Zagadnienie 15 z 50
Od 15 lat wykonujemy opracowania 2D i 3D w zakresie inwentaryzacji architektonicznych, planów zagospodarowania terenu, usług inżynieryjnych budów i budowli oraz pomiarów powierzchni budynków do celów najmu, aranżacji, space planów czy zmian konstrukcyjnych budynków. W ramach Geodetic pomierzyliśmy ponad 8 mln m2 powierzchni w tysiącach budynków na zlecenie największych firm z rynku nieruchomości komercyjnych i mieszkaniowych. Dlatego w ramach serii „Skaning, drony i modele 3D w ujęciu inwestorskim. 50 zagadnień praktycznych” chcemy się podzielić najczęściej występującymi przypadkami w zakresie skaningu, modelowania 3D, spacerów wirtualnych i zagadnień BIM.
Artykuł publikowany w Roczniku INVESTOR REE [5/2021]
Włączenie dronów i skanerów 3D do prac inwentaryzacyjnych obiektów i miejsc zabytkowych, które dotychczas były niedostępne jest już oczywiste. Wielowirnikowce stały się jednym z podstawowych narzędzi do pozyskiwania danych przestrzennych. Urządzenia skanujące oraz bezzałogowe statki powietrzne (UAV) przeniosły pojęcie inwentaryzacji architektoniczno-budowlanej na wyższy poziom. Umożliwiło to realizację problematycznych dotąd zadań i znacznie przyspieszyło procesy pomiaru i opracowania, co bezdyskusyjnie zachęca do korzystania z technologii. Jednak to co najważniejsze, to szczegółowość dostarczanych materiałów poprzez uzyskiwane wysokie dokładności pomiaru. Ocieplanie zabytkowych budynków, dobudowa szachtu windowego, nadbudowa kondygnacji istniejącej kamienicy – to tylko kilka procesów budowlanych, przy których inwentaryzacje architektoniczne 2D i 3D wspierają właścicieli nieruchomości podczas ustaleń z konserwatorem zabytków. Co powinna zawierać inwentaryzacja architektoniczna zabytkowego budynku? Jak wygląda pomiar i jego wyniki? Przeanalizujmy studium przypadku!
Technologie 3D wspierają zabytki
O inwentaryzacjach architektonicznych w wersjach 2D pisaliśmy wielokrotnie. Na rynku funkcjonują pojęcia inwentaryzacji architektonicznej, inwentaryzacji budowlanej czy architektoniczno-budowlanej. Czy czymś się różnią? Wyjaśniamy to w artykule „Inwentaryzacja architektoniczna, budowlana czy architektoniczno-budowlana. Architekt czy geodeta – kto lepiej odzwierciedli budynkek?” Jednak zabytki to szczególny przykład nieruchomości, ponieważ mają charakter historyczny i są wrażliwe na działanie czynników zewnętrznych. Dlatego, oprócz standardowych czynności wykonywanych przy tego typu obiektach, szczególnej uwagi wymagają elementy, które obecnie praktycznie nie są w budownictwie stosowane. Są nimi między innymi nieregularny kształt, ogromna ilość detali, czy też bogate zdobienia. Pojawiają się na nich często pęknięcia, ubytki i różnego typu uszkodzenia, które również wymagają analizy zanim przystąpi się do ich naprawy. Forma i stopień zachowania wszystkich elementów to jedne z czynników, które należy uwzględnić podczas przeprowadzania inwentaryzacji. Idealne odwzorowanie tego typu szczegółów stało się możliwe dzięki pojawieniu się na rynku skanerów oraz dronów. Wraz z nową technologią, pojawiły się nowe metody takie, jak metoda fotogrametryczna oraz metoda skaningu laserowego. Dzięki dołączeniu tych metod do dotychczas istniejących pomiarów bezpośrednich oraz geodezyjnych w 2D, możemy mówić o bardzo precyzyjnym, szybkim i nowoczesnym świadczeniu usług inwentaryzacyjnych obiektów zabytkowych również w 3D. Pojawienie się dronów i zaimplementowanie ich do tego sektora znacząco ułatwiło trudności, jakie występowały przy opracowaniu wyższych partii obiektu oraz dachów. Wcześniej zdjęcia musiały być wykonywane z dalszej perspektywy. Wykorzystywane były do tego obiektywy o dłuższej ogniskowej. Dokumentacja zdjęciowa była przeprowadzana z sąsiadujących obiektów, wykorzystywano podnośniki, rusztowania oraz ciężkie maszty z zainstalowaną na szczycie kamerą. Możliwość wykonania nalotu bezzałogowcem praktycznie wyeliminowała zjawisko martwego pola. Chęć dostania się w trudnodostępne miejsca niesie ze sobą duże ryzyko wypadku oraz stresu. Drony oraz skanery zdecydowanie podniosły bezpieczeństwo wykonywania prac, a inwentaryzacja praktycznie niedostępnych miejsc nie stanowi większego problemu. – mówi Maciej Dusza, UAV Surveyor, Geodetic.
Ustal plan działania z konserwatorem
Powołując się na Ustawę o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami z dnia 23.07.2003 r. zabytkiem nazywamy nieruchomość lub rzecz ruchomą, ich części lub zespoły, będące dziełem człowieka lub związane z jego działalnością i stanowiące świadectwo minionej epoki bądź zdarzenia, których zachowanie leży w interesie społecznym ze względu na posiadaną wartość historyczną, artystyczną lub naukową. Planując inwestycję, warto w pierwszej kolejności sprawdzić czy nieruchomość jest pod ochroną konserwatora zabytków. Zabytek może, być bowiem wpisany do rejestru bez konieczności informowania o tym fakcie właściciela. Gdzie można sprawdzić czy nasza nieruchomość jest objęta ochroną konserwatorską? Odpowiadamy szczegółowo w artykule „Inwestycje w budynki zabytkowe. Gdzie szukać informacji o zabytkach?”. Przed przystąpieniem do prac remontowych, naprawczych, nadbudowy czy rozbudowy należy wystąpić o zalecenia konserwatorskie (wytyczne), gdzie na początkowym etapie inwestycji rozpoczynają się negocjacje i uzgodnienia, co z zabytkiem można będzie zrobić. Takie rozmowy warto zacząć jeszcze przed pozwoleniem na budowę. Gdy inwestycja jest realizowana w oparciu o warunki zabudowy (WZ), to rozmowy warto rozpocząć jeszcze w toku przygotowywania dokumentacji do WZ. Najbezpieczniej byłoby rozeznać się w temacie na etapie due diligence nieruchomości, jeszcze przed jej zakupem. Warto również zajrzeć do studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego i innych dokumentów, które opisują formy ochrony na obszarze naszej inwestycji. Możemy w nich znaleźć szczególne zapisy o dodatkowych zobowiązaniach, strefach ochronnych czy planowanym objęciu formami ochrony kolejnych terenów w okolicy. Może to być ograniczeniem dla planowanej inwestycji. – mówi Monika Hołub, Geodetic CEO.
Jeden z inwestorów chcąc oszczędzić pieniądze, zrezygnował z zakresu analizy konserwatorskiej nabywanej „pustej” działki. Po zakupie nieruchomości i wystąpieniu o pozwolenie na budowę okazało się, że na działce kiedyś znajdował się wpisany do rejestru zabytków budynek. Konserwator nakazał odtworzenie dawnego stanu.
Nowy nabywca sądownie próbuje wykazać, że sprzedający zataił informację, ale przy polskich realiach sądowych sprawa potrwa zapewne wiele lat, a jej werdykt może być różny. W przypadku chęci odnawiania zabytkowych budynków, analizować należy wszystko, nawet te drobne elementy dekoracji, np. okna, drzwi, rzygacze itp. Jeśli chodzi o zakres czasu takich ustaleń, to zależy on od charakteru budynku, postawy inwestora i urzędników. W przypadku dużych obiektów (np. całych kompleksów powojskowych) jest to czas kilku miesięcy rozmów. W przypadku pojedynczych kamienic może to być krótszy okres czasu. W artykule „Konserwator a prawo własności. Błędy granic degradują zabytki” omówiono inwestycję, w której inwestor prowadzi negocjacje z konserwatorami i miastem od 20 lat. Przy tak ogólnej Ustawie o zabytkach, decyzja konserwatora jest uznaniowa. Odmowa uzgodnienia konserwatorskiego skutkuje automatycznie odmową wydania jakichkolwiek WZ czy pozwoleń na budowę do czasu wyjaśnienia sprawy z konserwatorem. Dlatego, każdorazowo należy rozmawiać z konserwatorem indywidualnie, a dokumentacja przedstawiająca inwentaryzację budynku czy detali będzie w tym procesie pomocna. W jakich przypadkach? – pyta Monika Hołub.
Do jakich celów przydaje się dokumentacja 3D?
Inwentaryzacja obiektów zabytkowych, służy nie tylko architektom, czy specjalistom w branży budowlanej, ale także konserwatorom zabytków stanowiąc fundament do wykonywania dalszych prac projektowo-budowlanych. Inwentaryzacja architektoniczno-budowlana dotyczy obiektów architektury murowanej i drewnianej, wyposażenia wnętrz oraz pojedynczych przedmiotów czy detali. Wyobraźnia jaką mieli niegdyś architekci znacznie odbiega od obecnie panujących trendów na rynku. Dlatego też dbałość o tworzenie, archiwizację oraz ciągłą aktualizację posiadanej dokumentacji jest w naszym wspólnym interesie, aby nie zapomnieć o nurtach architektonicznych jakie występowały w kolejnych epokach ewolucji. Inwentaryzacje wykonujemy w większości na cele konserwatorskie, badawcze, ale także ewidencyjne zabytków. Poprzedzają one proces projektowy, rewitalizacyjny, czy też adaptacyjny obiektu do nowego przeznaczenia. Współpraca z konserwatorami zabytków, wydziałami budownictwa i architektury, firmami projektowymi oraz architektami pozwoliła na wyciągnięcie wniosku, że najistotniejszą kwestią, na której należy się skupić przed podjęciem prac jest bardzo dokładne sprecyzowanie zakresu, szczegółowości, wymagań dokładnościowych, sposobu opracowania oraz prezentacji wyników. Uwarunkowane jest od tego wybranie odpowiedniej metody oraz sposobu opracowania. – mówi Maciej Dusza.
Jednym z najczęściej spotykanych elementów spornych między właścicielem budynku i konserwatorem może być chęć ocieplenia budynku od strony ulicy. Częściej wydawane są zgody na ocieplanie budynków od strony dziedzińca. Często kamienice, szczególnie w ścisłej zabudowie miejskiej są podwyższane decyzją o WZ o jedną lub nawet o dwie kondygnacje. Stosuje się to, gdy sąsiednie budynki w ciągu ulicznym są wyższe, a inwestor chce zwiększyć zyski. Kolejną sytuacją, kiedy wykonuje się zabieg podwyższania zabytkowych budynków jest dominanta narożna. Dla zabytkowych budynków na rogu ulic łatwiej jest podwyższyć ich wysokość. Ustalaliśmy również stan architektoniczny zabytkowych kamienic w prestiżowych lokalizacjach warszawskich, gdzie na podstawie archiwalnych zdjęć i analiz stanu prawnego nieruchomości wykazywaliśmy, że kiedyś ów budynek miał o jedną kondygnację więcej niż jest to obecnie. Następny element sporny, to montowanie wind w zabytkowych budynkach. Wytyczne konserwatorskie nie zawsze pokrywają się z możliwościami producentów wind, czy też wymaganiami stawianymi przez Dozór Techniczny i Jednostkę Notyfikowaną. Konieczna jest ścisła współpraca z konserwatorem, projektantem dźwigu i projektantem budynku. Niezbędny jest pomiar pionowości ścian, przyszłego szachtu, czy miejsc pod przyszły szacht. Do wszystkich tych celów niezbędna jest inwentaryzacja architektoniczno-budowlana i opinia konstruktora. Szczegóły na temat współpracy z konserwatorem przy tych aspektach opisaliśmy wraz z praktykami rynku w artykule „Konserwator zabytków vs. Inwestor. Negocjacje konserwatorskie w praktyce.” (Rocznik INVESTOR REE 2020).
Do celów konserwatorskich przydatne są często inwentaryzacje architektoniczne w postaci rzutów 2D i modeli 3D dla całych kompleksów, pojedynczych budynków, a nawet drobnych detali (płaskorzeźby, rzygacze, rzeźby, fragmenty elewacji itp.). Są one potrzebne w momencie remontów, przebudowy, dobudowy lub wyburzania części obiektu. Przydają się również w przypadku zmiany rozmieszczenia pomieszczeń oraz w celach aranżacji wnętrz (zarówno pod kątem wystroju, jak i zmiany rozmieszczenia sieci). Robiąc inwentaryzację warto zastanowić się nad zasadnością wykonania pomiarów architektonicznych, pomiarów powierzchni (do celów podatkowych, najmu), przekrojów przez budynek, pomiarów elewacji, inwentaryzacji sieci, pomiarów dachów, pomiarów detali, rzutów sytuacyjnych, odkrywek (przewiertów) w ścianach czy fundamentach a także i dokumentacji fotogrametrycznej. Powyższy zakres może być wykonany zarówno w rzutach 2D, jak i w modelu 3D. Bezwzględnie przy wszelkiego rodzaju nadbudowach czy rozbudowach budynków zlokalizowanych w ostrej granicy, należy zweryfikować granicę nieruchomości. Dawniej, około 5-15 lat temu w urzędzie geodezji był obowiązek rzutowania (dociągania) zewnętrznych krawędzi budynku na granice działki, nawet jeżeli odstawały one od tej granicy o 15cm. Na mapach mamy dwie linie jedna na drugiej, a w rzeczywistości inwestorzy wznoszą budynki poza granicami działki! Takie rozbieżności mogą wyjść w procedurach prawnych (np. podziału nieruchomości). Szczegółowo ten aspekt z wieloma przykładami omawiamy w artykule „Budynki w ostrej granicy. Skokowe dylatacje i błędy map zagrożeniem inwestycji” (Rocznik INVESTOR REE 2020). Do późniejszego zarządzania obiektem przydatne są również wirtualne spacery (np. w programie Scene2Go). Zlecając takie pomiary dla całości kompleksów należy mieć na uwadze techniki pomiarowe oraz dokładność pomiaru, jaką można uzyskać. Przy pomiarze samym skanerem można uzyskać przekłamane miary i skręcenia modeli 3D. Największe różnice, jakie widzieliśmy pokazywały 30% rozbieżności na pojedynczych miarach. Modele 3D i wirtualne spacery są bardzo przydatne szczególnie podczas rozmów biznesowych z potencjalnymi inwestorami wtórnymi. Umożliwia to pokazanie wizji zakończonej inwestycji. Kluczem do działania podczas realizacji prac budowlanych zabytkowego budynku jest właściwy projekt. Więcej na ten temat w artykule “Hybrydowe inwentaryzacje architektoniczne. Kiedy skaning i modele 3D przekłamują rzeczywistość?” – mówi Monika Hołub.
Projektowanie lotu
Jak znaczącym elementem przy sporządzaniu dokumentacji o zabytku jest wykorzystanie dronów pokaże krótkie studium przypadku. Inwentaryzowanym obiektem był budynek dawnej synagogi w województwie świętokrzyskim. Jest to perełka architektoniczna tego uzdrowiskowego miasta położona w samym centrum. Celem inwentaryzacji było dostarczenie niezbędnej dokumentacji oraz modelu 3D obiektu. Jest on obecnie poddawany kompletnej rewitalizacji, aby następnie zaadaptować go dla nowych inwestorów oraz najemców. Pierwszym krokiem podjętym podczas prac przygotowawczych było zaprojektowanie lotu. Wykonanie zadania z ustalonymi wcześniej założeniami jakościowymi oraz dokładnościowymi umożliwiło pozyskanie odpowiednich zdjęć. To z kolei, zależy od powodzenia przeprowadzonego nalotu. Sam nalot może być przeprowadzony z powodzeniem, jeżeli właściwie go zaprojektujemy. Jedną z podstawowych danych do wykonania takiego projektu jest maksymalna wartość próbkowania terenu jakiej oczekujemy. Determinuje nam to, czy nalot będzie wykonywany w trybie automatycznym czy manualnym. Jedna i druga metoda ma swoje wady i zalety, jednak przy tym zleceniu zastosowana została metoda hybrydowa. Kolejnymi, istotnymi parametrami było określenie wysokości lotu dla zdjęć pionowych oraz odległości od obiektu dla zdjęć poziomych oraz skośnych. Następnie zdefiniowane zostały podłużne i poprzeczne, procentowe pokrycia się zdjęć. Uwzględniona również została deklinacja magnetyczna. Wszystkie te parametry pozwoliły na efektywne zakończenie prac przygotowawczych. – mówi Maciej Dusza.
Założenie realizacyjnej osnowy fotogrametrycznej
Na analizowanym obiekcie została założona oraz pomierzona realizacyjna osnowa fotogrametryczna w postaci fotopunktów. O tym, jak ważna jest osnowa realizacyjna w skanowaniu można przeczytać w artykule “Hybrydowe inwentaryzacje architektoniczne. Kiedy skaning i modele 3D przekłamują rzeczywistość?” Do pomiaru osnowy wykorzystano certyfikowany, zrobotyzowany tachimetr skanujący. Aby możliwe było skuteczne przeprowadzenie postprocessingu pozyskanych danych, osnowa realizacyjna zastała pomierzona w taki sposób, aby zachowany był jeden, spójny układ przestrzenny. Jednym z założeń, jakie zostały przyjęte było uzyskanie wyższej dokładności pomiaru oraz wyznaczenia fotopunktów od wymagań dokładnościowych opracowania. Za punkty osnowy posłużyły punkty charakterystyczne na obiekcie pozwalające na ich jednoznaczną identyfikację oraz przygotowane specjalnie na cele inwentaryzacyjne autorskie targety. Rozmieszczenie targetów było możliwe tylko za zgodą zarządcy obiektu, a sama osnowa została nawiązana do obecnie obowiązującego układu globalnego, ponieważ wcześniej ustalony zakres prac oraz rodzaj dostarczonej dokumentacji tego wymagał. Umiejętne zaplanowanie osnowy jest kluczowe w tego rodzaju zleceniach. Doświadczenie, wiedza w zakresie geodezji, a w szczególności fotogrametrii oraz znajomość oprogramowania, w którym wykonany został postprocessing pozwoliły na efektywne rozplanowanie położenia fotopunktów. – mówi Maciej Dusza.
Zebranie informacji z powietrza
Kolejnym krokiem w całym procesie jest pozyskanie informacji w postaci zdjęć. Aby dokumentacja zdjęciowa mogła być uznana za kompletną, zastosowano kilka technik pozyskania danych, których połączenie dało realizację zadania w stu procentach. Wykorzystano zarówno Bezzałogowy Statek Powietrzny jak i cyfrowy aparat fotograficzny. Nalot przeprowadzono podwójnie – w trybie manualnym oraz automatycznym. Ze względu na występowanie gęstej roślinności przy jednej ze ścian obiektu, nalot musiał zostać wykonany z chirurgiczną wręcz precyzją oraz zachowaniem standardów bezpieczeństwa. Udało się skutecznie przeprowadzić proces tworząc tym samym dokumentację składającą się z około 2000 zdjęć oraz video. Dobrze wykonane zdjęcia są kluczem do pozyskania wiarygodnych danych na etapie postprocessingu. Dzięki zdobytemu doświadczeniu wiedzieliśmy, jakie czynniki wpływają na jakość danych oraz w jaki sposób przeprowadzić misję, aby uzyskać najlepszy wynik. Jeszcze podczas prac terenowych wykonana została wstępna analiza zdjęć, która pozwoliła na szybki audyt pozyskanych informacji i uzupełnienie ich o brakujące elementy. Dzięki szczegółowej analizie udało się wyeliminować tzw. „martwe pola” na całym obiekcie, a pozyskana dokumentacja została poddana dalszej obróbce. – mówi Maciej Dusza.
Postprocessing
Dzięki pozyskanym w poprzednim kroku informacjom, możliwe było przejście do następnego etapu, jakim jest postprocessing. W jego wyniku wygenerowana została między innymi gęsta chmura punktów. Stanowi ona materiał do opracowania modelu mesh 3D, który można przystosować do wydruku 3D. W połączeniu z wykorzystaniem naziemnych skanerów laserowych umożliwia ona wykonanie modelu BIM, wirtualnych wycieczek, wysokorozdzielczych ortofotoplanów oraz wizualizacji. Kompletna dokumentacja została opracowana metodą hybrydową łączącą metodę wektorową jak i rastrową. Opracowanie tą metodą jest możliwe tylko dzięki wykonaniu bardzo szczegółowych ortofotoplanów każdej z elewacji budynku. O ortofotomapach więcej w artykule „Ortofotomapy cyfrowe w procesach inwestycyjnych. Kiedy samowola budowlana zapozuje na zdjęciu lotniczym?” Każda z elewacji została poddana transformacji z układu globalnego na układ lokalny. Wykorzystany został algorytm transformacji Helmerta, dzięki któremu możemy mieć pewność, że ortofotoplan danej elewacji jest wiarygodny. Następnie, nadana została metryczność całego modelu w ramach kontroli wygenerowanego modelu z rzeczywistymi wymiarami obiektu. – mówi Maciej Dusza.
Co zawiera dokumentacja?
Cały proces możemy rozumieć, jako opracowanie danych wiernie przedstawiających układ przestrzennyw 2D i 3D, strukturę techniczną oraz funkcjonalną, geometrię, a także wystrój całego zespołu architektonicznych obiektów, pojedynczych budynków lub tylko ich części. Odtworzenie stanu faktycznego, przy zachowaniu odpowiedniej skali metrycznej pozwala na pełną mierzalność każdego z elementów architektury. Jest to recepta na kompletne przeprowadzenie audytu. Dzięki integracji różnych technik pomiarowych, skaningu laserowego, fotogrametrii naziemnej oraz niskiego pułapu z wykorzystaniem drona, mogliśmy z powodzeniem wykonać i dostarczyć pełną dokumentację w postaci mapy sytuacyjno-wysokościowej w ustalonej z Klientem skali, rzutów podstawowych stanowiących przekrój budynku oraz rzutów poziomych każdej kondygnacji. Następnie przygotowany został rzut więźby dachowej wraz z zaakcentowanymi krawędziami przecięcia się połaci dachowych, mapa inwentaryzacyjna zieleni oraz mapa z naniesionymi instalacjami uzbrojenia technicznego, których wykrycie było możliwe dzięki wykorzystaniu georadaru. Dostarczył on niezbędnych danych do wykonania mapy z danymi podziemnymi. Całość dokumentacji zawierała w sobie również poprzeczne i podłużne przekroje budynku, rzuty ortogonalne zewnętrznych ścian budynku oraz ich architektoniczny wystrój na płaszczyznę pionową. Wykonany został model mesh 3D oraz model BIM całego obiektu połączony z wirtualnym spacerem umożliwiającym pomiar każdego elementu budynku – zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Ostatnim z produktów było wykonanie wizualizacji całego obiektu po rewitalizacji. Zarówno pomiary jak i opracowywana dokumentacja wykonywane były zgodnie z wytycznymi Narodowego Instytutu Dziedzictwa dotyczącymi dobrych praktyk w zakresie wykonywania dokumentacji zabytków architektury współczesnymi metodami rejestracji cyfrowej. W roku 2022 widoczne będą pierwsze zmiany w całym procesie renowacji obiektu, a po skończeniu prac, budynek przyjmie nowych inwestorów oraz najemców. Umiejętne wykorzystanie tych technologii przynosi niesamowite oszczędności czasu oraz bogactwo danych, których pozyskanie tradycyjnymi metodami wiązało się z niebezpieczeństwem lub było wręcz niemożliwe. Cieszy nas fakt, że świadomość społeczna na temat wykorzystania dronów w różnych sektorach gospodarki rośnie z każdym dniem, tworząc tym samym potencjał na coraz to ciekawsze i bardziej wymagające realizacje.– podsumowuje Maciej Dusza.
GEODETIC
Kontakt 608 577 042
biuro@geodetic.co
Niniejszy artykuł jest chroniony prawem autorskim. Zabrania się jego kopiowania i cytowania bez podania źródła i autora. W przypadku zawinionego naruszenia praw autorskich sprawca będzie zobowiązany do naprawienia wyrządzonej szkody poprzez zapłatę sumy pieniężnej w wysokości odpowiadającej trzykrotności stosownego wynagrodzenia, które w chwili jego dochodzenia byłoby należne tytułem udzielenia przez uprawnionego zgody na korzystanie z utworu.
