Skanowanie drewnianego kościoła ? monitoring odchyleń

Na ratunek świątyni

Parę lat temu zespół Scanning3D.pl otrzymał nietypowe zlecenie – miał sprawdzić, czy jedna ze ścian wiejskiego kościółka, która w przeszłości odchyliła się od pionu o około 14 cm, nadal się przemieszcza. Odpowiedź na to pytanie miał przynieść pomiar skanerem laserowym.

Gdyby okazało się, że obiekt nie jest stabilny, to – zgodnie z zaleceniami nadzoru budowlanego – całą ścianę oraz fragment dachu i chóru należałoby rozebrać, a następnie postawić na nowo. Takie działania byłyby jednak mocną ingerencją w zabytkowy charakter kościoła w Kicinie (woj. wielkopolskie). Ten drewniany obiekt powstał w latach 1749-1751. Wewnątrz na ścianach i suficie znajduje się przepiękna rokokowa polichromia. W ochronę kicińskiego kościółka silnie zaangażował się powiatowy konserwator zabytków, który zaproponował, aby do analizy stanu świątyni wykorzystać skanowanie laserowe.

Przekrój pionowy przez świątynię w Kicinie

Oględziny

Pracę rozpoczęliśmy od wizji lokalnej z zaprzyjaźnionym biurem konstrukcyjnym. Obejrzeliśmy wnętrze i teren wokół kościoła, zapoznaliśmy się z dokumentacją remontu sprzed lat oraz poznaliśmy historię świątyni. Została ona wzniesiona na średniowiecznym grodzisku, w miejscu starszego kościoła rozebranego 3 lata przed rozpoczęciem budowy istniejącego obiektu. Po tych pierwszych oględzinach doszliśmy do wniosku, że kilkunastocentymetrowa szczelina, która powstała na dole ściany bocznej przy styku z posadzką (od strony wejścia bocznego po stronie plebani), najprawdopodobniej już się nie powiększa, a ściana nie pochyla. Musieliśmy jednak być tego pewni na 100%.

Po konsultacjach z biurem konstrukcyjnym przyjęliś­my, że monitoring odchyleń powinien być prowadzony przez rok, co kwartał, w różnych warunkach pogodowych. Na podstawie danych z inwentaryzacji pozyskanych metodą skanowania laserowego biuro konstrukcyjne podejmie dalsze odpowiednie kroki.

Wnętrze kościoła w chmurze punktów

Do pracy!

Pierwsze z czterech skanowań wykonaliśmy pod koniec sierpnia. Zgodnie z wytycznymi biura konstrukcyjnego zeskanowaliśmy pagórek, na którym stoi kościół, front plebani i drogę między plebanią a kościołem, a także wnętrze kościoła, wieży i poddasza. Świątynia tak bardzo nam się spodobała, że to pierwsze skanowanie wykonaliśmy w kolorze, choć z technicznego punktu widzenia nie było takiej potrzeby. Zastosowaliś­my skaner Faro Photon 120 oraz markery w postaci tablic i kul. Część z tablic przyjęliśmy za markery bazowe – odnośniki do kolejnych pomiarów. Pierwsze skanowanie zajęło nam 3 dni, pogoda okazała się idealna. Następnie przystąpiliśmy do łączenia chmur punktów oraz opracowania wstępnej inwentaryzacji. W końcu przyszła kolej na spotkanie zespołu odpowiedzialnego za ratowanie kościoła i omówienie pozyskanego materiału (chmur punktów, zdjęć, rysunków 2D). Konstruktorzy na rzutach określili lokalizację podstawowych i dodatkowych przekrojów, a także wskazali, które elementy należy przygotować w innej skali. Nasze doświadczenie we współpracy z architektami, konstruktorami, a przede wszystkim konserwatorami zabytków okazało się niezwykle cenne. W jednym opracowaniu udało nam się połączyć oczekiwania różnych grup zawodowych, które operują różnymi językami.

Dla pełnego obrazu obiektu i jego stanu niezbędne okazało się opracowanie nie tylko przekrojów i rzutów posadzki, lecz także rzutów sufitu oraz więźby, które były przedmiotem dalszej analizy. Dodatkowym, niezwykle cennym materiałem jest kompletny model cyfrowy, dzięki któremu możliwe stanie się odtworzenia obiektu w dowolnym momencie. Ile obiektów bezpowrotnie straconych (np. w pożarach czy powodziach) można by w tej sposób odzyskać, gdyby tylko wcześniej zostały zeskanowane?

Ortofotografia z chmury punktów

Szczęśliwe zakończenie

Następne pomiary wykonywaliśmy w listopadzie, lutym i maju. W lutym „polowaliśmy” na kilka godzin temperatury powyżej 0°C, aby móc skanować na zewnątrz. Podczas tych trzech cykli pozyskaliśmy już chmury monochromatyczne. Czas skanowania był znacznie krótszy – każde trwało około 1,5 dnia. Następnie opracowaliśmy pozyskane chmury oraz zestawiliśmy ze sobą materiały 3D i 2D. Wniosek po porównaniu tych wszystkich przekrojów, rzutów oraz chmur punktów był jeden – budynek jest stabilny, a szczelina nie powiększa się. Pracownia konstrukcyjna zaproponowała mimo to zastosowanie dwóch zabezpieczających ściągów pod posadzką.

Przekrój poziomy kościoła

Kościół w Kicinie stoi nienaruszony, dalej będzie służyć wiernym i cieszyć oczy zwiedzających. Praca naszego zespołu okazała się wielokrotnie tańsza niż alternatywa w postaci rozebrania fragmentu świątyni i postawienia jej od nowa. Jest to wyraźny przekaz dla służb konserwatorskich oraz właś­cicieli obiektów zabytkowych, aby podejmowali odpowiednie dla danego obiektu decyzje po zapoznaniu się z możliwościami, jakie dają nowe technologie.

Piotr Wełniak z zespołem
Scanning3d.pl

Artykuł pochodzi z bezpłatnego niezbędnika GEODETY „SKANOWANIE LASEROWE 2018”