BAKALA RSK A PR ACEgeo.fsv.cvut.cz/proj/bp/2009/jaroslav-busta-bp-2009.pdf · Fotogrammetrie je v...

CESKE VYSOKE UCENI TECHNICKE V PRAZEFAKULTA STAVEBNI

BAKALARSKA PRACE

PRAHA 2009 Jaroslav BUSTA

CESKE VYSOKE UCENI TECHNICKE V PRAZEFAKULTA STAVEBNI

OBOR GEODEZIE A KARTOGRAFIE

BAKALARSKA PRACEZAMERENI STAVAJICIHO STAVU PARKANOVE ZDI

HRADU KOST

Vedoucı prace: Ing. Tomas Kremen, Ph.D.Katedra specialnı geodezie

zarı 2009 Jaroslav BUSTA

ZDE VLOZIT LIST ZADANI

Z duvodu spravneho cıslovanı stranek

ABSTRAKTCılem bakalarske prace je zamerenı skutecneho stavu parkanove zdi hradu Kost pro

jejı rekonstrukci metodou laseroveho skenovanı a pozemnı fotogrammetrie. Nejprve

jsou popsany pouzite metody. Nasleduje zpracovanı s vyhodnocenım vysledku, kterymi

jsou trojuhelnıkove sıte, rezy a fotoplany. Ty budou dale postoupeny spolecnosti Lano-

stav s.r.o. a vyuzity k obnove parkanove zdi.

KLICOVA SLOVAlaserove skenovanı, fotogrammetrie

ABSTRACTThe aim of the bachelor work is build documentation of the side wall of castle Kost using

laser scanning and terestrial photogrammetry for recontruction of the wall. At first there

are descibed used methods. Then there is elaboration with interpetation of results, which

are TIN, sections and photogrammetric plans. The results are devolved on Lanostav Ltd

company and it will be used to reconstruction of the wall.

KEYWORDSlaser scannning, photogrammetry

PROHLASENI

Prohlasuji, ze bakalarskou praci na tema”Zamerenı stavajıcıho stavu parkanove zdi

hradu Kost“ jsem vypracoval samostatne. Pouzitou literaturu a podkladove materialy

uvadım v seznamu zdroju.

V Praze dne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(podpis autora)

PODEKOVANI

Chtel bych podekovat vedoucımu sve bakalarske prace Ing. Tomasi Kremenovi, Ph.D.

za pripomınky a pomoc pri zpracovanı teto prace. Dale bych chtel podekovat Ing. Janu

Reznıckovi za pomoc pri kalibraci fotoaparatu a vsem, kterı se mnou meli trpelivost.

Seznam obrazku

2.1 Schema prostorove polarnı metody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2 Princip prostoroveho protınanı vpred z uhlu . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3 Kolinearnı transformace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1 Leica HDS 3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.2 Canon EOS 400D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.3 Sokkia C3 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.4 Uzivatelske rozhranı TopoLu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1 Hrad Kost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.2 Parkanova zed’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.3 Prubeh radialnı distorze pouziteho objektivu pro ohnisko f = 18mm . 24

4.4 Skener HDS3000 pri merenı na 3. stanovisku . . . . . . . . . . . . . . 25

4.5 Nacrt situace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.1 Ukazka mracna bodu po registraci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

7.1 Schema umıstenı fotoplanu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

F.1 Fotoplan 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

F.2 Fotoplan 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

F.3 Fotoplan 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

F.4 Fotoplan 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

G.1 Trojuhelnıkova sıt’ - spodnı cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

G.2 Trojuhelnıkova sıt’ - hornı cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

G.3 Pohled na vodorovne a svisle rezy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

G.4 Pohled na mracno bodu v sw. Cyclone . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Seznam tabulek

3.1 Zakladnı parametry polarnıho skeneru HDS 3000 . . . . . . . . . . . 17

3.2 Zakladnı parametry digitalnı zrcadlovky Canon EOS 400D . . . . . . 18

3.3 Vybrane charakteristiky nivelacnıho prıstroje Sokkia C3 30 . . . . . . 18

4.1 Vysledky kalibrace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

6.1 Casova narocnost pracı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

7.1 Vystupy z laseroveho skenovanı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7.2 Vysky nivelovanych bodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

7.3 Parametry fotoplanu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

D.1 Vlıcovacı body - Fotoplan 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45




E.1 Transformacnı tabulka - snımek 1105.jpg . . . . . . . . . . . . . . . . 47

E.2 Transformacnı tabulka - snımek 1106.jpg . . . . . . . . . . . . . . . . 47

F.1 Kontrola fotoplanu 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48




Obsah

Uvod 10

1 Soucasne technologicke postupy 11

1.1 Prehled technologiı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.1.1 Geodeticke zamerenı totalnı stanicı . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.1.2 Fotogrammetricke zamerenı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2 Pouzite technologicke postupy 13

2.1 Laserove skenovanı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.1.1 Princip merenı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.2 Fotoplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2.1 Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3 Prıstrojove a softwarove vybavenı 16

3.1 System Leica HDS 3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.2 Canon EOS 400D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.3 Sokkia C3 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.4 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.4.1 Cyclone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.4.2 Geomagic Studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.4.3 TopoL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.4.4 Microstation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.4.5 Ostatnı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4 Merenı 22

4.1 Lokalita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.2 Predmet skenovanı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.3 Prıpravne prace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.3.1 Kalibrace fotoaparatu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.4 Skenovanı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.5 Nivelace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.5.1 Nivelovane body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.6 Snımkovanı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5 Zpracovanı zıskanych dat 28


5.1.1 Registrace dat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.2 Umıstenı do Bpv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.1.3 Uprava a ocistenı dat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.1.4 Zpracovanı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.2 Nivelace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.3 Fotoplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.3.1 Uprava snımku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.3.2 Prıprava vlıcovacıho podkladu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.3.3 Zpracovanı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

6 Casova narocnost pracı 33

7 Vysledky 34


7.1.1 Vysledne soubory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7.2 Nivelace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

7.3 Fotoplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

7.3.1 Vysledne fotoplany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

7.3.2 Kontrola fotoplanu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Zaver 38

Literatura 39

Seznam symbolu, velicin a zkratek 40

Seznam prıloh 41

A Kalibracnı protokol 42

B Nivelacnı udaje bodu Db2-35 43

C Zapisnık nivelace 44

D Vlıcovacı body 45

E Transformacnı tabulky 47

F Kontrola fotoplanu 48

G Obrazova prıloha 52

H Seznam prıloh v digitalnı podobe 54

CVUT Praha UVOD

Uvod

Tematem me bakalarske prace je zamerenı skutecneho stavu parkanove zdi hradu

Kost. Jako nejvhodnejsı zpusob pro zpracovanı byla zvolena z duvodu rychlosti,

vysoke presnosti a komplexnosti v porizovanı dat metoda laseroveho skenovanı

a laserovy skenovacı system Leica HDS 3000, ktery umoznuje bezkontaktnı merenı

prostorovych souradnic bodu, zobrazenı a dalsı upravy mracna bodu v pripojenem

software - provadenı uprav, modelovanı 3D objektu a vyhodnocovanı.

Metoda laseroveho skenovanı v dnesnı dobe nachazı velke uplatnenı, vyhody

uvedene vyse usnadnujı praci v mnoha oblastech lidske cinnosti, jakou je napr.

zamerovanı stavu stavebnıch konstrukcı, pri vytvarenı digitalnıho modelu terenu,

mapovanı podzemnıch prostor, merenı posunu a pretvorenı a nesmıme vynechat

dokumentaci pamatek - architektonickych a archeologickych.

Prace ma za cıl vytvorenı podkladu pro rekonstrukci parkanove zdi, ktera utrpela

spatne provedenou rekonstrukcı v 50. letech 20. stoletı, a proto bylo majiteli pristou-

peno k obnove teto casti hradu, ktera vede nad samotnym vstupem do objektu.

Ze strany spolecnosti Lanostav s.r.o. byl vznesen pozadavek na trojuhelnıkove

sıte, rezy a fotoplany, ty jsou take vysledkem me prace.

Vyhotovenı sıtı a rezu jsem provedl v software Cyclone, Geomagic a Microsta-

tion. Vzhledem k velkemu objemu dat je vysledkem nekolik sıtı s ruznym stupnem

zjednodusenı. Fotoplany jsem vytvoril v programu TopoL, ktery je ceskym nastrojem

pro zpravu prostorovych dat, ale umoznuje i praci s leteckymi a pozemnımi snımky.

Vysledky budou predany spolecnosti Lanostav s.r.o., ktera je vyuzije pro pro-

jekt obnovy vychodnıho parkanu, ktery je soucastı nekolikalete celkove rekonstrukce

hradnıho arealu.

10

CVUT Praha 1. SOUCASNE TECHNOLOGICKE POSTUPY

1 Soucasne technologicke postupy

1.1 Prehled technologiı

V soucasnosti se pro zamerenı stavajıcıho stavu dajı pouzıt tri ruzne hlavnı metody.

Castejsı je vsak jejich kombinace, nez vyhradnı pouzitı jedine z nich. Kazda dokaze

neco jineho a vzajemne se doplnujı.

1.1.1 Geodeticke zamerenı totalnı stanicı

Prvnı z moznostı je zamerenı geodetickym zpusobem, kdy merıme prostorove polarnı

souradnice, tedy delku, vodorovny a svisly uhel, z nichz pak jednoduchym vypoctem

zıskame prostorove kartezske souradnice X,Y,Z.

Geodeticke zamerenı je metoda velmi presna, avsak pomala, protoze kazdy bod je

nutne vyhledat a nasledne zamerit. Merene mnozstvı bodu je oproti napr. laserovemu

skenovanı minimalnı. Hlavnım rozdılem je typ sberu bodu. V prıpade geodetickeho

i fotogrammetrickeho zamerenı jde o tzv. selektivnı sber bodu. To znamena, ze body

si dopredu vybırame, a potom zamerıme. Zıskame souradnice charakteristickych

bodu, ktere nam reprezentujı nejdulezitejsı prvky zamerovaneho objektu (hrany,

zmeny sklonu). To vede ke generalizaci vysledku v prıpadech, jako je zamerenı tvaru

nepravidelneho objektu.

Dnes se na trhu objevujı nove totalnı stanice umoznujıcı i skenovanı, napr. Trim-

ble VX [10]. Jejich nasazenı je velmi vyhodne dıky multifunkcnımu vyuzitı, ktere

nabızejı. Krome”normalnıho“ geodetickeho merenı je lze vyuzıt i k jednodussım

pracem, pri kterych se s vyhodou nasazuje metoda skenovanı (napr. pro zjist’ovanı

kubatur). Rychlost skenovanı je oproti laserovym skenerum nesrovnatelne nizsı, v

radu nekolika desıtek bodu za sekundu. Nutnostı je bezhranolove merenı vzdalenostı,

servoustanovky a softwarove vybavenı umoznujıcı prechod z bezneho merenı na

skenovanı.

1.1.2 Fotogrammetricke zamerenı

Fotogrammetrie je veda, zpusob a technologie, ktera se zabyva zıskavanım dale

vyuzitelnych merenı, map, digitalnıho modelu terenu a dalsıch produktu, ktere lze

zıskat z fotografickeho zaznamu [2].

Nejvetsı odlisnost od ostatnıch zpusobu zamerenı je hned na pocatku - pri

sberu dat v terenu. Uz definice sama nam rıka, ze zakladem fotogrammetrie je

prace s fotografickym zaznamem, dnes nejcasteji v podobe digitalnı fotografie. Prace

11

CVUT Praha 1. SOUCASNE TECHNOLOGICKE POSTUPY

v terenu je velmi rychla, ale casova narocnost je vyvazena pracemi pri vyhodno-

covanı. Presnost metody je vazana na velikost pixelu ve skutecnosti, mluvıme-li

o fotogrammetrii digitalnı. Sber bodu je opet selektivnı, tedy vyhodnocujeme zvo-

lene body.

Pri tvorbe prostorovych modelu se vyuzıvajı dva zakladnı postupy - prusekova

fotogrammetrie, zalozena na protınanı svazku paprsku (obdoba protınanı vpred)

a stereofotogrammetrie uzıvajıcı pro prostorovy vjem dvojici snımku vzajemne od-

lisenych o horizontalnı paralaxu.

Fotogrammetricky zpusob sam o sobe k vytvorenı modelu nestacı, musı byt do-

plnen o dalsı merenı, abychom zıskali predstavu o realnych rozmerech a poloze zkou-

maneho objektu. Nekdy stacı zmerit delku jedne svislice, ale casteji se geodeticky

urcujı tzv. vlıcovacı body, kterymi je vysledny model umısten do prostoru.

Tato metoda je dnes doplnovana, prıpadne nahrazovana laserovym skenovanım.

Vzhledem k tomu, ze laserove skenovanı bylo pouzito v bakalarske praci jako hlavnı

metoda, bude v nasledujıcı kapitole probrano podrobneji.

12

CVUT Praha 2. POUZITE TECHNOLOGICKE POSTUPY

2 Pouzite technologicke postupy

2.1 Laserove skenovanı

Nejmladsım zpusobem zamerenı je metoda laseroveho skenovanı. Zakladem je, stejne

jako v prıpade geodetickeho zamerenı, prostorova polarnı metoda, prıpadne metoda

prostoroveho protınanı vpred z uhlu. Sber bodu je neselektivnı a dıky modernım

prıstrojum velice rychly - az stovky tisıc bodu za sekundu. Odpadavajı zde i prace pri

zjist’ovanı prostorovych souradnic ze zıskanych snımku, jako tomu je u predchazejıcı

metody. Vysledkem skenovanı je mracno bodu, ktere nasledne vyhodnocujeme v ne-

kterem z programu pro zpracovanı 3D dat, napr. Cyclone (viz. 3.4).

2.1.1 Princip merenı

Jak bylo uz vyse naznaceno, jedna se o technologii bezkontaktnıho sberu dat za-

lozenou bud’ na prostorove polarnı metode (obr. 2.1), nebo prostorovem protınanı

vpred. Podle toho lze rozdelovat skenery na polarnı a se zakladnou.

Pro zisk kartezskych souradnic z prostorove polarnı metody zmerıme delku d,

svisly uhel ζ a vodorovny uhel ω. Uhly lze zıskat naprıklad z polohy zrcadel rozmı-

tajıcı dalkomerny svazek [1].

V druhem prıpade je dana zakladna o delce b, na jejız koncıch merıme dva svisle

uhly ζ1, ζ2 a dva vodorovne uhly ω1, ω2 (obr. 2.2). Z techto hodnot lze vypocıtat

souradnice X, Y, Z.

Elektronicke urcenı delky

Elektronicky dalkomer funguje tak, ze z vysılace vychazı elektromagneticke vlnenı

a na povrchu predmetu se odrazı zpet do prijımace. Delka je urcena bud’ podle

tranzitnıho casu nebo z fazoveho rozdılu. Pomocı ruznych zpusobu urcenı delky

rozlisujeme dalkomery na impulsnı nebo fazove.

• V prıpade impulsnıch dalkomeru je limitujıcım faktorem presnost urcenı casu.

Vzhledem k vysoke rychlosti prenosu elektromagnetickeho zarenı prostorem

(3.108 ms−1) je nutne zmerit tranzitnı cas v radu setin az tisıcin nanosekund.

• U delky zjistene z fazoveho rozdılu je vyslana modulovana vlna o fazi ϕv, ktera

se od predmetu odrazı a vratı se s fazı ϕ0. Z rozdılu je pak urcena delka. Vlna

vsak musı splnovat podmınku, ze jejı delka je vetsı nez delka merena, protoze

nelze urcit pocet celych vln, ktery prosel mezi prıstrojem a objektem. Proto

dosah fazovych dalkomeru je omezen na delku modulovane vlny.

13


Obrazek 2.1: Schema prostorove polarnı metody

Optoelektronicke urcenı delky

Optoelektronicke urcenı delky se vyuzıva v prıstrojıch, ktere majı velmi vysokou

rychlost merenı, avsak jejich dosah je nizsı. Fungujı na principu prostoroveho protı-

nanı vpred z uhlu ze zname zakladny, jejız delka musı byt stanovena velice presne.

Tento zpusob narazı na problem, ze pri vyssı vzdalenosti klesa presnost jejıho urcenı

(stejne jako je tomu v geodezii pri protınanı vpred z uhlu i delek).

Obrazek 2.2: Princip prostoroveho protınanı vpred z uhlu

14


2.2 Fotoplan

Fotoplan je nezkresleny, natransformovany snımek, prıpadne skupina snımku, ro-

vinneho objektu nebo zemskeho povrchu s presnym merıtkem [2]. Transformace je

provedena na tzv. vlıcovacı body, tj. body o znamych souradnicıch.

Zakladnım vztahem pro transformaci je vztah dvou rovin - tedy vztah projektiv-

nı, jehoz matematickym vyjadrenım je kolinearnı transformace, pri ktere je obraz

bodu pomocı stredoveho promıtanı zobrazen z jedne roviny na druhou. Tato transfor-

mace nenı konformnı, merıtko nenı konstantnı, zachovava se tzv. dvojpomer v ramci

ctverice bodu lezıcıch na prımce (obr. 2.3). Pro transformaci jsou nutne minimalne

ctyri vlıcovacı body.

Obrazek 2.3: Kolinearnı transformace

2.2.1 Technologie

Prace na tvorbe fotoplanu lze rozvrhnout do nekolika castı - prace v terenu, prıpravne

prace a zpracovanı dat [3].

Prace v terenu Do prvnı skupiny lze zahrnout rekognoskaci situace, zamerenı

vlıcovacıch bodu a snımkovanı.

Prıpravne prace Tyto prace se realizujı jiz jako kancelarske. Jedna se o vypocty

souradnic vlıcovacıch bodu a upravy snımku, mezi ktere lze zaradit upravu barevnosti

a odstranenı distorze pomocı vysledku kalibracnıho protokolu.

Zpracovanı dat Pri zpracovanı dat dochazı jiz k zisku informace a vytvorenı

fotoplanu. Patrı sem kolinearnı transformace, uprava dat (maskovanı, mozaikovanı),

prıpadna vektorizace, kontrola a export do pozadovaneho formatu.

15

CVUT Praha 3. PRISTROJOVE A SOFTWAROVE VYBAVENI

3 Prıstrojove a softwarove vybavenı

3.1 System Leica HDS 3000

Jednım ze skeneru, ktere jsou k dispozici na Fakulte stavebnı CVUT je i prıstroj

HDS 3000 od spolecnosti Leica Geosystems.

”Prvnı pro merice prıvetivy 3D skenovacı system“, jak HDS 3000 nazvala na

svych webovych strankach spolecnost Leica [6] je nastupcem systemu HDS 2500.

Zkratka HDS - High Definition Surveying znacı, ze jde o prıstroj s vysokou rozlisovacı

schopnostı pri sberu dat. Vybrane technicke parametry jsou shrnuty v tabulce 3.1.

Obrazek 3.1: Leica HDS 3000

Leica HDS 3000 je pulsnı panoramaticky skener se zelenym laserovym zarenım

v bezpecnostnı trıde 3R (podle CSN EN 60825-1). Dosah je az 120 m, avsak vyrobce

predklada charakteristiky pro delky 1 - 50 m.

Presnost v merenı delek je uvadena do 4 mm, v poloze pak do 6 mm. V hori-

zontalnım a vertikalnım smeru lze merit 20 000, respektive 5 000 bodu, pri zornem

poli 360◦ x 135◦. Rychlost skenovanı zalezı na pozadovane hustote bodu a vybranem

zornem poli skenu, muze dosahovat az 4 000 bodu za sekundu. Minimalnı vzdalenost

mezi body muze byt az 1,2 mm.

Prıstroj je napajen ze sıte ci baterie, kterou vyrobce dodava ve dvou kusech.

Jedna baterie pak vydrzı za normalnıch podmınek asi 3 hodiny, pricemz baterie

lze pripojit obe najednou. To je vyhodne pro casove narocnejsı skenovanı, kdy lze

baterii pripojit behem skenovanı, aniz bychom skener museli vypınat.

K prıstroji je dodavan i notebook se softwarem Cyclone (viz. 3.4.1 ), prepravnı

bedna, stativ, kabel pro pripojenı notebooku ke skeneru a jiz zmınene baterie.

16


Zaznam merenych dat pro skener Leica HDS 3000 probıha pomocı datoveho

kabelu soubezne s merenım na pevny disk notebooku.

Parametr Hodnota

Zorne pole 360◦ x 135◦

Maximalnı rozlisenı 20 000 x 5 000 bodu

Uzivatelske rozhranı Notebook PC

Dosah az 134 m (18 % albedo)

Rychlost skenovanı az 4 000 bodu/s

Polohova presnost bodu do 6 mm

Presnost merene delky do 4 mm

Presnost merenı uhlu 0, 0034◦

Presnost v modelovanı ploch 2 mm

Typ laseru pulsnı - zeleny

Vestaveny fotoaparat 1 Mpix

Tabulka 3.1: Zakladnı parametry polarnıho skeneru HDS 3000

3.2 Canon EOS 400D

Jednooka amaterska digitalnı zrcadlovka Canon EOS 400D byla uvedena na cesky

trh v roce 2006 jako nastupce starsıho modelu 350D. Kvalitnı prıstroj s vysokym ro-

zlisenım je vybaven jednoduchym ovladanım a radou jiz prednastavenych funkcı [7].

Spolecne s telem je dodavan software pro pozdejsı upravy a spravu snımku a tez

setovy objektiv Canon EFS 18-55 mm, ktery byl take vyuzit pri snımkovanı zdi.

Vybrane parametry fotoaparatu jsou shrnuty v tabulce 3.2.

Obrazek 3.2: Canon EOS 400D

17


Parametr Hodnota

Typ senzoru CMOS

Maximalnı rozlisenı 3888 x 2592 pixelu

Velikost senzoru 22,2 x 14,8 mm

Citlivost ISO 100 az 1600

Nekomprimovany format RAW

Komprimovany format JPEG (EXIF 2.2)

Ostrenı MF, AF (9 bodu)

Tabulka 3.2: Zakladnı parametry digitalnı zrcadlovky Canon EOS 400D

3.3 Sokkia C3 30

Japonsky nivelacnı prıstroj s kompenzatorem vybaveny i horizontalnım kruhem pro

merenı uhlu s delenım po 1g. Vybrane parametry opet shrnuty v tabulce 3.3.

Obrazek 3.3: Sokkia C3 30

Parametr Hodnota

Zvetsenı dalekohledu 22x

Zorne pole 1◦ 25´

Minimalnı zaostrenı 0,3 m

Rozsah kompenzatoru ±15´

Strednı kilometrova chyba 2 mm

Citlivost kruhove libely 10´/2mm

Tabulka 3.3: Vybrane charakteristiky nivelacnıho prıstroje Sokkia C3 30

18


3.4 Software

3.4.1 Cyclone

Cyclone je software od spolecnosti Cyra pro zpracovanı 3D projektu laseroveho

skenovanı a je dodavan spolu se skenerem (viz. 3.1), v prıpade teto prace byla

vyuzita verze Cyclone 5.6.1.

Jedna se o software dovolujıcı prıpravu projektu, rızenı skenovacıho procesu, pro-

vadenı vzajemneho propojovanı mracen bodu ci tvorbu vysledneho CAD vykresu

s naslednou konverzı do mnoha pouzıvanych formatu. Je strukturovan do nekolika

samostatnych modulu, ktere slouzı pro ruzne casti zpracovanı projektu.

Cyclone SCAN

Tento modul slouzı jako softwarove rozhranı pro rızenı skeneru. Uzivatel zde muze

vybrat rozsah a hustotu skenovanı, filtrovanı dat, automaticke rozpoznanı a doske-

novanı plochych i sferickych tercu, ktere zastupujı identicke body pro registraci.

Cyclone REGISTER

Po skenovanı z nekolika stanovisek je nutne jednotliva mracna bodu spojit a umıstit

do jedineho souradnicoveho systemu. Pro tuto fazi projektu je vytvoren modul RE-

GISTER, ktery bud’ pomocı identickych bodu (napr. jiz zmınene terce), nebo pomocı

prekrytu jednotliva mracna na sebe transformuje = registruje (viz. 5.1.1).

Cyclone MODEL

MODEL je software s ruznymi nastroji pro zpracovanı mracna bodu a zisk infor-

macı. Vyuzıva bud’ prokladanı geometrickymi primitivy (rovina, valec, sfera...), nebo

moznosti tvorby trojuhelnıkovych sıtı, vektorizaci s naslednou moznostı exportu do

CAD aplikacı. Prace v teto casti je strukturovana do tzv. modelspaces. V nich

probıha modelovanı a originalnı modelspace je zmenen az po vlozenı vymodelovane

casti.

3.4.2 Geomagic Studio

System Geomagic Studio vyvinuty spolecnostı Geomagic je, stejne jako Cyclone,

nastroj ke zpracovanı naskenovaneho mracna 3D bodu. Dıky velmi prıvetivemu

uzivatelskemu rozhranı je prace s Geomagic velmi jednoducha. Cela rada nastroju

umoznuje vysokou variabilitu v moznostech modelovanı prostorovych objektu.

19


Casto se vyuzıva v tzv. reverznım inzenyrstvı a designu. Reverznı inzenyrstvı je

nazev procesu, pri kterem se odhalujı principy fungovanı predmetu (napr. ruznych

mechanickych soucastek), vetsinou s cılem sestrojit ekvivalentnı predmet.

Pri zpracovanı projektu parkanove zdi byl vyuzit krome nastroje Cyclone i soft-

ware Geomagic Studio v.10, konkretne jeho modul Geomagic Wrap [9].

Geomagic Wrap

Modul umoznujıcı praci s mracnem bodu a jeho prevod na trojuhelnıkovou sıt’.

Z funkcı lze vyjmenovat napr. decimaci (zjednodusenı) sıte, zaplatovanı”der“, tvorbu

mostu, vyhlazovanı, prirazenı barev plocham, prevzetı barevnosti z fotografiı, gene-

rovanı rezu, vizualizaci, export dat a dalsı.

3.4.3 TopoL

Pro tvorbu fotoplanu bylo vyuzito ceskeho programu TopoL v.3.000. TopoL je

uzemnı/geograficky informacnı system (LIS/GIS), ktery lze s vyhodou vyuzıt v dal-

sıch oblastech, jako je i fotogrammetrie. Prace s pozemnımi i leteckymi ci satelitnımi

snımky v TopoLu nenı narocna, ovladanı je standardne pres ikony prıpadne pomocı

horkych klaves (obr. 3.4).

Existuje nekolik variant, ktere se odlisujı mnozstvım funkcı, se kterymi lze praco-

vat, nejjednodussı je TopoLık - prohlızecka dat. Nasleduje varianta Reduced umoz-

nujı-cı editaci grafickych objektu a analyzu dat, varianta Basic, ktera postacuje pro

vetsinu GIS aplikacı, varianta Remote Sensing, ktera poskytuje vsechny bezne GIS

funkce. Poslednı je PhoTopoL Stereo, ktera je stejna jako Remote Sensing, ale je

obohacena napr. o tvorbu DMT a vytvarenı ortofot [8].

3.4.4 Microstation

MicroStation je CAD systemem firmy Bentley Systems, ktery je vhodny pro pro-

jektovanı ve 2D i ve 3D. Mezi oblasti aplikace lze zaradit inzenyrstvı, architekturu

a geodezii a kartografii (napr. nadstavba Microstation - Nautilus slouzıcı k vedenı

DKM ci prıprave obnovy operatu, uzıvana katastralnımi pracovisti CR). Zakladnım

formatem je DGN, ale pracuje i s jinymi formaty (napr. DWG a DXF). Dokaze

manipulovat s rastry, referencnımi vykresy a nadstavba InRoads umı vytvorit DMT.

3.4.5 Ostatnı

Mezi dalsı vyuzite programy lze zaradit PhotoModeler slouzıcı k vypoctu kali-

brace, Inkscape pro tvorbu obrazku, Groma v.8 pro prepocet vlıcovacıho podkladu,

20


Gimp 2.6 k uprave barevnosti a svetlosti snımku, Distorsion PM k odstranenı vlivu

distorze ze snımku a LateX pro sazbu textu.

Obrazek 3.4: Uzivatelske rozhranı TopoLu

21

CVUT Praha 4. MERENI

4 Merenı

4.1 Lokalita

Hrad Kost se nachazı asi 80 kilometru severovychodne od Prahy, mezi Mladou

Boleslavı a Jicınem, nedaleko mesta Sobotky.

Obrazek 4.1: Hrad Kost

Samotny hrad vznikl jako slechticke sıdlo nekdy v prvnı polovine 14. stoletı

za Benese z Vartenberka, nejvyssıho hofmistra Karla IV. Hradnı jadro je vystaveno

na pıskovcove skale nad stykem nekolika udolı, tvorı jej ctyri palace, Velka vez, kaple,

hradby s cimburım a parkan. Cela tato cast je pak obestavena dalsımi, jiz mladsımi

budovami, predevsım se jedna o budovu byvaleho pivovaru z roku 1576 z doby Popelu

z Lobkovic. Jako stavebnı material byly pouzity velmi dobre opracovane kamenne

pıskovcove kvadry, kterym se na Sobotecku rıka”stuky“. Jeden z nejzachovalejsıch

hradu v Ceske republice je dnes v majetku rodiny Kinsky dal Borgo.

4.2 Predmet skenovanı

Predmetem zajmu je cast obvodove parkanove zdi na vychodnı strane hradnıho

jadra. Delka objektu je priblizne 50 metru, sleduje jihovychodnı smer a tesne pred

Lobkovickym palacem u prvnıho hradnıho prıkopu se stacı na jih. Nejnizsı bod

se nachazı v severnı casti predhradı - vyska pres 16 metru, snizuje se smerem

k palaci az na cca 12 metru.

22


Cela zed’ je postavena ze zmınenych stuku, v nekterych castech vsak najdeme cele

vychozy pıskovcovych bloku, ktere jsou opracovany tak, aby navazovaly na povrch

parkanove zdi. Zed’ vykazuje mırne uklonenı, pricemz ve spodnı casti je sklon vetsı.

U palace hornı obvodova zıdka parkanu ustupuje smerem k hradnımu jadru. Pro tuto

praci je nejdulezitejsı strednı cast, kde je ocekavana deformace vlivem spatne prove-

denych rekonstrukcnıch pracı v 50. letech minuleho stoletı.

Obrazek 4.2: Parkanova zed’

23


4.3 Prıpravne prace

4.3.1 Kalibrace fotoaparatu

Pro snımkovanı byl pouzit fotoaparat Canon EOS 400D (viz. 3.2), jehoz zakladnı

parametry jsou uvedeny v tabulce 3.2.

Celkem 12 snımku kalibracnıho pole z ruznych pozic a s rotacı fotoaparatu

ve vlastnı rovine bylo porızeno v laboratori fotogrammetrie FSv CVUT a vypocet

proveden v programu PhotoModeler. Fotoaparat byl kalibrovan pro nejkratsı ohnisko

setoveho objektivu - 18 mm, pri kterem snımky vykazujı znacne zkreslenı zobrazo-

vane predlohy - napr. soudkovitost je patrna na prvnı pohled. Vysledkem vypoctu

jsou nasledujıcı udaje v tabulce 4.1. Vıce v prıloze A.

Parametr Hodnota

Ohniskova vzdalenost 18,4053 mm

Rozmery cipu 22,1574 x 14,8000 mm

Poloha hlavnıho bodu - x 11,1285 mm

Poloha hlavnıho bodu - y 7,5893 mm

Koeficient prubehu distorze K1 5, 403.10−4

Koeficient prubehu distorze K2 −1, 199.10−6

Tabulka 4.1: Vysledky kalibrace

Prubeh radialnı distorze vypocıtany pomocı koeficientu K1 a K2 zachycuje obrazek 4.3.

Obrazek 4.3: Prubeh radialnı distorze pouziteho objektivu pro ohnisko f = 18mm

24


4.4 Skenovanı

Skenovanı se konalo 10. prosince 2008 v dopolednıch hodinach pri zatazene obloze a

teplote kolem 10◦C. Po nutne rekognoskaci byla zvolena 3 stanoviska - obrazek 4.5.

• Prvnı stanovisko

– pred Lobkovickym palacem, zvoleno z duvodu stocenı zdi

• Druhe stanovisko

– prımo proti mıstum s ocekavanou deformacı

• Tretı stanovisko

– ve spodnı casti parkanove zdi v blızkosti sochy Jana Nepomuckeho

Obrazek 4.4: Skener HDS3000 pri merenı na 3. stanovisku

Skenovanı jednotlivych mracen bylo rızeno systemem Cyclone - modul Cyclone

SCAN (viz. 3.4.1) pres pripojeny notebook. Po horizontaci prıstroje krabicovymi

libelami a jeho spustenı provedl skener vnitrnı konfiguraci parametru.

Vestaveny fotoaparat porıdil snımky okolı, ktere byly promıtnuty v Cyclone na

sferu, kde byla definovana zajmova oblast a nasledne naskenovana. Hustota bodu

byla volena s krokem 2 x 2 cm pro vzdalenost 10 metru. Vlıcovacı body umist’ovany

nebyly, k registraci bylo pouzito prekrytoveho uzemı a dobre rozpoznatelnych bodu

(napr. roh okna).

25


4.5 Nivelace

Pro kontrolu svislosti pripojenı vysledneho modelu do systemu Bpv bylo nutne

provest nivelaci 3 bodu, ktere byly voleny tak, aby byly pevne, stabilnı a zaroven

byly soucastı skenovane oblasti.

4.5.1 Nivelovane body

• betonova patka zabradlı pred branou Lobkovickeho palace (bod c.1)

• SZ cast podesty sochy sv. Jana Nepomuckeho (bod c.2)

• JV spojovacı zelezo kasny na spodnım nadvorı (bod c.3)

Uzavreny nivelacnı porad byl pripojen na nivelacnı bod Db2-35, ktery je soucastı

nivelacnıho poradu Db2 Brehy-Sobotka a je umısten prımo na parkanove zdi.

Merilo se metodou geometricke nivelace ze stredu. Celkovy pocet prestav byl 7.

Delky zamer nepresahly 10 metru, vyska zamery nad terenem byla minimalne 0, 5 m

a celkova delka poradu cinila 100 m. Nivelacnı udaje jsou v prıloze B, zapisnık

s hodnotami merenı je v prıloze C a vypocet s vysledky uveden v casti 7.2.

Obrazek 4.5: Nacrt situace

26


4.6 Snımkovanı

Snımkovanı parkanove zdi se konalo ve stejny den jako skenovanı, ale bylo z duvodu

spatne ostrosti opakovano v dubnu 2009. Kratka ohniskova vzdalenost (18 mm)

pouziteho objektivu Canon EFS 18-55 mm zvolena z duvodu velkeho rozsahu zdi

a kratke vzdalenosti od objektu, kterou limituje sırka prıstupove cesty do hradnıho

arealu. Celkem bylo porızeno na 35 snımku s rozlisenım 3888 x 2592 pixelu ve formatu

JPEG, z nichz nejvhodnejsı byly pouzity pro tvorbu fotoplanu (kap. 5.3).

27

CVUT Praha 5. ZPRACOVANI ZISKANYCH DAT

5 Zpracovanı zıskanych dat


Vypocetnı prace probıhaly na vykonnem pocıtaci katedry K154 Specialnı geodezie

CVUT. Prace jsou rozdeleny do nekolika skupin.

5.1.1 Registrace dat

Na kazdem stanovisku je vytvoren novy Scan World s vlastnım souradnicovym

systemem. Cılem registrace je spojenı jednotlivych mracen bodu do jednoho mracna

s jednotnym souradnicovym systemem. Jedna se o prostorovou shodnostnı trans-

formaci pomocı prekrytove oblasti. Registrace byla provedena v systemu Cyclone

REGISTER. Spojena a neocistena mracna jsou na obr. 5.1

Obrazek 5.1: Ukazka mracna bodu po registraci

28


5.1.2 Umıstenı do Bpv

Ocistene mracno bylo dale pomocı nivelacnıho bodu Db2-35 umısteno do systemu

Bpv v software Cyclone a ulozeno do noveho modelu. Pro kontolu byly zjisteny hod-

noty vysek ve trech bodech mracna a porovnany s hodnotami zıskanymi z nivelace.

5.1.3 Uprava a ocistenı dat

Protoze vysledne mracno obsahuje body prebytecne a chybne, je nutne provest je-

jich odstranenı. V programu Cyclone - MODEL bylo vyuzito predevsım ohrady

(Fence) k odstranenı bodu vzdalenych od zkoumane oblasti a funkce Box, ktera

umoznuje vybrat a samostane zobrazit cast mracna. Odstraneny byly body, ktere

vznikly odrazem laseroveho svazku nikoli od steny, ale od travnıho porostu na zdi.

Ocistenı bylo casove druhym nejnarocnejsım ukonem v celem zpracovanı (viz. 6.1).

5.1.4 Zpracovanı

Jako zaklad slouzilo registrovane a ocistene mracno bodu, ktere bylo rozdeleno na

dve casti - hornı - mezi branou a lesenım, spodnı - mezi lesenım a kasnou. Ukolem

pri zpracovanı bylo vytvorit trojuhelnıkovou sıt’ a rezy - vodorovne a svisle.

Trojuhelnıkova sıt’

Modelovanı trojuhelnıkovych sıtı - TIN pomocı Delaunayovy triangulace probıha

v Cyclone tak, ze je na mracno pohlızeno shora - dıky pretocenı souradnicovych

os - kolmo z obrazovky vystupuje osa X pro svisle objekty. Tato metoda bohuzel

selhava v prıpade previsu - tedy v mıstech, kde jsou body nad sebou. Vytvorena

sıt’ byla exportovana do systemu Geomagic, kde doslo jeste k odstranenı chybnych

trojuhelnıku a zaplatovanı mensıch”der“ a spojenı obou castı. Takto upravena sıt’

byla zdecimovana na prijatelny objem dat - na 50, 25 a 10 % a exportovana do

Microstationu ve formatu DXF a prevedena zpet do Cyclonu, pro nasledne vytvorenı

rezu.

Rezy

Rezy vodorovne a svisle byly realizovany v Cyclone MODEL. Pro rezy byly vytvoreny

nove vrstvy, do kterych se linie rezu ukladaly. Vodorovne rezy odpovıdajı vrstevnicım

s nejnizsı nadmorskou vyskou 282 m, s intervalem 0, 2 m a jsou zakonceny ve vysce

297, 2 m. Svisle rezy majı interval 0, 2 m v mıstech s predpokladanou deformacı,

jinak je krok mezi svislymi rezy 0, 5 m. Vysledne rezy z obou sıtı se exportovaly z

Cyclone do Microstationu ve formatu DXF.

29


5.2 Nivelace

Vypocteny zapisnık technicke nivelace se zvysenou presnostı i s vysledky je uveden

v prıloze C. Pro technickou nivelaci se zvysenou presnostı platı, ze meznı odchylka

mezi danym a merenym prevysenım nepresahne ∆1max = 20√L [mm] (L je delka

nivelacnıho poradu v kilometrech) a prıpadna odchyla se rozdelı umerne jednotlivym

horizontum prıstroje.

Vysledky nivelace byly pouzity pri kontrole vyskoveho pripojenı do Bpv.

5.3 Fotoplan

Zpracovanı fotoplanu bylo casove nejnarocnejsı castı, muselo se spojovat - dıky ve-

likosti zdi a maleho odstupu od nı - vıce snımku v jeden. Problemem pri transfor-

maci byla navaznost jednotlivych snımku, protoze zed’ ma velmi nerovny povrch,

ruzna stocenı a sklony. Toto bylo reseno vhodnou kombinacı snımku, transformacı

po castech a maskovanım. Vysledky kontrol fotoplanu jsou v casti 7.3.2.

5.3.1 Uprava snımku

Uprava snımku byla provedena ve dvou krocıch - odstranenı distorze a uprava

barevnosti.

• Odstranenı distorze

– pomocı vysledku kalibrace objektivu (prıloha A) byla ze snımku odstra-

nena distorze - v laboratori Kartograficke polygrafie a reprografie pomocı

programu Distorsion PM

• Uprava barevnosti

– prevod do palety 256 barev a uprava svetlosti provedena ve freeware

programu Gimp 2.6

5.3.2 Prıprava vlıcovacıho podkladu

Souradnice X, Y, Z vlıcovacıch bodu byly odecteny z 3D modelu, na kterem byly

umısteny nasnımane fotografie z vestaveneho fotoaparatu, coz usnadnilo vyhledanı

jejich polohy.

Takto zıskane body byly zobrazeny v Microstationu, kde byly vybrany ty nej-

vhodnejsı a jimi prolozena rovina ρ metodou nejmensıch ctvercu. Nasledne byly

body promıtnuty po normale do roviny ρ a souradnice X1, Y1, Z1 bodu v teto rovine

30


prevedeny na body o souradnicıch X2, Y2 v rovine α. V software Groma v.8 pak

doslo ke zmene znamenek a zamene X2 za Y2, aby souradnice odpovıdaly S-JTSK

a aby byly kladne, tak k hodnotam X2, Y2 byly pricteny konstanty. Duvodem teto

operace je, ze Topol je cesky system a pracuje mj. v S-JTSK.

5.3.3 Zpracovanı

Postup pracı v systemu TopoL 3.000

• Spustenı systemu a nastavenı pracovnıho prostredı

– nastavenı souradnicoveho systemu (S-JTSK)

• Import rastrovych dat a vlıcovacıho podkladu

– TopoL pracuje s internım rastrovym formatem RAS, do ktereho se jine

formaty konvertujı (Predmet - Import -”

vybrat format“)

– import souradnic vlıcovacıch bodu z textoveho souboru (cıslo bodu, y, x)

pomocı (Predmet - Import - Vstup bodu) a zadanı nazvu noveho pra-

covnıho bloku

• Transformace

– transformace je zahajena prıkazem (Rastr - Geometricke operace - Trans-

formace rastru), kde lze provest transformaci celeho souboru nebo jeho

casti, pricemz minimalnı pocet identickych bodu pro kolinearnı transfor-

maci je 4 (viz. 2.2), zde uzito 4-6 vlıcovacıch bodu

– nastavenı typu transformace a kontrola odchylek na identickych bodech,

prıpadne je vhodne body opravit nebo pro vypocet transformacnıho klıce

vyloucit (Prıkazy - Transformacnı tabulka), transformacnı tabulka je ulo-

zena do textoveho souboru s prıponou TRT

– nastavenı parametru rastru - rozmer pixelu ve skutecnosti a jeho nazev

• Maskovanı a mozaikovanı

– maskovanı = operace, pri nız jsou odstraneny prebytecne casti z trans-

formovanych snımku, provadı se v oblasti prechodu mezi snımky pro

zajistenı lepsı navaznosti

– nad jednım z rastru se vytvorı uzavrena linie rezu, ktera se vede v mıstech

budoucıho styku obou rastru, maska je ulozena jako novy rastr

– proces se provede pomocı (Rastr - Geometricke operace - Maskovanı)

31


– mozaikovanı = operace vedoucı ke spojenı nekolika snımku do jednoho

s naslednym orezanım okrajovych castı

– mozaikovanı lze vyvolat prıkazem (Rastr - Geometricke operace - Mozaika)

• Kontrola kvality

– kontrola se provadı zmerenım delek mezi kontrolnımi body v ramci ho-

toveho fotoplanu

– (Zobraz - Vzdalenost)

• Tisk a export

– vystup z TopoLu je digitalnı a tisteny

– hotovy fotoplan se exportuje pomocı (Predmet - Export -”

vybrat format“)

– tisk se spustı pres (Predmet - Tisk v merıtku)

32

CVUT Praha 6. CASOVA NAROCNOST PRACI

6 Casova narocnost pracı

Z tabulky 6.1 je nazorne videt, ze metoda skenovanı je velmi rychla, ale zpra-

covanı vysledku je narocnejsı, to platı i pro prıpad tvorby fotoplanu, ktera byla zcela

nejtezsı castı cele prace. Skenovanı a registraci jsem provedl spolecne s Ing. Tomasem

Kremenem a kalibraci fotoaparatu s Ing. Janem Reznıckem. Ostatnı jsem provedl

sam s konzultacemi.

Ukon Casova narocnost

Skenovanı 4 hodiny

Registrace 0,5 hodiny

Ocistenı mracna 10 hodin

Zpracovanı mracna 4 hodiny

Kalibrace 1 hodina

Nivelace 1 hodina

Vypocet nivelace 1 hodina

Porızenı snımku 0,5 hodiny

Tvorba fotoplanu 20 hodin

Tabulka 6.1: Casova narocnost pracı

33

CVUT Praha 7. VYSLEDKY

7 Vysledky


7.1.1 Vysledne soubory

Vysledkem zpracovanı laseroveho skenovanı jsou trojuhelnıkove sıte s ruznym stup-

nem decimace a dale vodorovne a svisle rezy. Vystupy shrnuje tabulka 7.1.

Vystupnı soubor Velikost [kB] Specifikace

zed1 50.dxf 264 656 trojuh. sıt’, spodnı cast, decimace na 50%



zed2 50.dxf 193 645 trojuh. sıt’, hornı cast, decimace na 50%



rezy zed 1.dxf 16 704 svisle rezy, spodnı cast

rezy zed 2.dxf 6 685 svisle rezy, hornı cast

vrstevnice zed 1.dxf 26 181 vodorovne rezy, spodnı cast

vrstevnice zed 2.dxf 15 291 vodorovne rezy, spodnı cast

vrstevnice rezy.dxf 58 524 vodorovne i svisle rezy, celek

Tabulka 7.1: Vystupy z laseroveho skenovanı

34


7.2 Nivelace

Vypocet nivelace je uveden v zapisnıku v prıloze C, vysledne vysky bodu uvadı

tabulka 7.2 a jejich poloha je vyznacena na nacrtu situace 4.5. V tabulce je tez

uvedena hodnota vysky zjistena z mracna bodu - pro kontrolu vyskoveho pripojenı

do Bpv.

Nivelovane body:

• Bod 1 = betonova patka zabradlı pred branou Lobkovickeho palace

• Bod 2 = SZ cast podesty sochy sv. Jana Nepomuckeho

• Bod 3 = JV spojovacı zelezo kasny na spodnım nadvorı

Bod Vyska [m] - Bpv, nivelace Vyska [m] - Bpv, mracno

Db2-35 284,537 284,537

1 285,016 285,018

2 282,040 282,046

3 282,166 282,164

Tabulka 7.2: Vysky nivelovanych bodu

35


7.3 Fotoplan

7.3.1 Vysledne fotoplany

Z porızenych snımku a z vlıcovacıch podkladu a s prihlednutım k vysoke ruznorodosti

povrchu byly vytvoreny 4 fotoplany ve formatu TIF jednotlivych castı zdi a jejich

tisk do PDF v merıtku na format A3. Oznacene jsou poradovym cıslem smerem od

brany ke kasne.

Parametr Fotoplan 1 Fotoplan 2 Fotoplan 3 Fotoplan 4

Rozmer [pixel] 2848 x 2788 3651 x 3696 4986 x 5460 1173 x 2497

Velikost pixelu [mm] 3 3 3 7

Pocet barev 256 256 256 256

Velikost souboru [MB] 22,7 12,9 26,0 9,8

Merıtko - PDF 1:40 - A3 1:50 - A3 1:60 - A3 1:50 - A3

Tabulka 7.3: Parametry fotoplanu

Obrazek 7.1: Schema umıstenı fotoplanu

36


7.3.2 Kontrola fotoplanu

V tabulkach jsou porovnany hodnoty delek zjistene merenım ve skutecnosti ci v Mi-

crostationu na TIN sıti s hodnotami odectenymi z fotoplanu viz. prıloha F.

Podle vysledku kontroly lze rıci, ze presnost Fotoplanu 1 je nejvyssı, predevsım

dıky rovinnatosti povrchu v teto casti zdi. Rozdıly mezi delkami byly zjisteny do

1 cm. V prıpade Fotoplanu 2 a 3 jsou tyto rozdıly do 5 cm. Zde se jiz uplatnuje vliv

clenitosti povrchu parkanu. ”Nejhure”dopadl Fotoplan 4, kde je maximalnı zjisteny

rozdıl 6 cm. Rozdıly nejsou ve vsech castech fotoplanu stejne, projevujı se zde defor-

mace vlivem hloubkove clenitosti povrchu, protoze zed’ je ve sve strednı casti krome

uklonenı a nerovinnatosti jeste vyboulena.

37

CVUT Praha ZAVER

Zaver

V ramci me bakalarske prace jsem zameril parkanovou zed’ hradu Kost a zıskal

vysledky, ktere pozadovala firma Lanostav s.r.o. pro jejı rekonstrukci. Merenı bylo

rozdeleno na dve casti - merenı laserovym skenerem a porizovanı snımku.

Prvnı merenı, ktere trvalo nekolik hodin, jsem provedl laserovym skenovacım

systemem Leica HDS 3000. Nasledne zpracovanı vsak zabralo mnohem vıce casu

i usilı. Casovou narocnost jsem uvedl v tabulce 6.1. Laserove skenovanı se vsak

ukazalo jako nejpraktictejsı metodou k zisku trojuhelnıkove sıte s velkym mnozstvım

bodu a vodorovnych i svislych rezu. Prave rychlost a komplexnost pri zachycenı

informace povazuji za nespornou nejvetsı vyhodu laseroveho skenovanı. Vysledky

skenovanı jsou shrnuty v tabulce 7.1 a jejich ukazka je v prıloze G.

V prıpade fotoplanu jsem snımky porıdil kalibrovanou digitalnı zrcadlovkou Canon

EOS 400D behem nekolika desıtek minut, ale zpracovanı bylo nejnarocnejsı castı

bakalarske prace, a to dıky nerovnostem, pruhybum a stocenı parkanove zdi. Vysledky

z tvorby fotoplanu jsou shrnuty v casti 7.3.

Vysledkem jsou trojuhelnıkove sıte, vodorovne a svisle rezy a fotoplany.

Zvolene metody povazuji za optimalnı vzhledem k tomu, ze vysledne fotoplany

verne zachycujı vizualnı charakter zdi a vystupy z laseroveho skenovanı predstavujı

informaci predevsım o tvaru - obe metody se doplnujı.

38

CVUT Praha LITERATURA

Literatura

[1] STRONER, Martin, POSPISIL, Jirı Terestricke skenovacı systemy 2008. vyd.

Praha : Ceska technika, 2008. 187 s. ISBN 978-80-01-04141-3.

[2] PAVELKA, Karel Fotogrammetrie 10 1998. vyd. Praha : Vydavatelstvı CVUT,

1998. 182 s. ISBN 80-01-01863-6.

[3] Kolektiv Fotogrammetrie 1,2 - prakticka cvicenı 2007. vyd. Praha : Ceska tech-

nika, 2007. 163 s. ISBN 978-80-01-02655-7.

[4] BOLDIS, P. Bibliograficke citace dokumentu podle CSN ISO 690 a CSN ISO

690-2 [online]. 2001, poslednı aktualizace 11. 11. 2004. Dostupne z URL:

<http://www.boldis.cz/citace/citace.html>.

[5] CUZK Cesky urad zememericky a katastralnı [online]. c1999-2009 [cit. 2009-05-

26]. Dostupny z WWW: <http://www.cuzk.cz/>.

[6] Leica Geosystems Leica Geosystems [online]. c2009 [cit. 2009-05-23]. Dostupny

z WWW: <http://www.leica-geosystems.com/>.

[7] Canon Canon Czech Republic [online]. c2008 [cit. 2009-05-30]. Dostupny z

WWW: <http://www.canon.cz/index.asp>.

[8] Topol Software Topol Software s.r.o. [online]. c1999-2009 [cit. 2009-05-30]. Dos-

tupny z WWW: <http://www.topol.cz/>.

[9] Geomagic Geomagic, Inc. [online]. c1999-2009 [cit. 2009-05-30]. Dostupny

z WWW: <http://www.geomagic.com/en/>.

[10] Trimble Trimble Navigation Limited [online]. c2009 [cit. 2009-05-30]. Dostupny

z WWW: <http://www.trimble.com/index.aspx>.

39

http://www.boldis.cz/citace/citace.html

http://www.cuzk.cz/

http://www.leica-geosystems.com/

http://www.canon.cz/index.asp

http://www.topol.cz/

http://www.geomagic.com/en/

http://www.trimble.com/index.aspx

CVUT Praha SEZNAM SYMBOLU, VELICIN A ZKRATEK

Seznam symbolu, velicin a zkratek

Bpv Balt po vyrovnanı

CSN EN 60825-1 Ceska technicka norma: Bezpecnost laserovych zarızenı

CUZK Cesky urad zememericky a katastralnı

CVUT Ceske vysoke ucenı technicke

DMT digitalnı model terenu

FSv Fakulta stavebnı

S-JTSK System jednotne trigonometricke sıte katastralnı

40

CVUT Praha SEZNAM PRILOH

Seznam prıloh

A Kalibracnı protokol 42

B Nivelacnı udaje bodu Db2-35 43

C Zapisnık nivelace 44

D Vlıcovacı body 45

E Transformacnı tabulky 47

F Kontrola fotoplanu 48

G Obrazova prıloha 52

H Seznam prıloh v digitalnı podobe 54

41

CVUT Praha A. KALIBRACNI PROTOKOL

A Kalibracnı protokol

Pouzit formular pro vyuku predmetu Fotogrammetrie 10 na FSv CVUT.

42

CVUT Praha B. NIVELACNI UDAJE BODU DB2-35

B Nivelacnı udaje bodu Db2-35

Udaje zıskany z webovych stranek CUZK [5].

43

CVUT Praha C. ZAPISNIK NIVELACE

C Zapisnık nivelace

44

CVUT Praha D. VLICOVACI BODY

D Vlıcovacı body

Fotoplan 1

Bod Y [m] X [m] Bod Y [m] X [m]

1 10,152 14,197 7 9,599 18,574

2 6,371 14,178 8 7,957 18,847

3 4,477 14,182 9 5,014 18,752

4 10,162 17,228 10 10,000 20,000

5 7,388 17,031 11 8,507 20,243

6 5,137 17,009 12 5,364 20,000

Tabulka D.1: Vlıcovacı body - Fotoplan 1

Fotoplan 2


1 15,188 101,583 13 15,097 110,367

2 12,743 101,128 14 13,687 109,898

3 8,856 101,268 15 12,099 110,435

4 15,090 104,539 16 14,857 111,708

5 13,451 104,016 17 13,111 111,506

6 9,954 104,673 18 11,360 111,376

7 15,486 107,566 19 15,327 112,849

8 14,080 107,334 20 12,740 113,334

9 11,257 107,202 21 5,294 101,343

10 15,262 109,068 22 6,530 104,734

11 13,879 109,141 23 6,869 108,167

12 11,969 109,261 24 4,690 110,559


45

CVUT Praha D. VLICOVACI BODY

Fotoplan 3


1 100,456 189,768 12 96,087 203,302

2 95,401 190,035 13 97,962 202,429

3 91,222 190,063 14 90,538 203,704

4 100,689 192,347 15 89,878 199,980

5 96,623 194,457 16 86,191 199,018

6 92,171 195,212 17 90,532 189,827

7 101,630 197,465 18 84,686 189,838

8 100,799 198,655 19 85,577 193,244

9 100,000 200,000 21 87,454 196,019

10 96,342 201,046 21 91,884 195,774

11 99,732 203,293 - - -


Fotoplan 4


1 110,157 154,952 11 98,945 140,888

2 109,743 151,202 12 102,237 145,131

3 107,003 154,981 13 100,000 150,000

4 106,102 150,080 14 100,375 152,367

5 110,648 140,972 15 103,645 153,227

6 104,803 140,859 16 105,689 155,276

7 105,629 144,294 17 103,761 155,639

8 107,442 147,115 18 101,194 155,712

9 111,878 146,966 19 103,935 154,240

10 100,896 154,050 - - -


46

CVUT Praha E. TRANSFORMACNI TABULKY

E Transformacnı tabulky

V tabulkach jsou uvadeny souradnice vlıcovacıch (identickych) bodu v rovine snımku,

geodeticke souradnice a odchylky na jednotlivych bodech. System TopoL uklada

transformacnı tabulky do textoveho souboru s prıponou TRT, odkud byly hodnoty

zkopırovany. Hodnoty odchylek jsou v metrech. Zde uvedeny pouze transformacnı

tabulky pro Fotoplan 1, pro zbyle fotoplany jsou tabulky na prilozenem disku DVD.

Fotoplan 1

Bod Y zdroj X zdroj Y cıl X cıl Y odchylka X odchylka

1 1999.3773 3347.8631 10.0000 20.0000 -0.0030 0.0023

2 1060.1256 3495.2676 8.5070 20.2430 -0.0018 -0.0030

3 772.4424 2574.5085 7.9570 18.8470 0.0038 0.0046

4 558.8815 1640.2417 7.3880 17.0310 -0.0008 -0.0022

5 1962.0802 1845.194 10.1620 17.2280 0.0080 -0.0039

6 1869.1312 738.3222 10.1520 14.1970 -0.0054 0.0021

7 252.2327 539.6188 6.3710 14.1780 -0.0011 0.0002

Tabulka E.1: Transformacnı tabulka - snımek 1105.jpg

Bod Y zdroj X zdroj Y cıl X cıl Y odchylka X odchylka

1 1472.8529 3282.4184 5.3640 20.0000 -0.0013 -0.0040

2 1333.6765 1718.9063 5.1370 17.0090 0.0034 0.0071

3 1267.4072 2541.7142 5.0140 18.7520 0.0002 0.0026

4 1841.5786 723.1276 6.3710 14.1780 -0.0068 0.0063

5 1068.5979 740.4478 4.4770 14.1820 -0.0008 -0.0062

6 2428.6338 2949.3734 6.9981 19.4652 -0.0104 -0.0029

7 2149.4391 1557.8377 6.8633 16.6165 0.0101 -0.0066

8 2557.9091 3548.8160 7.0782 20.3916 0.0054 0.0037

Tabulka E.2: Transformacnı tabulka - snımek 1106.jpg

47

CVUT Praha F. KONTROLA FOTOPLANU

F Kontrola fotoplanu

Obrazek F.1: Fotoplan 1

Delka Fotoplan Model Rozdıl Delka Fotoplan Model Rozdıl

a 6.260 6.267 0.007 f 5.027 5.029 0.002

b 5.668 5.677 0.009 g 5.918 5.908 -0.010

c 6.444 6.450 0.006 h 5.362 5.369 0.007

d 2.887 2.903 0.006 i 3.800 3.798 -0.002

e 8.023 8.022 -0.001 j 4.638 4.636 -0.002

Tabulka F.1: Kontrola fotoplanu 1

48




a 3.826 3.806 -0.020 h 3.451 3.438 -0.013

b 2.412 2.433 0.021 i 6.862 6.875 0.013

c 3.907 3.892 -0.015 j 8.268 8.243 -0.025

d 5.054 4.999 -0.055 k 6.153 6.135 -0.018

e 5.870 5.850 -0.020 l 7.421 7.406 -0.015

f 4.696 4.689 -0.007 m 8.566 8.547 -0.009

g 5.165 5.158 -0.007 - - - -



a 9.204 9.202 -0.002 g 9.102 9.152 0.050

b 3.796 3.782 -0.014 h 10.262 10.242 -0.020

c 6.551 6.551 0.000 i 9.271 9.241 -0.030

d 2.272 2.273 0.001 j 9.975 10.010 0.035

e 2.045 2.068 0.023 k 4.463 4.438 -0.025

f 3.182 3.171 -0.011 - - - -


49




a 6.112 6.106 -0.006 i 3.305 3.255 -0.050

b 8.591 8.596 0.005 j 3.318 3.352 0.034

c 5.840 5.374 -0.006 k 3.451 3.494 0.043

d 3.365 3.312 -0.053 l 3.512 3.530 0.018

e 5.314 5.360 0.046 m 5.813 5.855 0.042

f 6.621 6.559 -0.062 n 5.417 5.377 -0.040

g 4.946 4.984 0.038 o 9.160 9.174 0.014

h 6.244 6.280 0.036 - - - -


50



51

CVUT Praha G. OBRAZOVA PRILOHA

G Obrazova prıloha

Obrazek G.1: Trojuhelnıkova sıt’ - spodnı cast

Obrazek G.2: Trojuhelnıkova sıt’ - hornı cast

52

CVUT Praha G. OBRAZOVA PRILOHA

Obrazek G.3: Pohled na vodorovne a svisle rezy

Obrazek G.4: Pohled na mracno bodu v sw. Cyclone

53

CVUT Praha H. SEZNAM PRILOH V DIGITALNI PODOBE

H Seznam prıloh v digitalnı podobe

• Protokol o registraci - Registrace.txt

• Databaze z Cyclone 5.6.1

• Vystupy z laseroveho skenovanı - viz. tabulka 7.1

• Fotoplany ve formatu TIFF

– Fotoplan1.tif

– Fotoplan2.tif

– Fotoplan3.tif

– Fotoplan4.tif

• Fotoplnany pripravene k tisku na A3

– Fotoplan1.pdf

– Fotoplan2.pdf

– Fotoplan3.pdf

– Fotoplan4.pdf

• Transformacnı tabulky

– TT fotoplan1.pdf




• Protokol o kalibraci - Kalibrace.pdf

• Snımky pro jednotlive fotoplany ve formatu JPEG

• Bakalarska prace - BP.pdf

54

Date post:	02-Mar-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

BAKALA RSK A PR ACEgeo.fsv.cvut.cz/proj/bp/2009/jaroslav-busta-bp-2009.pdf · Fotogrammetrie je v...

Documents