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ADVANTAGES and LIMITATIONS VOLUME I João

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ADVANTAGES and LIMITATIONS VOLUME I João PHOTOGRAMMETRY AS A SURVEYING TECHNIQUE APPLIED TO HERITAGE CONSTRUCTIONS RECORDING - ADVANTAGES AND LIMITATIONS VOLUME I João Ricardo Neff Valadares Gomes Covas Dissertação de Natureza Científica para obtenção do Grau de Mestre em ARQUITECTURA Orientação Professor Auxiliar Luis Miguel Cotrim Mateus Professor Auxiliar Victor Manuel Mota Ferreira Constituição do Júri Presidente: Professor Auxiliar Jorge Manuel Tavares Ribeiro Vogal: Professora Auxiliar Cristina Delgado Henriques DOCUMENTO DEFINITIVO Lisboa, FAUL, Dezembro de 2018 PHOTOGRAMMETRY AS A SURVEYING TECHNIQUE APPLIED TO HERITAGE CONSTRUCTIONS RECORDING - ADVANTAGES AND LIMITATIONS VOLUME I João Ricardo Neff Valadares Gomes Covas Dissertação de Natureza Científica para obtenção do Grau de Mestre em ARQUITECTURA Orientação Professor Auxiliar Luis Miguel Cotrim Mateus Professor Auxiliar Victor Manuel Mota Ferreira Constituição do Júri Presidente: Professor Auxiliar Jorge Manuel Tavares Ribeiro Vogal: Professora Auxiliar Cristina Delgado Henriques DOCUMENTO DEFINITIVO Lisboa, FAUL, Dezembro de 2018 RESUMO A presente dissertação tem por objectivo investigar e evidenciar as vantagens da aplicação da fotogrametria, e possíveis integrações com outros métodos de levantamento, como seja o varrimento laser terrestre, posicionamento por GPS, entre outros, para realizar levantamentos de construções patrimoniais ou eruditas e a respectiva produção de documentação base para viabilizar intervenções de conservação, restauro ou reabilitação. A motivação para a investigação advém da aplicação flexível, versátil, simples, acessível, e baixo-custo da fotogrametria em projectos de levantamento pequenos ou extensos. Tenciona- se igualmente colmatar as desvantagens tradicionais da fotogrametria, nomeadamente a transição entre espaços interiores e exteriores, e registo de espaços estreitos, de difícil acesso, e de geometrias complexas, num único projecto de documentação. Pretende-se ultrapassar estas dificuldades através da utilização máxima das potencialidades da fotogrametria com o uso de imagens olho de peixe e apenas como último recurso utilizar instrumentos complementares. No caso de estudo principal, o Castelo do Convento de Cristo, demonstra-se a aplicação dos métodos investigados. Nos casos de estudo secundários abordam-se problemas parcelares, desde elementos decorativos até à totalidade do edificado: Convento dos Capuchos, em Sintra; Alcáçova e trecho de muralha do Castelo de Sesimbra; Igreja de Stº André, em Mafra; entre outros. Os casos auxiliaram na determinação de procedimentos a generalizar posteriormente. Por fim, propõem-se algoritmos que auxiliam na produção de documentação. PALAVRAS CHAVE | Técnicas de Levantamento Arquitectónico | Fotogrametria Arquitectónica | | Património Cultural | Conservação, Restauro e Reabilitação | | Imagens Olho-de-Peixe | i Page intentionally left blank ii ABSTRACT The present dissertation aims to research and demonstrate the advantages of the application of photogrammetry, and its possible integrations with other methods, such as terrestrial laser scanning, GPS positioning, and among others, to perform surveys of heritage or erudite buildings and respective production of base documentation to enable interventions of conservation, restoration, or rehabilitation. The motivation for researching is due to the flexible, versatile, simple, affordable, and low-cost application of photogrammetry in small and extensive survey projects. It is also intended to overcome the traditional disadvantages of photogrammetry, such as the transition between interior and exterior spaces, and difficulty of recording narrow, hard-to-access, and complex geometric spaces, in a single project. It is intended to overcome such challenges by maximizing the potential uses of photogrammetry with the use of fisheye images and by using other survey instruments as a last resort. In the main case study, the Castle of the Convent of Christ, the application of the investigated methods is demonstrated. In the secondary case studies, partial problems are addressed, ranging from decorative elements to the entire building: Convento dos Capuchos, in Sintra; Citadel and section of a wall of the Castle of Sesimbra; Igreja de St André, in Mafra; among others; The case studies aided in determining general procedures. Finally, algorithms that accelerate the production of documentation are proposed. KEY WORDS | Architectural Survey Techniques | Architectural Photogrammetry | | Cultural Heritage | Conservation, Restoration, and Rehabilitation | | Fisheye Images | iii Page intentionally left blank iv AGRADECIMENTOS Agradeço a todos que contribuíram de forma directa ou indirecta para esta dissertação. Em especial, agradeço: À minha família pelo seu apoio. Aos meus amigos pelo estado de espírito alegre. Ao Professor Luís, o Professor Victor, a Margarida Barbosa, o Mosab Bazargani, o Professor José Aguiar, e o João Oliveira pelo apoio, pela companhia, e orientação durante o desenvolvimento do trabalho. Ao grupo de investigação ArcHC_3D e a Faculdade de Arquitectura. À DGPC e a Administração do Convento de Cristo. Ao Professor José Crespo por auxiliar na escolha do tema em que esta dissertação se insere e que coincide com o meu gosto: a realização de levantamentos de edifícios, o uso da máquina fotográfica, e a apreciação do bom gosto artístico nas obras. v Page intentionally left blank vi ACKNOWLEDGMENTS I thank for everyone who contributed directly or indirectly to this dissertation. In particular, I thank for: My family for their support. My friends for their joyful state of mind. Professor Luís, Professor Victor, Margarida Barbosa, Mosab Bazargani, Professor José Aguiar, and João Oliveira for their support, for their company, and guidance during the development of the dissertation. The research group ArcHC_3D and The Faculty of Architecture. The DGPC and the Administration of The Convent of Christ Professor José Crespo for helping me choosing the subject of the dissertation that matches with my personal preferences: survey of buildings, the use of a photographic camera, and appreciation of the aesthetics in constructions. vii Page intentionally left blank viii INDEX OF CONTENTS Resumo ........................................................................................................................................... i Abstract ........................................................................................................................................ iii Agradecimentos ............................................................................................................................ v Acknowledgments ........................................................................................................................ vii Index of Contents .......................................................................................................................... ix Index of Figures ........................................................................................................................... xiii Index of Tables ............................................................................................................................ xix Index of Abbreviations and Glossary........................................................................................... xxi 1. INTRODUCTION ......................................................................................................................... 1 1.1. Research Subject and Background ..................................................................................... 1 1.2. Research Question (s) ........................................................................................................ 3 1.3. Hypothesis .......................................................................................................................... 3 1.4. The Contributions in The Context of Society ..................................................................... 4 1.5. Motivation .......................................................................................................................... 4 1.6. Objectives ........................................................................................................................... 5 1.7. Methodology and Expected Contents ................................................................................ 6 2. DOCUMENTATION AND PHOTOGRAMMETRY CONCEPTS ........................................................ 9 2.1. On Surveying and Documentation ..................................................................................... 9 2.1.1. On the Skills of the Surveyor ..................................................................................... 10 2.1.2. The Documentation of The Observed Reality ........................................................... 11 2.1.3. The Nature of a Survey .............................................................................................. 12 2.1.4. Types of Survey ......................................................................................................... 13 2.2. Procedures for Documenting ........................................................................................... 17 2.2.1. Principles, Guides, and Specifications ....................................................................... 18 2.2.2. Some Institutions Contributing Towards Cultural Heritage ...................................... 21 2.3. The Survey Instruments and Methods ............................................................................
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