Modeling of quasisymmetric ring elements of the church using data of ground laser scanning

Abstract

Мета цієї роботи – розробити алгоритм математичного тривимірного моделювання типового даху української церкви за даними наземного лазерного сканування та знайти шляхи оптимізації моделі в залежно від набору вхідних даних. Методика. Точність моделювання залежить від даних лазерного сканування. Кількість отриманих точок та їхні точність будуть впливати на кінцевий результат – 3D-модель даху. Враховуючи типову конструкцію даху церкви у формі конусу, можна застосувати стандартний математичний алгоритм моделювання частини споруд типової церкви. Результати. Запропонований алгоритм розроблений у програмному середовищі MathCad. Для розроблення математичного алгоритму використано матеріали 3D-сканування української типової церкви. Алгоритм аналізує розташування точок сканування даху церкви та виконує його усереднення. В результаті роботи алгоритму відбраковано помилкові виміри та отримано модель частини даху, яка утворює оптимальну геометрію споруди. Наукова новизна та практична значущість. Запропонований математичний алгоритм дозволяє автоматизувати деякі процеси моделювання типової української церкви для проектних рішень. Такий спосіб моделювання може застосовуватися для подібних конструкцій інших будівель.The aim of this work is to develop an algorithm for mathematical three-dimensional modeling of a typical roof of a Ukrainian church based on ground-based laser scanning and to find ways to optimize the model depending on the input data set. Method. The accuracy of the simulation depends on the laser scan data. The number of points obtained and their accuracy will affect the final result – 3D model of the roof. Given the typical design of the church roof in the shape of a cone, you can apply the standard mathematical algorithm for modeling part of the buildings of a typical church. Result The proposed algorithm was developed in the MathCad software environment. 3D scanning materials of the Ukrainian typical church were used to develop the mathematical algorithm. The algorithm analyzes the location of the scanning points of the church roof and performs its averaging. As a result of the algorithm, erroneous measurements were rejected and a model of the part of the roof was obtained, which forms the optimal geometry of the structure. Scientific novelty and practical significance. The proposed mathematical algorithm allows to automate some modeling processes of a typical Ukrainian church for design decisions. This method of modeling can be used for similar structures of other buildings.