/ 54

vizu

alza

ce a

3D

Počítačová podpora v archeologii III

Průseková fotogrammetrie při výzkumu hradu Bezděz

Jozef Koštial – Angela d'Elia

AnotacePříspěvek se zaobírá postupem dokumentace klenby Manského paláce na hradě Bezděz metodou stereofotogrammet-rie a průsekové fotogrammetrie, shrnuje a dokladuje jeho výsledky.

Klíčová slova

Bezděz – Manský palác – stereofotogrammetrie – průseková fotogrammetrie – TIN – 3D

Úvod

Předložený příspěvek slouží jako prezentace vybraných dokumentačních postupů na archeologickém výzkumu hradu Bezděz (okr. Česká Lípa), který pod hlavičkou NPÚ Liberec probíhal v r. 2008 (Tišerová 2008).

Cílem výzkumu, vyvolaného rekonstrukcí střechy Manského paláce v hradním komplexu, byla odbor-ná exkavace a dokumentace nálezových situací nad klenbou 2. patra objektu, jeho komlexní zhodnocení je nad rámec tohoto příspěvku a kompetencí autorů. Exkavace se soustředila na odstraňování depozicí stratigrafie v podkroví – na gotické klenbě Manského paláce, která ohraničuje zespoda prostor výzkumu (obr. 1 a 2).

Stereofotogrammetrie

Postupnou exkavací v dílčích výzkumných polygonech („sektorech“) bylo dosaženo rubové strany zakle-nutí 2. patra paláce. Povrch klenby se stal předmětem specifického dokumentačního postupu s cílem detailně rekonstruovat jeho nepravidelnou geometrii v podobě povrchu interpolovaných bodů (tzv. TIN povrch).

Pro tyto účely byla zvolena stereofotogrammetrie, kterou byl postupně povrch rubu klenby nasnímán a složen do kompozitního fotogramu (obr. 3). Automatickou interpolací stereopárů snímků byl násled-ně vygenerován TIN povrch zachovalých partií rubové strany klenby (obr. 4). Obr. 5–6 prezentují tento povrch zasazený do schematizované geometrie Manského paláce v izometrických náhledech a v rozdílné barevné projekci.

Dokumentace průsekovou fotogrammetrií

Rekonstrukční práce v interiéru tangovaného objektu rovněž umožnily přístup ke klenbě z lícové strany („zespoda“). Lícová strana klenby společně s interiérem byly vzhledem k výrazné vertikalitě a geometric-ké členitosti prostoru dokumentovány průsekovou fotogrammetrií. Pořizování snímků v úzkém, členi-tém prostoru (obr. 7–10) s bylo spojeno s celou řadou obtíží:

1. Nedostatek světla, resp. velké světelné kontrasty v blízkosti oken. Světelné podmínky vynucovaly užití stativu pro stabilizaci delších expozičních časů a fotoaparát s dostatečným dynamickým rozsahem pro zachycení světelných kontrastů.

/ 55

vizu

alza

ce a

3D

Průseková fotogrametrie při výzkumu hradu Bezděz

2. Divergentnost snímků. Vzhledem k pozici fotoaparátů (ideálně ve středu místnosti) mají pořízené snímky sklony k rozbíhavosti, což je výrazně nežádoucí situace. Tuto skutečnost bylo nutno eliminovat pořízením většího množství záběrů z různých pozic v rozích interiéru.

3. Hloubka ostrosti záběru. Pro vzájemnou korelaci shodných bodů průsekové fotogrammetrie v členitém prostoru je ideální disponovat snímky s velikou hloubkou ostrosti. Tento požadavek je v rozporu s nastavením clony pro focení za světelně nevhodných podmínek.

Obr. 1. Pohled na siluetu Manského paláce z jihu v průběhu rekonstrukce střechy.

Obr. 2. Terénní výzkum v podkroví. Nálezovou situaci výstižně charakterizuje řez (šipka) na kterém je patrná depozice uloženin a průběh klenby 2. patra.

Obr. 3. Složený fotogram rubové strany klenby.

/ 56

vizu

alza

ce a

3D

Průseková fotogrametrie při výzkumu hradu Bezděz

Uvedené obtíže byly zdárně překonány experimentováním s pozicí a nastavením fotoaparátu. Interiér Manského paláce o rozměrech 9,9 × 5,4 × 9,6 m byl pokryt 32 šikmými snímky průsekové fotogrametrie, které umožnily modelovat geometrie do rozlišení středně velkého detailu (např. geometrické primitivy klenebních žeber a jejich konzol, obr. 11), hlavním cílem byla ovšem rekonstrukce základní geometrie interiéru a především líce klenby. Pozice aparátů jsou zřejmé z obr. 12 a 13.

Prvky vnější orientace nasnímané situace byly definovány za pomoci totální stanice, vnitřní orientace fotoaparátu byla počítána reverzně za pomoci software po ukončení terénní dokumentace.

V průběhu rektifikace šikmých snímků bylo na fotografiích identifikováno 312 referenčníh bodů, jejich referenční odchylky (vzniklé buď chybami kalibrace aparátu, nebo odchylkami geodetického zaměření) nepřesáhly 2,6 cm. Základní geometrie dokumentovaných interiérových prostor tak reálně nepřesáhla 3 centimetry.

Grafický výstup v podobě TIN povrchu líce klenby je prezentován na obr. 14–17. Tato vyčištěná přesná surová data je možné dále použít pro vytváření např. jemného vrstevnicového plánu klenby, pro 3D vizualizace, generování mračna bodů atd. Hustota vertexů a tedy i trojúhelníku povrchu je záležitostí granulace interpolace, v zásadě je možné vytvářet (na úkor přehlednosti a výpočetního výkonu) i „sítě“ s  hustotou odpovídající rozlišení snímku – t.j. na úrovni jednotlivých zobrazovacích bodů.

Obr. 4. TIN povrch rubové strany klenby.

Obr. 5. – TIN povrch rubové strany klenby v izometrickém náhledu.

Obr. 6. – TIN povrch rubové strany klenby v izometrickém náhledu.

/ 57

vizu

alza

ce a

3D

Průseková fotogrametrie při výzkumu hradu Bezděz

Závěr

Na výzkumu Manského paláce na hradu Bezděz byly s úspěchem testovány možnosti fotogrammetrické dokumentace vybraných částí nálezové situace. Zejména výsledky průsekové fotogrammetrie při grafic-ké rekonstrukci líce klenby paláce jsou i navzdory obtížným podmínkám uspokojivé – jedná se o doku-mentaci nepřístupných prostor, na které by byl v případě většího rozpočtu akce zřejme nasazen 3D ske-ner. V našem případě jsme dosáhli srovnateného výsledku za pomocí standardní terénní techniky – DSLR fotoaparátu a totální stanice.

Pro zpracování a vizualizace dokumentace byly použity plné verze software AutoCAD Civil 3D a Ado-be Photoshop a trial verze programu Photomodeler Scanner.

Literatura

Tišerová, R. 2008: Archeologie na Bezdězu. (Předběžná zpráva o archeologických výzkumech na SH Bez-děz v roce 2008). Sborník Národního památkového ústavu, územního odborného pracoviště v Liberci 2008, 103–109.

Mgr. Josef KoštialTerraverita s. r. o.Mezi Školami 2321158 00 Praha 13 kostial@terraverita.cz

Angela d'EliaUniversità degli Studi di Bari Aldo MoroPiazza Umberto I1 – 701 21 Bariangelad_elia@yahoo.it

Obr. 7–10. Šikmé snímky interiéru Manského paláce, které byly použity pro průsekovou fotogrammetrii.

/ 58

vizu

alza

ce a

3D

Průseková fotogrametrie při výzkumu hradu Bezděz

Obr. 11. Modelování geometrie z průsekových snímků v programu Photomodeller Scanner. Příklad detailu.

Obr. 12. Pozice kamer nasnímané situace. Obr. 13. Pozice kamer nasnímané situace.

/ 59

vizu

alza

ce a

3D

Průseková fotogrametrie při výzkumu hradu Bezděz

Obr. 14–15. Vygenerovaný TIN povrch lícové strany klenby Manského paláce. Izometrické pohledy.

/ 60

vizu

alza

ce a

3D

Průseková fotogrametrie při výzkumu hradu Bezděz

Obr. 16–17. Vygenerovaný TIN povrch lícové strany klenby Manského paláce. Izometrické pohledy.