Lézerszkennelés alkalmazása a műemlék- védelemben

A Stróbl Alajos alkotásaként ismert Mátyás-kút felújítása a Nemzeti Hauszmann Program keretében zajlott, a legendás szökőkutat 2020. szeptember 2-án ünnepélyes keretek között adták át.

A teljes körűrekonstrukciós munkafolyamat 8 hónapot vett igénybe, amely mind esztétikai, mind műszaki értelemben egyedülálló munkálatot jelentett a több mint 100 évesszökőkút történetében. A projekt generálkivitelezője az Innova Construm Kft.volt.

A rekonstrukciós feladat magába foglalta:

  • a régi vasbeton kútmedence teljes bontását és újraépítését,
  • az új kútmedence komplett vízszigetelését,
  • a komplett gépészeti és világítási rendszercseréjét,
  • a kút szegélyköveinek és a sziklákrestaurálását,
  • a bronzszobrok megtisztítását aszennyeződésektől, a hiányzó részletek pótlását,
  • illetve a terméskövekentalálható karbonátos vízkőréteg megszüntetését.


A Mátyás kútja műemlék megjelenése a rekonstrukciós munkálatok után

Megtartva a műemlék patinás arculatát és biztosítva a megfelelő szigetelést, az eredeti szegélyköveket visszahelyezték. A projektnek köszönhetően a turisztikai látványosságként közismert impozáns szökőkút zavartalan működését az új gépészeti berendezések biztosítják. Helyet kapott továbbá az újonnan kiépített színes díszkivilágítás is, amely kiemeli az alkotás magasztos megjelenését.  

A Mátyás kútja műemlék megjelenés éjszakai díszkivilágításban

Rövid tanulmányunkban a Mátyás kútja projekt műszaki felújítási tervezetének egy adott feladatát mutatjuk be részletesen, esettanulmány jelleggel. A Loricatus Kft. feladata az elkészült új vasbeton kútmedence belsejének precíz felmérése, majd a leghosszabb ívből kiindulva a medence rádiusz értékének meghatározása volt eltérő magassági pontokban. A pontos számítási eredményekre azért volt szükség, mert a paraméterek alapján készült el a kútmedence  belső felületére tervezett íves rozsdamentes acél takarólemez, valamint a körbefutó LED szalag fogadószerkezete. A takarólemez és a LED szalag fogadóprofilja a kút ívét kellett, hogy kövesse, és üzemi körülmények között, lemez lézervágással került kialakításra. A lemez lézervágásához rendkívül pontos gyártmánytervre volt szükség, mely a Loricatus Kft. közreműködésével jöhetett létre.

A megbízás teljesítéséhez olyan technológiát és eszközt kellett alkalmaznunk, amellyel a kútmedence peremétől az aljzatig a kút paramétereinek változása, lineáris tendenciája elemezhető, valamint a kiugró vállöv és a peremterület is részletesen felmérhető. Cégünk profilja magában foglalja a drónos légi adatgyűjtés és biztonságtechnikai feladatok ellátása mellett a földi lézerszkennelés, mint aktív távérzékelési eljárás tevékenységét is.

A Leica BLK360 lézerszkenner adatgyűjtési folyamata a kútmedence belsejében, amelynek eredményeképpen színes 3D pontfelhő és panorámafotó is készült.

Korszerű műszerparkunk innovatív eszköze a Leica BLK360 lézerszkenner, amely a távolságmérés és a lézersugár visszaverődésének elve alapján színes 3D pontfelhő készítésére alkalmas. A rendkívül hatékony, gyors és kiváló minőségű térbeli adatgyűjtésen túl további előny, hogy már a terepi munka során nyomon követhetjük a mérések eredményeit, és a mért pontok 3D koordinátáinak rögzítése mellett lehetőség van valós idejű, 4K minőségben tárolt HDR (High Dynamic Range) panorámaképek készítésére is. A lézeres mérés megoldást nyújtott a feladat kivitelezésére és a terepi adatgyűjtést követően megkezdtük a Mátyás kútjáról előállított 3D pontfelhő szoftveres utófeldolgozását is.

A Mátyás-kút felmérése során a lézerszkennerünket a kútmedence belsejébe helyeztük, majd három álláspontból kiindulva térbeli adatokat rögzítettünk. A megoldás egyedi és kivételes esetként is jellemezhető, hiszen a műemlék szobrai és a terméskövek eredetileg álláspontjaink helyén találhatóak. Eszközünk segítségével realisztikus, 3D színes pontfelhőt hoztunk létre 2 mm átlagos pontossággal, amely alapján az objektum geometriai paraméterei elemezhetővé váltak.  

A kútmedencéről készített 3D lézerszkennelt pontfelhő színes és szürkeárnyalatos megjelenítése

A projekt tervezete alapján a 3D pontfelhőn megjelöltük a kútmedence belső felületén a vasszerkezet rögzítéséhez és precíz illeszkedéséhez szükséges referenciapontokat, amelyek a pontfelhő-feldolgozás szempontjából egyben metszéspontoknak feleltek meg. A referenciapontok mentén vízszintesen, a medence aljával párhuzamosan egy képzeletbeli grid hálót fektettünk metszési síkként értelmezve. Az eljárás lehetővé tette, hogy több millió, azonos vertikális és horizontális helyzetben lévő pontot jelöljünk ki a pontfelhőn. A kinyert pontok egyben adott magasságban metszetet rajzoltak ki és arra következtettek, hogy a kút belső íve tulajdonképpen egy szabályos kör geometriának egy ívhossza.

A metszet alapján a kútmedence rádiuszának meghatározásához az ív kezdő- és végpontjának kijelölése volt szükséges. A nagypontosságú 3D metszet, valamint a pontfelhő alapján egyértelművé vált, hogy a medence íve nem egy él mentén, adott, éles szögben kapcsolódik a szomszédos felülethez, hanem arra egy görbülettel rásimul, ami lényegében egy “új felületként” értelmezhető. Ez a jelenség a valóságban, az emberi szem számára nem érzékelhető, így lényegében konkrét sarokpontokról nem is beszélhetünk. Annak érdekében, hogy mégis kijelöljük a medence ívének kezdő- és végpontját, egyedi megjelenítést és elemzési módszert alkalmaztunk.  

A szkennelt objektum pontfelhőjét úgy jelenítettük meg, hogy a pontok normál vektorának értékeit és a szkennelési szög (0-360°) alapján történő osztályozást használtuk fel, majd az ebből kinyerhető attribútumok alapján elemeztük a modellt. A kérdéses terület markánsan elkülönült és az ívelt felület határa egyben mértanilag is definiálta a kútmedence körívének kezdő- és végpontját.

A lézerszkennelt pontfelhő pontjainak egyedi megjelenítése a kútmedence elemzésének céljából

A kiértékelés főbb lépései a 3D pontfelhő elemzését követően 2D vektoros adatfeldolgozásként folytatódtak. A több millió pontból álló metszet alapján egy letisztult, vonalláncként értelmezett körív generálását végeztük el.

A vektoros adatfeldolgozás főbb lépései: geometriai alakzat generálása a metszet köré, majd a leghosszabb körív meghatározását követően a vonallánc generalizálása, simítása

A pontok köré egy konvex geometriát hoztunk létre, amely egy legjobban illeszkedő határoló polygonnak felelt meg. Technikailag a minimum alakzat vertex pontok sokaságából állt, így a törés kiküszöböléséhez “smoothing” folyamatot alkalmaztunk, a vonalláncot generalizáltuk. Végeredményben a pontfelhő metszetére generált geometria határoló vonala azokra a pontokra illeszkedett legoptimálisabban, amelyek a valóságban pontosan a kútmedence belső felületét jelentették.  

A projekt céljának megvalósításához a lézerszkenneres technológia professzionálisan járult hozzá. Hagyományos eszközökkel és módszerekkel egy ilyen jellegű speciális feladat elvégzése vagy nem kivitelezhető kellő precizitással, vagy költség- és időhatékonyság szempontjából kedvezőtlen. További előny, hogy a lézerszkennelés mint terepi adatgyűjtés gyors és automatizált, így adott objektum felmérése teljes részletességgel valósítható meg. A projekt szempontjából ezek a tényezők kulcsfontosságúak voltak, hiszen egy hibamentesen kiértékelt, konkrét paraméterekkel rendelkező termék gyártása volt a cél, amelynek alapja viszont a kifogástalan adatbázis megléte.

A valós világ 3D reprezentációjának lehetősége képes kézzelfoghatóvá tenni egy-egy objektumot és egyedülálló formában érzékelteti annak részleteit. Munkánk és egyben a projekt érdekessége, hogy a műemléknek olyan egyszeri arcát ismerhettük meg, amely a hétköznapi ember számára ismeretlen. Akár az építőiparban, akár más szakterületen szinte végtelen azoknak a speciális felméréseknek és egyedi feladatoknak a száma, amelyekre a lézerszkenneléses technológia megoldást nyújthat - ezt a kihívást jelentette számunkra a Mátyás-kút felmérése is.

További cikkeink

A kettős repülésirányítás fontosságáról

Miért döntöttünk úgy, hogy szállító egységünket a Matrice 300 típusú drónra fejlesztjük? A kettős repülésirányítás lehetősége biztosítja számunkra a felelősségteljes szállítást.

Részletek...

Miért van szükség a biztonsági zsákra?

Valóban csak egy biztonsági zsákkal tudunk biztonságosan repülni? Írásukban említett tragikus baleset alkalmas a kérdés tisztázására.

Részletek...

Pályázatot hirdet a Loricatus Kft!

Home office? Kényszerszabadság? Online oktatás? Ne unatkozz a harmadik hullám alatt sem! Ásd bele magad a drónos szállítás lehetőségeibe és nyerj! A részletekről pályázatunk leírásában olvashatsz.

Részletek...