بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
فتوگرامتری بردکوتاه و نقشهای هندسی در معماری اسلامی و بحث در مفاهیم سمبولیکی
چکیده
فتوگرامتری برد کوتاه با داشتن قابلیتهای ویژه ابزاری بسیار کارآمد برای نقشه برداری بناهای تاریخی به شمار می رود. با اعمال روشهای فتوگرامتری برد کوتاه می توان انواع نقشه های مهندسی را در مقیاس و دقت دلخواه در زمانی کوتاه و با هزینه ای مناسب تهیه کرد و اقدام به ایجاد آرشیو ملی میراث فرهنگی نمود. در این مقاله در مورد چگونگی تهیه نقشه های قسمتی از بنای امامزاده اسماعیل که شامل پلان ونمای سر در و دیواره های مسطح است توضیحاتی داده می شود در قسمت بعدی درباه ساختار هندسی سر در که یک کاربندی است توضیحاتی داده می شود. پس از آن مسئله معکوس تهیه نقشه (بازسازی مدل سه بعدی سر در با استفاده از تنها یک پلان) بررسی می شود و در انتها درباره برخی از مفاهیم سمبولیکی نقشه های تهیه شده بحث می شود.
کلید واﮊه ها : فتوگرامتری برد کوتاه ،کاربندی، مفاهیم سمبولیکی.
۱- مقدمه
اندازه گیری، استخراج و ثبت نقشهای هندسی موجود در بناهای اسلامی با کلیه مشخصه ها و ساختار هندسی آنها به منظور ایجاد آرشیو دقیق در یک سیستم اطلاعات جامع میراث فرهنگی بسیار ضروری است . با توجه به تنوع و گسترش قابل توجه این نقوش در بناهای اسلامی، استخراج و ثبت آنها لازم است با روشهایی صورت گیرد که سرعت و کارایی کافی داشته باشند و اندازه گیری نقوش را بتوانند با کلیه مشخصه ها و جزئیات هندسی آنها با دقتی مطلوب انجام دهند. از جمله روشهایی که می تواند برای این امر در نظر گرفته شود روش فتوگرامتری برد کوتاه است. در این روش به جای اندازه گیری مستقیم نقوش، عمل اندازه گیری بر روی تصاویر گرفته شده از آنها صورت می گیرد. با بازسازی موقعیت هندسی ایستگاههای عکسبرداری و تعیین دورانهای دوربین در لحظه عکسبرداری به کمک نقاط کنترل، امکان استخراج جزئیات نقوش از روی تصاویر با دقت مطلوب میسر است. به علاوه می توان خود تصاویر را که حاوی کلیه جزئیات نقوش هستند به عنوان یک لایه اطلاعاتی در آرشیو نقوش در نظر گرفت. این امر مستلزم تصحیح خطاهای هندسی (ترمیم) این تصاویر است که مجددا به کمک نقاط کنترل امکان پذیر خواهد بود] ۱ .[
در پروﮊه حاضر به عنوان نمونه نقوش قسمتی از بنای امامزاده اسماعیل که متعلق به قرون نهم تا یازدهم هجری است و در قسمت مرکزی اصفهان قرار دارد با روش فتوگرامتری برد کوتاه اندازه گیری شده و نقشه های آن تهیه گردیده است. بعلاوه برای نشان دادن کارایی بیشتر این روش تصاویر پاره ای از نقوش نیز ترمیم شده است.
از آنجایی که ثبت اطلاعات هندسی و سایر مشخصه های طرح ها و نقوش یک بنا می تواند در بازسازی و مرمت آن بنا استفاده شود در این پروﮊه مسئله معکوس ، یعنی ایجاد مدل سه بعدی با استفاده از پلان(نقشه مسطحاتی ) بنا نیز بررسی گردیده است. برای این منظور با روش استریو فتوگرامتری نقشه کاربندی سر در ورودی این بنا اندازه گیری و سپس پلان آن تهیه شد. در مرحله بعد با استفاده از این پلان با استفاده از روشهای متداول در معماری سنتی ایران مجددا کاربندی سه بعدی بنا ایجاد گردید در زیر مراحل مختلف پروﮊه به صورت مختصر توضیح داده می شود.
۲- روش به کار رفته در استخراج نقوش:
همانطور که گفته شد در تهیه نقشه با استفاده از فتوگرامتری برد کوتاه به جای اندازه گیری مستقیم نقوش عمل اندازه گیری بر روی تصاویر گرفته شده صورت می گیرد پس لازم است که اندازه گیریهای انجام شده بر روی تصاویر با معادلات ترانسفورماسیون مناسب از سیستم عکسی به سیتم شیئی منتقل شود.
در این پروﮊه از معادلات زیر که به معادلات(DLT(Direct Linear Transformation معروف هستند استفاده شد]١.[
در این معادلات :
:x,y مختصات عکسی نقطه در هر سیتم مختصات دلخواه (کمپراتور ، رقومی ، (…، :X,Y,Z مختصات همان نقطه در سیستم شئ، :a 1,…,a11 ضرائب تبدیل معادلات DLT است.
اهمیت این معادلات در این است که در صورت مجهول بودن پارامترهای توجیه داخلی دوربین ( از قبیل مرکز عکس و فاصله مرکز عدسی تا صفحه تصویر ) کماکان تبدیل مختصات نقاط از سیستم مختصات عکسی به سیستم مختصات شئ امکان پذیر خواهد بود.
برای حل این١١ پارامتر احتیاج به داشتن حداقل۶ نقطه کنترل می باشد (نقطه کنترل نقطه ای است که موقعیت آن در هر دو سیستم شیئی و عکسی معلوم است).
بدین منظور ۸ نقطه کنترل در قسمتهای مختلف عکس انتخاب شد(موقعیت این نقاط در عکس سمت چپ شکل ۱ نشان داده شده است) و مختصات این نقاط به روش تقاطع و توسط دوربین T2 اندازه گیری شد. پس از آن دو عکس استریو با پوشش٪١٠٠ ومقیاس عکس ٠۵/١و فاصله ایستگاه عکسبرداری١ متر با دوربین عکاسی معمولی Yashicaگرفته شد و عکسها با دقت ۴۱ میکرون اسکن شدند ( شکل ۱).
سپس مختصات عکسی نقاط کنترل(بر حسب پیکسل )درقسمت focus نرم افزار Geomatica قرائت شد . با استفاده از فایل مختصات عکسی وشیئی نقاط کنترل،١١پارامترمعادلات DLT برای هر عکس محاسبه می شود . پس از محاسبه این ١١پارامتر برای محاسبه مختصات شیئی نقاط مورد نظر (که هدف بدست آوردن مختصات شیئی آنها و سپس رسم آنها ست) ابتدا معادلات ۱و۲ با بسط سری تیلور خطی شده و با تقاطع شعاعهای متناظر برای هر نقطه اختیاری که مختصات عکسی آن اندازه گیری شده است، مختصات در فضای شئ محاسبه شد.
سپس با قرائت مختصات عکسی نقاط مربوط به خطوط کاربندی، مختصات شیئی آنها پس از سه تکرار از روش کمترین مربعات بدست آمده ونقاط بدست آمده در سیستم مختصات شیئی به یکدیگر وصل شدند و نقشه پلان ونمای آن مطابق شکل ۲و۳ ترسیم شد.
برای ارزیابی دقت، مقادیر خطا بر روی دونقطه چک (نقطه چک نقطه ای است که مختصات زمینی آن معلوم است ولی در محاسبه پارامترهای مجهول معادله دخالتی ندارد) محاسبه شد که نتایج مطابق جدول ۱ بدست آمد.
همانطور که از نتایج معلوم است، دقت مسطحاتی حداکثرcm۵/۱ است که با توجه به اینکه دوربین غیرمتریک بود و هیچ کالیبراسیون وپالایشی صورت نگرفت نتایج قابل قبول است و طبق استانداردهای انجمن بین المللی بناها و مکانهای باستانی جزﺀ نقشه های دقیق محسوب می شود .
همچنین خطای باقیمانده رویy نقطه چک شماره ۱ به طور اتفاقی کوچک شده است که با توجه به کم بودن تعداد نقاط چک و محاسبه نکردنRMS نقاط، این نتیجه کاملا اتفاقی است و بدان معنا نیست که دقت نهایی بدست آمده چنین است. دقتz حدودcm ۴است که علت آن هم به دلیل کوچک بودن نسبت B/H است (به خاطر نداشتنDead area این نسبت برابر ۷/۱ انتخاب شد).
۳- تهیه نقشه تزئینات هندسی ( مسطح ) به روش ترمیم:
در مرحله قبل نقشه سر در ورودی تهیه شد در این مرحله هدف تهیه نقشه تزئینات هندسی است در واقع ترمیم یعنی عملیاتی که طی آن از یک عکس تیلت دار مجددا به عکسی می رسیم که جابه جائی ناشی از تیلت در آن تصحیح شده است پس عکس ترمیم شده دارای مزیت عکس و نقشه است (هم مانند نقشه اندازه گیری هندسی بر روی آن امکان پذیر است وهم دارای جزئیات تصویر است) این عمل با اندازه گیری حداقل۲طول برروی شی(برای تعیین مقیاس و تیلت) و با استفاده از نرم افزار Geomatica انجام شد. انجام عمل ترمیم مستلزم انترپوله کردن درجات خاکستری پیکسلها است. دراین پروﮊه روش انترپولاسیون Bilinear برای این منظور استفاده شد. در تمام موارد دقت در حد میلیمتر بدست آمد (در بدترین شرایط cm ۱). درشکلهای ۴تا۸ برخی ازنتایج خروجی عملیات ترمیم ارائه می شود:
