Shukhov塔的三维建模

俄罗斯莫斯科的90岁的舒霍夫塔，不仅处于严重的失修状态，而且还记录了150米高的钢结构。为了支持修复措施，或者在意外崩溃的情况下，要使塔可以观察到几乎，作者使用七个扫描位置进行地面激光扫描，以创建详细的3D模型。

沙波洛夫卡的广播塔建于1919年至1922年，是苏联广播的标志，也是世界著名的俄罗斯前卫建筑的纪念碑。今天，它被称为Shukhov塔，以其设计者V.G. Shukhov(1853-1939)命名，他是一位杰出的俄罗斯工程师。无线电广播开始于1922年，电视广播开始于1937年。1967年，电视塔停止了电视广播，但直到2001年，电视塔一直在广播。

Shukhov塔

距离克里姆林宫南部的几公里，距离六个双曲线彼此组成，加上一套天线。六个夸张部分中的每一个由铆接在一起与水平刚度箍一起的钢杆构成，这形成旋转的双曲线（图1）。上部和下箍或环形成每个胃的基础。下部四个部分具有48杆，每个杆组成24杆。它们在一起形成了用于天线的承载结构。塔对公众不开放。在其90年的存在过程中，已经进行了多种修改，包括顶部（1937和1947）的服务平台建设，以及安装加固环（1973），添加元件以承受VHF-FM天线（1991）和电梯。虽然原装设计保存得很好，但建筑材料不能说同样的措施;钢腐蚀于1991年达到了令人震惊的水平。国家政府在2011年分配资金，并制定了几个项目，但是专家的一致批准。项目之一旨在将塔恢复到其原始的1922年状态，实际上意味着完全重建它。

激励

塔在其当前状态接近崩溃还计划主要只恢复到目前为止还在讨论阶段,美国即瓦维洛夫的历史研究所俄罗斯科学院科技(IHST RAS)决定创建一个非常详细的数字3 d模型的塔,面向包括修复规划者、工程师、(外国)研究人员和普通公众在内的广大观众。IHST RAS发起并组织了该项目，提供资金和存档文件，定义技术规范并开发软件。Trimetari LLC进行了现场调查和随后的3D建模。2012年，塔的90周年纪念和2013年V.G. Shukhov的160周年纪念是这一举措的进一步激励。

激光扫描

大多数原始设计文件已经丢失，并且那些幸存下来的人与“竣工”建设表现出显着的差异。1947年，塔被详细测量并映射。直到最近那些图纸形成了维护工作的基本信息，添加了构造和执行其他修改。然而，附图本身从未更新，因此未能表示当前状态。为了获得最新的模型，决定执行陆地激光扫描。扫描是在2011年12月完成的，导致点云可以使用现有图形作为附加信息来生成3D模型。使用Leica ScanStation2和Faro Focus3D扫描仪。为了捕获塔的外部，在塔的地面上布置在塔架外部的地面上，沿塔沿5至10m的圆形近似相等的距离。为了在中间选择从内部扫描位置捕获下部，并捕获地上扫描的上部，在100米，125米和141米（图2）上采取地上的每个扫描。将扫描仪安装在这些平台上呈现出真正的挑战，因为12月在莫斯科是冷和风的，而且钢铁的严重侵蚀状态并没有增加安全。 Around 100 million points were captured with an accuracy of 7mm, of which 65 million points (Figure 3) with a grid spacing at centimetre level appeared to be feasible for generating the 3D model with an average accuracy of around 1cm. Using standard Leica HDS and B&W targets which were measured by a total station, the scans were connected to the ground control points at the base of the tower and thus georeferenced with respect to the Moscow geodetic control grid. The field works took three operators two days, i.e. six man days in total. However, the actual 3D modelling took many times that number (approximately 300 man days).

三维造型

复杂建筑的三维建模分两个阶段完成。首先，从地理参考点云中可见的点创建一个3D模型。根据杆和环的准确位置、实际扭转角和个别变形量，提取并放置在模型中。接下来，由于小尺寸、遮挡或低反射率而没有在扫描中出现的元素使用现有文档进行建模。这是一项艰苦的工作:成千上万的铆钉、扣板和紧固件必须被建模，并准确地放置在模型中。图4显示了模型的高级细节。2013年11月，该模型作为一种新型数字3D模型的第一份文件提交给了俄罗斯国家科学技术文件档案馆。

结束语

Trimetari LLC进行的实地调查得出了一个3D模型，该模型提供了详细、完整、准确和最新的塔的表现。对于负责翻新或重建塔楼的工程师来说，这是一个有价值的信息来源，因为它使以前从未被存档的元素能够轻松地从舒适的办公室中被检查和测量。它还将协助专门从事科技古迹和文物保护的研究人员。开发了虚拟立体游;公众可以“爬上”这座塔，观察它独特的结构，感受它的历史和计划中的重建。今天，这仍然是一项独立的服务，但很快就可以通过互联网在线使用。