Ολοκληρωμένη γεωμετρική τεκμηρίωση του Καθολικού της Ι.Μ. Δαφνίου με χρήση τρισδιάστατου σαρωτή

Πατούρας, Βασίλειος

Geometric documentation of the Holy Monastery of Daphni using a 3D laser scanner

Διπλωματική εργασία

Author

Πατούρας, Βασίλειος

Date

2023-10-13

Advisor

Ηλιοδρομίτης, Αθανάσιος

PATOURAS_15089.pdf (6.794Mb)

Keywords

Γεωμετρική τεκμηρίωση ; Πολιτιστική κληρονομιά ; Laser scanner ; Ιερά Μονή Δαφνίου ; Μνημεία Παγκόσμιας Κληρονομιάς UNESCO

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην χρήση επίγειας τρισδιάστατης σάρωσης για την ολοκληρωμένη γεωμετρική τεκμηρίωση του Καθολικού της Μονής Δαφνίου. Αρχικά παρουσιάζεται η ανάλυση ιστορικών και αρχιτεκτονικών στοιχείων του μνημείου ενδιαφέροντος. Το Καθολικό της Μονής Δαφνίου, ένας ναός του 11ου αιώνα, συμπεριλαμβάνεται με το υπόλοιπο μοναστηριακό σύμπλεγμα στα Μνημεία Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς της UNESCO από το 1990. Είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα μοναστηριακής αρχιτεκτονικής και τα ψηφιδωτά που τον κοσμούν αποτελούν καλλιτεχνικά κειμήλια. Όντας αναπόσπαστο μνημείο πολιτιστικής κληρονομιάς της Ελλάδας, η σπουδαιότητα του εντείνει την ανάγκη για τεκμηρίωση και ανάδειξη της Μονής. Έπειτα, αναδεικνύεται η σημαντικότητα των μνημείων πολιτιστικής κληρονομίας μέσω της μελέτης και της γεωμετρικής τους τεκμηρίωσης. Γίνεται παρουσίαση σύγχρονων γεωδαιτικών μεθόδων υψηλής ακρίβειας και λεπτομερούς καταγραφής τρισδιάστατων δεδομένων στο χώρο και πιο συγκεκριμένα μεθόδων γεωμετρικής τεκμηρίωσης μνημείων. Ύστερα αναλύονται τα χαρακτηριστικά, οι βασικές αρχές και οι κατηγορίες των επίγειων τρισδιάστατων σαρωτών λέιζερ, ως μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε. Στη σύγχρονη εποχή, η χρήση τοπογραφικών τεχνολογιών και μεθόδων έχει λάβει πρωταγωνιστικό ρόλο σε μελέτες γεωμετρικής τεκμηρίωσης. Η χρήση τέτοιων οργάνων καθιστά δυνατή τη συλλογή τρισδιάστατων δεδομένων ενός αντικειμένου πολύπλοκης μορφολογίας, με εντυπωσιακή λεπτομέρεια και ταχύτητα καταγραφής. Σκοπός της μελέτης αποτέλεσε, η ακριβής απόδοση ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών της Μονής Δαφνίου, τη δεδομένη χρονική στιγμή. Αναλύεται η εφαρμογή των μετρήσεων, η επεξεργασία τους σε Η/Υ, οι τεχνικές που εφαρμόστηκαν, οι τελικές ακρίβειες αλλά και τα παράγωγα που προέκυψαν. Όλα τα σχέδια που παρουσιάζονται, αντλήθηκαν και διαμορφώθηκαν μέσω επεξεργασίας από το τελικό, πυκνό νέφος σημείων το οποίο προέκυψε από την συνένωση (μετασχηματισμό) όλων των σαρώσεων σε ένα ενιαίο τρισδιάστατο σύστημα συντεταγμένων, που ήταν και το πρώτο παράγωγο των μετρήσεων του σαρωτή λέιζερ. Αποτέλεσμα ήταν η ρεαλιστική τρισδιάστατη αναπαράσταση (Digital Twin) του Ναού στην υφιστάμενη κατάσταση του και η δημιουργία δισδιάστατων τοπογραφικών σχεδίων από αυτό, όπως οριζόντιες και κατακόρυφες τομές, όψεις αλλά και ορθοφωτογραφίες.

Abstract

The presented diploma thesis focuses on the use of terrestrial 3D scanning for the comprehensive geometric documentation of the Katholikon of Daphni Monastery. First, the analysis of historical and architectural elements of the monument of interest is presented. The Katholikon of Daphni Monastery, a 11th century temple, has been included with the rest monastic complex in UNESCO's World Heritage Sites since 1990. It is an excellent example of monastic architecture and the mosaics that adorn it are artistic relics. Being an integral monument of cultural heritage of Greece, its importance intensifies the need for documentation and promotion of the Monastery. Then, the importance of cultural heritage monuments is analyzed through their study and geometric documentation. Then an analysis of modern geodetic methods of high precision and detailed recording of three-dimensional data in space and more specifically methods of geometrical documentation of monuments is presented. After that, the characteristics, basic principles and categories of terrestrial 3D laser scanners are analyzed, as the method used. In modern times, the use of surveying technologies and methods has taken a leading role in geometric documentation studies. The use of such instruments makes it possible to collect three-dimensional data of an object of complex morphology, with impressive detail and recording speed. The purpose of the study was the accurate performance of quantitative and qualitative characteristics of the Daphni Monastery, at the given time. The application of the measurements, their processing on a PC, the techniques applied, the final accuracies and the resulting derivatives are presented. All the drawings shown were exported and modeled through processing from the final, merged point cloud resulting from the registration (transformation) of all scans into a single 3D coordinate system, which was also the first derivative of the measurements from the laser scanner. The result was the realistic three-dimensional representation (Digital Twin) of the temple in its existing state and the creation of two-dimensional topographical plans from it, such as horizontal and vertical cross-sections , façades as well as orthophotos.