité přístroje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2.1

Trimble 3600 DR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2.2

Trimble R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2.3

Canon EOS 5D MARK II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4 Práce v terénu 4.1

14

20

Geodetické zaměření . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.1.1

Bodové pole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1.2

Podrobné zaměření interiéru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.1.3

Výškové a polohové propojení interiéru s půdou . . . . . . . . 22

4.1.4

GNSS – RTK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.2

Snímkování . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.3

Stavebně historický průzkum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3.1

Využití podkladů v DP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5 Práce v laboratoři 5.1

31

Geodetické výpočty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.1.1

Polygonový pořad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

5.1.2

Podrobné a ostatní měřické body . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.2

5.3

Kalibrace neměřické komory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 5.2.1

Snímkování kalibračního pole . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.2.2

Výpočet kalibrace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Post-processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 5.3.1

5.4

5.5

Idealizace snímků . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Tvorba 3D modelu a 2D výkresu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.4.1

Prostorový model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.4.2

Řez A – A´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Tvorba fotoplánů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5.5.1

Výpočet vlícovacích bodů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.5.2

Transformace snímků . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.5.3

Maskování a mozaikování . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5.5.4

Dokončení fotoplánu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6 Zhodnocení přesnosti

46

6.1

Geodetické měření - vnitřní přesnost . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.2

Fotogrammetrie - přesnost fotoplánů . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.3

Generalizace a přesnost prostorového modelu . . . . . . . . . . . . . . 47

7 Závěr

50

Použité zdroje

52

Seznam symbolů, veličin a zkratek

54

Seznam příloh

58

A Grafické výstupy

59

A.1 3D model vizualizace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 A.1.1 Klenba - pohled zdola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 A.1.2 Klenba - pohled shora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 A.1.3 Klenba - přesahy okenních výklenků . . . . . . . . . . . . . . . 61 A.1.4 Celkový pohled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 A.2 Kapsy původního krovu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

B Kalibrační protokoly

64

B.1 PhotoModelere Scanner - f = 24 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 B.2 PhotoModelere Scanner - f = 30 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 B.3 PhotoModelere Pro - f = 24 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 B.4 PhotoModelere Pro - f = 30 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 C Použité pomůcky

66

D Obsah DVD

67

E Seznam vrstev

69

E.1 3D model - drátový model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 E.2 3D model - zaplochovaný model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 E.3 Řez A - A’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 E.4 Fotoplán - jižní/severní pohled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 F Náčrty

74

G Tištěná dokumentace

75

ČVUT Praha

1

1. ÚVOD

Úvod Do města Kouřimi jsem poprvé zavítal v listopadu, 2014. Návštěva to byla zběžná

a nebyl vůbec žádný čas na zjišťování základních informací o této lokalitě. Kouřim jsem opouštěl týž den za soumraku. Ve spěchu jsem snad i projížděl kolem tak charakteristického poznávacího znamení jako je chrám sv. Štěpána. Nepostřehl jsem jej ani koutkem oka. O pár měsíců později, mě zaujala možnost, zhotovit diplomovou práci na téma Zpracování dílčí měřické dokumentace kostela sv. Štěpána v Kouřimi. Při rekognoskaci lokality jsem si teprve začal vybavovat mé povrchní setkání s městem. Dokumentace sakrální stavby je základním kamenem pro bádání o jejím vývoji v dřívějších letech. Nadmíru zkušeným badatelem je v tomto případě doc. Ing. Michael Rykl, Ph.D. z FA ČVUT. Dalo by se tvrdit, že práce byla zpracována pro pana docenta Rykla přímo na míru. Jeho výzkum se zabývá proměnou klenutého stropu v hlavní lodi kostela. Klenba totiž zakrývá šest z celkem osmi okenních výklenků. Jedno z možných vysvětlení se opírá o někdejší stavební řešení podobných staveb. Je totiž možné, že strop v této budově chyběl a byl dostavěn až později. K této teorii přispívají také původní trámové kapsy ve zdivu nad klenbou. Všechny uvedené připomínky směřují docenta Rykla k myšlence, že vnitřní prostor kostela býval otevřený až ke krovu. Diplomová práce je rozdělena do několika kapitol. Zpočátku práce popisuje zájmovou oblast, použitou měřickou techniku, ale také programové vybavení, v kterém proběhly výpočty, mezikroky tvorby a nakonec samotné výsledky. Převážná část textu obsahuje pracovní postupy, jež sloužily k získání dílčí měřické dokumentace objektu. ∙ 3D modely klenby v interiéru i v půdních prostorách s viditelnými přesahy v oblastech okenních výklenků ∙ Stavební výkres příčného řezu 2. polem spolu s detailem severního vstupního portálu ∙ Fotoplány fragmentů zdiva s původními trámovými kapsami nad klenbou

9

ČVUT Praha

1. ÚVOD

Do procesu tvorby měřické dokumentace se zapojil student FA Martin Pelikán. Jeho úkolem bylo, v rámci předmětu Památková péče III., zakreslit a přesně oměřit trámové kapsy na půdě. Druhým výstupem Martinova měření byl příčný řez severním vstupním portálem. Navíc věnoval čas také k dokumentaci menšího, jižního vstupního portálu. Pro úplnost byl ještě zpracován přibližný průřez klenebním žebrem v oblasti pod kůrem. Některé výstupy Martina Pelikána byly použity pro zkvalitnění výsledků této diplomové práce.

10

ČVUT Praha

2

2. ZÁJMOVÁ OBLAST

Zájmová oblast

2.1

Kouřim

Historikové se zmiňují o osídlení v okolí říčky Výrovky již v 7. století. V té době vzniká mohutné opevněné hradiště Stará Kouřim. Současná Kouřim leží nedaleko dříve zničeného hradiště a byla založena ve 13. století nejspíš Přemyslem Otakarem II.. V období 14. – 16. století byla Kouřim jedno z nejdůležitějších a nejbohatších královských měst v Čechách. V následujícím období ale zažívá úpadek během třicetileté války. Město zničilo několik požárů a po válce zažívá nelítostné drancování švédských a císařských vojsk.

Obr. 2.1: Pohled na město Kouřim ze severovýchodu (1680), [11] Kouřim si zachovala autentičnost a historický nádech i navzdory tíživé situaci v 17. století a především díky nerozvinutí se významnějšího průmyslu v 19. století. Historické jádro města je městskou památkovou zónou od roku 1992. Zachovala se velká část hradeb a znatelný je středověký půdorys. Nejvýraznější stavbou je chrám sv. Štěpána spolu s goticko-renesanční zvonicí na náměstí. Město leží 45 km východně od Prahy s populací cca 2000 obyvatel [11].

11

ČVUT Praha

2.2

2. ZÁJMOVÁ OBLAST

Chrám sv. Štěpána

Tato trojlodní bazilika je považována za nejvýznamnější památkou v Kouřimi. Byla vystavěna zároveň se stavbou města ve 13. století. Jedná se o ranně gotickou stavbu s příkladem tzv. burgundského slohu (žebrové klenby, špičaté vstupní portály, docílení prosvětlení interiéru pomocí velkých oken). Stavba se v průběhu staletí proměňuje. Můžeme tvrdit, že základ skládající se z obvodového zdiva jedné hlavní a dvou vedlejších lodí se téměř nemění. Nejvíce proměn dosahují obě věže a oltář. Nejprve se jedná o dvě vysoké věže, jež byly spojené v posledním patře krytým dřevěným mostem obr. 2.1. Po požáru ve 14. století bylo potřeba opravit zastřešení obou věží. Severní věž dostává vysokou složitou střechu. Zatímco věž jižní byla zakryta střechou dlátovou. Největších změn prodělal chrám v 16. a 17. století. Obě boční lodě byly opatřeny velkými pozdně gotickými okny a po třiceti leté válce, kdy je budova v katastrofálním stavu dostává novou klenbu v hlavní lodi, nové střechy a opět se mění obě věže.

Obr. 2.2: Jedna z přestaveb kostela sv. Štěpána (1866), [11]

12

ČVUT Praha

2. ZÁJMOVÁ OBLAST

Zvláštností části exteriéru je sbírka šestnácti náhrobních desek. V 18. století byly tyto mramorové a pískovcové náhrobní kameny s reliéfy zesnulých odstraňovány z interiéru stavby, kde byly zapuštěny do podlahy. Na svá nynější místa byly desky umístěny na začátku 20. století, když byly náhodně objeveny na půdě kostela. Nejcenější částí celé baziliky je podzemní kaple sv. Kateřiny, nacházející se pod hlavním oltářem. Jedná se o osmibokou kryptu s hvězdicovitou klenbou sklenutou na jediný pilíř, podepírající celé kněžiště chrámu. Kaple sv. Kateřiny s použitým stavebním řešením je jedinou stavbou svého druhu v Evropě [11].

2.3

Součastný stav

Budova je celkově v dobrém stavu. Vnější plášť je celistvý a zdá se, že pískovcové detaily kolem menších oken jsou relativně nové. Detaily všech vstupních portálů jsou dobře viditelné. Snad jedinou výrazně poničenou částí jsou pískovcové skosené parapety velkých gotických oken ve vedlejších lodích.

Obr. 2.3: Ukázka způsobu ponechání přístupu k původnímu zdivu klenby (pole č. 1 (vlevo); pole č. 2 (vpravo)) Interiér kostela je excelentně zachovalý. Stěny jsou vymalovány světle oranžovou barvou a detaily říms, žeber nebo podpěrných konstrukcí oblouků jsou zvýrazněny

13

ČVUT Praha

2. ZÁJMOVÁ OBLAST

světle zelenou, červenou a hnědou barvou. Prostor tak působí světle a velké oblouky mezi loděmi dodávají na vizuální mohutnosti. Až do dnešní doby se zachovalo hned několik původních dekorativních prvků. Rád bych jen zmínil dva výrazné elementy – kované vstupní dveře sakristie ze 14. století a dvě řady raně gotických sedilií provedených ve zdech chóru, vzájemně oddělených štíhlými sloupky. Půda byla v letech 1970 – 1972 zakonzervována nastříkáním cca 7 cm betonu na vrch klenby. Před zástřikem byla po klenbách rozložena armatura pro zpevnění stropní konstrukce. V některých částech byla zanechána volná místa. Jedná se o jakési sondy s rozměry cca 100 x 100 cm, kde je možné vidět původní zdivo klenby (viz. obr. 4.3). Půda nad hlavní lodí je rozdělena na cekem 4 pole betonovými příčkami. Pro lepší orientaci v prostoru byla jednotlivá pole označena od 1 do 4, kde 1 je první pole od západu na východ. Dělení klenby je viditelné i z prostoru uvnitř kostela. Hranice jednotlivých polí probíhá příčnými klenebními oblouky. Svislé stěny nad klenbou byly také obetonovány. Původní zdivo je viditelné v každém poli kromě pole č. 4 a to vždy cca 1 𝑚2 v každém rohu. Součástí těchto fragmentů jsou původní trámové kapsy (obr. 2.4), které byly rovněž cílem dokumentace, viz. kap. 4.3.

Obr. 2.4: Původní trámové kapsy ve zdivu nad klenbou hlavní lodě, foto: Pelikán, M.

14

ČVUT Praha

3

3. TECHNICKÉ A SOFTWAROVÉ VYBAVENÍ

Technické a softwarové vybavení Ke geodetickému zaměření interiéru a exteriéru byla využita totální stanice Trim-

ble 3600 DR. Původní zdivo v prostorách půdy bylo navíc dokumentováno digitální zrcadlovkou Canon EOS D5 Mark II s objektivem Canon EF 16 - 35 mm 1:2,8L. Fotoaparát a totální stanice byly zapůjčeny Laboratoří fotogrammetrie, Fakulta stavební, ČVUT v Praze. Zde jsou oba přístroje používány spolu s další technikou k fotogrammetrické dokumentaci. Pro výškové a polohové připojení byl vypůjčen GNSS systém Trimble R6 a nivelační přístroj Leica NA724 od firmy Energie stavební a bánská a.s., Vašíčkova 3081, Kladno.

3.1

Použitý software

Pro zpracování dat byl zvolen CAD program Bentley MicroStation V8 XM Editon, TopoL xT 9.5, PhotoModelere Scanner a Groma v9. Se všemi programy jsem se seznámil již během studia, a proto jsem je využil i pro zpracování tohoto projektu.

3.1.1

MicroStation V8 XM

Software Bentley MicroStation byl vyvinut zejména pro potřeby stavebních inženýrů a architektů. Uplatnění najde dokonce i v státní správě a samosprávě, či při projektování inženýrských a telekomunikačních sítí. MicroStation umožňuje svým uživatelům vytvářet 3D modely objektů a 2D technické výkresy. Teprve od roku 2001 podporuje kromě souborů ve formátu *.dgn i více rozšířené AutoCAD soubory *.dwg. Touto novou schopností se firma Bentley dotáhla na špičku CAD programů, [3]. Dalším pokrokem je spolupráce se společností Adobe. Díky propojení MicroStation V8 XM a Adobe Acrobat Professional je nyní možné provést export DGN souboru do formátu U3D a následně jej editovat právě v Adobe Acrobat Profesional a uložit jako 3D PDF. Tím je možné prezentovat vytvořené 3D modely široké veřejnosti bez vysokých nároků na software – 3D PDF je kompatibilní s Adobe Reader. Software

15

ČVUT Praha

3. TECHNICKÉ A SOFTWAROVÉ VYBAVENÍ

Obr. 3.1: Pracovní prostředí MicroStation v8 MX MicroStation byl použit pro tvorbu výkresů, které jsou výsledkem této práce, také z důvodů dobré komunikace s geodetickým výpočetním programem Groma.

3.1.2

Topol xT 9.5

Topol xT je vyvíjeny českou firmou TopoL Software od 90. let 20. století. TopoL xT je otevřený obecný geografický informační systém (GIS), který může být upraven pro aplikace v mnoha oblastech. Dovoluje přípravu geografických dat, jejich správu a analýzu. Systém má široké pole uplatnění. Používá se v zemědělství, pro pozemkové úpravy, v orgánech statní správy jako nástroj podporující řízení a kontrolu, pro sběr geografických dat a to nejen ve státní správě, ale i v soukromém sektoru. Jednoznačně nejširší oblastí nasazeni systému TopoL xT je lesnictví. Může mít několik modifikací jako například PhoTopoL – to je system pro zpracování leteckých a pozemních fotografických snímků, [4].

16

ČVUT Praha

3. TECHNICKÉ A SOFTWAROVÉ VYBAVENÍ

Obr. 3.2: Pracovní prostředí TopoL xT 9.5 - maskování snímků

3.1.3

PhotoModeler Scanner

Program PhotoModeler byl vyvinut v Kanadě společností Eos Systems Inc. Slouží k tvorbě přesných a skutečnosti odpovídajících 3D modelů, kde vstupem je pouze soubor fotografií objektu a není potřeba téměř žádného přístroje kromě digitálního fotoaparátu. K přednostem softwaru patří zejména tvorba 3D mračen bodů, založené na metodě snímkové korelace vyhodnocované budovy nebo objektu. Tento pracovní postup přináší podobné výsledky jako laserové skenování. PhotoModeler Scanner je nadstavbou sloužící k tvorbě mračen bodů a kalibrací neměřických komor, [5].

17

ČVUT Praha

3. TECHNICKÉ A SOFTWAROVÉ VYBAVENÍ

Obr. 3.3: Pracovní prostředí PhotoModeler Scaner (vlevo) a PhotoModeler Pro (vpravo)

3.2

Použité přístroje

Pro potřeby diplomové práce, kdy zadáním je zhotovení fotoplánů a stavebních výkresů, bylo vhodné volit přístroje s dostačující přesností. Měřené délky bezodrazně nebyly delší než maximální dosah totální stanice Trimble 3600 DR. Fotogrammetrická část se skladala ze zhotovení snímků a určení VB. Fotografie je vhodné získat v co nejlepší datové kvalitě s minimálním grafickým zkreslením. K tomu byla zvolena digitální zrcadlovka Canon EOS 5D MARK II. Vlícovací body byly určeny již výše zmíněnou totální stanicí.

3.2.1

Trimble 3600 DR

Trimble 3600 DR je totální stanice firmy Trimble. Totálni stanice je vybavena duálním dálkoměrem, který umožňuje měřit vzdálenosti na hranol nebo bezodrazně a červeným naváděcím laserem o vlnové délce 660 nm. Maximální možná měřená vzdálenost bezodrazně je 120 m s přesností 3 mm + 2 ppm. Úhlová přesnost je podle normy DIN 18723. Součástí stanice je vnitřní paměť, kam se ukládají měřená data, [9].

18

ČVUT Praha

3. TECHNICKÉ A SOFTWAROVÉ VYBAVENÍ

Obr. 3.4: Totální stanice Trimble 3600 DR a odrazný hranol

3.2.2

Trimble R6

GNSS systém Trimble R6 poskytuje dostatečně kvalitní měření kinematickou metodou v reálném čase. Přístroj přijímá standardní družicové GPS signály L1, L2, L2C. V případě potřeby umožňuje plynule přejít na R-Track technologii, která podporuje systém GLONASS. Zařízení používá pokročilý čip Trimble Maxwell 6 Custom Survey GNSS s 220 kanály, [8].

3.2.3

Canon EOS 5D MARK II

Profesionální řadu od firmy Canon představuje model EOS 5D MARK II. Tělo je zhotovené oproti základním kamerám z kovu. Přístroj obsahuje digitální snímač CMOS 36 x 24 mm, tzv. full-frame, a čtrnáctibitový obrazový procesor DIGIC 4. Citlivost ISO je možné nastavit v rozmezí hodnot 100 až 6400. Celkové rozlišení senzoru je 22,0 Mpx s efektivním využitím rozlišení 21,1 Mpx o rozměrech 5616-3744 pixelu. Nejrychlejší čas závěrky lze nastavit na hodnotu 1/8000 vteřin. K ostření je možné využít 15 ostřících bodů. Objektiv Canon EF 16 - 35 mm 1:2,8L, který je součástí vybavení Laboratoře fotogrametrie má světelnost 2,8 v celém rozsahu. Ostřit je možné na objekty vzdálené minimálně 30 cm a maximální clonové číslo je 22. Objektiv je schopný pracovat

19

ČVUT Praha

3. TECHNICKÉ A SOFTWAROVÉ VYBAVENÍ

v plně automatickém ostřícím módu, případně je k dispozici také manuální nastavení [10].

Obr. 3.5: Fotoaparát Canon EOS D5 Mark II a objektiv Canon EF 16 - 35 mm 1:2,8L, [10]

20

ČVUT Praha

4

4. PRÁCE V TERÉNU

Práce v terénu Zpracování zakázky vyžadovalo několik výjezdů do zájmové oblasti. Po domluvě

se zadavatelem doc. Ing. Michaelem Ryklem, Ph.D. a vedoucím práce Ing. Jindřichem Hodačem, Ph.D. proběhla rekognoskace objektu. Na místě byl podrobně stanoven rozsah zakázky. Právě díky přítomnosti obou výše zmíněných bylo možné určit postup prací a navrhnout metody zpracování. Datum výjezdu

Pracovní úkon

27.2.

Snímkování původního zdiva v prostorách půdy

28.2.

Budování bodového pole a jeho zaměření

1.3.

Podrobné zaměření severní a hlavní lodě

6.3.

Podrobné zaměření hlavní a jižní lodě

7.3.

Podrobné zaměření klenby hlavní lodě ∙ Podrobné zaměření jižní a západní fasády ∙ Sběr dat metodou GNSS

8.3.

∙ Výškové propojení hlavní lodě s půdou objektu ∙ Budování bodového pole a jeho zaměření

12.3.

Podrobné zaměření půdních prostor

17.3.

Podrobné zaměření severní fasády

6.5.

Kontrolní zaměření vybraných částí objektu Tab. 4.1: Rozpis výjezdů na lokalitu

V rámci této společné výpravy bylo do Kouřimi dopraveno všechno potřebné vybavení (viz. seznam použitých pomůcek v příloze C). Velké díky patří řediteli Muzea Kouřimska magistru Vladimíru Rišlinkovi za poskytnutí zázemí v budově muzea a dále pak panu Michalu Veverovi za nesmírnou vstřícnost během každé návštěvy města.

21

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

Rozpis výjezdů s pracovní náplní je rozepsán v tabulce 4.1. Zásadním omezením a nutností četnějších výjezdů byla velikost vnitřní pamětí totální stanice. Kapacitu paměti odhaduji na 700 záznamů. V menší míře bylo měření omezeno krátkou dobou denního světla a dopravním spojením z hlavního města do zájmové oblasti.

4.1 4.1.1

Geodetické zaměření Bodové pole

Body bodového pole byly rozmístěny kolem západní části baziliky s tím, že jeden z bodů byl umístěn do středu hlavní lodě. Bod 4001 je počátkem uzavřeného polygonového pořadu, v kterém byly oboustranně měřeny šikmé délky, vodorovné směry a zenitové úhly. Polygonový pořad byl vedený přes body 4001, 4002, 4003, 4004 a 4006. Síť byla zhuštěna bodem 4005, který byl určený jako rajón z bodu 4004.

Obr. 4.1: Situace rozvržení bodového pole v lokalitě

22

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

Ostatní měřické body (celkem 24) pro zaměření interiéru byly určeny z bodů uzavřeného polygonového pořadu. Body 4001, 4002 a 4004 byly stabilizovány měřickým hřebem ve spárách obruby chodníků. Bod 4003 byl stabilizován na roh litinového poklopu zapuštěného do dlažby kouřimského náměstí. Jelikož se bod 4006 nachází uvnitř kostela, nebylo zcela možné použít pro stabilizaci bodu například měřický hřeb. Proto byl jako bod 4006 zvolen ostrý a zřetelně viditelný roh kamenné dlaždice. Náčrt bodového pole je zřetelný na obr. 4.1.

4.1.2

Podrobné zaměření interiéru

Při podrobném měření v interiéru chrámu sv. Štěpána bylo využito jak polární metody, tak především metody protínaní s postavením stroje na volném stanovisku s orientací na orientační body a v některých případech, také na body polygonového pořadu. Body pro orientaci byly v prostorách kostelních lodí značeny samolepícími štítky s předtištěným křížkem pro snadné cílení. Signalizační značky byly citlivě rozmístěny a to z důvodu nenarušení prostoru v průběhu konání církevních setkaní. V půdních prostorách byly body signalizovány lihovým fixem na krokve. Podrobné body byly zaměřeny bezodrazným měřením délek. Polární metoda byla doplněna konstrukčními oměrnými mírami měřenými svinovacím metrem. V průběhu měření byly vedeny náčrty, které jsou součástí elaborátu volně v příloze F. Zaměřené body totální stanicí jsou v příloze D ve složce geodezie/data/zapisniky. V průběhu podrobného zaměření klenby na půdě byly zároveň zaměřeny vlícovací body pro fotoplány. Celkem bylo zaměřeno cca 3000 podrobných bodů.

4.1.3

Výškové a polohové propojení interiéru s půdou

Propojení obou částí stavby bylo náročnější z hlediska špatné přístupnosti na půdu kostela. Jediná možná cesta vedla po točitém schodišti a dále pak po strmých dřevěných schodech. Nebylo možné ani propojení skz okna - ty zde totiž žádná nebyla. Dírou ve svorníku ve 2. poli v hlavní lodi bylo spuštěno měřické pásmo. Bylo provedeno výškové připojení půdy a interiéru kostela nivelací TAM a ZPĚT z bodu

23

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

4006. Výška na půdě byla signalizována ryskou na trámu. Měření bylo provedeno nivelačním přístrojem Leica NA724 (směrodatná odchylka měření tam a zpět na kilometr je 2 mm). Dále se ve výpočtech souřadnic bodů pro orientaci a podrobných bodů uvažuje výška určená z měření na pásmo. VP [mm] VZ [mm] 4006

1511

Pásmo dole

-12940

Pásmo nahoře

-111

8301

47

8301

29

Pásmo dole

-129

Pásmo nahoře

-12918

4006

1533

∑︀

-11489

-11489

Tab. 4.2: Výpočet výškového připojení nivelací K polohovému a kontrolnímu výškovému propojení obou částí byly použity závěsné minihranoly. Ty byly zavěšeny pod dvěma stativy a protaženy dírami ve svornících ve 2. a 3. poli. Pro získání příznivějších podmínek pro zaměření obou minihranolů bylo zvoleno stanovisko 8999 hluboko v chóru. Díky větší vzdálenosti a vyvýšení východní části kostela nebyly záměry tak strmé. Po ustálení cílů byla na hranoly třikrát odečtena šikmá vzdálenost spolu s vodorovným směrem i zenitovým úhlem. Do výpočtu byl následně použit jejich aritmetický průměr. Pro kontrolní výškové měření byla změřena délka závěsu od hlavy stativu. Čílo bodu

7001

Typ měření Nivelace

Trigonometricky

281,405 m

281,421 m

Rozdíl

0,016 m

Tab. 4.3: Porovnání výšek určených trigonometricky a nivelací

24

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

Totální stanice byla přenesena na jeden ze stativů (bod 7001) dočasné stabilizace na půdě a orientován na 2. stativ (bod 7002). Z tohoto postavení byly zaměřeny orientační body signalizované křížky na krokvích krovu a výškový bod 8301 na trámu ve druhém klenebním poli, který později sloužil jako orientace pro určení souřadnic volných stanovisek, ze kterých byly měřeny podrobné body kleneb. Rozmístění orientačních bodů a dočastných stanovisek je na obr. 4.2. Porovnání nivelace tam a zpět je zřetelný z tab. 4.2. Následuje tab. 4.3 s porovnáním výšek určených trigonometricky a nivelací. Dále se ve výpočtech uvažuje výška určená nivelací. Rozdíl mezi získanými výškami je způsoben především nepřesným určením délky závěsu minihranolů.

Obr. 4.2: Rozvržení měřické sítě na půdě kostela

25

ČVUT Praha

4.1.4

4. PRÁCE V TERÉNU

GNSS – RTK

Kinematickou metodou v reálném čase pomocí GNSS byly zaměřeny pouze tři body bodového pole. Při výběru bodů byl brán zřetel na rozmístění v polygonovém pořadu a především na dobrou viditelnost na oblohu. Pro měření byly nakonec vybrány body 4001, 4002 a 4003. Důvodem k měření metodou RTK bylo, že v okolí chrámu sv. Štěpána byl dohledán pouze jeden zajišťovací bod 21.1 na zvonici, který byl navíc jinak umístěn, než jak uváděly místopisné údaje o bodu. Nejbližší bod Jb02-6 nivelačního pořadu Jb02 Bošice – Kouřim je vzdálený od náměstí přibližně 1 km s převýšením cca 40 m. Pro zjednodušení práce a po dohodě se zadavatelem byla tedy zvolena výše zmíněná metoda. Číslo bodu 4001

Y [m]

X [m]

Z [m]

704530,920 1057648,948 266,091 704530,922 1057648,940 266,083

4002

704587,628 1057672,206 268,316 704587,625 1057672,207 268,308

4003

704553,248 1057687,528 267,147 704553,373 1057687,948 267,131 Průměr

4001

704530,921 1057648,944 266,087

4002

704587,627 1057672,206 268,312

4003

x

x

x

Tab. 4.4: Průměrné souřadnice získané metodou RTK Nezávislé měření bodů měřické sítě bylo provedeno s více než hodinovým odstupem od prvního měření metodou RTK. Během měření bylo zjištěno, že na bodě 4003 nebylo ani v jednom případě zařízení GNSS v módu fix. Nebylo tedy možné určit souřadnice s požadovanou přesností. Proto nebyla získaná data k tomuto bodu dále použita při výpočtu. Následně proběhl sběr dat na bodech 4004 a 4005, ale z důvodu blízké zástavby nebylo možné získat signál z dostatečného počtu družic. Měření je

26

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

doloženo protokolem, který obsahuje dobu měření, počet viditelných družic, výškové a polohové odchylky a souřadnice bodů v S-JTSK a jejich výšky v systému Bpv. Protokol je součástí přílohy na DVD ve složce geodezie/data.

4.2

Snímkování

K fotogrammetrické dokumentaci fragmentů zdiva nad klenbami byla zvolena tvorba fotoplánů. Jinými slovy jde o jednosnímkovou fotogrammetrickou metodu, kterou jsme schopni určit rovinné souřadnice předmětu. Základem matematického řešení JSM je kolineace a je vyjádřena projektivní transformací. Název snímku

Clona

Čas [s]

ISO Ohnisková vzd. [mm]

_MG_4107.tif

f/9

1/60

500

24

_MG_4109.tif

f/10

1/60

500

24

_MG_4111.tif

f/10

1/50

500

30

_MG_4115.tif

f/10

1/30

500

24

_MG_4116.tif

f/10

1/50

500

24

_MG_4120.tif

f/9

1/60

500

24

_MG_4123.tif

f/9

1/50

500

24

_MG_4126.tif

f/10

1/50

500

30

_MG_4129.tif

f/9

1/60

500

30

_MG_4131.tif

f/9

1/50

500

24

_MG_4133.tif

f/9

1/60

500

24

_MG1 37.𝑡𝑖𝑓

f/9

1/40

500

24

_MG_4139.tif

f/9

1/30

500

24

_MG_4143.tif

f/8

1/60

500

24

Tab. 4.5: Výčet snímku pro tvorbu fotoplánu Pořízení snímků bylo komplikováno hned několika faktory (členitost, špatná přístupnost, světelné podmínky).

27

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

Špatné světelné podmínky byly řešeny umělým osvětlením pomocí dvou výkonných halogenových světel. Ta se přesouvala při každém novém stanovisku fotografování. Snímky byly pořízeny s těmito průměrnými parametry: režim priority clony clona f/9, rychlost uzávěrky 1/50 vteřiny, ISO 500, ohnisková vzdálenost 24 mm. V průběhu snímkování se nedopatřením změnila ohnisková vzdálenost objektivu a to na hodnotu 30 mm. Tato změna měla za následek nutnost kalibrovat obě použité "konstanty komory". Výčet všech snímků a jejich parametry jsou uvedeny v tabulce 4.5. Více o kalibraci fotogrammetrické komory je rozvedeno v kapitole 5.2.2. Fotografie byly uloženy v nekomprimovaném formátu *.CR2. Jelikož každé pole bylo odděleno betonovou příčkou a z druhé strany se zvedala klenba, nabízelo se málo místa pro provedení fotografické dokumentace. Snahou bylo dostat se do vhodné pozice, tak aby optická osa objektivu směřovala kolmo k dokumentované části zdi a stanoviska byla téměř ve stejných vzdálenostech od zdi. Problém nastal ještě před samotným pořizováním fotodokumentace. Malá zájmová plocha fotoplánu a členitost zdiva znemožňovala vhodné rozmístění vlícovacích bodů. Bylo potřeba se vypořádat s betonovým soklem o průměrném přesahu 18,5 cm. Nakonec byly VB umístěny na hladkou betonovou stěnu předstupující před původní zdivo. Problematice tvorby fotoplánů a transformace snímků se dále věnuje kapitola 5.5.2. Po dokončení fotografování bylo potřeba změřit betonové přesahy ve všech dokumentovaných polích. Měření bylo provedeno pomocí svinovacího metru a délky byly odečteny vždy na třech místech betonového přesahu pro každý snímek viz. tab. 4.6. Navíc bylo potřeba změřit alespoň jednu, pokud to podmínky umožnovali dvě kontrolní délky na původním zdivu. Tyto délky sloužily pro zjištění změny výsledného fotoplánu v místech původního zdiva kostela a byly měřeny pásmem. Obrázky s kontrolními délkami jsou v příloze na DVD ve složce fotogrammetrie/omerky.

28

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

Jižní stěna Poloha

Betonový přesah [mm]

Průměr [mm]

Pole 1

199 209 186 182 205 217

200

Pole 2

173 160 173 181 149

97

156

Pole 3

173 205 152 163 185 167

174

Pole 4

-

-

-

178 182 172

177

Severní stěna Poloha

Betonový přesah [mm]

Průměr [mm]

Pole 1

182 206 203 153 209 218

195

Pole 2

215 211 196 184 194 175

196

Pole 3

176 211 173 190 185 200

189

Tab. 4.6: Rozložení betonového přesahu ve všech polích na půdě

4.3

Stavebně historický průzkum

V rámci předmětu Památková péče byl do projektu přizván Martin Pelikán z Fakulty architektury, ČVUT. Cílem jeho práce bylo detailněji zaměřit a zdokumentovat některé prvky kostela sv. Štěpána. Jednalo se o kapsy po stropních trámech, profily dvou portálů a profil klenebního žebra. Prvky byly zaměřeny pomocí oměrek a následně sesazeny s výkresem geodetického zaměření. Zdrojem textu této podkapitoly je archív Martina Pelikána. Kapsy jsou pozůstatky dřevěného trámového stropu předcházejícího dnešní křížové klenbě. Zachované a viditelné jsou pouze v koutech 1. a 2. pole nad klenebními kápěmi. Viditelných kapes je dnes 12. Ostatní kapsy jsou buď zakryté klenebními kápěmi, nebo zazděné v čelech kleneb (v interiéru kostela). Zdá se, že rozestupy stropních trámů mohly být cca 70 – 90 cm. Ve většině kapes se doposud zachoval otisk zhlaví trámů v maltě, u některých již je pouze hrubý tvar zdiva bez malty a několik kapes má některá místa zcela rozpadlá. Všechny tři varianty jsou zaznamenané ve výkresech kapes, které jsou v příloze D ve složce pamatkova_pece/výkresy. Zaměřené jsou dva portály – severní a jižní. Ústupkové ostění severního portálu

29

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

Obr. 4.3: Oměřování délek profilů vybraných částí stavby (severní portál (vlevo); severní portál (vpravo)), foto: Pelikán, M. se skládá ze třech profilů: dvakrát za sebou z vlnovkového profilu s okosenou hranou a se sloupkem a ze zašpičatěného hruškovce s hlubokými výžlabky na obou stranách a druhým mělčím výžlabkem na vnitřní straně. Profil byl ověřován na několika místech a bylo porovnáno pravé a levé ostění. Ověřovaná místa mají zanedbatelné odchylky. Celý profil je zakončen soklem kopírujícím obrys profilu a předstupujícím před něj o cca 10 cm.

Obr. 4.4: Profily vstupních portálů a klenebního žebra

30

ČVUT Praha

4. PRÁCE V TERÉNU

Profil jižního portálu je tvořen širokým okosem s nesymetrickým obloukovitým výžlabkem a půlkulatým oblounem. Celý profil je zakončen šikminou pravoúhlé soklové části slícované se zbytkem ostění. Snahou bylo zjistit profil žeber klenby hlavní lodi. Tato žebra byla bez použití lešení nedostupná, proto byla jako náhrada vybrána žebra klenby pod kůrem. Žebra klenby vynášející kůr mají profil téměř identický s žebry klenby hlavní lodi. Profil klenebního žebra byl zaměřován v prostředním poli a byl ověřován na několika místech.

4.3.1

Využití podkladů v DP

Do měřické dokumentace byl použit profil severního vstupního portálu. Velice detailní zpracování a přesné oměření bylo provedeno svinovacím metrem a měřickým hřebenem. Profil byl po nakreslení v programu AutoCAD exportován do souboru *.dwg a vložen do výkresu příčného řezu A - A’. Velký přínos pro měřickou dokumentaci mělo oměření kapes po stropních trámech. Byl zdokumentován jak jejich otvor, tak i hloubka a výška od betonového přesahu. Právě pomocí oměrných mír byly kapsy umístěny do prostorového modelu a byl zkonstruován jejich přibližný tvar ve 3D.

31

ČVUT Praha

5

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Práce v laboratoři Prací v laboratoři rozumíme ∙ Zpracování surových dat geodetického zaměření bodového pole a podrobného měření interiéru i exteriéru objektu ∙ Kalibrace měřické komory spolu s idealizací a digitální úpravou snímků ∙ Tvorba měřické dokumentace (3D modely, 2D stavební výkresy a fotoplány)

5.1

Geodetické výpočty

Naměřená data byla exportována z totální stanice pomocí datového kabelu do souboru *.job (příloha D na DVD ve složce geodezie/data/zapisniky), který byl posléze importován do programu Groma v.9 jako zápisník měření. Tento software byl zvolen především pro svou schopnost komunikace s programem MicroStation. Propojením těchto dvou programů je možné importovat vypočtené souřadnice bodů přímo do CADovského rozhraní. Zadání stanovilo určit pouze absolutní výšky bodů a polohu bodů nechat v místním souřadnicovém systému. Jak již bylo zmíněno v kap. 4.1.4, bylo technicky možné připojit měření k ČSNS technickou či trigonometrickou nivelací, ale z organizačních důvodů a po domluvě se zadavatelem bylo využito metody RTK. Tím bylo také možné připojení do S-JTSK.

5.1.1

Polygonový pořad

Zprůměrované souřadnice bodů 4001 a 4002 z měření GNSS byly použity pro výpočet bodů 4003, 4004 a 4005 vetknutého, oboustranně orientovaného polygonového pořadu. Výpočet polygonového pořadu byl proveden v programu Groma v.9. Body pořadu slouží jako základ měřické sítě a dále z nich byly určeny ostatní měřické a podrobné body projektu. V tab. 5.1 jsou dosažené parametry polygonového pořadu. Protokol o výpočtu je v příloze na DVD ve složce geodezie/data.

32

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Parametr

Hodnota

Délka pořadu

122,152 m

Největší délka pořadu

38,973 m

Nejmenší délka pořadu

21,914 m

Nejmenší vrcholový úhel

47,6516 gon

Polohová odchylka

0,009 m

Úhlová odchylka

- 0,0057 gon

Výškový uzávěr

0,010 m

Tab. 5.1: Dosažené parametry polygonového pořadu

5.1.2

Podrobné a ostatní měřické body

Výpočet ostatních měřických a podrobných bodů byl proveden funkcí Polární metoda dávkou taktéž v programu Groma v.9. Nejprve byly určeny měřické body v interiéru objektu a v podkroví. V druhé části výpočtu Polární metodou dávkou bylo potřeba určit souřadnice a výšky všech podrobných bodů v objektu. Protokol o výpočtech je v příloze na DVD ve složce geodezie/data.

5.2

Kalibrace neměřické komory

Mezi důležité parametry kamery používané pro fotogrammetrii patří typ objektivu, jeho kvalita a velikost čipu kamery. Kalibrace se u neměřické komory provádí se záměrem zjistit prvky vnitřní orientace (PVO). Prvky vnitřní jsou: konstanta komory, distorze objektivu a snímkové souřadnice hlavního snímkovaného bodu. Hlavní složkou distorze je její radiální část, tedy radiální distorze. Hodnota distorze se liší pro každou konstantu komory.

5.2.1

Snímkování kalibračního pole

Nejběžnějším způsobem kalibrace je kalibrace s využitím kalibračního pole. V tomto případě byla použita přenosná rovinná pole dodávaná k softwaru PhotoModeler. Kalibrace byla provedena pro obě ohniskové vzdálenosti pořízených snímků. V rámci

33

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

diplomové práce byla nafocena dvě různá kalibrační pole dvěma odlišnými postupy. Důvodem byla možnost kontroly kalibrace a porovnání výsledků dvou různých kalibračních postupů.

Obr. 5.1: Porovnání ruzných kalibračních polí (PMS4 (vlevo); PMP4 (vpravo)) Nejprve bylo nasnímáno rovinné pole pro starší verzi programu PhotoModeler. Byla nastavena požadovaná ohnisková vzdálenost a objektivem bylo zaostřeno na nekonečno. Nastavení fotoaparátu je vhodné přiblížit takovému nastavení, při kterém byly fotografovány snímky v terénu. Kalibrační pole bylo snímáno tak, že snímky byly pořízeny pro každý roh ve směru úhlopříček pod úhlem přibližně 45∘ . Postupně každá z nich s fotoaparátem pootočeným o 90∘ . Nakonec bylo pole vyfotografováno tak, že rovina snímku byla rovnoběžná s kalibračním polem. Dostáváme tak soubor o pěti snímcích pro každou ohniskovou vzdálenost. Jako druhé bylo opět rovinné pole, ale tentokrát s jiným rozložením snímaných bodů. I technologický postup fotografování pole byl jiný. Pole bylo snímáno ze všech 4 stran třemi snímky pod úhlem přibližně 45∘ při nastavení objektivu na požadovanou ohniskovou vzdálenost (24 mm a 30 mm). Při každém snímku je kamera natočena o 90∘ . Vznikla tak sada o 12 snímcích pro každé kalibrované ohnisko. Pole musí zaplňovat co největší plochu snímku. Při focení snímku na výšku je přípustné, aby snímek ořízl kalibrační pole a tím ztratil několik okrajových bodů. V žádném případě, ale nesmí dojít ke ztrátě hlavních bodů označených kódovými značkami.

34

ČVUT Praha

5.2.2

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Výpočet kalibrace

Postup výpočtu kalibrací byl proveden dle instruktážních videí vytvořených Ing. Jindřichem Hodačem, Ph.D. (PMP 4) a Ing. Janem Řezníčkem (PMS 6). V obou případech bylo potřeba v programech založit nový projekt pro kalibraci a načíst kalibrační soubory. Před samotným výpočtem kalibrace bylo nutné změnit velikost snímače fotoaparátu. Velikost pixelu na čipu, která je u Canon EOS 5D 6,4 𝜇m, byla vynásobena jejich počtem 5616 x 3744. To dalo výsledný rozměr čipu 35,9424 mm x 23,9616 mm. Ten zůstal při výpočtu fixní. PhotoModeler Pro V případě kdy byl založen projekt a zjištěna velikost snímače se může přistoupit ke kalibraci. Na prvním snímku byla vybrána zájmová oblast snímku a automaticky vyhledány body na testovacím poli. Body, které nebyly označeny, musíme ručně určit. Naopak body, které do výpočtu nepatří, musíme smazat. Totéž bylo provedeno pro ostatní čtyři snímky. Následovalo ruční přiřazení totožných bodů pro všechny snímky a byl spuštěn předběžný výpočet modelu. Snímky byly úspěšně propojeny a bylo možné přistoupit k automatickému přiřazení všemi body. Ani tato funkce nebyla úplně bezchybná a proto bylo nutné provést ruční doreferencování. Druhým výpočtem byly snímky orientovány a v tabulce bodů zkontrolovány maximální odchylky. Pro tyto body bylo v nabídce tabulky zvoleno nepoužívat při dalších výpočtech. Byla provedena samotná kalibrace a uložení projektu do souboru *.pmr. Snímky kalibračního pole a soubory kalibrované komory jsou v příloze na DVD ve složce fotogrametrie/kalibrace/PMP4/snimky. PhotoModeler Scaner Stejně tak jako ve starší verzi programu bylo potřeba založit projekt, načíst snímky, pojmenovat kalibrovanou kameru a zadat rozměr čipu. Pro výpočet byly snímky převedeny do odstínu šedi a byl jim přidán kontrast. Úprava posloužila ke snazšímu a přesnějšímu automatickému určení bodů v testovacím poli.

35

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Obr. 5.2: Nastavení průběhu kalibrace - 1. iterace

Obr. 5.3: Nastavení průběhu kalibrace - 2. iterace Následoval vlastní výpočet kalibrace, který proběhla ve dvou krocích a každý z nich měl dvě iterace. V prvním kroku byly označeny body na všech kalibračních snímcích (obr. 5.2). Také byly vypočteny nastavené parametry kamery, poloha hlavního bodu a radiální distorze. V případě, že při automatickém označení bodů bylo určeno něco navíc, nebo naopak některé body chyběly, bylo nutné tyto nedostatky odstranit. Stejným postupem, ale s jiným nastavením parametrů byl proveden i druhý výpočet (obr. 5.3). Projekt byl opět uložen do souboru *.pmr a kalibrovaná kamera vložena do seznamu kamer. Snímky kalibračního pole a soubory kalibrované komory jsou v příloze na DVD ve složce fotogrametrie/kalibrace/PMS6/snimky. Protokoly o výpočtu z PMS 6 jsou v příloze na DVD ve složce fotogrametrie/data. Do dalších výpočtů vstupuje průměrná hodnota konstanty komory z obou použitých kalibračních metod. Porovnání hodnot obou metod je v tab. 5.2 a tab. 5.3, kde ∙ f - konstanta komory ∙ 𝑋𝑝 , 𝑌𝑝 - poloha středu snímku ∙ K1, K2, P1 a P2 - koeficienty radiální distorze

36

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Konstanta komory - 24 mm Parametr

PMP4

PMS6

Průměr

f [mm]

23,9134

23,6884

23,8009

𝑋𝑝 [mm]

18,0901

17,9799

18,0350

𝑌𝑝 [mm]

11,7916

11,7881

11,7899

K1

9,620 x 10−5

8,407 x 10−5

9,014 x 10−5

K2

-2,817 x 10−5

-2,234 x 10−5

-2,525 x 10−7

P1

-7,343 x 10−5

-6,943 x 10−5

-7,143 x 10−6

P2

-1,820 x 10−5

-1,028 x 10−5

-1,424 x 10−5

Tab. 5.2: Dosažené parametry kalibrace komory s konstantou 24 mm

Konstanta komory - 30 mm Parametr

PMP4

PMS6

Průměr

f [mm]

29,6175

29,9990

29,8082

𝑋𝑝 [mm]

18,0702

18,0296

18,0499

𝑌𝑝 [mm]

11,7223

11,7888

11,7555

K1

3,440 x 10−5

2,399 x 10−5

2,919 x 10−5

K2

-1,730 x 10−5

-1,364 x 10−5

-1,547 x 10−7

P1

-5,641 x 10−5

-4,793 x 10−5

-5,217 x 10−6

P2

-2,511 x 10−5

-1,925 x 10−5

-2,218 x 10−5

Tab. 5.3: Dosažené parametry kalibrace komory s konstantou 30 mm

5.3

Post-processing

K digitální úpravě fotografií byl využit software firmy Canon – Digital Photo Professional. Důvodem k volbě tohoto programu bylo jeho intuitivní ovládání a přímá podpora nekomprimovaného datového formátu *.CR2.

37

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Obr. 5.4: Porovnání rozdílu snímků po (vpravo) vyvolání ze surových dat Startovním bodem bylo posunutí maxima histogramu na hodnotu 0 a snížení jeho rozsahu o nevyužité části. Tím se podařilo snímek zesvětlit. Následovalo vyvážení bílé. Toto nastavení bylo voleno již z předdefinovaných možností. Nejvhodnější volbou se jevila funkce Daylight a typ snímku Neutral. Jako další bylo na řadě úprava celkového kontrastu, barevnost, sytost a prosvětlení stínů. Poslední jmenovaná úprava se uplatnila ve velké míře. I přes veškerou snahu umístit přídavné osvětlení ve vhodném úhlu, nebylo dosaženo dokonale rovnoměrného prosvětlení snímků. Nakonec stačilo doostřit pozitiv a exportovat do požadovaného formátu *.tif s rozlišením 350 dpi. Všechny funkce je možné vidět na obr. 5.5

Obr. 5.5:

Menu

editace

snímků v SW Canon - DPP

38

ČVUT Praha

5.3.1

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Idealizace snímků

Idealizací snímků je myšleno odstranění vlivu radiální distorze a posun hlavního bodu. Úprava byla provedena v programu PhotoModeler Scanner. Do programu byly načteny všechny snímky a ze seznamu kamer byl vybrán dříve zkalibrovaný fotoaparát. Idealizace snímků byla provedena ve dvou krocích. Nejprve pro snímky s ohniskovou vzdáleností objektivu 24 mm a v druhé části byly idealizovány fotografie s ohniskovou vzdáleností 30 mm. Při tvorbě fotoplánů se dále pracovalo už jen s takto upravenými obrazovými daty.

5.4

Tvorba 3D modelu a 2D výkresu

Všechny pomocné výkresy a následně kompletní výstup ve 3D a řez objektem byly zpracovány v softwaru MicroStation v8 MX od firmy Bentley (viz. kap. 3.1.1). Vstupními daty byly souřadnice podrobných bodů exportované z prostředí Groma přímo do předdefinovaných vrstev CAD programu. Jak již bylo zmíněno v kap. 3.1.1, díky možnostem MS byly výsledky exportovány také do rozšířenějšího CAD formátu *.dwg.

5.4.1

Prostorový model

Na místě byl se zadavatelem stanoven rozsah, typ a podrobnost dokumentace. Prioritou byl stropní prostor hlavní lodě. Důraz byl kladen na zpracování prostorového modelu jak samotných kleneb, tak i míst průniku kleneb s obvodovým zdivem. Další oblastí zájmu bylo původní zdivo a zachovalé trámové kapsy na půdě. Základem digitálního modelu kleneb, žeber, okenních nik a dalších detailů je drátový model. Podkladem pro jeho tvorbu byly měřené podrobné body. Postup prací byl veden od větších prvků po menší, tedy od hran sloupů a obvodového zdiva až po římsy a pískovcové okenní detaily. Drátový model byl nakonec v generalizované míře sestrojen pro hlavní, obě vedlejší lodě a vnější plášť chrámu. Ke kresbě modelu byly využity obvyklé funkce z palety nástrojů (tvorba linií, vytvoření křivky, kopírování, dotažení, zrcadlení, apod.)

39

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Světová strana

Pohled MS

Sever

Zepředu

Jih

Zezadu

Východ

Zprava

Západ

Zleva

Shora

Shora

Zdola

Zdola

Tab. 5.4: Pohledové nastavení MicroStation Model s doplněnými plochami je vymezený obvodovým zdivem hlavní a vedlejších lodí, západní zdí kostela a na východě pak vítězným obloukem. K plochování byly využity dvě funkce Konstrukce plochy hranami s generováním Coonsova plátu a Vytvoření útvaru nebo uzavřeného řetězce. První možnost byla využita ve větší míře a to z toho důvodů, že po vzniku plochy nezmizí obvodové hrany plochy. Navíc oblé roviny dostaly reálny vzhled. Prostorový model je ukončený na úrovni vítězného oblouku v hlavní lodi a je tedy možné nahlédnout dovnitř interiéru. Do kompletní podoby kostelu chybí dvě boční věže, kněžistě a podzemní kaple. Tyto části nebyly součástí zájmového prostoru a pro zpracování kompletního modelu by bylo potřeba více času. Nastavení pohledů v programu MicroStation je v tab. 5.4. Výsledkem jsou dva výstupy s 3D modely. Vše je uloženo ve formátech *.dgn, *.dwg a *.pdf. V prvním souboru je pouze drátový model celého objektu spolu s podrobnými body a základním polohopisem. Druhým souborem je prostorový model doplněný o plochy vnějšího pláště objektu, kleneb a dalších prvků ve vymezené oblasti. Navíc zde pro představu zůstala drátová konstrukce interiéru. Seznam vrstev s jejich atributy je v příloze E. Kompatibilita souboru *.dwg ale není ješte dotažena do konce. Po otevření souboru například v prostředí AutoCAD byly ztraceny některé zaplochované části výkresu a vytvarování zaoblených plošných prvků ztratilo svůj přesný tvar. Stejně tak se stalo při exportu do 3D PDF. Degradace v tomto případě nebyla tak znatelná,

40

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

ale výsledek neodpovídá kvalitě zpracování v původním programu. Ukázkou tak mohou být obrázky 5.6, kde je porovnání jednoho pohledu ve třech různých souborových výstupech.

Obr. 5.6: Porovnání rozdílu exportů do různých typů souborů (zleva doprava: *.dgn, *.dwg, *.pdf ) Součástí DVD je instalační soubor programu DWG True View. Jedná se o freeware vytvořený ve spolupráci se společností Autodesk, který slouží pro základní zobrazení a manipulaci s grafickými výstupy s příponou *.dwg. Výsledky byly exportovány do PDF, které bylo generováno tiskovou šablonou *.pltcfg, která exportuje vlastnosti výkresu. Ve výsledném souboru je možné libovolně zapínat vrstvy či odměřovat vzdálenosti. Soubory jsou také k dispozici v elektronické podobě jako příloha na DVD ve složce geodezie/vystupy.

41

ČVUT Praha

5.4.2

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Řez A – A´

Řez byl veden druhým polem (od západu) kostela. Řezová linie vede severním portálem, průnikem žeber ve všech klenbách a na jižní straně větším gotickým oknem. Poloha příčného řezu byla definována z 3D drátového modelu. Nadbytečné prvky byly vymazány a následně byly zbylé čáry natočeny do ortogonálního pohledu a exportovány do 2D výkresu. Krov nebyl pro tuto práci předmětem zpracování, a proto byla zaměřena pouze tloušťka krytiny (styk střešních tašek se vzduchem a horní hrana krokve) a sklon střechy. Tloušťka krytiny pro střechy Obr. 5.7: Návaznost profilu severního portálu nad vedlejšími loděmi byla pře- na zbytek řezu vzata z hlavní lodě, jelikož se nebylo možné do těchto prostor jednoduše dostat. Detail profilu severního portálu byl oměřen a dále zpracován studentem Fakulty architektury Martinem Pelikánem. Ten měl v rámci předmětu Památková péče za úkol zdokumentovat vybrané části objektu v Kouřimi viz. kap. 4.3. S jeho pomocí byl profil vhodně umístěn do výkresu řezu. Tak jako při předchozí práci v programu byly vytvořeny potřebné hladiny výkresu s atributy, které jsou v příloze E.4. Výkres byl zpracován v měřítku 1:50, obsahuje výškové kóty v referenčním systému Bpv a je volnou přílohou G.

42

ČVUT Praha

5.5

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Tvorba fotoplánů

Základem fotoplánu je jednosnímková fotogrammetrie. Přesnost výsledku je do značné míry ovlivněna členitostí zaměřovaného objektu. V případě výrazně prostorově rozdílného objektu by vznikly velké radiální posuny bodů. Pokud není možné splnit toto základní kritérium, je vhodné volit například stereofotogrammetrickou metodu. Fotoplány vznikly v programu TopoL. Nabízí se ale i další softwarové možnosti – SIMphoto nebo Kubit PhoToPlan.

5.5.1

Výpočet vlícovacích bodů

Tak jako v jiných případech, i určení souřadnic vlícovacích bodů proběhlo v programu Groma v.9. Ten disponuje přímo nástrojem Fasáda. Uvedená funkce je velice elegantní a výrazně urychlí výpočet. Bohužel z výpočtu není jasné, zda jsou určované body opravdu v jedné rovině. Názornější variantou je nástroj Transformace souřadnic. Pro výpočet byla volena shodnostní transformace, která zachovává tvar i rozměry a je potřeba alespoň dvou indentických bodů v obou souřadnicových soustavách. Ve vstupním souboru byly 3D souřadnice vlícovacích bodů a výstupní soubor obsahoval dva body v místním souřadnicovém systému se zápornou souřadnicí Y a Z. Záporné hodnoty byly použity z důvodu dalšího zpracování v programu TopoL.

5.5.2

Transformace snímků

Nástrojem Transformace rastru v SW TopoL byly nahrány všechny snímky jedné z dokumentovaných stěn. Rovinné souřadnice VB byly nahrány z textového souboru. Na snímcích se postupně manuálně určoval jeden vlícovací bod za druhým. Pro výpočet byla volena kolineární transformace. K ověření správnosti transformace sloužily sloupce s vodorovnou a svislou odchylkou. Po uložení transformační tabulky následovala samotná transformace a uložení snímku s volenou velikostí pixelu 1 mm. U fotoplánu skládajících se z více snímků

43

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

je potřeba nastavit pokaždé stejnou velikost pixelu. K transformaci bylo vždy použito alespoň pěti VB. Body, které při zpracování transformace vykazovaly vysoké svislé nebo vodorovné odhylky byly vyloučeny z dalších výpočtů. Výčet maximálních svislých a vodorovných odchylek od svislé roviny je v tabulce 5.5. Transformační tabulky jsou v souborech *.trt a jsou součástí přílohy na DVD ve složce fotogrammetrie/transformace/snimky. Severní stěna Umístění

Číslo bodu

Vodorovná odchylka Svislá odchylka

1. pole

6612

- 3,4 mm

2,4 mm

2. pole

6726

- 1,9 mm

- 2,6 mm

3. pole

6825

- 1,6 mm

- 1,5 mm

Jižní stěna Umístění

Číslo bodu

Vodorovná odchylka Svislá odchylka

1. pole

6132

5,3 mm

4,8 mm

2. pole

6212

- 3,4 mm

2,3 mm

3. pole

6325

- 1,4 mm

1,5 mm

4. pole

6412

1,6 mm

2,9 mm

Tab. 5.5: Maximální vodorovné a svislé odchylky při transformaci snímků severní a jižní stěny

5.5.3

Maskování a mozaikování

Ke spojení obrazu skládajícího se z více částí byla použita funkce Maskování. Ta funguje tak, že se vede řezová linie snímkem v místech, kde se zaprvé oba soubory překrývají a zadruhé tam kde následné napojení nebude příliš viditelné. Linie nakonec tvoří uzavřený polygon, který je definovaný jako plocha a vzniká tzv. maska. Na konci maskovaní se volí, zda se má odstranit vnitřek nebo vnějšek vytvořeného polygonu. Oříznutý snímek je poté spojen s navazujícím snímkem. Na obr. 5.8 je znázorněna definice ořezových oblastí.

44

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

Obr. 5.8: Definice masek liniemi Závěrečnou operací bylo spojení rastrů v jeden fotoplán. K tomu byl zvolen nástroj Mozaika. Pro tento projekt vznikly čtyři mozaiky pro každou pohledovou stranu. Tři pracovní mozaiky pro jednotlivá pole a jedna mozaika přes celou zájmovou oblast, která byla také použita do finální podoby fotoplánu. Fotoplán byl k docílení lepších výsledků upraven v grafickém editoru. Černé plochy v okolí snímků byly převedeny na bílou a v mozaice prvního pole jižního pohledu byly upraveny přechody mezi jednotlivými fotografiemi (obr. 5.4).

5.5.4

Dokončení fotoplánu

Finální podoba fotoplánu byla dotvořena v programu MicroStation. Mozaika všech fragmentů zdiva byla načtena do programu funkci Raster Manager a byla umístěna automatický dle údajů z výstupního souboru k rastru *.twf. Importovaný rastr musel byt následně zvětšen z důvodu umístění VB mimo rovinu fotoplánu. Změna měřítka byla určena na základě rozdílů délek měřených na původním fotoplánu a v terénu. Jižní fotoplán byl zvětšen o 11%. Severní fotoplán byl zvětšen 8%. Rastr má tedy správnou výšku i rozměry a je možné rovnou odečítat délky nebo úhly. Fotoplán byl doplněn o situaci kostela sv. Štěpána a znázornění zájmové oblasti,

45

ČVUT Praha

5. PRÁCE V LABORATOŘI

popisové pole, grafické měřítko a v neposlední řadě o síť křížků v rozestupech 2 m x 1 m. Soubor je rozdělen do několika hladin a jejich seznam je v příloze E.5. Oba výsledné fotoplány byly exportovány do PDF v měřítku 1:50. PDF bylo generováno tiskovou šablonou *.pltcfg, která exportuje vlastnosti výkresu. Ve výsledném souboru je možné libovolně zapínat vrstvy či odměřovat vzdálenosti. Soubory jsou k dispozici v elektronické podobě na DVD. Navíc byly také vytištěny na formát A3 a jsou volnou příloho G této práce.

Obr. 5.9: Upravení přechodů jednotlivých snímků pro lepší výsledek

46

ČVUT Praha

6

6. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI

Zhodnocení přesnosti

6.1

Geodetické měření - vnitřní přesnost

Při výpočtu uzavřeného polygonového pořadu bylo dosaženo polohové odchylky 9 mm s výškovým uzávěrem 10 mm. Výškové připojení půdního prostoru s interiérem kostela bylo provedeno nivelaci a kontrolně byla určena výška trigonometricky. Rozdíl výškových připojení je 16 mm (viz. kap. 4.1.3). V tab. 6.1 je uvedeno porovnání vybraných podrobných bodů, které byly zaměřeny dvakrát z různých stanovisek. Č. bodu

Stanovisko

231

5004

704525,723 1057691,121

269,807

5007

704525,726 1057691,132

269,803

∆ 402

269,616

5013

704541,696 1057683,923

269,628

- 0,002

∆

0,035

- 0,012

5005

704533,810 1057681,070

274,178

5006

704533,808 1057681,052

274,167

0,002

0,018

0,011

5002

704528,434 1057690,795

279,285

5015

704528,415 1057690,776

279,283

0,019

0,019

0,002

5006

704533,814 1057691,307

279,496

5008

704533,823 1057691,338

279,515

- 0,009

- 0,021

Polohová odchylka [m]

0,004

704541,694 1057683,958

∆ 518

- 0,009

Z [m]

5005

∆ 229

Y [m]

- 0,003

∆ 606

X [m]

- 0,019

Tab. 6.1: Povnání dvakrát měřených podrobných bodů

47

0,010

0,037

0,021

0,027

0,030

ČVUT Praha

6.2

6. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI

Fotogrammetrie - přesnost fotoplánů

V tabulce 6.2 a 6.3 jsou porovnány vybrané délky měřené pásmem v terénu a délky odečtené z fotoplánu. Tabulky byly vytvořeny pro obě dokumentované stěny. Maximální rozdíl vzdáleností je v těchto případech 7 cm. Průměrně je ale rozdíl vzdáleností 4,5 cm. Severní stěna Umístění

Délka měřená pásmem [m]

Délka z fotoplánu [m]

Rozdíl [m]

P1S1

1,12

1,08

0,04

P1S2

1,17

1,11

0,06

P2S1

0,86

0,80

0,06

P3S2

0,47

0,43

0,04

Tab. 6.2: Povnání měřených délek na severní stěně půdy kostela

Jižní stěna Umístění

Délka měřená pásmem [m]

Délka z fotoplánu [m]

Rozdíl [m]

P1J1

1,09

1,04

0,05

P1J2

1,17

1,12

0,05

P2J2

0,14

1,09

0,05

P3J2

0,90

0,83

0,07

Tab. 6.3: Povnání měřených délek na jižní stěně půdy kostela

6.3

Generalizace a přesnost prostorového modelu

Generalizace prvků byla konzultována jak s doc. Ryklem, tak i s vedoucím práce Ing. Hodačem. Míra generalizace je dobře patrná na severním vstupním portálu (obr. 6.1) nebo na pilastrech podpírajících oblouky mezi hlavní a vedlejší lodí (obr. 6.2). Může se zdát, že modelování kvádru místo kulatého sloupu pilastru bylo složitější. V tomto případě bylo vhodnější řešení napojit kvádr části sloupu na hlavici pilastru.

48

ČVUT Praha

6. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI

Obr. 6.1: Ukázka generalizace modelu - portál Konstrukce hlavice byla také zjednodušena a to mělo vliv na zbytek výstupu v oblasti pilastrů. V tab. 6.4 a 6.5 je uvedeno porovnání kontrolních oměrných délek napříč stavbou kostela (v prostoru hlavní a vedlejších lodí a také na půdě) a délkami odečtených v SW MicroStation. Prostor mezi loděmi Umístění

Délka měřená pásmem [m]

Délka z modelu [m]

Rozdíl [m]

S. loď (Z-V)

18,66

18,65

0,01

J. loď (Z-V)

20,34

20,31

0,03

4. pole (S-J)

18,31

18,40

0,09

sloupy H. loď

7,46

7,53

0,07

sloupy H. loď

3,62

3,58

0,04

Tab. 6.4: Povnání měřených délek v prostoru hlavní a vedlejších lodí

49

ČVUT Praha

6. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI

Obr. 6.2: Ukázka generalizace modelu - pilastr

Prostor na půdě Umístění

Délka měřená pásmem [m]

Délka z modelu [m]

Rozdíl [m]

1. pole (S-J)

7,63

7,58

0,05

1. pole (Z-V)

5,41

5,35

0,06

2. pole (Z-V)

4,77

4,70

0,07

3. pole (S-J)

7,83

7,79

0,04

4. pole (S-J)

7,75

7,78

- 0,03

Tab. 6.5: Povnání měřených délek v prostoru půdy kostela

50

ČVUT Praha

7

7. ZÁVĚR

Závěr Zpracováním diplomové práce byly získány důležité dokumenty pro další bádání

na téma stropní konstrukce kostela sv. Štěpána v Kouřimi. Výzkumem se bude nadále zabývat Doc. Ing. Michael Rykl, Ph.D.. Podle všech průběžných konzultací s panem docentem se zdá, že všechny výstupy budou výborně využitelné v dalším stavebně-historickém bádání. Na základě jeho požadavků byly vytvořeny fotoplány v měřítku 1:50 a byly vytištěny na formát A3. Obsahem fotoplánu jsou pohledy na severní a jižní stěnu na půdě v hlavní lodi kostela. Mozaiky dokumentují původní zdivo a pozůstalé kapsy dřívějšího krovu nad klenbou. Fotoplány byly vyhotoveny v programu TopoL xT 9.5. Důležitou součástí vytvořené dokumentace je příčný řez 2. polem stavby. Řezová rovina prochází severním portálem, severní, hlavní a jižní lodí vždy v místech průniku žeber a nakonec gotickým oknem v jižní stěně. Krovové konstrukce nebyly bodem zájmu této dokumentace a proto ve výkresu chybí. Zaměřeny byly pouze horní hrany krokví ve vybraných místech pro určení sklonu střechy a tloušťky krytiny. Vyhotovení 3D modelu bylo zaměřeno na oblast klenby uvnitř hlavní lodi, ale také na průběh a tvar klenby na půdě. Základem zaplochovaného modelu byl drátový model. Ten byl vytvořen s generalizovanými prvky v oblasti podpěrných prvků klenebních oblouků, říms a profilů žeber. Konstrukcí drátěného modelu kostela byl zachycen poměrně detailní vzhled hlavní a vedlejších lodí od podlahy ke stropu a od východu k západu, kde východní hranici modelu určuje vítězný oblouk. 3D model s plochami znázorňuje kolizi klenby v hlavní lodi s okny. Jak prostorový model, tak i příčný řez stavbou byly zhotoveny v programu MicroStation v8 MX Edition. Z díla je patrné, že největších přesahu dosahuje klenba v jihozápadním rohu. Zde dosahuje zakrytí 53 cm. Naopak v severovýchodním rohu stropu je okenní nika viditelná úplně celá. Takto dodatečně vyzděná klenba má za následek i chybějící trámové kapsy v ostatních klenebních polích na půdě. Ty jsou totiž zakryté klenebními kápěmi, nebo zazděné v čelech kleneb. Strop hlavní lodi se tedy svažuje od východu

51

ČVUT Praha

7. ZÁVĚR

k západu a navíc vykazuje známky naklonění v ose úhlopříčky ve směru jihovýchod – severozápad. Nevhodně zvoleným způsobem sběru podrobných bodů jsem narazil na problém při tvorbě prostorového modelu. Pro příští dokumentaci v takovém rozměru, by bylo vhodné volit podrobné body v místech průniku svislých konstrukcí s podlahou. Hlavním důvodem je snížení počtu podrobných bodů a tím i zkrácení času měření v lokalitě. Při tvorbě fotogrammetrické dokumentace jsem se setkal s ne úplně vhodným příkladem pro zhotovení fotoplánů. Fragmenty původního zdiva byly hodně členité a jejich malá plocha zamezovala použití vhodné konfiguraci vlícovacích bodů. Po dohodě s vedoucím práce Ing. Jindřichem Hodačem, Ph.D. byly mozaiky fotoplánů zvětšeny, aby odpovídaly skutečnosti v rovině zdi.

52

ČVUT Praha

POUŽITÉ ZDROJE

Použité zdroje [1] S VOBODOVÁ, Petra. Fotogrammetrická dokumentace části sálu komendy v Českém Dubu. Praha, 2011. Bakalářská práce. České vysoké učení technické. Vedoucí práce Ing. Jindřich Hodač, Ph.D. [2] K UTIŠOVÁ, Monika. Nový Hrad u Kundratic: Tvorba detailního 3D modelu vybrané části. Praha, 2014. Bakalářská práce. České vysoké učení technické. Vedoucí práce Ing. Jindřich Hodač, Ph.D. [3] B ENTLEY SYSTEMS ČR S.R.O. Softwarové řešení 2D a 3D pro inženýrske projektování CAD: Technologie a produkty platformy MicroStation [online]. 2015 [cit. 2015-06-02]. Dostupné z: http://www.bentley.com/cs-CZ/ Products/microstation+product+line/ [4] T OPOL SOFTWARE S. R. O. TopoL Software: GIS a fotogrammetrie [online]. 1999, 2015 [cit. 2015-06-02]. Dostupné z: http://www.topol.eu/articles/ topol [5] E OS SYSTEMS INC. PhotoModeler - close-range photogrammetry and imagebased modeling: PhotoModeler Scanner Overview [online]. 2014 [cit. 201506-02]. Dostupné z: http://photomodeler.com/products/scanner/default. html [6] V AVERKA, Petr. VIA SANCTA: Měřická dokumentace vybraných zastavení. Praha, 2011. Dostupné také z: http://geo.fsv.cvut.cz/proj/bp/2011/ petr-vaverka-bp-2011.pdf. Bakalářská práce. České vysoké učení technické. Vedoucí práce Ing. Jindřich Hodač, Ph.D. [7] P ROKOPOVÁ, Petra. Ověření technologie sběru a zpracování dat při použití totální stanice TRIMBLE 3603 DR. Praha, 2002. Diplomová práce. České vysoké učení technické. Vedoucí práce Ing. Milan Huml, CSc. [8] T RIMBLE NAVIGATION LIMITED Trimble: Trimble R6 [online]. [cit. 201506-02]. Dostupné z: http://www.trimble.com/Survey/trimbler6.aspx

53

ČVUT Praha

POUŽITÉ ZDROJE

[9] Trimble 3600 Total Station Series: Highly productive, innovative 3D measuring system [online]. 2001, : 2 [cit. 2015-06-02]. Dostupné z: http://www. geosamudra.com/datasheet/Trimble_total%20station_3600.pdf [10] Canon EOS 5D Mark II In-depth Review: Digital Photography Review [online]. WAN, D., P. ASKEY, S. JOINSON, A. WESTLAKE a R. BUTLER. [cit. 201506-02]. Dostupné z: http://www.dpreview.com/reviews/canoneos5dmarkii [11] M ěsto Kouřim: Historie. KROUŽIL, Josef. Město Kouřim [online]. [cit. 2015-0602]. Dostupné z: http://www.kourim-radnice.cz/history/history.html

54

ČVUT Praha

SEZNAM SYMBOLŮ, VELIČIN A ZKRATEK

Seznam symbolů, veličin a zkratek FSv

Fakulta stavební

FA

Fakulta architektury

ČVUT

České vysoké učení technické

ČÚZK

Český úřad zeměměřický a katastrální

JTSK

Jednotná trigonometrická síť katastrální

Bpv

Balt po vyrovnání

VB

Vlícovací bod

PMS

PhotoModeler Scaner

PMP

PhotoModeler Pro

55

Seznam obrázků 2.1

Pohled na město Kouřim ze severovýchodu (1680), [11] . . . . . . . . 10

2.2

Jedna z přestaveb kostela sv. Štěpána (1866), [11] . . . . . . . . . . . 11

2.3

Ukázka způsobu ponechání přístupu k původnímu zdivu klenby (pole č. 1 (vlevo); pole č. 2 (vpravo)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.4

Původní trámové kapsy ve zdivu nad klenbou hlavní lodě, foto: Pelikán, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1

Pracovní prostředí MicroStation v8 MX . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2

Pracovní prostředí TopoL xT 9.5 - maskování snímků . . . . . . . . . 16

3.3

Pracovní prostředí PhotoModeler Scaner (vlevo) a PhotoModeler Pro (vpravo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.4

Totální stanice Trimble 3600 DR a odrazný hranol . . . . . . . . . . . 18

3.5

Fotoaparát Canon EOS D5 Mark II a objektiv Canon EF 16 - 35 mm 1:2,8L, [10] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.1

Situace rozvržení bodového pole v lokalitě . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.2

Rozvržení měřické sítě na půdě kostela . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.3

Oměřování délek profilů vybraných částí stavby (severní portál (vlevo); severní portál (vpravo)), foto: Pelikán, M. . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.4

Profily vstupních portálů a klenebního žebra . . . . . . . . . . . . . . 29

5.1

Porovnání ruzných kalibračních polí (PMS4 (vlevo); PMP4 (vpravo))

5.2

Nastavení průběhu kalibrace - 1. iterace . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.3

Nastavení průběhu kalibrace - 2. iterace . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.4

Porovnání rozdílu snímků po (vpravo) vyvolání ze surových dat . . . 37

5.5

Menu editace snímků v SW Canon - DPP . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.6

Porovnání rozdílu exportů do různých typů souborů (zleva doprava:

33

*.dgn, *.dwg, *.pdf ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 5.7

Návaznost profilu severního portálu na zbytek řezu . . . . . . . . . . 41

5.8

Definice masek liniemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5.9

Upravení přechodů jednotlivých snímků pro lepší výsledek . . . . . . 45

6.1

Ukázka generalizace modelu - portál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.2

Ukázka generalizace modelu - pilastr . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Seznam tabulek 4.1

Rozpis výjezdů na lokalitu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.2

Výpočet výškového připojení nivelací . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.3

Porovnání výšek určených trigonometricky a nivelací . . . . . . . . . 23

4.4

Průměrné souřadnice získané metodou RTK . . . . . . . . . . . . . . 25

4.5

Výčet snímku pro tvorbu fotoplánu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.6

Rozložení betonového přesahu ve všech polích na půdě . . . . . . . . 28

5.1

Dosažené parametry polygonového pořadu . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.2

Dosažené parametry kalibrace komory s konstantou 24 mm . . . . . . 36

5.3

Dosažené parametry kalibrace komory s konstantou 30 mm . . . . . . 36

5.4

Pohledové nastavení MicroStation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.5

Maximální vodorovné a svislé odchylky při transformaci snímků severní a jižní stěny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1

Povnání dvakrát měřených podrobných bodů . . . . . . . . . . . . . . 46

6.2

Povnání měřených délek na severní stěně půdy kostela . . . . . . . . . 47

6.3

Povnání měřených délek na jižní stěně půdy kostela . . . . . . . . . . 47

6.4

Povnání měřených délek v prostoru hlavní a vedlejších lodí . . . . . . 48

6.5

Povnání měřených délek v prostoru půdy kostela . . . . . . . . . . . . 49

E.1 Tabulka vrstev - 3D drátový model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 E.2 Tabulka vrstev - 3D zaplochovaný model . . . . . . . . . . . . . . . . 70 E.3 Tabulka vrstev - 3D zaplochovaný model . . . . . . . . . . . . . . . . 71 E.4 Tabulka vrstev - příčný řez A - A’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 E.5 Tabulka vrstev - fotoplány . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

ČVUT Praha

SEZNAM PŘÍLOH

Seznam příloh A Grafické výstupy

59

A.1 3D model vizualizace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 A.1.1 Klenba - pohled zdola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 A.1.2 Klenba - pohled shora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 A.1.3 Klenba - přesahy okenních výklenků . . . . . . . . . . . . . . . 61 A.1.4 Celkový pohled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 A.2 Kapsy původního krovu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 B Kalibrační protokoly

64

B.1 PhotoModelere Scanner - f = 24 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 B.2 PhotoModelere Scanner - f = 30 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 B.3 PhotoModelere Pro - f = 24 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 B.4 PhotoModelere Pro - f = 30 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 C Použité pomůcky

66

D Obsah DVD

67

E Seznam vrstev

69

E.1 3D model - drátový model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 E.2 3D model - zaplochovaný model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 E.3 Řez A - A’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 E.4 Fotoplán - jižní/severní pohled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 F Náčrty

74

G Tištěná dokumentace

75

59

ČVUT Praha

A A.1 A.1.1

A. GRAFICKÉ VÝSTUPY

Grafické výstupy 3D model vizualizace Klenba - pohled zdola

60

ČVUT Praha

A.1.2

A. GRAFICKÉ VÝSTUPY

Klenba - pohled shora

61

ČVUT Praha

A.1.3

A. GRAFICKÉ VÝSTUPY

Klenba - přesahy okenních výklenků

62

ČVUT Praha

A.1.4

A. GRAFICKÉ VÝSTUPY

Celkový pohled

63

ČVUT Praha

A.2

A. GRAFICKÉ VÝSTUPY

Kapsy původního krovu

Převzato od M. Pelikána, FA ČVUT

64

ČVUT Praha

B

B. KALIBRAČNÍ PROTOKOLY

Kalibrační protokoly

B.1

PhotoModelere Scanner - f = 24 mm

B.2

PhotoModelere Scanner - f = 30 mm

65

ČVUT Praha

B. KALIBRAČNÍ PROTOKOLY

B.3

PhotoModelere Pro - f = 24 mm

B.4

PhotoModelere Pro - f = 30 mm

66

ČVUT Praha

C

C. POUŽITÉ POMŮCKY

Použité pomůcky ∙ Totální stanice Trimble 3600 DR, v.č. 501081 ∙ GNNS Stanice Trimble R6 v.č. 4912168056 ∙ Canon EOS 5D MARK II s objektivem Canon EF 16 - 35 mm 1:2,8L ∙ Nivelační přístroj v.č. 5651644 ∙ Hliníkové a dřevěné stativy ∙ Trojpodstavcová soustava ∙ Odrazný hranol (offset 30 mm) s vytyčkou ∙ Závěsná závaží ∙ 30 m pásmo, svinovací metr ∙ Důlní závěsné odrazné hranoly ∙ Kožená brašna - kladivo, nastřelovací a měřické hřeby, provázky, křídy ∙ Ruční laserový dálkoměr ∙ 2x prodlužovací kabel na bubnu, 25 m ∙ 2x halogenová lampa, 1000W

67

ČVUT Praha

D

D. OBSAH DVD

Obsah DVD ∙ 01. bakalarska_prace_text - kompletní text ve formátu PDF ∙ 02. geodezie – 01. pricny_rez - soubory s výkresem příčného řezu 2. polem kostela * 01. rez_A-A’.dgn * 02. rez_A-A’.dwg * 03. rez_A-A’.pdf – 02. prostorovy_model - soubory s prostorovým modelem kostela * 01. dratovy_3d_model.dgn * 02. dratovy_3d_model.dwg * 03. dratovy_3d_model.pdf * 04. zaplochovany_3d_model.dgn * 05. zaplochovany_3d_model.dwg * 06. zaplochovany_3d_model.pdf – 03. data * 01. zapisniky - sobory *.job s měřenými daty totální stanicí * 02. protokoly - soubory *.txt s protokoly o výpočtech ∙ 03. fotogrammetrie – 01. fotoplany - soubory *.tif s celkovou mozaikou severní a jižní stěny, kompletní fotoplány v souborech *.pdf, *.dwg, *.dgn * 01. jih · fotoplan_jih.dgn · fotoplan_jih.dwg · fotoplan_jih.pdf · mozaika_jih.tif

68

ČVUT Praha

D. OBSAH DVD

· mozaika_jih.ftw * 02. sever · fotoplan_sever.dgn · fotoplan_sever.dwg · fotoplan_sever.pdf · mozaika_sever.tif · mozaika_sever.ftw – 02. data * 01. kalibrace_komory - snímky kalibračních polí ve formátu *.jpg, protokoly o výpočtech a soubory projektu *.pmr * 02. omerky - fotografie doplněné o grafické znázornění oměrných mír * 03. snimky - sobory *.CR2 *.tif obsahující snímky fragmentů zdiva na půdě – 03. transformace - transformované snímky *.tif a transformační tabulky *.trt – 04. mozaiky - sobory *.tif s mozaikami jednotlivých polí a celkovou mozaikou jižní stěny, soubory *.tfw pro výškové připojení v SW Microstation a TopoL * 01. jih * 02. sever ∙ 05. pamatkova_pece - výkresy vybraných částí kostela dodané Martinem Pelikánem

69

ČVUT Praha

E

E. SEZNAM VRSTEV

Seznam vrstev

E.1

3D model - drátový model 2Název vrstvy

Barva čáry

Typ čáry Popis

exterier

červená (1)

plná (0)

všechny prvky exteriéru - římsy, podpěráky, obvodové zdi, ... interier

růžová (6)

plná (0)

všechny prvky interiéru - detaily oken, sloupy, římsy, schody, ... puda - bedneni

bílá (7)

plná (0)

tloušťka bednění na půdě a dělící betonové příčky puda - kapsy

modrá (5)

plná (0)

původní trámové kapsy na půdě nad klenbou puda - klenby

zelená (62)

plná (0) profil klenebních polí v prostorách půdy

strechy

žlutá (2)

plná (0)

ohraničuje všechny plochy střech, značí horní hranu krokve ruzne - p._body

bílá (7)

plná (0) zaměřené podrobné body

ruzne - polohopis

bílá (7)

plná (0)

pro orientaci zaměřene blízké budovy a náznak kamenné zídky ruzne - popiska+meritko

bílá (7)

plná (0)

tabulka s informacemi o výkresu, grafické měřítko Tab. E.1: Tabulka vrstev - 3D drátový model

70

ČVUT Praha

E.2

E. SEZNAM VRSTEV

3D model - zaplochovaný model Název vrstvy

Barva plochy

Typ plochy Popis

exterier - okna

žlutá (43)

KPH

pískovcové detaily exteriéru oken exterier - plast

žlutá (41), šedá (9)

KPUŘ

obvodové zdivo kostela exterier - podperaky

šedá (9)

KPH / KPUŘ

pro orientaci zaměřene blízké budovy a náznak kamenné zídky exterier - rimsy

žlutá (43)

KPH

tabulka s informacemi o výkresu, grafické měřítko exterier - strechy

červená (156), šedá (8)

KPH / KPUŘ

konstrukce střech a atik exterier - teren

zelená (72)

KPUŘ

situace terénu v rozsahu cca 2 m od objektu interier - okenniniky

bíla (7)

KPH

okenní výklenky v hlavní lodi interier - okna

žlutá (43)

KPH

pískovcové detaily exteriéru oken interier - pilastry

žlutá (43), oranžová, zelená

KPH / KPUŘ

podpěrné prvky žeber v hlavní lodi interier - svisle_steny

bílá (0)

KPUŘ

pískovcové detaily exteriéru oken interier - drateny_model

růžová (6)

plná čára (0)

kompletní drátový model interiéru Tab. E.2: Tabulka vrstev - 3D zaplochovaný model

71

ČVUT Praha

E. SEZNAM VRSTEV

Název vrstvy

Barva plochy

Typ plochy Popis

klenba - svorniky

oranžová (30)

KPH

generalizovaný model svorníku ve stropě hl. lodi klenba - zebra

oranžová (40)

KPUŘ

generalizovaný model žeber ve stropě hl. lodi klenba - klenby_plochy

bílá (0)

KPH / KPUŘ

plochy klenebních kápí v hl. lodi puda - beton

šedá (9)

KPUŘ

tloušťka bednění na půdě a dělící betonové příčky puda - kapsy_puvodniho_krovu

modrá (5)

KPUŘ

původní trámové kapsy na půdě nad klenbou puda - klenby_plochy

šedá (8)

KPH plochy kleneb na půdě

puda - okenni_4presahy

červená (1)

KPUŘ

zakryté části okenních nik klenebními kápěmi puda - puvodni_zdivo

hnědá (34)

KPUŘ

fragmenty původního zdiva na půdě ruzne - p._body

bílá (7)

plná čára (0) zaměřené podrobné body

ruzne - polohopis

bílá (7)

plná čára (0)

zaměřene blízké budovy a náznak kamenné zídky ruzne - popiska + meritko

bílá (7)

plná čára (0)

tabulka s informacemi o výkresu, grafické měřítko Tab. E.3: Tabulka vrstev - 3D zaplochovaný model

72

ČVUT Praha

E.3

E. SEZNAM VRSTEV

Řez A - A’ Název vrstvy

Barva čáry

Typ čáry Popis

linie - krokve

bílá (7)

plná (0) horní hrana krokve

linie - krytina

bílá (7)

plná (0) tloušťka střešní krytiny

linie - pohled_za_řezem

bílá (7)

plná (0) blízké prvky za rovinou řezu

linie - skryte

bílá (7)

čárkovaná (5)

části prvků, které nejsou v pohledu přímo viditelné linie - tluste

bílá (7)

plná (0), tlustá (3) rovina příčného řezu

ruzne - meritko_graficke

bílá (7)

plná (0) grafické měřítko

ruzne - popiska+situace

bílá (7)

plná (0)

tabulka s informacemi o výkresu, situace ruzne - popisky

bílá (7)

plná (0)

doplňkové informace k částem výkresu ruzne - ramecek_vykres

bílá (7)

plná (0)

rámeček kolem výkresu se značkami pro skladbu ruzne - ramecek tisk

modrá (4)

plná (0) rámeček značící oblast tisku

ruzne - vyskove_koty

bílá (7)

plná (0)

výšky v charakteristických místech, v metrech Tab. E.4: Tabulka vrstev - příčný řez A - A’

73

ČVUT Praha

E.4

E. SEZNAM VRSTEV

Fotoplán - jižní/severní pohled 2Název vrstvy

Barva čáry

Typ čáry Popis

fotoplan

-

rastr výškově umístěný fotoplán

koty_vyskove

bílá (7)

text

výškové koty po jednom metru meritko_graficke

bílá (7)

plná (0) grafické měřítko

popiska+situace

bílá (7)

plná (0)

tabulka s informacemi o výkresu, situace sit_krizku

modrá (1)

plná (0)

síť křížků v gridu 1 m x 2 m x_ram_tisk

žlutá (4)

plná (0)

rámeček kolem výkresu se značkami pro skladbu x_ram_vykres

šedá (64)

plná (0)

rámeček značící oblast tisku Tab. E.5: Tabulka vrstev - fotoplány

74

ČVUT Praha

F

F. NÁČRTY

Náčrty

75

ČVUT Praha

G

G. TIŠTĚNÁ DOKUMENTACE

Tištěná dokumentace ∙ Příčný řez A - A’, 1:50, formát A1 ∙ Fotoplán - jižní stěna, 1:50, formát A3 ∙ Fotoplán - severní stěna, 1:50, formát A3

76