>> switch to english version
English
úvod administrace
Hledání | Strom | Hlavní strana | Výzkumný záměr 34-07401 | Zpráva o činnosti 2007

Zpráva o činnosti 2007
Poslední modifikace: 2009-02-11 09:55:59
Současná Laboratoř fotogrammetrie na Stavební fakultě je největším fotogrammetrickým pracovištěm univerzitního typu v naší republice. Svým zaměřením na dokumentaci, vizualizaci a digitální popis památkových objektů je v dnešní době na úrovni srovnatelné s řadou významných pracovišť v Evropské unii. To dokládá řada významných řešených projektů i mezinárodních vystoupení, moderní přístrojové vybavení i dlouholeté zkušenosti v této oblasti. Uznání pracoviště lze dokumentovat působením zahraničních studentů (v současné době dva), doktorandů (celkem šest) i odbornými aktivitami doc.Pavelky (národní zástupce CIPA -Commitee Internationale for Photogrammetry in Architecture, člen Terminologické komise ČÚZK).

Činnost Laboratoře fotogrammetrie se v dnešní době zaměřuje na nové možnosti digitální dokumentace a průzkumu historických objektů s využitím nejmodernější techniky a dále na presentaci objektů v prostředí sítě Internet souhlasně s prioritami Evropské unie. V roce 2007 Laboratoř fotogrammetrie na základě možností nového VZ navázala na významné a perspektivní aktivity z minulých let, které se ukázalo vhodné podporovat a rozvíjet. Jedná se zejména o následující oblasti:

  • Nové technologie digitálního třírozměrného popisu památkových objektů

  • Levné a rychlé technologie získávání třírozměrných informací o objektech s možností virtuální rekonstrukce objektu (zde je evidentní celosvětová snaha o zlevnění a zrychlení dokumentačního procesu i presentace objektů; dosavadní postupy jsou sice přesnější, ale hledisko přesnosti není vždy nejpodstatnější. Trendem současné doby je zpřístupnění dokumentačních digitálních metod širší odborné veřejnosti a zdůvodnění nutnosti dokumentačního procesu zejména památkových objektů s cílem získat archivační data a nové možnosti trhu. Zde se zejména uplatňují digitální neměřické fotoaparáty s velkým rozlišením určené pro fotogrammetrické zaměření a postupy, umožňující kalibrace digitálních fotoaparátů. Výzkum a využití digitálních fotoaparátů a zejména jejich kalibrace či přizpůsobení digitální fotogrammetrii a dále hledání optimálních software pro využití v dokumentaci památkových objektů je jedním z dlouhodobých cílů Laboratoře fotogrammetrie (Pavelka, Hodač, Svatušková Řezníček, Štefanová).

  • Přímé určování 3D souřadnic dokumentovaných objektů (využití 3D skenerů)

  • Oblast přímého hromadného určování prostorových souřadnic podrobných bodů na objektu je vysoce aktuální téma. Tato technologie je stará několik let a je stále v prudkém vývoji zejména z hlediska zpracování velmi rozsáhlých souborů podrobných bodů (řádově miliony podrobných bodů na objektu). Obecně se jedná o několik metod; nejznámější je laserové skenování, kde se jedná o prostorovou polární metodu měření (měří se dva prostorové úhly a dvojnásobek vzdálenosti k podrobnému bodu, který je dán dobou letu vyslaného laserového paprsku a zachyceného odraženého paprsku od objektu. Dosah těchto metod je u pozemních aplikací cca 100m a u leteckých metod až několik km. Další systémy pracují na triangulačním principu, kdy se laser používá pro definování podrobného bodu na objektu, který je snímán jednou či dvěma kamerami. Ze snímkových souřadnic laserového bodu je vypočtena jeho prostorová souřadnice s vysokou polohovou přesností, která je ale vyvážena pomalejším skenováním a menším dosahem (cca do 10m). Posledním typem jsou prostorové skenery využívající např.promítání strukturovaného světla na objekt, jeho snímání digitálními kamerami a výpočet prostorových souřadnic bodů pomocí obrazové korelace.

    Laboratoř fotogrammetrie vyvinula již v r.2002 vlastní laserový skener, od roku 2004 vlastní profesionální laserový skener Callidus a dlouhodobě jsou vyvíjeny prototypy všech tří typů prostorových skenerů vlastní konstrukce.

    Vývoj:
    V letošním roce byly zahájeny práce v rámci VZ na velmi perspektivním optickém 3D skeneru (Pavelka, Řezníček, Vysloužil). Celkem jsou vyvíjeny dva typy:
    a) optický skener využívající kvalitní kalibrovanou digitální komoru s vysokým rozlišení na lineárním motoricky poháněném pojezdu, která pořizuje sekvence snímků objektu a určuje průběžně obrazovou korelací totožné body na objektu; z krajních snímků se pak vypočtou prostorové souřadnice podrobných bodů. Pro zvýšení korelace lze objekt nasvítit pomocí projektoru nepravidelným rastrem pro zlepšení obrazové korelace.
    b) optický skener s dvojicí digitálních komor s velkým rozlišením, které pořizují sekvenci snímků pohybující se lineární stopy laseru na objektu. Pro zlepšení čitelnosti stopy laseru budou komory překonvertovány na IR oblast (možnost využití i pro nedestruktivní průzkum nástěnných maleb) speciálními filtry a bude využit IR laser do vlnové délky propustnosti filtrů (cca 800nm).

    Využití:
    Nově byl vyzkoušen ruční skener pro dokumentaci menších objektů (Zscanner 700); tato technologie se ukazuje jako velmi progresivní a dokonalá pro složité malé a přístupné objekty. Porovnán byl s možnostmi skeneru Callidus a Ilris (Řezníček, Pazdera, Borovička-Geovap Pardubice) na ukázkovém projektu chrámu Sv.Ducha v Hradci Králové (Geovap+ČVUT). Významným projektem prostorového skenování byl v letošním roce také projekt dokumentace barokních soch, který si klade za cíl nalézt vhodnou a zejména levnou a rychlou technologii pro jejich přesnou dokumentaci; barokní sochy v ČR jsou v řadě případů u konce své životnosti a třeba je urychleně dokumentovat pro možné tvorby replik ale zejména pro jejich záchranu, jelikož finance budou na restaurování jen těch nejcennějších (Nadace Český barok). Výsledky ukázaly, že přesné triangulační skenery jsou pomalé a drahé; laserové skenery nemají obyčejně vhodnou přesnost (skenované sochy jsou tvarově dobře, chybí ale detaily). Laboratoř fotogrammetrie se tedy zaměřila na vývoj levného, přenosného a přesného optického 3D skeneru (viz dále).
    Současně s laserovým skenováním vybraných soch byla použita pro porovnání také technologie digitální průsekové fotogrammetrie a software Photomodeler. Ukázalo se, že fotogrammetricky lze definovat jen desítky max.stovky bodů na soše a obyčejně je vhodné je z důvodu přesnosti i identifikace signalizovat (následná přesnost byla cca 1mm)

  • Oblast zpracování dat (vizualizace a tvorba 3D GIS)

  • Nutnost nového typu zpracovatelských postupů je za použití moderních technologií sběru dat evidentní. Cílem nového zpracovatelského postupu jsou v Laboratoři fotogrammetrie technologie 3D modelování objektů a virtuální rekonstrukce, dále nově se rozvíjející prostorové informační systémy (3D GIS, Preisler, Řezníček).
    V oblasti zpracování dat prostorových skenerů vzniká naprosto nový typ zpracovatelských systémů; zde je na několik let možnost základního výzkumu; v této oblasti se Laboratoř fotogrammetrie významně angažuje (Pavelka, Řezníček, Mlavec); prozatím vzniká unikátní software pro vyhlazení mračna měřených bodů a jejich zasíťování.. V oblasti zpracování klasických obrazových fotogrammetrických záznamů lze využít postupy běžnější v oblasti dálkového průzkumu Země jako např. automatické vyhledávání primitiv v obraze (digital image processing), automatická či poloautomatická klasifikace obrazových záznamů památkových objektů. Návrh projektu tohoto zaměření teprve vzniká, využitelný by byl např. v oblasti Nazca/Peru (Svatušková).

  • Interdisciplinární technologie zisku nového typu dat (multispektrální technologie, geofyzikální postupy*)

  • Nové obory nabízejí nové možnosti zejména v oblasti multispektrálního snímkování (oblast dálkového průzkumu Země) pro vlnové délky 0.3-1.1µm a dále možnosti termovizního průzkumu (12-15 µm). Tato činnost je zejména doménou dálkového průzkumu Země (DPZ). Součinnost Laboratoře fotogrammetrie a Laboratoře DPZ je dlouhodobá a v mnoha oblastech se prolíná; obě laboratoře jsou součástí katedry 153 FSv.
    Významným projektem v rámci VZ, započatým v letošním roce, bylo využití fotogrammetrie, DPZ a geofyziky pro lokalizaci a verifikaci archeologických nalezišť. Využití družicových snímků zejména ve viditelné a infračervené oblasti napomáhá při lokalizaci nových možných archeologických nalezišť a geofyzikální metody jsou pak určené pro nedestruktivní průzkum nálezu. Z tohoto důvodu byl pořízen i gradiometr v rámci investice tohoto roku. Byly provedeny základní práce v součinnosti s Archeologickým ústavem AV (Dr.Gojda – archeologie a letecká archeologie, RNDr.Křivánek- geofyzika). Výsledkem byla prvotní práce v oblasti využití družicových snímků a lokalizace celkem 7 nových potenciálních nalezišť, na jejichž geofyzikální verifikaci zakoupeným gradiometrem si budeme muset počkat zřejmě do jara r.2008 z důvodu meteorologických podmínek (Pavelka, Bukovinský). Obdobně hodláme využít družicové snímky i v jiných oblastech, např. Peru.

    *(Geofyzikální technologie se prudce rozvinuly v posledních deseti létech. Jedná o mikrovlnné záření, využívané při konstrukci georadarů a dále o další geofyzikální postupy pro neinvazní průzkum rostlého terénu i památkových objektů. Po úspěšných kontaktech se specialisty z oboru geofyziky (Geofyzikální ústav) na odborných tuzemských i zahraničních akcích v minulých létech bylo konstatováno, že by bylo vhodné doplnit systém dokumentace objektů také podpovrchovým průzkumem. Geofyzikální průzkum obsahuje celou řadu metod, vhodných k nedestruktivnímu průzkumu zejména pro archeologické a jiné průzkumné práce. Obecně se jedná o mikrogravitační techniku, elektomagnetický průzkum, magnetometry/gradiometry a georadar).

  • Oblast presentace dat (Web)

  • Současná technika i technologie umožňuje efektní a jednoduché presentace výsledků rozsáhlých dokumentačních aktivit. Snaha je, aby alespoň vhodná část těchto dat byla přístupná široké veřejnosti. Souhlasně s cíli 6.a 7.rámcového programu je i u nás věnována moderním typům presentací zejména památkových objektů patřičná pozornost. Světově proslulé a komerčně využívané památky jsou v povědomí občanů, méně známé památkové objekty nemají patřičnou reklamu. Často chátrají, jelikož na jejich údržbu není obyčejně dostatek financí. Cílem dlouhodobého projektu dokumentace a presentace drobných památkových objektů v rámci VZ je vytvoření rozsáhlé virtuální databáze památkových v prostředí sítě Internet a její zpřístupnění veřejnosti. První kroky v této oblasti byly již v Laboratoři fotogrammetrie provedeny a databáze byla založena s pomocí zejména studentských projektů ( http://gama.fsv.cvut.cz nebo http://lfgm.fsv.cvut.cz ), funkční je prototyp databáze malých památkových objektů PhotoPa. Ten by měl být doplněn zejména o možnosti animací a virtuálních rekonstrukcí objektů a měl by být zpřístupněn do formy zjednodušené databáze široké veřejnosti pro virtuální prohlídky a turistiku s možností vyhledání lokality na digitální mapě s využitím funkcí mapového serveru. (Preisler, Pavelka, Voldán, Cajthaml-Laboratoř digitální kartografie).

  • Prolongace dlouhodobých projektů

  • Nazca/Peru
    Rámcový projekt Nazca byl zahájen jako soubor navazujících projektů v roce 1996 v Drážďanech. V roce 2004 přistoupilo do projektu i ČVUT FSv (Pavelka) jako pracoviště pro dokumentaci památek (fotogrammetrie a DPZ). Výsledky jsou zpracovávány průběžně a další projekty jsou vždy v návaznosti na zajištění finančních prostředků. V roce 2007 opět zahájila činnost česko – německá složka. Prozatímní výsledky jsou v ustavení speciální webovské stránky na FSV (p.Voldán) (http://lfgm.fsv.cvut.cz ) a znovuoživení projektu. Vystaveny budou v blízké budoucnosti původní práce z let 2004-5 (dokumentace petroglyfů) a dále bylo zahájeno vyhodnocení nových dat. Na základě starších fotogrammetrických dat i nových družicových dat bylo dokumentováno naleziště Sechin, vytvořen je virtuální model a podrobné fotogrammetrické zaměření obvodových zdí. Dále byly započaty práce na dokumentaci geoglyfů v oblasti Nazca; k dispozici jsou již ze zdrojů FSv družicové snímky z družice Terra(Aster) a QuickBird, které pokrývají celou zájmovou oblast (využití multispektrální metody DPZ); zpracovány budou originální letecké snímky z minulých let (Ing.Svatušková). Tento projekt má světový význam, aktivity ohledne oblastí Nazca a Palpa byly podpořeny uspořádáním speciálního symposia v Německu (Bonn) za účasti předních odborníků v této oblasti: archeologové Dr.Johnny Isla (Peru), Dr.Markus Reindl(Německo), prof.Grün (Švýcarsko), prof Teichert (Německo). Konstatováno byla multidisciplinárnost dokumentačních i průzkumných metod: fotogrammetrie, laserové skenování, dálkový průzkum Země, archeologie, fyzika (termoluminiscence pro určování stáří geoglyfů), prostorové informační systémy aj.

    Erbil/Irák
    Projekt dokumentace a průzkumu citadely v Erbilu v Iráku, nejstarší stále obývané oblasti na Zemi, je dlouhodobou otázkou. Vojenské události v Iráku značně zkomplikovaly a narušily výzkum i dokumentaci jedné z kolébek naší civilizace. Česká strana se angažovala v otázkách průzkumu a záchrany citadely v létech 2005-6, kdy nutné finance byly zajištěny z vládních a ministerských prostředků (organizátor: společnost Gema Art). Projektu se zúčastnilo i ČVUT (Pavelka), proběhla základní měřická dokumentace; další práce byly zastaveny vzhledem k chybějícím financím. V letošním roce byly opět práce zahájeny – navázána byla spolupráce s Archeologickým ústavem (ZČU Plzeň, Dr.Nováček) s cílem vytvořit pro citadelu velmi potřebný inteligentní informační systém, který se vyvíjí na FSv (Pavelka, Preisler, Králová) pro obecné účely dokumentace památkových objektů v rámci VZ. V současné době se vyvíjí prostorový informační systém dvojí cestou – formou VRML a přidružení databáze a dále pomocí vlastního software.

    Karlův most
    Laboratoř fotogrammetrie se aktivně účastnila podrobné dokumentace Karlova mostu v Praze, která byla prováděna moderními metodami digitální fotogrammetrie a laserového skenování v létech 2004-5; výstupy jsou použity pro postupné opravy Karlova mostu i pro výzkum. Po dokončení prací se ukázalo, že velké množství získaných dat z jiných oborů (geologie, památková péče, chemie, stavebnictví) je nutno propojit s modelem mostu. Jelikož prozatím neexistují 3D informační systémy, které by tuto úlohy mohly úspěšně plnit, nebyl takový výstup požadován. Laboratoř fotogrammetrie zahájila vlastní výzkum v této oblasti, který vyústil ve vývoj vlastního software pro vedení 3D GIS historického objektu. Aktivita v této velmi potřebné oblasti byla opět oživena na podzim v roce 2007 na základě možností VZ (vývoj a funkční vytvoření 3D GIS pro účely Karlova mostu, Ing.Preisler, Ing.Svatušková). První praktické výsledy lze očekávat na jaře r.2008.

    Dokumentace kleneb
    Ve spolupráci s FA (ústav 15114, prof.Pavlík) byly v listopadu 2007 zaměřeny části objekty v klášteru (Plasy) a dále opravená klenby v kostele Sv.Kláry v Chebu (porovnání s původním fotogrammetrickým zaměřením). Využito bylo nové technologie laserového skenování a digitální fotogrammetrie. Prozatímní výsledky ukazují vynikající možnosti využité této technologie právě pro dokumentaci a průzkum tvaru kleneb. Speciálně klenby bez maleb bylo dříve velmi obtížné zaměřit fotogrammetricky; ekonomika i rychlost zpracování a možnosti modelování skutečného tvaru zaklenutých prostor jsou naprosto přesvědčivé.

    Návrh a tvorba informačního systému pro památkový mikroregion (Telč – Slavonice)
    ČVUT získala v Telči (památka UNESCO) přímo v historickém centru města objekt, který rekonstruovala. Aktivity, zaměřené na dokumentaci a vizualizaci historického centra, probíhaly již na přelomu století s tehdejší technikou. Ve spolupráci s Krajem Vysočina i MěÚ Telč byl navržen v prosinci 2007 rozsáhlý dlouhodobý projekt tvorby GIS pro mikroregion v okolí města Telče. Ten by měl obsahovat od družicových dat přes mapy, digitální model terénu i podrobné modely historických objektů (zejména centrum Telče). Zde se opět ukazuje nutnost prostorového přístupu k informačním systémům pro jednotlivé objekty. Činnost Laboratoře fotogrammetrie by se měla soustředit na dokumentaci jednotlivých historických celku a jejich virtuální prohlídky. Zcela nově by měl být vytvořen přístup k GIS v netradiční formě 3D a tento projekt by měl být jakýmsi prototypem v oblasti dokumentace, sběru dat a zejména vizualizace a virtuálních prohlídek cenných objektů (Svatušková, Pavelka, Halounová – Laboratoř DPZ).


    Finanční zpráva


    Investiční prostředky:
    přiděleno 360000Kč na investiční záměr – gradiometr/magnetometr pro podzemní mapování (zejména pro archeologický nedestruktivní průzkum a prospekci památek); investiční prostředky byly posíleny FSv na výši 720000,-Kč; zakoupen byl soubor Walking Gradiometer GEM (Kanada), interface a řídící jednotka, software pro zpracování Atlas (ČR) a iTool (Kanada). Zařízení bylo pořízeno v červenci, otestováno bylo v září a první zkoušky v terénu byly provedeny v listopadu. Kontaktována byla významný geofyzikální pracoviště (Archeologický ústav AV ČR, odd.geofyziky).

    Osobní náklady:
    Mzdy D1: Doc.Dr.Ing.Karel Pavelka 213000Kč (138000VZ + 75000 FSv,k153)
    Mzdy D2: 400000,-Kč (celkem 7 zaměstnanců – technický a výzkumný pomocný personál: Ing.Řezníček, Ing.Svatušková, Ing.Králová, Ing.Preisler, P.Mlavec, p.Voldán, p.Vysloužil)
    Sociální, zdravotní pojištění, fond potřeb.: 223000Kč

    Další neinvestiční prostředky:
    Materiál 210000,-Kč

    Výpočetní technika a díly: 90000,-Kč (grafická stanice neinvestiční, disky, díly výpočetní techniky)
    Fotomateriál a optika: 32000,-Kč(digitální komory Canon pro tvorbu optického skeneru)
    Součástky, spotřební materiál a kancelářské potřeby: 52000,-Kč (přesný lineární posun, řízení a motor pro optický skener, elektrické součástky, baterie, tonery, CD+DVD, kabely aj.) Software: 36000,-Kč (ENVI upgrade, Geomagic)

    Cestovné: 80000,-Kč
    Konference CIPA,Athény2007,10/07 (Pavelka), Seminář Optech, Řím6/07 (Řezníček), Symposium Nazca/Bonn, 6/07 (Pavelka), pracovní cesta – zaměřování kleneb laserovým skenerem 11/07 (Pavelka, Řezníček, Pavlík)


    Režie FSv: 140000,-Kč – plánovaná režie fakulty

    Spoluúčast (povinně 75000,-Kč):
    a) 75000,-Kč do mzdových prostředků pro zaměstnance D1 z prostředků katedry 153 FSv
    b) 360000,-Kč příspěvek Investiční komise FSv na podporu zamýšlené a plánované investice nákupu gradiometru
    c) 50000,-Kč spolufinancování FSv zahraniční cesty na 24.konferenci ASPRS (Kuala Lumpur, 2 referáty)



    Publikace:


    Pavelka,K., Svatušková,J., Králová,V.: Photogrammetric Documentation and Visualization of Choli Minaret and Great Citadel in Erbil/Iraq, CIPA kongres, 1.-6.10.2007, Athény, Řecko, str.567-573

    Pavelka,K., Králová,V.: Fotogrammetrická dokumentace citadely v Erbilu a tvorba mapového podkladu, Workshop fotogrammetrie, DPZ a laserového skenování, 22.-25.10.2007, Telč, v tisku

    Pavelka,K.,Řezníček,J.: Optický 3D skener, Workshop fotogrammetrie, DPZ a laserového skenování, 22.-25.10.2007, Telč, v tisku

    Preisler,J.: 3D informační systém památkového objektu, Workshop fotogrammetrie, DPZ a laserového skenování, 22.-25.10.2007, Telč, v tisku

    Svatušková,J.: Možnosti dokumentace sochy pomocí software Photomodeler, Workshop fotogrammetrie, DPZ a laserového skenování, 22.-25.10.2007, Telč, v tisku

    Řezníček,J., Pazdera,J.,Borovička, T.: Zaměření chrámu Sv.Ducha v Hradci Králové, Workshop fotogrammetrie, DPZ a laserového skenování, 22.-25.10.2007, Telč, v tisku

    Pavelka,K., Řezníček,J.: 3D documentation of sculptures by using image correlation techniques 24.kongres ASPRS, 11.-16.11.2007, Kuala Lumpur, Malajsie, str.372-378

    Pavelka,K.: Rectification of Petroglyphs with photogrammetrical methods, p.103-114, Dresdener Kartographische Schriften, Hrsg.B.Teichert and CH.Rust,, Nasca Symposium, HTW Dresden, Dresden 2007, ISSN 1436-0004

    Pavelka,K., Králová,V., Svatušková,J.: Photogrammetric Documentation of Citadel Al-Qala in Erbil, Workshop ČVUT, 2008

    Pavelka,K.: The Documentation of Historical Monuments in Peru (Geoglyphs nad Petroglyphs in Nazca Region and Sechin Archeological Site), Workshop ČVUT, 2008


    Vytisknout tuto stránku
    Copyright © 2K5-2K12 Jiří Preisler & Petr Voldán | Připomínky zasílejte na jiri.preisler@fsv.cvut.cz | verze 1.2