СЪЗДАВАНЕ НА ВИРТУАЛЕН МОДЕЛ НА ПАРАКЛИСА " СВ . ИВАН РИЛСКИ " НА ОСТРОВ ЛИВИНГСТЪН , АНТАРКТИКА
Аспарух Камбуров , МГУ , Адил Арслан , IIT , TR
SUMMARY
This paper describes the field campaign and data processing activities for a virtual model ( VR ) development of the orthodox chapel “ St . Ivan Rilski ”, located within the Bulgarian Antarctic research station on Livingston Island . Both the exterior and the interior ( icons , altar ) of the chapel are completely digitized . Terrestrial Laser Scanning ( TLS ) is used for point cloud data collection , complemented with geodetic GNSS observations . The data processing is performed using cloud-to-cloud coregistration , noise removal and filtering , mesh modelling , CAD processing and virtual reality design . The virtual model comprises several billions of colored vertexes and is available for display using most available VR headsets . It may be used to promote the Bulgarian polar research activities and as an example of digitalization of cultural heritage in extreme environment .
Key words : laser scanning , Antarctica , virtual reality РЕЗЮМЕ
Описани са геодезическите дейности и обработката на данни по създаване на виртуален модел ( VR ) на православния параклис „ Св . Иван Рилски ”, разположен в Българската изследователска база на о-в Ливингстън , Антарктика . Обект на заснемане са както фасадата , така и вътрешността ( икони и олтар ) на параклиса . Чрез наземно лазерно сканиране са регистрирани поредица облаци от точки , геореферирани чрез геодезически ГНСС наблюдения . Обработката на данни е извършена с помощта на съвместна регистрация „ облак-към-облак “, премахване на шума и филтриране , създаване на полигонови ( мрежови ) модели , CAD моделиране и дизайн в среда на виртуална реалност . Виртуалният модел е изграден от няколко милиарда оцветени ( RGB ) точки и е достъпен за разглеждане с помощта на VR очила . Моделът може да се използва за популяризиране на българските полярни изследователски дейности и като пример за дигитализация на културно-исторически обекти в екстремна среда .
Ключови думи : лазерно сканиране , Aнтарктика , виртуална реалност
1 . ВЪВЕДЕНИЕ
Православният параклис „ Св . Иван Рилски “ е част от Българската антарктическа база „ Св . Климент Охридски “ на остров Ливингстън . Намиращ се приблизително на -62 ° 38 ' 30.1 " N ; -60 ° 21 ' 54.5 " E , той е една от най-южните православни религиозни сгради в света . Изграден е през 2012 г . върху скала близо до основните постройки на базата . В рамките на четири последователни експедиции ( 2013-2017 ) художничката Ганка Павлова изографисва на място параклиса , като създава няколко групи икони – иконостасът , който се състои от пет изображения , плюс няколко странични икони .
Отдалеченото местоположение на параклиса , което затруднява физически неговото посещение , както и рисковете за сградата , причинени от екстремната среда на острова ( тежки снеговалежи , силни зимни ветрове , висока влажност ) са сред основните мотиви за провеждане на проект за 3D дигитализация с крайна цел - опазване на това културно наследство . Проектът се състои от три основни етапа – наземно лазерно сканиране , обработка на данни и създаване на виртуален модел . Организиран е като съвместна работа между Минно-геоложки университет „ Св . Иван Рилски “ ( България ) и Технически университет в Истанбул ( Турция ), с финансова и логистична подкрепа от Българския антарктически институт . Наземното лазерно сканиране е широко използвана технология за дигитализация на културното наследство , примери могат да се дадат чрез [ 6 ] за тримерен модел на катедралата в Кьолн , в [ 2 ] за анализ на геометрични аномалии за древни структури , както и други научни статии [ 1 ], [ 3 ], [ 8 ]. Ефективността на импулсния лазерен скенер за подобни заснемания е анализирана в [ 5 ] чрез сравнение с измервания от фазов лазерен скенер . Това спомогна за избора ѝ като основна технология за 3D заснемане в този проект .
2 . НАЗЕМНО ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ
Този етап се проведе в рамките на XXV-та Българска антарктическа експедиция ( сезон 2016 / 2017 ). Използвано е следното геодезическо оборудване : наземен импулсен лазерен скенер STONEX X300 , двойка ГНСС приемници ( Trimble R4-2 и STONEX S8 +), тотална станция Zeiss Elta , тринога и аксесоари . Сканирането е извършено с максимална разделителна способност ( 16000x4000 точки на отделно сканиране ). Извършени са общо 10 сканирания – 4 във вътрешността , 1 свързващ ( на входа на параклиса ) и 5 за външните части . В параклиса са използвани няколко LED лампи за заснемане на цветни снимки на иконите с цел добавяне на текстура към крайния модел . Геореферирането на модела е получено чрез относителни ГНСС измервания . Като базова ГНСС станция е използвана опорна точка KOH2 и приемник Trimble R4 , а чрез STONEX S8 + са извършени 10-минутни статични измервания по характерни ръбове от фундаментите на сградата . Данните са обработени със софтуера Trimble Business Center , с координати на станцията KOH2 , предоставени в реализацията ITRF2008 от обработка , извършена от полк . д-р П . Данчев и кап . д-р Г . Михайлов от Военно-географската служба на България . Може да се отбележи , че от сезон 2019 / 2020 на точка KOH2 оперира в перманентен режим мрежов ГНСС приемник Trimble Alloy , инсталиран от доц . д-р Борислав Александров от Университета по архитектура , строителство и геодезия . За всички данни от лазерното сканиране и ГНСС е извършвана първоначална качествена проверка in situ . Някои етапи от 3D сканирането са филмирани от документален екип на Нова телевизия , и впоследствие са излъчени и пуснати онлайн ( фиг . 1 ).
30 ГКЗ 1-2 ’ 2021