1. RONÍKOVÝ PROJEKT DATABÁZE PAMÁTEK R (PHOTOPA) 1.1. ÚVOD Cílem projektu je vytvoit jednoduchou mickou fotodokumentaci památkových objekt v R pro archivaní úely a pípadné budoucí vyhodnocení geometrického tvaru objektu. Taková forma dokumentace je v praxi asto poizována pro vytváení plán pro poteby architekt (návrhy úprav fasády) nebo památká (dokumentace souasného stavu památky), kdy není požadována píliš vysoká pesnost. Projekt je zamen na dokumentaci s využitím nemické komory a prostorové vztahy na objektu (mítko) jsou definovány vhodn zvolenými omrnými mírami. Vytvoení kvalitní databáze památek je dlouhodobou záležitostí a sama forma databáze se neustále vyvíjí a zdokonaluje. Kvalita celého díla a tedy jeho použitelnost pro další osoby je otázkou kvality obsahu, který vytváíte. Pro zajištní homogennosti a jakosti dat o jednotlivých objektech je nutné pro všechny projekty používat stejné postupy mení a fotografování a jednotnou formu zpracování. Tomu je podízena metodika cviení a je nezbytné ji dodržovat. 1.2. ORGANIZACE PROJEKTU Roníkový projekt je rozdlen na ti etapy. Nesplnní nkteré z etap v ádném termínu mže vést k hodnocení nedostaten a tudíž neobdržení zápotu! Zpracovávejte proto jednotlivé etapy s pedstihem s asovou rezervou na odstranní pípadných nedostatk. I.Etapa registrace objektu Souástí této etapy je výbr objektu a po konzultaci s cviícím jeho registrace prostednictvím webu. Termín je stanoven na poslední listopadový pracovní den. Bez konzultace není registrace platná! II.Etapa apriorní rozbor Apriorním rozborem je myšlena úvaha o zpsobu zpracování jednoduché mické fotodokumentace objektu. (jaké metody budou použity, seznam potebných pomcek, pehled a poet snímk, poet a rozmístní vlícovacích bod...) Opt je povinná konzultace, bez níž nelze pokraovat v dalších zpracování projektu! Termín je stanoven na 20.3. III. Etapa realizace projektu V rámci této etapy je objekt nafotografován, jsou zameny vlícovací prvky a vyplnn formulá v aplikaci PhotoPa. Výsledkem jsou data uložená na serveru laboratoe fotogrammetrie, po jejichž schválení je pedán cviícímu vytištný Evidenní list.. Závazný termín je pátek ped výukou v terénu. Každý student zpracovává projekt samostatn, pokud ve výjimených pípadech vyuující nerozhodne jinak. - 1 -
1.3. VÝBR VHODNÉHO OBJEKTU Objekt pro projekt musí splovat nkolik základních podmínek: byl postaven ped rokem 1940 je zmínn jako historický objekt minimáln ve dvou publikacích ješt není zpracován Velikost objektu není omezující, není však vhodné pouštt se do píliš rozsáhlých nebo složitých staveb s mnoha výstupky, pípadn rotund a jiné okrouhlé stavby. Jako ideální se jeví rzné kapliky, altány, menší kostelíky a v nkterých pípadech i mostky. Zde se každý musí rozhodnout podle vlastních schopností, neb projekt zpracovává každý samostatn. Pedmtem databáze v souasné dob nejsou boží muka, pomníky a plastiky. Výbr konkrétního objektu je však ponechán na studentovi samotném. Na zaátku zimního semestru je cviícími poskytnut jako pomcka pi výbru seznam preferovaných objekt napíklad Seznam nejohroženjších a nevyužívaných nemovitých památek v eské republice [1]. Vybraný objekt je nutné si co nejdíve zaregistrovat, nebo objekt si mže zaregistrovat pouze jeden student. 1.4. ZÁKLADNÍ PRINCIPY TVORBY FOTODOKUMENTACE Základní principy pi vytváení jednoduché mické dokumentace objekt (nejen památkových) presentoval Peter Waldhäusl v lánku 3x3 Rules [2]. Pravidla pro vytváení takovéto dokumentace lze rozdlit do tí skupin po tech pravidlech: geometrická fotografická obsahová 1.4.1. Geometrická pravidla Jedná se o pravidla, jež mají vliv na geometrii objektu. Geometrické parametry objektu Pro následné vyhodnocení objektu je nutné znát jeho základní geometrické parametry, to znamená znát prostorové vztahy nkolika charakteristických bod na objektu, ze kterých je možné odvodit polohu ostatních bod na objektu. V ideálním pípad se jedná o vlícovací body, zamené theodolitem. Ve vtšin pípad bude postaovat jednoduché omení objektu nkolika vhodnými mírami pásmem, z nichž lze spoítat prostorovou polohu alespo tí jednoznan identifikovatelných bod na každé stn (Obr. 1b). Nevhodné pro omení pásmem jsou kruhové stavby. Pro složitjší a vtší stavby je nutné provést podrobnjší geodetické zamení. V pípad, že na objektu nelze nalézt pirozené jednoznan identifikovatelné body, je potebné provést signalizaci teri. Pro urení velikosti tere platí podmínka, aby se na snímku zobrazil minimáln jako 5x5 pixel veliký bod. Vzdálenost mezi vlícovacími body na objektu musí být minimáln 75% rozmru objektu ve výšce i v délce. - 2 -
Dále je nutné omit celý objekt tak, aby bylo možné sestrojit pdorys. Všechny zmené míry je zapotebí peliv zakreslit do kvalitního nártu. Obr. 1 Mení délek pro vlícování Pedmtem dokumentace je celý objekt. Není-li možné zamit všechny stny objektu, lze mit jen nkteré, avšak minimum jsou dv stny. Pokud nelze mit dv stny na témže objektu, je nutné zamit více objekt. Výsledkem geodetického zamení jsou prostorové souadnice alespo tí bod na každé stn, jejichž vzájemná vzdálenost iní alespo 75% rozmru objektu. Body nesmí ležet v jedné pímce. Geometrická konfigurace fotografií Je nutné poídit snímky kolem celého objektu a to s pekrytem alespo 50%. Nesmí se stát, že by mezi snímky vznikla mezera. Vždy je lepší udlat více snímk než mén. Zásadou je, aby každá ást objektu byla viditelná alespo na tech rzných fotografiích (pozor u vnitních roh výklenk). Snímek je vhodné poídit s vodorovnou osou zábru. Z toho plyne nejlepší umístní fotoaparátu do poloviní výšky objektu. Pokud má objekt stechu, je vhodné ji též vyfotografovat, je-li to ovšem realizovatelné. Rovnž nesmí chybt diagonální snímky zobrazující dv stny a kolmé snímky, zobrazující vtší stny pehledn na jednom snímku. Pro fotografování stereodvojic je preferován normální pípad ped konvergentním. Divergentní pípad je naprosto nevhodný. Základnový pomr by ml být v rozmezí 1:5-1:10 (platí pro normální objektiv). Vždy peliv ovit, že se snímky dostaten pekrývají pro stereopár platí 60-80% pekryt. - 3 -
Obr. 2 Pdorysný plán uspoádání snímk kolem objektu Jsou-li na objektu význané detailní prvky jako malby nebo plastiky, je žádoucí poídit jejich detailní snímky. Vzdálenost fotografování od objektu se ídí rozlišením komory (senzoru u digitální komory nebo skeneru u analogových snímk), ohniskem objektivu a velikostí objektu. Pro databázi památek je definována velikost pixelu ve skutenosti (= na objektu): - pro stny max. 10mm (ideální velikost = 3mm) - pro detaily max. 2mm (ideální velikost = 0,5mm) V pípad fotografování na negativní film se vychází z pedpokladu, že pro skenování bude použit skener s rozlišením až 4000 DPI. 1.4.2. Fotografická pravidla Vycházejí z pravidel pro poizování snímk, která se snaží eliminovat chyby pi použití nemické komory. Nemnnost vnitní geometrie komory Aby snímky byly použitelné pro mické úely, je nutné alespo ásten simulovat mickou komoru se stálými prvky vnitní orientace. Není proto možné použít zoomování f musí být konstantní po celou dobu fotografování. S tím souvisí i zaostování, pi kterém se konstanta komory také mní. Je proto nutné objektiv zafixovat v urité poloze. Pokud fotoaparát disponuje manuálním objektivem, je situace jednodušší staí zaostit ped fotografováním a zajistit nastavenou polohu ped nechtným peostením pi manipulaci napíklad izolepou. U automat je nutné vypnout autofokus a nepoužívat zoom. Jakmile je jednou zaosteno na uritou vzdálenost je nutné fotografovat vždy z této vzdálenosti od objektu, aby nedocházelo k rozostení snímku. Rámové znaky pro naše úely budou suplovat rohy obrazu rámu snímku. Nesmí tedy být pi skenování negativ oíznuty. U snímk z digitálních fotoaparát je nemnnost roh již primárn zajištna. - 4 -
Typ kamery a médií Stedoformátová komora je samozejm lepší než kinofilmová zrcadlovka. U staveb a vtších objekt lze s výhodou použít širokoúhlé objektivy, u menších objekt je naopak výhodnjší použít normálního objektivu (viz. teorie konstrukce objektiv a vlivy distorze). Naprosto nevhodné jsou automaty, u kterých nelze pejít do manuálního režimu a nelze tak zajistit stálost prvk vnitní orientace. Snímkování lze provádt na ernobílý materiál (klasický nebo pro vyvolávací proces C41), který pro vtšinu dokumentaních prací postauje. Barevný materiál naproti tomu poskytuje výhody pi interpretaci a dokumentuje i barevnou informaci, která je napíklad u výtvarného díla naprosto prioritní. Je možné použít jak negativních tak i diapozitivních materiál. Pro poteby tohoto projektu lze použít rovnž digitální techniku. Optika digitálních fotoaparát sice není v souasné dob píliš kvalitní (je na úrovni analogových kompakt), ale výhodou je, že již primárn vzniká digitální obraz, u kterého se neprojeví chyby vznikající pi skenování. Také prvky vnitní orientace (mimo f) vykazují velice dobrou stabilitu. Opt zde platí žádné zoomování a pejít do manuálního režimu zaostení. Stálost a homogennost osvtlení Pro technické fotografování nejsou vhodné slunené dny. Stíny vrhané sluncem jsou píliš kontrastní. Nejvhodnjší je mírná oblanost, která poskytuje mkké osvtlení bez výrazných stín. V takovém poasí není nutné pro expozici uvažovat žádné korekce. Píslušenství Stativ. Nejlépe vždy. Bez použití stativu se vám nepodaí pi delších asech vyfotografovat ostrý snímek. Rovnž je vhodné použít drátnou spouš nebo samospouš. Slunení clona. Pokud k danému objektivu je, pak ji použijte. Není-li k dispozici, objektiv vhodn zastite tak, aby na pední oku nedopadaly paprsky ze zdroje svtla. Výrazn se tím zlepší kresba. Blesk. Pi fotografování v protisvtle je možné pro lepší prokreslení snímk použít blesk. Nastavení správné expozice ale není jednoduché. Filtry. Pro ernobílou fotografii lze s výhodou použít filtr pro zvýraznní kresby na objektu. U barevné je použijte jen vyjímen. 1.4.3. Obsahová pravidla Definují obsah a kvalitu souvisejících dokument, jako jsou: Nárty Neteba jist pipomínat, že co není v nártu, jako by neexistovalo. íslo nebo obrázek není nic, pokud nelze zjistit, k emu se vztahuje. Snažte se udlat pdorys a nárysy každé strany v mítku. Vyznate na nich všechny mené délky, pokrytí jednotlivými snímky, v pdorysu polohu a smr fotografování. Pipojte vyznaení severu a informace o objektu (p. ulice, vlastník,..). Pro zákres - 5 -
použijte barevného odlišení jednotlivých údaj, nezapomete ale pipojit legendu. Vše zapisujte nejlépe okamžit nebo bhem delšího mení údaje zapomenete a doma už nic nevymyslíte. Veškeré údaje pište naisto. Pepisováním vznikají snadno chyby. Protokoly V rámci projektu se eviduje mnoho údaj, které se na závr vyplní do formuláe aplikace PhotoPa. Proto je vhodné si vše s dostateným pedstihem zjistit. Mezi takové údaje patí : Objekt, vlastník, adresa. Datum. Kamera, objektiv, ohnisko, clona, as fotografování a nastavená vzdálenost. Kalibraní protokol, pokud je dostupný. Popis místa, objektu a historie. Bibliografie (kde se o tomto objektu pojednává v literatue). Zvláštnosti, umlci, stavitelé, atd. 1.5. ZPRACOVÁNÍ Zpracování projektu je rozdleno do tí, na sebe navazujících etap. Nesplnní nkteré z etap v pedepsaném termínu znemožuje pokraování v projektu! Od vydání tchto skript mohou vejít v platnost nkteré zmny, a proto je dležité sledovat aktuální informace a pokyny na stránkách laboratoe fotogrammetrie. 1.5.1. Výbr objektu a registrace Prvním úkolem studenta je výbr objektu. Na zaátku zimního semestru je cviícími poskytnut seznam preferovaných objekt (zpravidla objekty ohrožené nebo ped významnou rekonstrukcí). Nevyluuje se však vyhledání vhodného objektu i mimo tyto seznamy, dležité je jen, aby sploval obecné podmínky pro zaazení do databáze (viz. kapitola 1.3). Pro konzultace s cviícím je vhodné si donést jakoukoli fotografii objektu (pípadn nadanjší mohou i skicu). Po schválení objektu student pomocí internetu na adrese http://lfgm.fsv.cvut.cz/photopa2003 provede registraci vyplnním potebných údaj. Výsledkem je pidlení ID objektu a postoupení do další etapy. V pípad, že jméno studenta nebo projektu není uvedeno v seznamu, kontaktujte svého cviícího. 1.5.2. Apriorní rozbor Po registraci objektu lze pistoupit k druhé etap, pi níž si student sám rozmyslí postup prací v terénu a vyhledá základní informace o objektu. Jedná se pedevším o rozvahu nad použitými pomckami, metodami a zpsobem zpracování. Každý objekt si vyžaduje trochu odlišný pístup pi vytváení mické dokumentace. Pro fotografování lze použít jak analogové tak digitální fotoaparáty v závislosti na možnostech studenta i laboratoe fotogrammetrie. Pro vtší objekty jsou stále vhodnjší analogové fotoaparáty, nebo výsledné rozlišení snímk je vtší než u odpovídajících digitálních fotoaparát (uvažováno je použití skeneru Nikon s rozlišením 4000DPI). - 6 -
Pro zamení vlícovacích bod je nutné se rozhodnout mezi mením pásmem, které lze doporuit pro menší objekty, nebo geodetickým zamením pomocí teodolitu, které se pedpokládá u rozsáhlejších staveb. Dležité je splnní podmínky, aby délka mezi body inila alespo 75% rozmru stny jak ve vodorovném tak i svislém smru. V závislosti na velikosti objektu (Z), velikosti požadovaného pixelu ve skutenosti (x), rozmru políka filmu nebo senzoru (z) a konstant objektivu (f) se odvozuje maximální vzdálenost fotografování (Y) od objektu: Z f pro Z < x n platí Y =, (n je poet pixel v daném smru). z Pokud se nevejde celá stna na jeden snímek, poídí se ada na sebe navazujících snímk s rovnobžnými osami zábru a s pekrytem minimáln 50% (lze použít postup pi poizování snímk pro leteckou aerotriangulaci). Dležité je respektovat požadavek, aby každá ást objektu byla zachycena nejmén na tech snímcích. K tomu dopomáhají šikmé snímky, které zachycují dv sousední stny. K povinné konzultaci je tedy potebné si pipravit : jaké metody budou použity, seznam potebných pomcek, pehled a poet snímk, poet a rozmístní vlícovacích bod pehledná fotografie objektu Po schválení se údaje vyplují do aplikace Photopa-sbr dat. 1.5.3. Aplikace Photopa-sbr dat Aktuální instalaní soubor pro prostedí MS Windows lze stáhnout ze stránek laboratoe, autorem programu je Ing. Petr Souek. V této aplikaci jsou vyplovány veškeré údaje týkající se projektu postupn, tak jak vznikají. Uložením je vytvoen xml dokument (s píponou *.ppf) a adresá s obrazovými daty. Název souboru se ídí ID objektu a je v této form závazný. K uloženým datm se lze kdykoli vrátit, doplnit je pípadn pozmnit. Formuláe jsou rozdleny do nkolika záložek: Student informace o studentovi. Pidání pípadného spoluešitele se provede tlaítkem levém horním rohu. Objekt podrobné informace o objektu (jméno, ID, sloh, typ, adresa, vlastník, poloha, plánek s polohou objektu (nap. výez z mapy). U vtšiny položek se volí hodnota ze seznamu, souadnice se zadávají bu v S-JTSK nebo WGS84. Rozvaha text rozvahy, obrazové pílohy pedpokládaného rozmístní stanovisek a pehledná fotografie. Použitá literatura alespo dv publikace, v nichž je objekt zmínn. Každá z tchto publikací musí mít ISBN, ISSN nebo ISKN. - 7 -
Popis objektu Slovní popis objektu vetn historie se stavebn-architektonickým zamením. Souástí tohoto formuláe je i abstrakt v cizím jazyce, obsahující název, popis a polohu objektu. Mické pomcky parametry fotoaparátu/ a objektivu/. Každý fotoaparát mže obsahovat nkolik objektiv. Snímky Ped vyplováním tohoto formuláe je nutné mít vyplnny již všechny použité fotoaparáty/objektivy, nebo každý snímek je vázán použitým objektivem k píslušným prvkm vnitní orientace. Pro snímky jsou podporovány formáty *.bmp, *.tif, *.jpg, *.png a *.gif. Pi digitálního fotoaparátu lze údaje o clon a expoziním ase získat z informací v EXIF formátu. Mení formulá obsahuje data z mení (seznam souadnic vlícovacích bod, omrné míry pdorysu, pdorysný plán, pehledky snímk a nárt stanovisek) Technická zpráva pojednává a o skuteném provedení mení a fotografování Obr. 3 Aplikace Photopa-sbr dat V pípad nejasností využijte help nebo se dotažte pímo cviícího. Po vyplnní všech údaj je zapotebí data nahrát na ftp-server lfgm.fsv.cvut.cz,ímž mohou být postoupena ke schválení tetí etapy. - 8 -
1.5.4. Mení v terénu Pro realizaci projektu lze použít i pístroje a pomcky laboratoe fotogrammetrie, rezervace dostaten pedem je však nutná. Prvotní inností je rozvaha nad rozmístním vlícovacích bod. Pi fotografování je dležité neustále kontrolovat, zda vlícovací body nejsou niím zakryté (nap. kmenem stromu, sloupem apod.) a tedy zda budou na snímcích viditelné. Vlícovací body, jsou-li zvoleny prvky na objektu, musí být jednoznan identifikovatelné nejen na stn ale pedevším na snímcích. To znamená najít dostaten kontrastní místa na objektu, nejlépe v jeho rozích. Pokud takové body na objektu nejsou, je teba signalizovat body pomocí malých ter. Nejvhodnjší je umístit dva tere pomocí olovnice svisle pod sebe a dva pesn vodorovn (Obr. 1a). Tím je zajištna pravoúhlost a pepoet do souadnic znan jednodušší. Mení vodorovných omrných se provádí pro konstrukci pdorysu, omují se veškeré výstupky vtší než 3cm. asto lze omrné délky využít k výpotu souadnic vhodn zvolených vlícovacích bod. Do nártu si všechny rohy oíslujte. Do zprávy je zapotebí vytvoit tyi nárty nárys s rozmístním snímk na objektu, nárys s vlícovacími body, pdorys se stanovisky a smry snímkování a pdorys s omrnými. Pi fotografování se zaznamenávají doba expozice, clonové íslo a ohnisko. Probhne-li snímkování celého objektu v krátkém ase, není zpravidla dvod tyto hodnoty mnit. U digitálních fotoaparát lze použité hodnoty vyíst z informací u snímku v EXIF formátu (lepší prohlížee je dokáží zobrazit). Stále stejnou vzdálenost od objektu postauje kontrolovat odkrokováním. U objektu se zjišují informace o vlastníku a umístní (viz. položky v aplikaci PhotoPa - Obr. 3). Nejlépe lze údaje získat z evidence KN. Polohu lze urit také napíklad z mapy nebo pomocí turistického GPS pijímae s pesností nkolika metr, vztaženým bodem je vždy tžišt objektu. 1.6. 3D VYHODNOCENÍ OBJEKTU 3D vyhodnocení objektu je souástí volitelné výuky fotogrammetrie v letním semestru tvrtého roníku. Každý student vyhodnocuje vlastní projekt za použití vhodného softwaru ( nap. EOS Photomodeler, RealVIZ ImageModeler, RolleiMetric apod.). Vyhodnocená data se ke stávajícímu projektu pipojují a tvoí tak IV. etapu projektu Databáze památek. 1.7. PRESENTACE DAT V dob psaní tchto skript je ve spolupráci s Janem Loukou pipravována internetová aplikace pro presentaci dat pes Internet na bázi Autodesk MapGuide. Aplikace bude umožovat prohlížení veškerých dat o objektu (vetn jména ešitele konkrétního projektu). - 9 -
Obr. 4 Okno aplikace PhotoPa pro Autodesk MapGuide 1.8. LITERATURA A ODKAZY [1] Seznam nejohroženjších a nevyužívaných nemovitých památek v eské republice, Odborné a metodické publikace, svazek 19, Státní ústav památkové pée (http://www.supp.cz/html/publikace/seznohrpam) [2] WALDHÄUSL, P., OGLEBY, C.: 3-by-3- Rules for Simple Photogrammetric Documentation of Architecture. In: J.G.Fryer (Editor): Close Range Techniques and Machine Vision. Proceedings of the Symposium of Commission V of ISPRS in Melbourne, Australia, 1-4 March 1994. IAPRS XXX/5, 1994, 426 (http://www.univie.ac.at/luftbildarchiv/wgv/3x3.htm) 1.9. STRÁNKY LABORATOE http://lfgm.fsv.cvut.cz - 10 -
Evidenní list ID objektu: Vyhotovil: Datum odevzdaní: Název objektu: Foto objektu: Popis objektu: Kraj: Okres: Obec: V...., dne.. Podpis. - 11 -