Diplomski rad...3 Trodimenzionalna izmjera terestičkim laserskim Diplomski rad skenerom i vizualizacija crkve sv. Ante u Splitu Zahvala: Zahvaljujem se mentorici doc. dr. sc. Vesni

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEODETSKI FAKULTET

Ante Kukavica

Trodimenzionalna izmjera terestričkim laserskim skenerom i vizualizacija crkve sv. Ante u Splitu

Diplomski rad

Zagreb, rujan 2018.

2

Trodimenzionalna izmjera terestičkim laserskim Diplomski rad skenerom i vizualizacija crkve sv. Ante u Splitu

I. AUTOR

Ime i prezime: Ante Kukavica

Datum i mjesto rođenja: 22.09.1994. g., Split

II. DIPLOMSKI RAD

Naslov: Trodimenzionalna izmjera terestričkim laserskim skenerom i vizualizacija crkve sv. Ante u Splitu

Broj stranica: 64

Broj slika: 46

Broj tablica: 7

Ustanova i mjesto gdje je rad izrađen:

Geodetski fakultet, Sveučilište u Zagrebu

Znanstveno područje: Tehničke znanosti

Znanstveno polje: Geodezija

Mentorica: doc. dr. sc. Vesna Poslončec - Petrić

III. OCJENA I OBRANA

Datum prijave teme: 07.02.2018.

Datum obrane rada: 21.09.2018.

Sastav povjerenstva pred kojim je branjen diplomski rad:

doc. dr. sc. Vesna Poslončec-Petrić

doc. dr. sc. Dubravko Gajski

izv. prof. Robert Župan

3


Zahvala:

Zahvaljujem se mentorici doc. dr. sc. Vesni Poslončec-Petrić koja me je podržala u izboru teme i svojim savjetima pomogla pri izradi diplomskog rada.

Zahvaljujem se Miljenku Žabčiću, dipl. ing. geod. i tvrtki Geographica d.o.o. na pruženoj podršci, savjetima i ustupljenoj opremi potrebnoj za izradu ovoga rada.

I najveće hvala mojoj djevojci Nikolini, obitelji i prijateljima što su mi bili potpora i oslonac tokom svih godina studiranja.

4



Sažetak: Korištenje laserskih skenera za izmjeru različitih građevina i prirodnih terena je jedna od metoda za vrlo brzo i kompletno prikupljanje trodimenzionalnih podataka. U ovom diplomskom radu prikazan je postupak trodimenzionalne izmjere terestričkim laserskim skenerom i vizualizacije crkve sv. Ante u Splitu. Detaljno su objašnjene sve metode i postupci koje su korišteni prilikom izrade oblaka točaka (eng. point cloud) i mesh-a u računalnom programu Faro Scene te čvrstog i žičanog modela u računalnom programu Autodesk Revit. Internet je danas glavno mjesto za povezivanje i komunikaciju najšireg mogućeg spektra ljudi u poslovnom svijetu, tako da je iznimno važna prezentacija vlastitih proizvoda na internetu. U tu svrhu mesh model je prezentiran na internet stranici Sketchfab.

Ključne riječi: 3D modeliranje, terestrički laserski skener, oblak točaka, crkva sv. Ante, Faro Focus3D, vizualizacija, publikacija

3D measurements using terrestrial laser scanner and visualization of St. Ante church in Split

Abstract: One of the methods for quick and complete collection of 3D data is using laser scanners for measurement of different buildings and terrains. In this master thesis, it has been shown a method of 3D measurement using terrestrial laser scanner and visualization of St. Ante church in Split. All the methods and procedures used during the development of point cloud and mesh in computer program Faro Scene have been explained in detail as well as wireframe and solid model in computer program Autodesk Revit. Today, Internet is the main place for connecting and communication of widest possible range of people in business world, so it is extremely important online presentation of your products. In this purpose, the mesh model has been presented on the Internet page Sketchfab.

Keywords: 3D modeling, terrestrial laser scanner, point cloud, church of St. Ante, Faro Focus3D, visualization, publication

5


Sadržaj:

1. Uvod .................................................................................................................... 7

1.1. Motivacija ...................................................................................................... 7

1.2. Hipoteza ........................................................................................................ 7

1.3. Metodologija .................................................................................................. 7

1.4. Pregled rada .................................................................................................. 8

2. Crkva sv. Ante ..................................................................................................... 9

3. 3D modeli .......................................................................................................... 11

3.1. Žičani model ............................................................................................... 11

3.2. Plošni model ................................................................................................ 12

3.3. Čvrsti model ................................................................................................ 12

4. Metode izmjere .................................................................................................. 14

4.1. GNSS izmjera .............................................................................................. 15

5. Terestričko lasersko skeniranje ......................................................................... 17

5.1. Pregled mogućnosti prostornog skeniranja ................................................. 17

5.2. Usporedba TLS s klasičnim metodama izmjere .......................................... 18

5.3. Princip snimanja .......................................................................................... 20

5.4. Podjela terestričkih laserskih skenera ......................................................... 22

5.4.1. Podjela skenera prema načinu snimanja .............................................. 22

5.4.2. Podjela skenera prema načinu mjerenja udaljenosti ............................. 23

5.4.3. Podjela skenera prema načinu prikupljanja oblaka točaka ................... 25

5.5. Primjena terestričkog laserskog skeniranja ................................................. 25

5.5.1. Praćenje deformacije objekta ................................................................ 26

5.5.2. Kulturna baština .................................................................................... 26

5.5.3. Geologija i rudarstvo ............................................................................. 27

5.5.4. Topografska izmjera ............................................................................. 27

5.5.5. Izmjere na gradilištu .............................................................................. 27

5.5.6. Industrijska izmjera ............................................................................... 28

5.5.7. 3D pogonski katastar ............................................................................ 29

6. Terenska izmjera i obrada podataka ................................................................. 30

6.1. Korišteni instrumentarij ................................................................................ 30

6.2. Izmjera terestričkim laserskim skenerom ..................................................... 33

6


6.2.1. Rezolucija skeniranja ............................................................................ 35

6.3. Korišteni računalni program ......................................................................... 36

6.3.1. Faro Scene ........................................................................................... 36

6.3.2. Autodesk ReCap 360 ............................................................................ 37

6.3.3. Autodesk Revit 2016 ............................................................................. 38

6.4. Tijek obrade ................................................................................................. 39

6.4.1. Procesiranje skenova ............................................................................ 40

6.4.2. Registracija ........................................................................................... 40

6.4.3. Mesh ..................................................................................................... 46

6.4.4. Izvoz datoteka ....................................................................................... 48

7. Izrada žičanog i čvrstog modela ........................................................................ 49

7.1. Žičani model (eng. Wireframe model) .......................................................... 49

7.2. Čvrsti model (eng. Solid model)................................................................... 50

8. Publikacija mesh modela na internet ................................................................. 53

9. Zaključak ........................................................................................................... 55

Literatura: ................................................................................................................. 56

Prilozi ........................................................................................................................ 58

7


1. Uvod

Razvojem tehnologije i mjernih metoda u posljednja dva desetljeća izrazito se povećala količina prostornih podataka. Prostorni podaci su svi podaci povezani s prostornom komponentom, koji opisuju objekte i pojave stvarnog svijeta prostorno određene koordinatama, adresom ili drugim prostornim atributom.

Jedan od načina brzog prikupljanja velike količine prostornih podataka za 3D modeliranje je terestričko lasersko skeniranje. Ono omogućava ispunjenje sve većih zahtijeva prostornog mjerenja i vizualizacije objekata, prikupljanjem velikog broja podataka u obliku „oblaka točaka“. U oblaku točaka svaka točka je točno definirana u skupu trodimenzionalnih XYZ koordinata. Korištenjem različitih programa i softverskih rješenja omogućena je obrada, modeliranje, vizualizacija i prezentacija skeniranih objekata u relativno kratkom vremenu.

Modeliranje se koristi u raznim granama industrije, i to ne samo računalne i grafičke industrije, nego npr. za vizualizaciju budućih proizvoda kao što su: automobili, bijela tehnika, odnosno vizualizaciju zgrada, vizualizaciju prototipa, itd. Stručnjaci koji rade u 3D industrijama računalne animacije modeliranje koriste za izradu slika koje će se prikazivati na TV-u, videu i u svim ostalim oblicima za prikaz koji se koriste u 2D okruženju.

1.1. Motivacija

Terestričko lasersko skeniranje prisutno je u geodeziji od 90-ih godina prošlog stoljeća, ali nagli razvoj doživljava tek početkom 21. stoljeća. S novim tehnologijama, gdje se u kratkom roku može prikupiti velika količina podataka, nagli razvoj je ostvaren u modeliranju 3D objekata. S poboljšanjem tehnologije i sve boljim softverima danas se mogu izraditi veoma vjerodostojni i vizualno atraktivni 3D modeli prikaza stvarnosti. U posljednjih nekoliko godina, potrebe za izradom 3D modela rastu velikom brzinom, i nema dileme da će u budućnosti takvi modeli imati široku primjenu.

1.2. Hipoteza

Cilj ovog diplomskog rada je opis obrade podataka terestričkog laserskog skeniranja, izrada mesh-a te žičanog i čvrstog 3D modela. Zatim publiciranje i prezentacija dobivenog 3D modela u internet okruženju na primjeru crkve sv. Ante koja se nalazi u Splitu.

1.3. Metodologija

Terestrički laserski skener (TLS) koji se će koristiti za detaljnu izmjeru je Faro Focus3D X330. Ovaj terestrički laserski skener prema načinu snimanja spada u kategoriju panoramskih skenera i radi na principu faznog mjerenja udaljenosti. Obrada podataka laserskog skenera je napravljena u računalnom programu Faro Scene. Kao krajnji produkt obrade podataka dobiven je oblak točaka (eng. point cloud i mesh). U

8


računalnom programu Autodesk Revit su, pomoću oblaka točaka izvezenog iz Faro Scene, konstruirani žičani i čvrsti 3D model.

1.4. Pregled rada

Ovaj diplomski rad podijeljen je u osam poglavlja . U drugom poglavlju reći će se nešto o samoj crkvi sv. Ante u Splitu. U trećem poglavlju objasnit će se što je 3D model, vrste 3D modela i razlike između njih. Nakon toga u četvrtom poglavlju navest će se metode izmjere koje se koriste u geodezije s posebnim naglaskom na one korištene u svrhu izrade diplomskog rada (GNSS izmjere i terestričko lasersko skeniranje). U petom poglavlju će se objasniti princip rada terestričkog laserskog skeniranja, različite podjele terestričkih laserskih skenera, kao i primjene terestričkog laserskog skeniranja u geodeziji. Šesto poglavlje obuhvaća opis terenskog rada, korištene instrumentarije i računalne programe prilikom izrade diplomskog rada te obradu podataka u zadanim softverima. Izrada čvrstog i žičanog modela je pojašnjena u sedmom poglavlju dok je u osmom objašnjena publikacija mesha na mrežnu stranicu Sketchfaba.

9


2. Crkva sv. Ante

Crkvica sv. Ante nalazi se unutar tvrđave Gripe u gradu Splitu (slika 1). Tvrđava Gripe je novovjekovni fortifikacijski i obrambeni kompleks izgrađen u 17. stoljeću za obranu Splita od Turaka. Danas je u njoj smješten Hrvatski pomorski muzej i Državni arhiv. Tvrđava se nalazi istočno od centra grada na uzvisini Gripe koja je danas dio gradskog kotara Lučac - Manuš.

Slika 1. Položaj crkve sv. Ante na Google Earth-u

Jedina je splitska crkva posvećena sv. Anti, a sagrađena je za vrijeme kandijskog rata 1656. godine na temeljima starije gotičke crkvice. Služila je za vjerske potrebe vojne posade smještene u tvrđavi. Crkva je jednostavnog pravokutnog tlocrta s krovom na dvije vode (slika 2).

Slika 2. Crkva sv. Ante slikana sa jugozapadne strane

10


Crkva se proteže u pravcu zapad - istok. Još u 18. stoljeću crkva je pretvorena u barutanu, a kasnije je i pregrađivana. Obnovljena je 1982. godine, za župnikovanja don Ivana Grubišića, kada se u tvrđavi Gripe uređivao vojni muzej. Crkvicu je blagoslovio nadbiskup Jurić 12. veljače 1992. godine, prigodom 300. obljetnice osnivanja župe Sv. Petra za istočna splitska predgrađa Lučac i Manuš. Kako se crkva nalazila u vojnom objektu, bila je izvan kulta 200 godina, a vraćena je kultu sv. Ante (13. lipnja) od početka Domovinskog rata (URL 1).

11


3. 3D modeli

Ono što proizlazi iz procesa 3D modeliranja nije ništa drugo nego proces kreiranja matematičke reprezentacije nekog trodimenzionalnog objekta, a kojega zovemo 3D model. Ta matematička reprezentacija sadrži skup koji se popularno u eng. terminologiji naziva vertex ili plural vertices. Naravno, modeli sadrže niz informacija koje računalo interpretira u virtualni objekt. Ima više načina za kreiranje 3D modela, a najkonvencionalniji način je korištenjem 3D softvera (Baričević i Žižić, 2011).

Prilikom grafičke vizualizacije postoje tri osnovne vrste 3D modela: žičani (engl. wireframe), plošni (engl. surface) i čvrsti (engl. solid).

3.1. Žičani model

Žičani model (eng. wireframe) je naziv dobio jer izgleda kao da je objekt konstruiran od žice. Žičani model prikazuje objekt kao skup čvornih točaka i bridova (slika 3). Žičani model definira elementarna svojstva objekta: konturu objekta, orijentaciju u odnosu na okruženje i funkciju u sklopu scene.

Slika 3. Primjer žičnog modela

Slika 4. Problem višeznačnosti modela

Žičani model nema skrivenih linija, pa je teško brzo tumačiti geometrijsku formu (višeznačnost modela) (slika 4). Žičani model je najjednostavniji model te oni nisu

12


zahtjevni za hardver i vrlo su pogodni za jednostavne objekte, ali imaju slabe mogućnosti realne vizualizacije.

3.2. Plošni model

Plošni model (eng. surface model) predstavlja nadogradnju žičanog modela informacijama o površinama (lice/naličje, boje, spajanje i kontiuniteti) (slika 5). Površine se koriste za uklanjanje nevidljivih linija (hidden line removal), što se može realizirati hardverski ili softverski. Za plošno modeliranje se koriste:

• ravne površine

• parametarske površine

• interpolirane (fillet) površine

Nedostatak kod plošnog modeliranja je kod izvođenja presjeka pošto tijela predstavljena plohama tada izgledaju „prazno“ odnosno kao da nemaju volumen. Ukoliko osim vizualizacije moramo obavljati i računanja fizikalnih ili geometrijskih svojstava nekog objekta (volumen, površina, …) potrebno je koristiti čvrsto modeliranje i čvrste modele.

Plošni model je pogodan za sve vrste projektiranja, proračune statike objekta, održavanje objekta, izradu troškovnika raznih radova, upravljanje objektom.

Slika 5. Plošni model

3.3. Čvrsti model

Čvrsti modeli (eng. solid model) podrazumijevaju da su sve površine koje ograničavaju model zatvorene. Za formiranje čvrstih modela koriste se Booleove operacije sa primitivima ili operacije kao što su loft, extrude, revolve,...

13


Slika 6. Čvrsti model

Karakteristika čvrstih modela je u unutarnjem računalnom prikazu volumena 3D fizičkog objekta iz stvarnog svijeta (slika 6). Ovi su modeli potpuni i nedvosmisleni. Potpuni u ovom slučaju znači da je nemoguće definirati ili prikazati volumen nekog tijela kojem nedostaje površina ili brid. Model stvoren u računalu u tehničkom je smislu pravi prikaz stvarnosti (Topić, 2005).

14


4. Metode izmjere

Pod izmjerom (snimanjem) detalja podrazumijevamo prikupljanje terenskih podataka za točke kojima je definiran detalj, u cilju izrade plana ili karte snimljenog detalja. Ovi podaci trebaju na planu ili karti definirati položaj detaljnih točaka odnosno detalja koji je predmet izmjere. Način prikupljanja terenskih podataka naziva se metoda snimanja detalja ili izmjera zemljišta (Džapo, 2008)

Razlikujemo nekoliko metoda detaljne izmjere koje se koriste u geodeziji: polarna metoda, ortogonalna metoda, GNSS RTK, fotogrametrijska metoda i lasersko skeniranje. Također razlikujemo terestričko lasersko skeniranje i lasersko skeniranje iz zraka.

Ako se izračuna koliko se vremena, u tipičnom danu izmjere, potroši baš na mjerenje točaka s „tradicionalnim“ instrumentom, rezultat je iznenađujući. Tu se može uočiti glavna razlika između klasičnih geodetskih metoda i novih metoda izmjere kao što je lasersko skeniranje ili terestrička fotogrametrija (slika 7). Jedan geodetski tim u jednom danu može izmjeriti 800-900 točaka, ako za mjerenje jedne specifične točke je potrebno 3-4 sekunde tada tokom dana potrošeno je najviše 3600 sekundi ili 1 sat samo za mjerenje, što je oko 10% radnog dana. Ako je geodetski tim potrošio na samo mjerenje točaka oko 10% radnog dana, na što je potrošio ostatak radnog dana od 8 do 10 sati? Geodetski tim potroši većinu vremena na terenu na sljedeće radnje (Jacobs, 2005):

• rekognosticiranje lokacije i kontrolnih točaka,

• crtanje skica,

• put do lokacije izmjere,

• postavljanje instrumenta,

• kretanje između točaka,

• unos informacija u uređaj,

• komunikacija između osobe za instrumentom i osobe za prizmom,

• ostali poslovi.

15


Slika 7. Metode detaljne izmjere prema broju opažanih točaka po objektu i veličini

objekta (Vidmar 2011)

Sa slike 8 je vidljivo da je budućnost geodetskog mjerenja u metodama koje su orijentirane na brzo prikupljanje velike količine podataka. Iako i dalje će se za izmjere koje zahtijevaju veću preciznost ili na područjima gdje je prijam signala otežan (šuma, urbana područja…), koristiti klasične metode geodetske izmjere (polarna metoda, ortogonalna metoda…).

Slika 8. Povijesni razvoj tehnologije za snimanje prostora (Miler i dr., 2007)

4.1. GNSS izmjera

Globalni navigacijski satelitski sustavi (GNSS) predstavljaju autonomne sustave za prostorno pozicioniranje s globalnom pokrivenošću. GNSS omogućuje malim elektroničkim prijamnicima preciznu determinaciju njihove lokacije u obliku tri koordinate (geografska širina, geografska dužina, visina), na temelju preciznog mjerenja vremena putovanja GNSS signala od satelita do prijamnika. Trenutno su operativna dva satelitska sustava, GPS (SAD) i GLONASS (Rusija), dok su GALILEO

16


(Europa), KOMPASS (Kina) i QZSS (Japan) još uvijek u izgradnji. GNSS tehnike opažanja definiraju se pomoću 4 parametra (Ivković i dr., 2013):

• način opažanja (APSOLUTNO / RELATIVNO)

• korištenje prijamnika (STATIČKO / KINEMATIČKO)

• opažane veličine (KODNE UDALJENOSTI / NOSEĆE FAZE)

• način obrade (REALNO VRIJEME / NAKNADNA OBRADA)

Glavna razlika između pojedinih tehnika je u preciznosti kojom se određuje pozicija prijamnika.

GPS ima široku primjenu u inženjerskim mjerenjima. Osim visoke točnosti ima ove prednosti:

• položaj je neposredno određen u 3D kartezijevom koordinatnom sustavu,

• dogledanje između točaka na terenu više nije nužno,

• svaka točka je određena zasebno pa nema prijenosa pogrešaka,

• konfiguracija (geometrija) mreže više nije primarna,

• upotreba GPS uređaja ne zahtijeva posebne vještine,

• položaj se može odrediti na Zemlji, na moru i u zraku a

• mjerenje se može baviti bez obzira na doba dana i meteorološke uvjete.

17


5. Terestričko lasersko skeniranje

Laser (eng. Light Amplification by Stymulated Emission of Radiation) – pojačanje svjetlosti pomoću stimulirane emisije zračenja; izvor i pojačalo vrlo usmjerenog snopa koherentnog svjetla, danas i u širem smislu koherentnog elektromagnetskog (infracrvenog, vidljivog i ultraljubičastog) zračenja. Zasniva se na kvantiziranim energetskim stanjima atoma i kvantiziranosti energije pri prijenosu zračenjem (Lasić, 2008).

Terestričko lasersko skeniranje relativno je nova tehnologija mjerenja (pojavila se tek

krajem devedesetih godina dvadesetog stoljeća) koja se pored već tradicionalnih

metoda u geodeziji kao što su tahimetrija, fotogrametrija i GPS, koristi kao metoda

dobivanja koordinata traženih točaka u 3D prostoru (Kersten i dr., 2007).

3D terestričko lasersko skeniranje je postupak detaljne izmjere, odnosno snimanja objekata i terena korištenjem posebnog preciznog uređaja - 3D terestričkog laserskog skenera, koji velikom brzinom šalje laserske zrake prema objektu, te mjeri njihove refleksije od objekta. Skeniranjem se dobiva veliki broj precizno određenih prostornih točaka koje čine takozvani "oblak točaka" (eng. point cloud).

Lasersko skeniranje se može podijeliti u dvije grupe: statičko lasersko skeniranje i dinamičko lasersko skeniranje. Kada je laserski skener fiksiran prilikom snimanja neke površine, onda se takav način laserskog skeniranja naziva statičko lasersko skeniranje, a kada je laserski skener vezen za neku mobilnu platformu, onda se takvo lasersko skeniranje naziva dinamičkim laserskim skeniranjem. Ovakvi sustavi zahtijevaju i korištenje sustava za pozicioniranje (GPS) kako bi se odredio položaj laserskog skenera u prostoru prilikom snimanja. Primjeri dinamičkog laserskog skeniranja su: skeniranje iz aviona, iz automobila ili iz bespilotne letjelice (Rusov, 2014).

5.1. Pregled mogućnosti prostornog skeniranja

Terestrički laserski skener je vrlo efikasan mjerni instrument, ali svoj puni potencijal pokazuje integracijom sa nekom od tradicionalnih geodetskih tehnika. Takav integrirani sustav omogućuje korištenje prednosti mjernih tehnika u tom sistemu. Najčešći integrirani sustav, je integracija TLS-a i digitalne kamere. Digitalna kamera snima sliku visoke rezolucije, koja se može spojiti sa geometrijskim 3D modelom, dobivenim iz oblaka točaka. Rezultat toga je fotorealističan 3D model objekta (Slika 9).

Mogućnosti prostornog skeniranja (URL 4):

• Vizualizacija podataka mjerenja

Realnim bojama ili prema intenzitetu refleksije laserske zrake od objekta u zadanom spektru boja.

• Smart scan tehnologija

Kombiniranje različitih gustoća skeniranja prema zahtjevnosti geometrije objekta.

18


• Trenutno mjerenje

Dimenzioniranje i izvođenje mjerenja na objektu direktno iz podataka skeniranja.

• Ravninski prikaz

Jednostavno generiranje ravninskih prikaza iz podataka mjerenja.

• Profiliranje

Generiranja profila u bilo kojoj točci i bilo kojoj osi.

• Prostorno modeliranje

3D modeliranje uz pomoć algoritama za automatsko prepoznavanje geometrijskih oblika sa korisnički definiranom tolerancijom.

Slika 9. Od objekta u stvarnosti preko oblaka točaka do 3D modela (URL 4)

5.2. Usporedba TLS s klasičnim metodama izmjere

Glavna razlika između TLS i klasičnih metoda izmjere je što terestričkim laserskim

skeniranjem se bezdodirno (nije potrebno trošiti vrijeme na hodanje od jedne do druge

točke izmjere) prikuplja velika količina prostornih podataka u veoma kratkom

vremenskom razdoblju dok kod običajnih geodetskih metoda izmjere, totalne stanice

ili GPS mjerenja one baziraju na snimanje pojedinih diskretnih točaka premjera (slika

10).

Glavna prednost terestričkog laserskog skeniranja u odnosu na tradicionalne

geodetske tehnike je mogućnost direktnog, brzog i jako detaljnog 3D mjerenja

geometrije objekta.

19


Slika 10. Karakteristike metoda mjerenja u geodeziji (prema Zogg, 2008)

Ostale prednosti TLS-a su (Tablica 1):

• Postupak izmjere je automatiziran te se time eliminirana ljudska greška iz procesa opažanja pojedine točke na terenu

• Mogućnost snimanja nedostupnih ili opasnih objekata (visoka temperatura, štetni plinovi) sa sigurne udaljenosti,

• Mjerenja su nezavisna u odnosu na osvjetljenje (može se mjeriti i noću),

• Drastično smanjenje troškova i puno brži premjer kompleksnih projekata,

• Snimanje svih točaka objekta (gradilišta), što se može iskoristiti ako investitor ima neke nove zahtjeve, a povećava se i sigurnost korisnika u točnost izmjerenih podataka.

Tablica 1. Usporedba terestričkog laserskog skeniranja i izmjere totalnom stanicom

TLS Totalna stanica

Brzina mjerenja Visoka Niska

Važnost točaka mjerenja

Niska, oblak točaka sa slučajno

odabranim točkama

Jako velika, snimaju se samo specifične točke

20


Odabir točaka A posteriori, ne mogu se mjeriti pojedine točke

A priori, mjere se samo pojedine točke

Skrivene točke Ne mogu se mjeriti Mogu se mjeriti sa

prizmom

Način rada Automatski Ručno

Kvaliteta mjerenja Geometrijski

elementi Pojedine točke

Odabir točaka U uredu Na terenu

Uloženi trud po točci Mali Velik

5.3. Princip snimanja

Rezultati mjerenja kod TLS su kosa dužina δ, horizontalni pravac θ, vertikalni kut α i intenzitet povratnog signala I (slika 11). U geometrijskom smislu, skeniranjem objekta nastaje skup točaka velike gustoće i pravilnog rasporeda koji se naziva oblak točaka (eng. point cloud). Stoga svaka točka u oblaku točaka je jednoznačno definirana trima sfernim koordinatama δ, θ i α. To je izvorni rezultat opažanja odnosno tzv. „sirov podatak“. Međutim, u praksi kod komercijalnih TLS sistema rezultatima se smatraju pravokutne koordinate (x, y, z) i intenzitet registriranog zračenja I (Pejić, 2013) .

Slika 11. Princip skeniranja i rezultati mjerenja kod terestričkog laserskog skeniranja (Pejić, 2013)

21


Sferne koordinate prikazane na slici 12.

Slika 12. Sferne koordinate (URL 3)

Poznati odnos između sfernih i pravokutnih koordinata glasi:

𝑥 = 𝑟 sin 𝜃 cos𝜑,

𝑦 = 𝑟 sin 𝜃 sin𝜑,

𝑧 = 𝑟 cos 𝜃.

Za usmjeravanje laserske zrake koristi se rotirajuće zrcalo (prizma) koje omogućava njen otklon u vertikalnom smjeru rotacijom oko horizontalne osi, dok se otklon u horizontalnom smjeru postiže rotacijom TLS-a oko vertikalne osi (Matijević i Roić, 2002) (slika 13).

Slika 13. Usmjeravanje laserskog zraka pomoću ogledala (Cyrax 2005)

22


Kod terestričkog laserskog skeniranja objekt je snimljen u horizontalnom i vertikalnom smislu, s tisućama točaka u sekundi, ovisno o udaljenosti od objekta i rezoluciji snimanja. Pritom se rezolucija snimanja definira kao prostorna udaljenost između susjednih snimljenih točaka unutar oblaka točaka pa je s današnjim laserskim skenerima moguće dobiti točke na objektu koje su međusobno udaljene tek jedan milimetar. Rezultat takvog snimanja je gust točkasti 3D model objekta.

Terestrički laserski skeneri snimaju još jednu vrijednost zajedno sa koordinatama točaka, intenzitet povratnog signala, koji se često zove i četvrta dimenzija snimljenih točaka. Intenzitet povratnog signala je vezan za materijal mjerenog objekta i može biti jako koristan pri vizualizaciji gustih i kompleksnih oblaka točaka. Intenzitet signala je direktno vezan za apsorpciju samog materijala i za transparentnost materijala, ali zavisi i od drugih faktora.

Pored intenziteta signala, terestrički laserski skeneri mogu prikupiti RGB (Red, Green, Blue) komponentu za svaku točku koja se dobije integriranjem unutarnje ili vanjske kamere. Na temelju kalibracije i orijentacije kamere te njene pozicije u odnosu na skener, slikovni zapis kamere upotrebljava se kako bi se svakoj izmjerenoj točki dodijelila RGB vrijednost. Prema tome, svaka izmjerena točka, uz pripadajuće koordinate, sadrži i podatak o boji te intenzitetu reflektirane zrake (Miler et al., 2007).

5.4. Podjela terestričkih laserskih skenera

Jedinstvenu kategorizaciju TLS-a je vrlo teško napraviti jer se primijenjena tehnologija bitno razlikuje od modela do modela. U praksi ne postoji jedan univerzalni skener sa kojim bi se mogla izvršiti sva mjerenja. Neki skeneri su bolji za zatvorene prostore i za mjerenja manje udaljenosti (do 100 m), neki su bolji za otvorene prostore i mogu mjeriti na većim udaljenostima (par stotina metara), dok neki mogu mjeriti na jako kratkim udaljenostima (par metara), ali imaju jako visoku točnost. Takvi skeneri imaju svoju primjenu u industrijskoj izmjeri (automobilska industrija, avionska industrija…).

5.4.1. Podjela skenera prema načinu snimanja

Postoje tri osnovna tipa terestričkih laserskih skenera zavisno od polja (prozora, opsega) snimanja (eng. Field of View – FOV) (Miler i dr., 2007):

• skeneri-kamere:

Ovi terestrički laserski skeneri imaju ograničeni prozor snimanja - FOV (Field Of View) npr. 40° x 40°. Može se usporediti s fotogrametrijskim kamerama, što znači da skeniraju sve što se nalazi u trenutačnom prozoru snimanja, npr. CYRA 2500 (Leica) ili ILIRIS 3D (OPTECH). Snimanje se izvodi pomoću dva sinkronizirana ogledala (horizontalno i vertikalno) koja usmjeravaju lasersku zraku. Ovaj način snimanja zna biti vrlo nepraktičan zbog uskog područja snimanja, ali često ovaj tip skenera ima vrlo veliki domet (i više od 1000 m), što nadoknađuje navedeni nedostatak.

23


• panoramski skeneri:

Kod panoramskih skenera FOV je limitiran samo bazom instrumenta, što znači da skenira sve oko sebe, osim područja ispod postolja na kojem se nalazi u trenutku skeniranja, npr. IMAGER 5003 (Zoller + Frohlich) ili HDS4500 (LEICA). Snimanje se izvodi rotacijom jednog ogledala koje usmjerava lasersku zraku u vertikalnom kutu od otprilike 310° i rotacijom cijelog postolja instrumenta za 360° oko vertikalne osi. Na taj se način dobiva snimak od 310° x 360°. Prednost ovog tipa skenera je u njihovoj brzini prikupljanja podataka i veličini područja skeniranja. Nedostatak je kratki domet i uporaba im je u većini slučajeva ograničena na interijere objekata. Terestrički laserski skener koji je korišten u izradi diplomskog rada pripada skupini panoramskih laserskih skenera.

• hibridni skeneri:

Kod hibridnih skenera FOV u horizontalnoj osi je 360°, dok je po vertikalnoj osi limitiran na otprilike 60°. Ovaj tip skenera sadrži rotacijsku prizmu ili ogledalo, koji se rotiraju oko horizontalne osi. Skenira sve u vertikalnom kutu od 60°, u trenutnom smjeru gledanja. Cijeli se instrument (ili njegov dio) rotira oko vertikalne osi za 360°, npr. GX (TRIMBLE) ili LMS Z 360 (RIEGEL). Na taj se način dobiva snimak od 60° x 360°. Ovaj se tip instrumenta zbog svoje svestranosti najčešće koristi u praksi (slika 14).

Slika 14. Podjela skenera prema načinu snimanja (Miler i dr., 2007)

5.4.2. Podjela skenera prema načinu mjerenja udaljenosti

Terestričke je laserske skenere moguće kategorizirati i po načinu mjerenja udaljenosti. Tehnologija mjerenja udaljenosti izravno utječe na domet i točnost skeniranja. Danas se koriste tri različite tehnologije mjerenja udaljenosti laserskim skenerima (Miler i dr., 2007):

24


• Pulsni (eng. TOF - Time Of Flight)

Pulsni skener radi na principu mjerenja vremena između odaslanog i primljenog signala. Domet ovog načina mjerenja udaljenosti može biti preko 1 km. Prednost ostvarena mjerenjem velike udaljenosti nažalost podrazumijeva i smanjenu točnost (slika 15).

Slika 15. Pulsni način mjerenja udaljenosti (Miler i dr., 2007)

• Fazni (eng. phase)

Fazni skener radi na principu mjerenja razlike u fazi između odaslanog i primljenog signala. Nedostatak je ograničenost dometa na stotinjak metara, ali točnost ovog načina mjerenja udaljenosti je u granicama od nekoliko milimetara (Slika 16). Terestrički laserski skener koji je korišten u izradi diplomskog rada pripada skupini faznih laserskih skenera.

Slika 16. Fazni način mjerenja udaljenosti (Miler i dr., 2007)

25


• Triangulacijski (eng. triangulation)

Triangulacijski laserski skener radi na principu optičke triangulacije. Laserska se zraka projicira na objekt i registrira se na senzoru koji je smješten na poznatoj udaljenosti od izvora zrake. Ovaj način mjerenja udaljenost nema veliku korisnost u geodetskoj izmjeri jer je domet ograničen na nekoliko metara, ali su zato točnosti koje se mogu postići ovom metodom u granicama mikrometra (slika 17).

Slika 17. Triangulacijski način mjerenja udaljenosti (Miler i dr., 2007)

Dobivena udaljenost se kombinira s izmjerenim prostornim kutovima (horizontalni i

vertikalni) za dobivanje trodimenzionalnih koordinata.

5.4.3. Podjela skenera prema načinu prikupljanja oblaka točaka

Skeneri se također mogu podijeliti i po načinu prikupljanja podataka, tj. oblaka točaka. Postoje dva tipa oblaka točaka:

• apsolutni (georeferencirani) i

• relativni (lokalni) oblak točaka.

5.5. Primjena terestričkog laserskog skeniranja

Terestrički laserski skeneri postepeno zamjenjuju tradicionalne geodetske tehnike u mnogim djelatnostima. Terestrički laserski skeneri mogu izvesti mjerenja koja se vrše i klasičnim geodetskim instrumentima (totalne stanice) kao što su mjerenje dužina, snimanje i obilježavanje objekata, kao i praćenje deformacija objekta, snimanje industrijskih postrojenja i sl.

Primjena terestričkih laserskih skanera može biti zaista široka počevši od mjerenja građevinskih objekata (mostovi, saobraćajnice, tuneli i dr.), mjerenja deformacija na branama, topografskoj izmjeri, industrijskoj izmjeri, arheološkim mjerenjima,

26


mjerenjima kulturnih objekata pa sve do suvremenih 3D pogonskih katastara (Matijević i Roić, 2002).

5.5.1. Praćenje deformacije objekta

Lasersko skeniranje možemo smatrati naprednijim u odnosu na klasične geodetske metode premjera (totalna stanica, GPS) koje mogu pratiti deformaciju na samo određenom broju tačaka, laserski skener može mjeriti, odnosno pratiti deformaciju čitave površine. Laserski su skaneri više nego pogodni za praćenje deformacija na kapitalnim građevinskim objektima poput brana, mostova i sl (slika 18).

Slika 18. Mjerenje deformacija na branama pomoću laserskog skenera (URL 2)

5.5.2. Kulturna baština

Laserski skeneri primjenjuju se prilikom evidencije i prikupljanja tehničke

dokumentacije o kulturnoj i spomeničkoj baštini (slika 19). Metoda bezdodirne izmjere

najzahvalnija je prilikom restauracijskih i konzervatorskih izmjera. Laser koji se koristi

za izmjeru predmetnog objekta ne oštećuje objekt te, što je još važnije, nije opasan za

ljudsko zdravlje (Ramondino i Rizzi, 2009).

27


Slika 19. Usporedba oblaka točaka i fotografija pročelja bivše Kraljevske sveučilišne knjižnice, danas Hrvatski državni arhiv (s lijeve strane) i Hrvatskog narodnog

kazališta (s desne strane) (Lasić, 2008)

5.5.3. Geologija i rudarstvo

Lasersko skeniranje se koristi u rudnicima. Integracija digitalnih fotografija visoke rezolucije sa informacijama 3D oblaka točaka, omogućava između ostalog geolozima točan prikaz područja, modeliranje i ispitivanje geološke strukture.

Iz oblaka točaka izrađuje se model. Točke, linije i poligoni mogu biti direktno umetnuti u 3D model kako bi se omogućili proračuni nagiba, rasjeda i slično. Pojedini softveri za obradu podataka laserskog skeniranja omogućuju analizu stijena, volumena, kontrolu obrušavanja, stupanj stabilnosti, položaj rasjeda i kriznih područja, te različite analize za područja rudnika i slično.

5.5.4. Topografska izmjera

Opsežni radovi na detaljnoj topografskoj izmjeri mogu biti izvedeni laserskim skenerima. Izmjera arheoloških iskopina za potrebe dokumentacije zahtjeva visoku točnost i gustoću. Primjena skenera kod izrade digitalnih modela kamenoloma.

5.5.5. Izmjere na gradilištu

Laserski skeneri nalaze veliku primjenu kod snimanja mostova, cesta, zgrada i tunela. Valja napomenuti da modeliranje navedenih objekata zahtjeva jako puno obrade, bez obzira kako su snimljeni podaci na terenu (slika 20).

28


Slika 20. Fotografija skeniranja tunela (lijevo) i dobiveni oblak točaka (desno) (Lasić, 2008)

5.5.6. Industrijska izmjera

Laserski skeneri našli su svoje mjesto u svakoj grani ljudske djelatnosti koja zahtjeva prikupljanje velike količine točnih 3D podataka. Za industrijske primjene, vrijeme potrebno za izmjeru vrlo je važan činitelj jer treba izbjegavati duža razdoblja zaustavljanja pogona. Prilikom izmjere rafinerija ili sličnih pogona s mnoštvom vodoravno i uspravno razvedenih geometrijskih oblika (cijevi, kotlovi i dr.) lasersko je skeniranje posebno isplativo. Odlika laserskih skenera koji se upotrebljavaju u industriji je mali domet skeniranja, ali velika rezolucija skeniranja. Na slici 21 prikazan je RoboScanner koji se odlikuje rezolucijom od +/- 0,012 mm.

Slika 21. Uporaba RoboScanner-a u autoindustriji (URL 2)

29


5.5.7. 3D pogonski katastar

Na kraju, ali nikako najmanje važno, svakako treba spomenuti i “kao izgrađeno“ modele. Izrada modela iz mjerenih podataka (x, y, z) rezultira mogućnošću vjernog prikaza objekta te se taj postupak naziva as built ili “kao izgrađeno“. Neovisno o tome treba li nam “kao izgrađeno” model za potrebe pogonskoga katastra, projekta remonta pogona ili nešto treće, najlakše ćemo ga pribaviti laserskim skeniranjem, uz iznimno povoljan omjer uloženoga i dobivenoga (Matijević i Roić. 2002).

30


6. Terenska izmjera i obrada podataka

Terenska izmjera crkve sv. Ante obavljena je 04. travnja 2018. godine.

6.1. Korišteni instrumentarij

Kod same terenske izmjere korišten je GPS uređaj Leica Viva GNSS GS08plus (Slika 22) te terestički laserski skener Faro Focus3D X 330 (slika 23). U tablicama 2 i 3 prikazane su tehničke specifikacije GPS uređaja Leica Viva GNSS GS08plus i terestričkog laserskog skenera Faro Focus3D X 330.

Tablica 2. Tehničke specifikacije Leica Viva GNSS GS08plus

Tehničke specifikacije Leica Viva GNSS GS08plus

Prijamnik Leica GS08plus SmartAntenna

Sateliti GPS (L1, L2, L2C), GLONASS (L1, L2), SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN)

RTK static mode Horizontalna: 5 mm + 0.5 ppm

Vertikalna: 10 mm + 0.5 ppm

RTK Moving mode Horizontalna: 10 mm + 1 ppm

Vertikalna: 20 mm + 1 ppm

Post Processing static mode

Horizontala: 3 mm + 0.5 ppm

Vertikalna: 6 mm + 0.5 ppm

Broj kanala 120 (do 60 satelita simultano na dvije frekvencije)

Inicijalizacija Tipično 6 s

Softver Leica Captivate softver

Kamera Integrirana 2 Mpix

Baterije Li-Ion 2.6 Ah / 7.4 V mini baterija

Prijamnik + antena + kontroler - 10 sati (statika) Prijamnik + antena + kontroler - 7 sati (RTK)

Vanjska opskrba Dozvoljeno od 10.5 V do 28 V

Temperatura Operativan: -30 do +60°C

31


Skladištenje: -40 do +80°C

Težina 2.6 kg

Kontroler CS10 Field Controller

Operativni sustav Microsoft Windows CE 6.0

Procesor Freescale iMX31 533 MHz ARM Core

Memorija 512 MB DDR SDRAM, 1 GB flash

Slika 22. Leica Viva GNSS GS08plus

Tablica 3. Tehničke specifikacije Faro Focus3D X 330

Tehničke specifikacije Faro Focus3D X 330

Vidno polje Vertikalno: 300°

Horizontalno: 360°

Kutni pomak Vertikalni: 0.009°

Horizontalni: 0.009°

Doseg skeniranja 0,6m – 330m

32


Brzina mjerenja do 976 000 točaka/sekunda

Rezolucija ±2 mm

Šumovi @10m – sirovi podaci: 0.3mm @90 % refl.

@25m – sirovi podaci: 0.3mm @90 % refl.

Valna duljina 1550 nm

Kamera Integrirana kamera u boji; Rezolucija snimke: 70 MP

Senzori GPS, kompas, senzor visine, dvoosni kompenzator

Memorija SD, SDHC™, SDXC™; 32GB kartica

Trajanje baterije 4.5 h

Napajanje 14.4 V unutarnja baterija

Temperatura 5° do 40°C

Težina 5.2 kg

Veličina 240 x 200 x 100 mm

Dodatne karakteristike WiFi za daljinsko upravljanje; pohrana i prijenos podataka: SD kartica

Slika 23. Faro Focus3D X 330

33


Prilikom izmjere crkve Sv. Ante, GNSS metoda je poslužila za određivanje koordinata točaka, za potrebe georeferenciranja modela. Koordinate točaka su određene pomoću CROPOS VPPS servisa kao sredina iz tri mjerenja (Tablica 4). Mjerenja su provedena u odgovarajućim vremenskim razmacima obzirom na promjenu geometrije satelita.

Metoda koja je korištena prilikom opažanja tih točaka je RTK (engl. Real Time Kinematic), a podrazumijeva relativno opažanje, kinematičko korištenje prijamnika te obradu podataka u realnom vremenu. RTK tehnika se koristi kada je potrebno odrediti veliki broj točaka u kratkom vremenu. Kod RTK tehnike potrebno je da se prijam signala zadrži sa minimalno 4 satelita tijekom cijelog mjerenja. RTK sustavi odlikuju se tehnikama određivanja ambiguiteta u pokretu, tzv. “On The Fly“ (OTF), a glavni ograničavajući faktor masovne primjene bila je činjenica da se prijamnik u pokretu nije mogao udaljiti više od 20 km od referentnog prijamnika. Ovo je ograničenje riješeno razvojem mreže permanentnih stanica koje omogućuju korištenje RTK tehnike na udaljenostima između pokretne i referentnih stanica do 70 km (Ivković i dr. 2013). Na taj način je i u Hrvatskoj uspostavljen CROPOS, mreža 33 referentne stanice na prosječnoj međusobnoj udaljenosti od 70 km, raspoređenih tako da pokrivaju cijelo područje Republike Hrvatske. Povezivanjem na CROPOS, koordinate traženih točaka automatski se transformiraju u službeni referentni koordinatni sustav Republike Hrvatske (HTRS96), a visine se odnose na službeni geoid (HRG09). CROPOS ima 3 servisa, a geodeti uglavnom koriste VPPS (visoko precizni pozicijski servis) koji pri kinematičkom mjerenju ostvaruje preciznost od 2 cm u horizontalnom smislu, te 4 cm prilikom određivanja visina. Koordinate točaka su određene na temelju mjerenja u dvije epohe, a za provođenje opažanja korišten je GNSS prijamnik Leica GPS1200.

Tablica 4. Koordinate točaka određene GNSS uređajem

Naziv točke E (m) N (m) H (m)

M101 495770.93 4818758.34 46.86

M102 495782.58 4818757.09 47.42

M103 495783.43 4818748.03 47.34

6.2. Izmjera terestričkim laserskim skenerom

Prije same izmjere na teren su postavljene 3 mjerne markice pomoću kojih se cijeli model georeferencira apsolutno u prostoru. Markice su postavljene na ravni pod i to na tri mjesta blizu ćoška objekta (slika 24, slika 25, slika 26).

34


Slika 24. Markica M101

Slika 25. Markica M102 Slika 26. Markica M103

35


6.2.1. Rezolucija skeniranja

Cijeli objekt je snimljen s 11 stajališta (slika 27). Stajališta su izabrana tako da se obuhvati cijeli objekt te da se skenovi preklapaju kako bi se snimke mogle spojiti međusobno.

Slika 27. Stajališne točke skenera

Rezolucija skeniranja je postavljena na 15,340 mm/10m, što znači da ako je stajalište skenera udaljeno 10 m od objekta skeniranja, susjedne točke na objektu će biti međusobno udaljene 1,534 cm. U ovoj terenskoj izmjeri udaljenost skenera od objekta skeniranja bila je cca 5 m, što znači da je svaka točke koja je skenirana na objektu od susjedne skenirane točke na objektu udaljena cca 0,77 cm, tj. skener je s objekta skenirao točke u pravcima koji su udaljeni međusobno cca 0.77 cm (slika 28).

36


Slika 28. Rezolucija skeniranja terestričkog laserskog skenera (URL 10)

6.3. Korišteni računalni program

Za obradu podataka korišteni su Faro Scene, Autodesk ReCap 2016, Autodesk Revit 2016, Microsoft Excel, Microsoft Word.

6.3.1. Faro Scene

Faro Scene je softver zadužen za obradu i manipulaciju 3D oblaka točaka za profesionalne korisnike. Posebno je dizajniran za pregled, uređivanje i rad s velikom količinom skeniranih 3D podatka dobivenih korištenjem visoke rezolucije 3D laserskih skenera kao što je Faro Focus 3D. Scene obrađuje i upravlja skeniranim podacima jednostavno i efektivno tako da pruža širok spektar funkcija i alata, kao što je filtriranje, automatsko prepoznavanje objekta, pozicioniranje oblaka točaka kao i automatsko bojanje točaka. Računalnim programom Faro Scene WebShare projekti skeniranja se mogu objaviti na internetu i pregledavati ih standardnim internetskim preglednikom.

Kada su podaci skeniranog područja pripremljeni može se započeti obrada točaka. U Faro Scene softveru je moguće koristiti različite funkcije od jednostavnog mjerenja do 3D vizualizacije pa preko kreiranja mreža i eksportiranja skeniranih podataka u različite oblake točaka i CAD formate. Podatke obrađivane u Scene-u je moguće prikazati na internetu i gledati sa standardnim web preglednicima.

Korisničko sučelje se sastoji od (slika 29):

1. Traka tijeka rada - Na traci tijeka rada se nalazi niz alata za obradu skeniranih podataka.

2. Alatna traka - Alatna traka pruža brz i jednostavan način pristupa značajkama.

37


3. Strukturni prozor - Strukturni prozor prikazuje strukturu radnog prostora, uključujući sve mape i objekte. Desnim klikom miša na naziv mape, otvorit će se takozvani kontekstni izbornik koji nudi određene funkcije.

4. Preglednik - Prikazuje vizualni prikaz podataka skeniranja i drugih objekata. Skeniranje i objekti mogu se prikazati u brzom prikazu, detaljnom planiranom prikazu ili u 3D prikazu.

5. Alatna traka za navigaciju (samo 3D prikaz) - Omogućuje brz i jednostavan način za niz načina navigacije po pregledniku.

6. Koordinatne osi - Prikazuje smjer promatranja pomoću x, y i z koordinatnih osi.

Slika 29. Korisničko sučelje računalnog programa Faro Scene

6.3.2. Autodesk ReCap 360

Autodesk ReCap označava "Reality Capture" i to je računalni program za rad s izvornim oblakom točaka nastalih laserskim skeniranjem (slika 30).

38


Slika 30. Oblak točaka učitan u Autodesk ReCap 2016

Autodeskov softver ReCap jednostavan je paket koji omogućuje izravno otvaranje datoteka koje sadrže oblak točaka. Autodesk ReCap omogućuje filtriranje podataka koji nisu potrebni te samim tim rad s datotekama koje imaju manju veličinu. Budući da se oblak točaka obrađuje u izvornom Autodesk računalnom programu, oblaci točaka se mogu izvesti ili učitati u sve ostale Autodeskove proizvode. U ovom računalnom programu izvršena je samo transformacija formata iz .lsproj formata u .rcp format kako bi se kasnije oblak točaka mogao učitati u Autodesk Revit računalni program. (URL 5)

6.3.3. Autodesk Revit 2016

Revit je softversko rješenje američke kompanije Autodesk, poznatije po svom programu AutoCAD (slika 31).

Revit je 3D parametrički softver za BIM projektiranje u građevinarstvu i Autodesk-ov glavni softver za BIM (Building Information Modeling = izrada informacijskog modela građevine) – sažeto rečeno: Autodeskova okosnica BIM-a. Predstavlja najprihvaćeniju aplikaciju u potpunosti dizajniranu po BIM metodologiji projektiranja sa naglaskom na samoodrživosti.(URL 6)

39


Slika 31. Korisničko sučelje računalnog programa Autodesk Revit 2016

Neke od glavnih značajki Revit-a:

• izrada modela građevine (arhitekture),

• modeliranje konstrukcije i prebacivanje dodijeljenog analitičkog (proračunskog) modela u softver za statički proračun,

• modeliranje instalacija, vodovoda i kanalizacije, električnih instalacija te strojarskih instalacija,

• parametarske familije,

• izbacivanje količina elemenata, materijala i ostalih tablica (npr. popisa nacrta),

• ugrađen alat za renderiranje,

• kontrola sudara elemenata,

• uvoz i izvoz .dwg datoteka i mnoge druge mogućnosti.

6.4. Tijek obrade

Neobrađeni podaci iz skenera su točkasti prikaz površine crkve u x, y, z formatu. To

znači da je površina precizno izmjerena milijunima pojedinih točaka dobivenih

laserskim skeniranjem. Faza obrade uključuje stvaranje digitalnog površinskog modela

iz ovih točaka.

40


6.4.1. Procesiranje skenova

Na početku same obrade učitaju se podaci prikupljeni na terenu te se kreira novi projekt. Učitani podaci se moraju procesirati prilikom čega se filtriraju podaci kako bi se podaci pročistili od grubih pogrešaka skeniranja. Filtri uspoređuju svaku pojedinu točku skeniranja sa skeniranim točkama u okolnom području te filtriraju točke koje ne zadovoljavaju zadane parametre Kod skeniranja u boji, u ovom koraku, pomoću slika koje su slikane na terenu računalni program dodjeljuje boju svakoj točci u oblaku točaka.

Korišteni filteri u postupku procesiranja su:

• Filter udaljenosti

Jednostavno uklanja sve točke skeniranja koje su izvan određenog raspona udaljenosti. Izbrisat će se sve točke s udaljenosti manjom od minimalne udaljenosti, kao i sve točke koje imaju veću udaljenost od maksimalne udaljenosti. Definirana minimalna udaljenost bila je 0 m, dok je maksimalna vrijednost bila 100 m.

• Stray Point Filter

Ovaj filter provjerava sadrži li 2D mreža skeniranih točaka sadrži dovoljan postotak

točaka s udaljenošću koja je slična samoj točci skeniranja. Veličina mreže (veličina

okoline koja se koristi za usporedbu) je postavljena na 3 px. Prag udaljenosti (točka

skeniranja zadovoljava ako je razlika u udaljenosti manja od praga udaljenosti):

0,02 m. Ovaj filter se ne može primjenjivati na površinama koje su jako nagnute u

odnosu na laser.

• Edge Artifact Filter

Filtar je osobito koristan za uklanjanje predmeta na rubovima objekata. Kod procesiranja dodana je postavka da na oblaku točaka pronađu i označe markice.

6.4.2. Registracija

Nakon uspješno provedenog procesiranja slijedi registracija podataka gdje se spajaju skenovi u jedan oblak točaka. Spajanje skenova je proces smještanja skenova jedan u odnosu na druge odnosno transformacija svih skenova u zajednički koordinatni sustav. Povezivanje skenova vrši se pomoću podudarnih točaka i drugih oblika koji su jasno vidljivi na barem dva skena (Pedišić, 2015).

Faro Scene nudi četiri načina spajanja skenova:

• oblak u odnosu na oblak (eng. cloud to cloud)

Poduzorkovanje je postupak smanjivanja uzorka do veličine ispitanog uzorka. Rezultat registracije može se prilagoditi stopom poduzorkovanja. Definira vrijednost veličine grida u kojoj se provodi homogenizacija skeniranja.

41


• spajanje temeljeno na pogledu odozgo (eng. top view based)

Vrijednost pouzdanosti određuje iznos dodatnih provjera registracije. Filtrira rezultate koji bi mogli biti nezadovoljavajući. Veće vrijednosti omogućuju veću sigurnost same registracije, ali mogu utjecati na vrijeme trajanja automatske registracije.

• kombinacija metode oblak u odnosu na oblak i spajanja temeljenog na pogledu

odozgo

• spajanje na temelju meta (eng. Target based).

U ovom diplomskom radu provedene su registracije oblak u odnosu na oblak (eng. cloud to cloud), spajanje temeljeno na pogledu odozgo (eng. top view based) te kombinacija metode oblak u odnosu na oblak i spajanja temeljenog na pogledu odozgo. U prilogu na CD-u nalazi se izvještaj (eng. Report) iz kojeg se može vidjeti koji način registracija je najbolje zadovoljio tražene uvjete.

Kod registracije kombinacijom metoda oblak u odnosu na oblak i spajanja temeljenog na pogledu odozgo vrijednost veličine grida u kojoj se provodi homogenizacija skeniranja, kod oblak u odnosu na oblak metode, iznosila je 0.050 m, dok je kod spajanja temeljenog na pogledu odozgo iznosila 0.035 m. Kod metode oblak u odnosu na oblak definira se i broj iteracija prema kojim će algoritam naći najbolji rezultat te je on iznosio 30 iteracija.

Kod metode spajanja temeljenog na pogledu odozgo definira se i pouzdanost. Vrijednost pouzdanosti određuje iznos dodatnih provjera registracije. Filtrira rezultate koji bi mogli biti osporeni. Veće vrijednosti omogućuju veću sigurnost, ali mogu utjecati na složenost vremena algoritma. Kod registracije uzeta je vrijednost od 0.4.

Tablica 4. Izvještaji nakon provedenih registracija

Statistika

skeniranih točaka

oblak u

odnosu na

oblak (eng.

cloud to

cloud)

spajanje

temeljeno na

pogledu odozgo

(eng. top view

based)

kombinacija metode oblak

u odnosu na oblak i

spajanja temeljenog na

pogledu odozgo

Maksimalna

pogreška točke 7.1 mm 33.8 mm 5.9 mm

Srednja

vrijednost

pogreške točke

2.7 mm 11.9 mm 2.6 mm

42


Minimalno

preklapanje 18.0 % 20.0 % 17.9 %

Iz tablice 4 se vidi kako se najbolji rezultati dobili kod način registracije kombinacijom metode oblak u odnosu na oblak i spajanja temeljenog na pogledu odozgo. U svim segmentima kombinacija metode oblak u odnosu na oblak i spajanja temeljenog na pogledu odozgo je bila zadovoljena (zelena boja u izvješću). Metoda temeljena na pogledu odozgo nije zadovoljila tražene uvjete te je ona odmah eliminirana iz daljnje analize. Najprije se provodi metoda spajanja temeljenog na pogledu odozgo, a nakon toga slijedi metoda oblak u odnosu na oblak. U postupak registracije uključene su i podaci inklinometra i kompasa.

Tablica 5. Registracija kombinacijom metode oblak u odnosu na oblak i spajanja temeljenog na pogledu odozgo

Sken

Broj

povezanih

skenova

Maksimalna

pogreška

točke (mm)

Srednja

vrijednost

pogreške

točke (mm)

Minimalno

preklapanje

Sken_017 7 5.9 3.9 20.7

Sken_000 6 3.0 2.0 33.2

Sken_001 9 5.9 2.4 28.8

Sken_002 5 3.2 2.2 36.0

Sken_003 5 4.3 2.8 39.3

Sken_004 7 3.5 2.2 33.2

Sken_005 6 4.3 3.3 20.7

Sken_006 7 3.6 2.3 17.9

Sken_007 9 4.9 2.6 25.2

Sken_011 6 3.3 2.3 21.4

Sken_015 5 4.2 2.9 17.9

43


Iz tablice 5 je vidljivo da je najveći broj povezanih skenova imao Sken_001 i Sken 009 što je i logično s obzirom da su njihova stajališta bila na relativno otvorenom prostoru pa je zbog toga sken imao više povezanosti s ostalim skenovima. Najmanju pogreška točke kao i najmanju srednju vrijednost pogreške točke ima Sken_000.

Tablica 6. Izvještaj međusobnog spajanja svakog skena s ostalim skenovima

Sken 1 Sken 2 Pogreška točke

(mm)

Preklop između

skenova

Sken_017 Sken_004 3.5 33.2%

Sken_017 Sken_003 4.3 39.3%

Sken_017 Sken_005 2.6 20.7%

Sken_017 Sken_002 3.2 36.0%

Sken_017 Sken_001 5.9 44.0%

Sken_017 Sken_007 4.9 31.1%

Sken_000 Sken_001 1.9 68.1%

Sken_000 Sken_007 1.5 73.3%

Sken_000 Sken_006 1.6 37.0%

Sken_000 Sken_002 2.0 49.5%

Sken_001 Sken_007 1.2 70.0%

Sken_002 Sken_001 2.0 76.0%

Sken_002 Sken_007 1.7 46.8%

Sken_003 Sken_001 2.6 60.7%

Sken_003 Sken_002 2.1 64.1%

Sken_003 Sken_005 3.2 47.0%

Sken_004 Sken_000 1.8 41.0%

Sken_004 Sken_001 1.8 39.7%

44


Sken_004 Sken_003 1.7 73.6%

Sken_004 Sken_005 2.9 70.7%

Sken_004 Sken_006 1.7 39.0%

Sken_004 Sken_007 1.8 45.5%

Sken_005 Sken_006 3.6 64.6%

Sken_005 Sken_007 4.3 25.2%

Sken_006 Sken_001 2.6 28.8%

Sken_006 Sken_007 1.7 26.1%

Sken_011 Sken_017 2.6 38.6%

Sken_011 Sken_001 1.5 46.7%

Sken_011 Sken_005 3.3 35.5%

Sken_011 Sken_006 2.5 28.9%

Sken_011 Sken_007 1.8 51.0%

Sken_015 Sken_000 3.0 33.2%

Sken_015 Sken_001 2.6 35.0%

Sken_015 Sken_006 2.4 17.9%

Sken_015 Sken_007 4.2 36.7%

Sken_015 Sken_011 2.2 21.4%

U tablici 6 se nalaze još podaci o spajanju svakog skena sa ostalim skenovima te je dan podatak o maksimalnoj pogrešci točke kod svakog spajanja skena s pojedinim skenom te međusobni preklop svakog skena s ostalim skenovima. Najveći preklop je ostvaren između Sken_001 i Sken_002 koji iznosi 76.0 % dok je najmanji preklop između Sken_015 i Sken_006 te iznosi 17.9 %. Najmanja pogreška točke između je između Sken_001 i Sken_007 i iznosi 1.2 mm dok je najveća pogreška točke između Sken_017 i Sken_001 te iznosi 5.9 mm.

Kao rezultat registracije dobiven je oblak točaka (slika 32). Ukupan broj točaka iznosi 24 827 641.

45


Radi lakše i brže obrade područja od interesa oblak točaka je izrezan pomoću „clipping box“ (slika 33).

Slika 32. Oblak točaka (eng. Point cloud)

Slika 33. Izrezani oblak točaka na područje od interesa

46


6.4.3. Mesh

Nakon što se registracijom skenovi spoje i dobije se oblak točaka u programu Faro Scene se može kreirati mesh. Mesh je strukturna građa 3D modela koji se sastoji od poligona. Mesh je plošni model koji je moguće obojiti i na njemu primijeniti sjenčanje što pruža vjerniju 3D predodžbu te posljedično olakšava prepoznavanje elemenata objekta. Iako može zahtijevati veliki broj poligona kako bi se postigao 3D realistični prikaz, ti relativno jednostavni oblici omogućuju bržu obradu od drugih tehnika, poput NURBS, koji proizvode glatke krivulje. Poligoni koji se koriste obično su četverokutni ili trokuti; ti geometrijski oblici mogu se dalje razbiti u vrhove s X, Y, Z koordinatama.

Kod kreiranja mesh-a nije korišten parametar zaglađivanja, a odabran je i najveći mogući broj trokuta koji se mogu kreirati na oblaku točaka tako da model bude što vjerniji prikazu stvarnog stanja (slika 34).

Slika 34. Kreiranje mesh-a

Kada se objekt skenira, točke skeniranja predstavljaju pojedinačna mjesta na površini objekta. Ako se želi rekonstruirati sama površina objekta, kreira se mreža koja uzima točke skeniranja kao osnovu i aproksimira površine unutar određenih granica. Između točaka se stvara mreža trokuta. Ovisno o zakrivljenosti prave površine i potrebnoj

47


kvaliteti aproksimacije, broj trokuta može varirati između nekoliko i velikog broja (slika 35).

Slika 35. Mreža trokuta mesha

Kreirani mesh prikazan na slici 36, slici 37 i slici 38 ima ukupno 996 675 kreiranih trokuta te mu je površina svih ploha 224 m2

.

Slika 36. Kreirani mesh, pogled s jugozapadne strane

48


Slika 37. Kreirani mesh, pogled s jugoistočne strane

Slika 38. Kreirani mesh, pogled sa sjeverozapadne strane

6.4.4. Izvoz datoteka

Na samom kraju iz računalnog programa Faro Scene izvezeni su podaci dobiveni obradom podataka. Oblak točaka je izvezen u formatu .lsproj dok je mesh izvezen u formatu .ply, .obj., .stl te .wrl radi kasnije publikacije na Internet.

49


7. Izrada žičanog i čvrstog modela

Nakon završene obrade podataka i izvoza oblaka točaka iz računalnog programa Faro Scene isti je učitan u računalni program Autodesk ReCap 2016 te je oblak točaka izvezen u .rcp formatu. Taj format je prihvatljiv za korištenje u ostalim Autodesk proizvodima. Izvezeni oblak točaka u format .rcp uvezen je u Autodesk Revit 2016 te je u tom računalnom programu izrađen žičani model, čvrsti model te čvrsti model s dodanom teksturom.

7.1. Žičani model (eng. Wireframe model)

Žičani model se sastoji od čvornih točaka i bridova (slika 39, slika 40). Žičani model nema skrivenih linija, pa je teško brzo tumačiti geometrijsku formu (višeznačnost modela). Za izradu žičanog modela potrebno je prije napraviti čvrsti model (eng. Solid model). Među alatima u Autodesk Revitu je i naredba Wireframe koja uklanja plohe zidova, krova… s čvrstog modela te se dobije žičani model.

Slika 39. Kreirani žičani model, pogled sa sjeverozapadne strane

50


Slika 40. Kreirani žičani model, pogled sa jugozapadne strane

7.2. Čvrsti model (eng. Solid model)

U računalnom programu Autodesk Revit 2016 izrađen je čvrsti model (eng. Solid model) crkvice sv. Ante u Splitu (slika 41 i slika 42). Uz pomoć prethodno učitanog oblaka točaka nacrtani su vanjski zidovi objekta, krov, vrata, prozori, … Neki segmenti modela su uvezeni od parametarskih elemenata koji se u Revitu nazivaju familijama. Uz Revit dolazi bogata kolekcija gotovih familija, a ukoliko određeni segment nije već učitan u Revitu, može se pronaći na internetu te skinuti i učitati u model. U ovom projektu s interneta je skinuti model vrata i učitan u projekt.

51


Slika 41. Kreirani čvrsti model, pogled s jugozapadne strane

Slika 42. Kreirani čvrsti model, pogled sa sjeverozapadne strane

Još jedan alat koji sadrži Autodesk Revit je dodavanje teksture čvrstom modelu objekta. Naime, softver omogućava preslikavanje teksture iz fotografije na čvrsti model objekta. Ovaj alat je vrlo moćan, ali za geodete nema neku veliku važnost, dok je za neke struke koje se bave dizajnom vrlo praktičan. Izgled i kvaliteta teksturiranog modela najviše ovisi o detaljnosti modeliranja (slika 43 i slika 44).

52


Slika 43. Kreirani čvrsti model s dodanom teksturom,

pogled s jugozapadne strane

Slika 44. Kreirani čvrsti model s dodanom teksturom, pogled sa sjeverozapadne strane

53


8. Publikacija mesh modela na internet

Model učitan je i vidljiv na mrežnim stranicama Sketchfaba. Sketchfab je mrežna stranica odnosno web-servis koji služi za objavljivanje, razmjenu te ugrađivanje 3D sadržaja na partnerske Internet stranice. Glavni proizvod Sketchfaba je preglednik 3D modela.

Program Sketchfab je nastao u Francuskoj 2012. godine potaknut željom osnivača da kreatori 3D modela mogu na jednostavan, brz i vjerodostojan način prikazati svoj rad široj javnosti. Sketchfab danas ima preko 3 milijuna modela i preko 1,5 milijuna registriranih korisnika.

Sketchfab 3D preglednik koristi WebGL (Web Graphics Library) je JavaScript API za prikazivanje interaktivne 3D i 2D grafike u web preglednicima bez korištenja dodataka. Podržava preko 50 3D formata, bez njega svi korisnici bili bi prisiljeni posjedovati iste programe kako bi međusobno mogli otvarati različite radove, no upravo im ovaj Web servis omogućava da to rade bez poteškoća i to bez ranije instaliranih programa (URL 9).

Najveća prednost Sketchfaba je Embed code. Embed code omogućava prikaz 3D modela na ostalim stranicama na način da partnerske stranice s izvorne stranice (Sketchfab) povuče HTML kod i prikazuje 3D model direktno na partnerskoj stranici.

3D model je učitan u formatu .ply te se može vidjeti na poveznici (URL 7). PLY je računalni format poznat pod nazivom Polygon File Format. Prvenstveno je dizajniran za pohranu trodimenzionalnih podataka iz 3D laserskih skenera. Format za pohranu podataka podržava relativno jednostavan opis jednog objekta kao popis nominalno ravnih poligona. Ovaj format pohranjuje razna svojstva, uključujući: boju i prozirnost, površinske normale, koordinate teksture i vrijednosti pouzdanosti podataka. Postoje dvije verzije oblika datoteke, jedna u ASCII, druga u binarnom (slika 45).

Model je učitan i u formatu .stl te se može vidjeti na poveznici (URL 8). STL (Stereolithography) datoteka je standardizirani format za prijenos podataka koje koriste uređaji za brzu izradu prototipova. STL format kreirala je 1989. godine tvrtka 3D Systems. To je prikaz geometrije trodimenzionalnih površina u obliku trokuta. Površina modela je logički razbijena u seriju malih trokuta, tzv. lica - faces. Smjer i orijentacija lica opisani su trima točkama u prostoru. Datoteka u tom obliku koristi se za izrezivanje modela na horizontalne poprečne presjeke, odnosno slojeve. Datoteka se prikazuje u mrežnom obliku - mesh, sastavljena od tzv. lica, te za kvalitetan otisak mora biti optimalna. Mreža koja tvore model mora biti gusta kako bi zadovoljila željenu kvalitetu površine, te kako bi se ispravno prikazali sitniji detalji. U suprotnom, kada je mreža male gustoće, dobije se gruba površina (slika 46).

54


Slika 45. Mesh model učitan u Sketchfab (.ply model)

Slika 46. Mesh model učitan u Sketchfab (.stl format)

55


9. Zaključak

Terestričko lasersko skeniranje je relativno mlada metoda izmjere koja se koristi tek od kraja prošlog stoljeća. Glavna karakteristika terestričkog lasersko skeniranje je brzo prikupljanje podataka u svrhu 3D modeliranja, stvaranja realističnih 3D modela objekata, prikupljanjem velikog broja podataka u obliku „oblaka točaka“. Tehnologija je primjenjiva u najrazličitije svrhe, a prednosti su pored brzine, točnosti i količine izmjerenih podataka još i mogućnosti sigurnog mjerenja i u uvjetima pri kojima bi druge mjerne metode bile problematične (Miler i dr., 2007).

U ovom diplomskom daje se pregled stvaranja georefeenciranog 3D modela (žičanog, plošnog i čvrstog) koji je po mom mišljenju budućnost geodezije. Mišljenja sam da veliku perspektivu izrada 3D modela ima kod zasnivanja 3D katastra. U Hrvatskoj je dosadašnji opis nekretnina u 3D smislu vrlo siromašan. U nekim razvijenim zemljama Europe i svijeta već je uspostavljen neki oblik 3D katastra (Nizozemska, Španjolska, Australija…). Budućnost 3D katastra je neupitna jer postojeći 2D katastar nije u stanju pružiti odgovarajuće informacije u područjima guste izgrađenosti složenim građevinama na kojima su odnosi isprepleteni. Kroz izradu diplomskog iznenadio sam se koliko je cijeli postupak dobivanja oblaka točaka automatiziran te računalni program Faro Scene jednostavan za korištenje.

U današnje doba glavno mjesto za prezentaciju svojih proizvoda, razmjenu te na kraju i prodaju svojih proizvoda je internet. Mogućnost prikupljanja velikog broja geoprostornih podataka, zatim njihova detaljna obrada, a potom i prezentacija dobivenih modela u internet okruženju, koja je dostupna većini ljudi u svijetu, globalno otvara neslućene mogućnosti. Danas na internetu postoji mnoštvo stranica za besplatnu objavu 3D modela, mana tih stranica je mala dopuštena veličina za učitavanje modela što onemogućuje učitavanje neki većih i zahtjevnijih projekata.

Na kraju treba napomenuti da za sada kod nas terestrički laserski skeneri još uvijek nisu doživjeli širu primjenu. Iako su trenutno, za naše prilike, skupi, proširivanjem ponude na tržištu kroz uključivanje sve većeg broja proizvođača, očekivan je pad cijene, što će ih učiniti pristupačnijim i širem krugu korisnika. Za očekivati je da će se njihova primjena proširiti, što će u svakom slučaju značiti i proširenje geodetske djelatnosti na nova područja. To je još jedan dokaz kako nove tehnologije mijenjaju metode rada pa čak i samu struku, stoga je jako bitno stalno pratiti tehnološki razvoj i nastojati ga što prije primijeniti u geodetskoj praksi.

56


Literatura:

Baričević, S., Žižić, I. (2011): 3D modeliranje i generiranje oblaka točaka pomoću Autodesk ImageModeler-a i Photo Scene editor-a, Ekscentar, br. 14, pp. 50-55.

Džapo, M. (2008): Izmjera zemljišta, skripta, Geodetski fakultet, Zagreb.

Faro Technologies Inc. (2017): Scene 7.1 User Manual, Faro Technologies Inc.

Ivković, M., Cetl, V., Redovniković, L., (2013): Izmjera zemljišta, skripta, Geodetski fakultet, Zagreb

Kersten, T. P., Lindstaedt, M., Mechelke, K. (2007): Comparative Investigations into the Accuracy Behavior of the New Generation of Terrestrial Laser Scanning Systems, Optical 3D Measurements Techniques VIII, vol. I, str. 319-327, URL-6: http://dev.cyark.org/temp/hcuhamburgmechelkeetal2007.pdf (18. 5. 2018.)

Jacobs, G. (2005): High Definition Scanning, Professional Surveyor, August 2005, Volume 25, Number 8.

Lasić, Z. (2008): Primjena laserskih uređaja, skripta, Geodetski fakultet, Zagreb.

Matijević, H., Roić, M (2002): Terestrički laserski skeneri, Geodetski list, 3, 171-187.

Miler, M., Đapo, A., Kordić, B., Medved, I. (2007): Terestrički laserski skeneri, Ekscentar, no. 10, pp. 35-38.

Pedišić, M. (2015): Trodimenzionalna izmjera i vizualizacija unutrašnjosti crkve sv. Roka u Starom Gradu na otoku Hvaru, diplomski rad, Geodetski fakultet, Zagreb.

Pejić M. M. (2013): Tačnost modeliranja objekata tehnologijom terestričkog laserskog skeniranja, doktorska disertacija, Građevinski fakultet, Beograd.

Remondino F., Rizzi A. (2009): Reality–based 3d documentation of world heritage sites: methodologies, problems and examples, 22nd CIPA Symposium, Kyoto, Japan.

Rusov, M. (2014): Terestrički laserski skener, seminarski rad, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad

Topić, I. (2005): Obrada podataka laserskog skaniranja RapidForm-om, diplomski rad, Geodetski fakultet, Zagreb

Zogg, H.M. (2008): Investigations of High Precision Terrestrial Laser Scanning with Emphasis on the Development of a Robust Close-Range 3D-Laser Scanning System. Dissertation. Institute of Geodesy and Photogrammetry, ETH Zurich, Switzerland. http://www.igp-data.ethz.ch/berichte/Blaue_Berichte_PDF/98.pdf

http://dev.cyark.org/temp/hcuhamburgmechelkeetal2007.pdf

http://www.igp-data.ethz.ch/berichte/Blaue_Berichte_PDF/98.pdf

57


Popis URL:

URL 1: Splitsko-makarska nadbiskupija, https://smn.hr/split-manus (12.04.2018)

URL 2: Nvision introduces roboscanner, “The world’s fastest, portable robotic scanner”, http://www.nvision3d.com/roboscanner-laser-scanning-system-fully-automated scanning-3D-analysis.html (20. 04. 2018.)

URL 3: Varijacijski račun, http://lavica.fesb.hr/mat2/predavanja/node78.html (20. 04. 2018.)

URL 4: Geographica d.o.o.,, http://www.geographica.hr/djelatnosti/prostorno_skeniranje (20. 04. 2018.)

URL 5: Autodesk ReCap, https://www.lifewire.com/autodesk-recap-485205 (18. 08. 2018.)

URL 6: Engipedia, Što je Revit?, http://engipedia.com/hr/sto-je-revit/ (21.08.2018.)

URL 7: Sketchfab, https://sketchfab.com/models/8556074227da48ab822265f4a2d06d33 (28. 08. 2018.)

URL 8: Sketchfab, https://sketchfab.com/models/f3ab40e6fbbc409898ba4c7ecc065e81?ref=related (28. 08. 2018.)

URL 9: ISSUU, https://issuu.com/marija89/docs/sketchfab1.docx (30. 08. 2018.)

URL 10: University College Cork, http://research.ucc.ie/journals/chimera/2013/00/kandrot/09/en ( 08. 09. 2018.)

https://smn.hr/split-manus

http://www.nvision3d.com/roboscanner-laser-scanning-system-fully-automated%20scanning-3D-analysis.html

http://www.nvision3d.com/roboscanner-laser-scanning-system-fully-automated%20scanning-3D-analysis.html

http://lavica.fesb.hr/mat2/predavanja/node78.html

http://www.geographica.hr/djelatnosti/prostorno_skeniranje

https://www.lifewire.com/autodesk-recap-485205

http://engipedia.com/hr/sto-je-revit/

https://sketchfab.com/models/8556074227da48ab822265f4a2d06d33

https://sketchfab.com/models/f3ab40e6fbbc409898ba4c7ecc065e81?ref=related

https://sketchfab.com/models/f3ab40e6fbbc409898ba4c7ecc065e81?ref=related

https://issuu.com/marija89/docs/sketchfab1.docx

http://research.ucc.ie/journals/chimera/2013/00/kandrot/09/en

58


Prilozi

Popis slika

Slika 1. Položaj crkve sv. Ante na Google Earth-u ..................................................... 9

Slika 2. Crkva sv. Ante slikana sa jugozapadne strane .............................................. 9

Slika 3. Primjer žičnog modela ................................................................................. 11

Slika 4. Problem višeznačnosti modela .................................................................... 11

Slika 5. Plošni model ................................................................................................ 12

Slika 6. Čvrsti model ................................................................................................. 13

Slika 7. Metode detaljne izmjere prema broju opažanih točaka po objektu i veličini objekta ..................................................................................................................... 15

Slika 8. Povijesni razvoj tehnologije za snimanje prostora........................................ 15

Slika 9. Od objekta u stvarnosti preko oblaka točaka do 3D modela ........................ 18

Slika 10. Karakteristike metoda mjerenja u geodeziji ............................................... 19

Slika 11. Princip skeniranja i rezultati mjerenja kod terestričkog laserskog skeniranja ................................................................................................................................. 20

Slika 12. Sferne koordinate ....................................................................................... 21

Slika 13. Usmjeravanje laserskog zraka pomoću ogledala (Cyrax 2005) ................. 21

Slika 14. Podjela skenera prema načinu snimanja ................................................... 23

Slika 15. Pulsni način mjerenja udaljenosti ............................................................... 24

Slika 16. Fazni način mjerenja udaljenosti ................................................................ 24

Slika 17. Triangulacijski način mjerenja udaljenosti .................................................. 25

Slika 18. Mjerenje deformacija na branama pomoću laserskog skenera .................. 26

Slika 19. Usporedba oblaka točaka i fotografija pročelja bivše Kraljevske sveučilišne knjižnice, danas Hrvatski državni arhiv (s lijeve strane) i Hrvatskog narodnog kazališta (s desne strane) ......................................................................................... 27

Slika 20. Fotografija skeniranja tunela (lijevo) i dobiveni oblak točaka (desno) ........ 28

Slika 21. Uporaba RoboScanner-a u autoindustriji ................................................... 28

Slika 22. Leica Viva GNSS GS08plus ...................................................................... 31

Slika 23. Faro Focus3D X 330 .................................................................................. 32

Slika 24. Markica M101 ............................................................................................ 34

Slika 25. Markica M102 ............................................................................................ 34

Slika 26. Markica M103 ............................................................................................ 34

Slika 27. Stajališne točke skenera ............................................................................ 35

59


Slika 28. Rezolucija skeniranja terestričkog laserskog skenera ................................ 36

Slika 29. Korisničko sučelje računalnog programa Faro Scene ................................ 37

Slika 30. Oblak točaka učitan u Autodesk ReCap 2016 ........................................... 38

Slika 31. Korisničko sučelje računalnog programa Autodesk Revit 2016 ................. 39

Slika 32. Oblak točaka (eng. Point cloud) ................................................................. 45

Slika 33. Izrezani oblak točaka na područje od interesa ........................................... 45

Slika 34. Kreiranje mesh-a ........................................................................................ 46

Slika 35. Mreža trokuta mesha ................................................................................. 47

Slika 36. Kreirani mesh, pogled s jugozapadne strane ............................................. 47

Slika 37. Kreirani mesh, pogled s jugoistočne strane ............................................... 48

Slika 38. Kreirani mesh, pogled sa sjeverozapadne strane ...................................... 48

Slika 39. Kreirani žičani model, pogled sa sjeverozapadne strane ........................... 49

Slika 40. Kreirani žičani model, pogled sa jugozapadne strane ................................ 50

Slika 41. Kreirani čvrsti model, pogled s jugozapadne strane ................................... 51

Slika 42. Kreirani čvrsti model, pogled sa sjeverozapadne strane ............................ 51

Slika 43. Kreirani čvrsti model s dodanom teksturom, pogled s jugozapadne strane 52

Slika 45. Mesh model učitan u Sketchfab (.ply model) ............................................. 54

Slika 46. Mesh model učitan u Sketchfab (.stl format) .............................................. 54

60


Popis tablica

Tablica 1. Usporedba terestričkog laserskog skeniranja i izmjere totalnom stanicom ................................................................................................................................. 19

Tablica 2. Tehničke specifikacije Leica Viva GNSS GS08plus ................................. 30

Tablica 3. Tehničke specifikacije Faro Focus3D X 330 ............................................ 31

Tablica 4. Koordinate točaka određene GNSS uređajem ......................................... 33

Tablica 4. Izvještaji nakon provedenih registracija .................................................... 41

Tablica 5. Registracija kombinacijom metode oblak u odnosu na oblak i spajanja temeljenog na pogledu odozgo ................................................................................. 42

Tablica 6. Izvještaj međusobnog spajanja svakog skena s ostalim skenovima ........ 43

Tablica 7. Sadržaj priloženog medija ........................................................................ 61

61


Sadržaj priloženog medija (CD-a, DVD-a)

Na priloženom mediju pohranjeni su podaci korišteni pri izradi diplomskog rada i svi postignuti rezultati. Logički su organizirani prema smislu.

Tablica 7. Sadržaj priloženog medija

Redni broj

Mapa/Datoteka Sadržaj

1.


Diplomski rad, word datoteka

2.


Diplomski rad, PDF datoteka

3. Faro Scans Mapa sa svim skenovima korištenim u praktičnom dijelu rada (.fls)

4. Koordinate markica Koordinate markica korištenih za georeferenciranje modela (.txt, .csv)

5. Oblak točaka Faro Scene Oblak točaka dobiven u računalnom programu Faro Scene (.lsproj)

6. Izvješća provedenih registracija Izvješća dobivena nakon provedene registracije u računalnom programu Faro Scene (.pdf)

7. Mesh Mesh dobiven u računalnom programu Faro Scene (.obj, .ply, .stl, .wrl)

8. Oblak točaka Autodesk ReCap Oblak točaka transformiran u .rcp model u računalnom programu Autodesk ReCap

9. Žičani model Žičani model dobiven u računalnom programu Autodesk Revit (.rvt)

10. Čvrsti model Čvrsti model dobiven u računalnom programu Autodesk Revit (.rvt)

62


11. Čvrsti model s dodanom teksturom

Čvrsti model s dodanom teksturom dobiven u računalnom programu Autodesk Revit (.rvt)

63


ŽIVOTOPIS

E U R O P E A N C U R R I C U L U M V I T A E

F O R M A T

OSOBNE OBAVIJESTI

Ime ANTE KUKAVICA

Adresa GLAVINA DONJA 253, 21260 IMOTSKI, HRVATSKA

Telefon +385 91 9264 173

E-pošta [email protected]

Državljanstvo Hrvatsko

Datum rođenja 22. 09. 1994. GOD.

RADNO ISKUSTVO

• Datum (od – do) 01/10/2017. – 01/06/2018

• Naziv i sjedište tvrtke zaposlenja Usus Fructus d.o.o.

• Vrsta posla ili područje Izrada geodetski i parcelacijskih elaborata, izrada elaborata etažiranja, izrada posebnih geodetskih podloga

• Zanimanje i položaj koji obnaša

• Osnovne aktivnosti i odgovornosti Geodezija i graditeljstvo

• Datum (od – do) 01/06/2018. – danas

• Naziv i sjedište tvrtke zaposlenja Ured ovlaštenog inženjera geodezije Ante Kukavica

• Vrsta posla ili područje Izrada geodetski i parcelacijskih elaborata, izrada elaborata etažiranja, izrada posebnih geodetskih podloga

• Zanimanje i položaj koji obnaša Stručni suradnik

• Osnovne aktivnosti i odgovornosti Geodezija i graditeljstvo

ŠKOLOVANJE I IZOBRAZBA

• Datum (od – do) 19/07/2013–19/07/2016

• Naziv i vrsta obrazovne ustanove Fakultet građevinarstva, arhitekture i geodezije, Split (Hrvatska)

• Osnovni predmet /zanimanje

• Naslov postignut obrazovanjem Sveučilišni prvostupnik (Baccalaureus) inženjer geodezije i geoinformatike

• Stupanj nacionalne kvalifikacije (ako postoji)

• Datum (od – do) 26/09/2016 – danas

• Naziv i vrsta obrazovne ustanove Geodetski fakultet u Zagrebu

64


• Osnovni predmet /zanimanje

• Naslov postignut obrazovanjem

• Stupanj nacionalne kvalifikacije (ako postoji)

OSOBNE VJEŠTINE I

SPOSOBNOSTI Stečene radom/životom, karijerom, a koje

nisu potkrijepljene potvrdama i

diplomama.

MATERINSKI JEZIK HRVATSKI

DRUGI JEZICI

ENGLESKI

• sposobnost čitanja IZVRSNO

• sposobnost pisanja DOBRO

• sposobnost usmenog izražavanja IZVRSNO

TALIJANSKI

• sposobnost čitanja OSNOVNO

• sposobnost pisanja OSNOVNO

• sposobnost usmenog izražavanja OSNOVNO

SOCIJALNE VJEŠTINE I

SPOSOBNOSTI Življenje i rad s drugim ljudima u

višekulturnim okolinama gdje je značajna komunikacija, gdje je timski rad osnova

(npr. u kulturnim ili sportskim aktivnostima).

TEHNIČKE VJEŠTINE I

SPOSOBNOSTI S računalima, posebnim vrstama

opreme, strojeva, itd.

RAD U AUTODESKOVIM PROIZVODIMA (AUTOCAD, REVIT, RECAP), TE U GEOINFORMACIJSKIM

SOFTVERIMA ARCGIS, QGIS.

IZVRSNO ZNANJE RADA S MICROSOFT OPERATIVNIM SUSTAVIMA.

IZVRSNO POZNAVNAJE PROGRAMA MICROSOFT OFFICE PAKETA – WORD, POWERPOINT, EXCEL

VOZAČKA DOZVOLA A1, B A1, B

Documents

Diplomski rad...3 Trodimenzionalna izmjera terestičkim laserskim Diplomski rad skenerom i vizualizacija crkve sv. Ante u Splitu Zahvala: Zahvaljujem se mentorici doc. dr. sc. Vesni