The use of digital technologies in assessing the technical condition of historic structures

• Autorzy: Szostak Bartosz , Wac Michał

Identyfikatory

DOI

10.35784/bud-arch.6669

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie technologii cyfrowych w ocenie stanu technicznego obiektów zabytkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article explores the use of modern digital technologies, such as 3D scanning and photogrammetry, in assessing the technical condition of historic structures. It compares traditional and digital inventory methods, emphasising the advantages of the latter in the precise and rapid acquisition of spatial data. Three types of laser scanning are described–simplified, handheld, and stationary–along with their applications in monument documentation. Case studies are presented where digital technologies were applied to the analysis and conservation of structures such as the ruins of Melsztyn Castle, Czersk Castle, the historic brickworks in Izbica, and the Juliusz Osterwa Theatre in Lublin. The findings demonstrate that these technologies enhance inventory accuracy, enable the detection of damage invisible to the naked eye, and save time and resources. Challenges related to processing large volumes of data and the need for specialised knowledge and standards are also discussed. In conclusion, the application of digital technologies in cultural heritage protection offers significant benefits and is invaluable for preserving monuments for future generations.

PL

Niniejszy artykuł analizuje wykorzystanie nowoczesnych technologii cyfrowych, takich jak skanowanie 3D i fotogrametria, w ocenie stanu technicznego zabytkowych obiektów. Porównano tradycyjne i cyfrowe metody inwentaryzacji, podkreślając zalety tych drugich w precyzyjnym i szybkim pozyskiwaniu danych przestrzennych. Opisano trzy rodzaje skaningu laserowego – uproszczony, ręczny i stacjonarny – wraz z ich zastosowaniami w dokumentacji zabytków. Przedstawiono studia przypadków, w których technologie cyfrowe zostały zastosowane do analizy i konserwacji obiektów takich jak ruiny zamku w Melsztynie, zamek w Czersku, zabytkowa cegielnia w Izbicy oraz Teatr im. Juliusza Osterwy w Lublinie. Wyniki pokazują, że technologie te zwiększają dokładność inwentaryzacji, umożliwiają wykrywanie uszkodzeń niewidocznych gołym okiem oraz oszczędzają czas i zasoby. Omówiono również wyzwania związane z przetwarzaniem dużych ilości danych oraz potrzebą specjalistycznej wiedzy i standardów. Podsumowując, zastosowanie technologii cyfrowych w ochronie dziedzictwa kulturowego oferuje znaczące korzyści i jest nieocenione dla zachowania zabytków dla przyszłych pokoleń.

Słowa kluczowe

EN

digital technologies; 3D scanning; photogrammetry; technical condition assessment; historic structure; digital inventory; monument conservation; 3D models

PL

technologie cyfrowe; skanowanie 3D; fotogrametria; ocena stanu technicznego; obiekty zabytkowe; inwentaryzacja cyfrowa; konserwacja zabytków; modele 3D

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 23, no. 4
• Strony: 151--172
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Szostak Bartosz

• Katedra Konserwacji Zabytków; Wydział Budownictwa i Architektury; Politechnika Lubelska

• https://orcid.org/0000-0002-2325-7103

autor

Wac Michał

• Department of Heritage Built; Faculty of Civil Engineering and Architecture; Lublin University of Technology

• https://orcid.org/0009-0001-7640-9721

Bibliografia

• [1] Antón D. Al-Habaibeh A., Queiroz T., “Generating 3D CAD models from laser scanning point cloud data to monitor and preserve heritage buildings”, in Building Engineering Facing the Challenges of the 21st Century, Bienvenido-Huertas D. and Durán-Álvarez J. Eds. Singapore: Springer Nature Singapore, vol. 345, (2023), 659-676. https://doi.org/10.1007/978-981-99-2714-2_35
• [2] Canevese, E. P. and De Gottardo, T. “Beyond point clouds and virtual reality. Innovative methods and technologies for the protection and promotion of cultural heritage” ISPRS – International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLII-5/W1, (2017) 685-691, https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-5-W1-685-2017
• [3] Chelaru B., Onuțu C., Ungureanu G., Șerbănoiu A. A., “Integration of point cloud, historical records, and condition assessment data in HBIM”, Automation in Construction, vol. 161, (2024), 105347. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2024.105347
• [4] Crisan A. Pepe M., Costantino D., Herban S., “From 3D point cloud to an intelligent model set for cultural heritage conservation”, Heritage, vol. 7(3), (2024), 1419-1437. https://doi.org/10.3390/heritage7030068
• [5] Dong P., Chen Q., LiDAR remote sensing and applications, CRC Press, 2017.
• [6] Drobek K., Trochonowicz M., “Analysis of the technical condition of the inner facades of the Donjon at the Klodzko Fortress”, Budownictwo i Architektura, vol. 23 (1), (2024), 087-100. https://doi.org/10.35784/bud-arch.5517
• [7] Drobek K. Szostak B., Królikowski W., “Stocktaking methods of facilities in a state of ruin”, Budownictwo i Architektura, vol. 17(4), (2019), 5-15. https://doi.org/10.24358/Bud-Arch_18_174_01
• [8] Escudero P. A., “Scan-to-HBIM: automated transformation of point clouds into 3D BIM models for the digitization and preservation of historic buildings”, VITRUVIO - International Journal of Architectural Technology and Sustainability, vol. 8(2), (2023), 52-63. https://doi.org/10.4995/vitruvio-ijats.2023.20413
• [9] Gleń P., Krupa K., “Comparative analysis of the inventory process using manual measurements and laser scanning”, Budownictwo i Architektura, vol. 18(2), (2019), 21-30. https://doi.org/10.35784/bud-arch.552
• [10] Kantaros A. Ganetsos T., Petrescu F. I. T., “Three-dimensional printing and 3D scanning: emerging technologies exhibiting high potential in the field of cultural heritage”, Applied Sciences, vol. 13(8), (2023), 4777. https://doi.org/10.3390/app13084777
• [11] Kładź M., Borkowski A., “Using BIM for the development of accessibility”, Budownictwo i Architektura, vol. 23(2), (2024), 005-013. https://doi.org/10.35784/bud-arch.5693
• [12] Kruse K., Schönenberger E., “Archiving the third dimension: production, maintenance and use of 3D models in cultural heritage management”, in 3 Dimensions of Digitalised Archaeology, Hostettler M. et al. Eds. Cham: Springer International Publishing, 2024, 205-219. https://doi.org/10.1007/978-3-031-53032-6_12
• [13] Kwoczyńska B., Nowak K., Woźniak K., “3D modelling of historic buildings based on integrated data from airborne and terrestrial laser scanning”, Geomatics, Landmanagement and Landscape, vol. 4, (2023), 259-273. https://doi.org/10.15576/GLL/2023.4.259
• [14] Kysil O., Kosarevska R., Levchenko O., “The innovation of accounting and certification of historic architectural monuments using BIM technology”, Budownictwo i Architektura, vol. 19(2), (2020), 5-18. https://doi.org/10.35784/bud-arch.888
• [15] Llabani A., Abazaj F., “3D documentation of cultural heritage using terrestrial laser scanning”, Journal of Applied Engineering Science, vol. 22(2), (2024), 267-271. https://doi.org/10.5937/jaes0-50414
• [16] Mikhail E., Bethel J., McGlone J., Introduction to Modern Photogrammetry, Wiley, 2001
• [17] Milosz M., Kęsik J. (Eds.), 3D information technologies in cultural heritage preservation and popularisation. MDPI, 2023. Available: https://www.mdpi.com/books/book/6702 https://doi.org/10.3390/books978-3-0365-6282-7
• [18] Montesanto M. Carletti M., Alvaro C., Pucci M., Saad H., “3D scanning for the preservation of the archaeological heritage: the case of Amrit (Syria) 3D”, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLVIII-M-2-2023, (2023), 1073-1080. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLVIII-M-2-2023-1073-2023
• [19] Padmanabhan P., Zhang C., Charbon E., “Modeling and analysis of a direct time-of-flight sensor architecture for LIDAR applications”, Sensors vol. 19, (2019), 5464. https://doi.org/10.3390/s19245464
• [20] Prokop A., Nazarko P., Ziemiański L., “Digitalization of historic buildings using modern technologies and tools”, Budownictwo i Architektura, vol. 20(2), (2021), 083-094. https://doi.org/10.35784/bud-arch.2444
• [21] Puerta A., Jimenez-Rodriguez R., Fernandez-Vidal S., Fernandez-Vidal S., Photogrammetry as Engineering Design Tool, IntechOpen, 2020.
• [22] Salamanca S., Merchán P., Espacio A., Pérez E., Merchán M. J., “Segmentation of 3D point clouds of heritage buildings using edge detection and supervoxel-based topology”, Sensors, vol. 24(13), (2024), 4390. https://doi.org/10.3390/s24134390
• [23] Szmygin B., Trochonowicz M., Klimek B., Szostak B., Badania techniczne historycznych ruin, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, 2018.
• [24] Tanasi D. Stroud K., Cardona D., Calderone D., Trapani P., Pirone F., “Digital preservation and archaeoastronomical insights: 3D digitization of megalithic heritage in the Maltese Archipelago”, Journal of Applied Geophysics, vol. 227, (2024), 105434. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2024.105434
• [25] Uchański Ł., Karsznia K., “The use of Terrestrial Laser Scanning for the purposes of preparing technical documentation in BIM technology”, Budownictwo i Architektura, vol. 17(3), (2018), 189–199. https://doi.org/10.24358/Bud-Arch_18_173_14
• [26] Wang J., Song J., Feng M., “Spatial virtual recovery design technology of ancient buildings based on 3D laser scanning technology”, AIP Advances, vol. 14(5), (2024), 055324. https://doi.org/10.1063/5.0192188
• [27] Yastikli N., “Documentation of cultural heritage using digital photogrammetry and laser scanning”, Journal of Cultural Heritage, vol. 8(4), (2007), 423-427. https://doi.org/10.1016/j.culher.2007.06.003
• [28] Yilmaz H. M., Taglieri G., Quaresima R., “Documentation of historical monuments using laser scanning and photogrammetry”, Journal of Cultural Heritage, vol. 9(4), (2008), 423-427 . https://doi.org/10.1016/j.culher.2007.10.007
• [29] Technical data sheet. https://3d.tpi.com.pl/wp-content/uploads/2022/03/geoslam_zeb-horizon.pdf. Geoslam Zeb Horizon, 01.10.2024.
• [30] Technical data sheet. https://tpi.com.pl/assets/zdjecia/katalogiTPI/katalog_geodezja_2017_-18.pdf. Faro Focus S150, 01.10.2024.
• [31] Technical data sheet. https://tpi.com.pl/wp-content/uploads/2023/01/matterport_pro2_ulotka.pdf. Matterport Pro 2, 01.10.2024.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).