Zastosowanie nowoczesnych narzędzi modelowania 3D do określenia stanu technicznego zabytkowych obiektów budowlanych

Głównym celem projektu jest ocena możliwości zastosowania nowoczesnych technologii geoinformacyjnych – optycznych, fizykalnych oraz algorytmicznych do badania stanu technicznego konstrukcji budowlanych umożliwiających analizy SHM (structural health monitoring) w procesie zarządzania ryzykiem.

Prace badawcze są prowadzone na terenie: Pałacu Mieroszewskich (obiekt powstały w 1702 r.), zamku warownego wybudowanego w czasach króla Kazimierza Wielkiego (1358 r.) wraz z unikalną wieżą średniowieczną, oraz Domu Modlitwy „Mizrachi” – zabytkowej synagodze z początku XIX w., w której zachowały się cenne polichromie narażone na szkodliwe działania warunków środowiskowych. Z racji swojej wagi historycznej, wspomniane obiekty nie mogą podlegać klasycznym pomiarom geodezyjnym czy budowlanym, bazującym bardzo często na technikach inwazyjnych (montaż znaków oraz aparatury pomiarowej bezpośrednio na badanych konstrukcjach). Jedynymi dopuszczalnymi metodami, umożliwiającymi pozyskiwanie powtarzalnych odczytów, są rozwiązania bazujące na fotogrametrii oraz detekcji zdalnej (np. skanowanie laserowe). Co więcej istnieją problemy z dostępnością do stale pojawiających się oznak uszkodzeń konstrukcji (szczeliny i dylatacje), które determinują konieczność wykorzystywania niewielkich i w pełni mobilnych technologii pomiarowych ze szczególnym uwzględnieniem wersji niskobudżetowych („low-cost”).

Proponowane badania dotyczą wykorzystania technik mobilnych oraz tzw. „fotomonitoringu” do oceny postępujących zmian geometrycznych konstrukcji wspomnianych obiektów. W ramach wykonanych cyklicznie obserwacji, a następnie przetwarzania danych w specjalistycznym oprogramowaniu, przetestowane zostaną możliwości, jakie daje współczesna technologia mobilna (bazująca na smartfonach oraz bezzałogowych statkach powietrznych UAV – „dronach”). Planowane jest również wykorzystanie technologii naziemnego skaningu laserowego (TLS). Wszystkie wymienione metody optyczne łączy szybkość i łatwość pozyskiwania dużej ilości danych w stosunkowo krótkim czasie. Ponadto są one bezinwazyjne, czyli nie wymagają ingerencji w powierzchnię badanego obiektu. Jest to bardzo istotne przy inwentaryzacji obiektów zabytkowych, kiedy każde naruszenie ścian musi być konsultowane z konserwatorem.

Testowanie najnowocześniejszych technologii pomiarowych jest możliwe dzięki współpracy z otoczeniem gospodarczym. W realizację projektu zaangażowana jest firma NaviGate Sp. z o.o., która specjalizuje się w pozyskiwaniu danych za pomocą bezzałogowych statków powietrznych (technologii UAV) oraz ich opracowywaniu. Z kolei, dzięki firmie ULTRAXIS produkującej wysokiej klasy urządzenia pomiarowe, w badaniach wykorzystane zostaną dane z precyzyjnych pochyłomierzy. Projekt realizowany będzie również we współpracy interdyscyplinarnej, angażując specjalistów z zakresu geodezji inżynieryjnej, geoinżynierii, fotogrametrii i teledetekcji oraz przetwarzania danych przestrzennych. Planowana jest także współpraca międzyinstytucjonalna angażująca Politechnikę Warszawską, Muzeum Zagłębia oraz firmy prywatne. W efekcie, wykorzystana zostanie podpisana wcześniej umowa o współpracy z Dyrekcją Muzeum dająca dostęp do bogatej dokumentacji geologicznej, geotechnicznej oraz hydrogeologicznej.

Niniejszy projekt jest finansowany ze środków grantu Rady Naukowej Dyscypliny Inżynieria Lądowa, Geodezja i Transport. Stanowi on kontynuację realizowanego już w Zakładzie projektu pt. „Ocena i modelowanie zmian geometrycznych konstrukcji obiektów zabytkowych zlokalizowanych na terenach zagrożonych”.

Planowanym uwieńczeniem realizacji projektu na obiektach Muzeum Zagłębia w Będzinie będzie przygotowanie wspólnego wniosku grantowego w zakresie ochrony dziedzictwa narodowego, przy rozpatrzeniu zarówno programów krajowych jak i międzynarodowych.

Stan elewacji Pałacu Mieroszewskich

Szczelina na wewnętrznej ścianie Pałacu

Zamek warowny w Będzinie

Najbardziej zagrożony fragment zamku