Details

Данная работа посвящена исследованию и разработке методических рекомендаций по повышению эффективности процесса 3D-сканирования при реконструкции объекта культурного наследия на примере «Дома фабриканта, богатого художественной лепкой во внутренних помещениях» в г. Екатеринбурге. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Изучены теоретико-методологические основы, нормативно-правовые базы и современные технологии 3D-сканирования и информационного моделирования (HBIM); обобщён российский и зарубежный опыт цифровой фиксации объектов культурного наследия со сложным декором и обоснован выбор гибридного подхода (наземное лазерное сканирование и фотограмметрия); 2. Дана историко-культурная и архитектурная характеристика объекта исследования, выявлены ограничения традиционных методов обследования; выполнено обследование объекта с обработкой облаков точек и создана цифровая 3D/HBIM-модель, включая моделирование художественного декора; 3. Разработана концепция реконструкции объекта на основе полученной модели, а также мероприятия и методика (алгоритм) повышения эффективности 3D-сканирования объектов со сложным интерьерным декором; 4. Дана экономическая оценка эффективности реконструкции с применением технологий 3D-сканирования. В работе выполнено наземное лазерное сканирование объекта культурного наследия, обработка и регистрация облаков точек, создание детализированной цифровой информационной модели здания, включая элементы сложного архитектурно-художественного декора и интерьерной лепнины. Разработана методика организации процесса 3D-сканирования, включающая планирование станций съемки, выбор параметров сканирования, минимизацию теневых зон и оптимизацию пространственных данных. Особое внимание уделено обработке облаков точек, включая фильтрацию шумов, регистрацию сканов в единую систему координат, децимацию данных и контроль точности цифровой модели. Для оценки качества полученных результатов использовались методы cloud-to-cloud comparison и анализ отклонений между цифровой моделью и исходным облаком точек. В рамках исследования предложен гибридный подход к цифровой фиксации объектов культурного наследия, сочетающий технологии наземного лазерного сканирования и фотограмметрии ближнего радиуса действия для детализированной фиксации архитектурно-художественного декора. Особенностью работы является разработка методических рекомендаций по повышению эффективности 3D-сканирования объектов культурного наследия со сложным интерьерным декором, что позволяет повысить точность пространственной фиксации, сократить трудозатраты при обработке данных и улучшить качество формирования HBIM-модели объекта. Результаты исследования показали, что применение оптимизированных технологий 3D-сканирования позволяет существенно повысить точность обследования объекта культурного наследия, сократить сроки и стоимость проектно-изыскательских работ, а также минимизировать риски повреждения подлинных элементов памятника архитектуры. Для достижения поставленных результатов в работе использовались следующие программные средства: Autodesk ReCap, Autodesk Revit, Leica Cyclone, Leica TruView, CloudCompare, Autodesk Navisworks, а также специализированное оборудование для наземного лазерного сканирования.

This thesis is devoted to the study and development of methodological recommendations aimed at improving the efficiency of the 3D scanning process during the reconstruction of a cultural heritage object using the example of the “Manufacturer’s House Rich in Decorative Stucco within Interior Spaces” located in Yekaterinburg. During the research, the following tasks were accomplished: 1. The theoretical and methodological foundations, regulatory frameworks and modern technologies of 3D scanning and information modeling (HBIM) have been studied; the Russian and foreign experience of digital fixation of cultural heritage objects with complex decor has been generalized and the choice of a hybrid approach (terrestrial laser scanning and photogrammetry); 2. The historical, cultural and architectural characteristics of the research object are given, the limitations of traditional survey methods are revealed; the object is examined with the processing of point clouds and a digital 3D/HBIM model is created, including the modeling of artistic decoration; 3. The concept of object reconstruction based on the obtained model has been developed, as well as measures and methodology (algorithm) for improving the efficiency of 3D scanning of objects with complex interior decor; 4. An economic assessment of the effectiveness of reconstruction using 3D scanning technologies is given. The study included terrestrial laser scanning of the cultural heritage object, processing and registration of point clouds, and the creation of a detailed digital information model of the building, including elements of complex architectural decoration and interior stucco. A methodology for organizing the 3D scanning process was developed, including scan station planning, selection of scanning parameters, minimization of shadow zones, and optimization of spatial data. Special attention was paid to point cloud processing, including noise filtering, registration of scans into a unified coordinate system, data decimation, and accuracy control of the digital model. Cloud-to-cloud comparison methods and deviation analysis between the digital model and the original point cloud were used to assess the quality of the obtained results. Within the framework of the study, a hybrid approach to the digital documentation of cultural heritage objects was proposed, combining terrestrial laser scanning technologies and close-range photogrammetry for the detailed recording of architectural decorative elements. A distinctive feature of the study is the development of methodological recommendations aimed at improving the efficiency of 3D scanning of cultural heritage objects with complex interior decoration. The proposed approach makes it possible to increase the accuracy of spatial documentation, reduce labor costs associated with data processing, and improve the quality of HBIM model generation. The results of the research demonstrated that the application of optimized 3D scanning technologies significantly improves the accuracy of surveying cultural heritage objects, reduces the duration and cost of design and survey works, and minimizes the risk of damage to authentic architectural elements. To achieve the stated results, the following software tools were used in the study: Autodesk ReCap, Autodesk Revit, Leica Cyclone, Leica TruView, CloudCompare, Autodesk Navisworks, as well as specialized terrestrial laser scanning equipment.trial laser scanning equipment.