رویکرد چند مقیاسی CityGML برای حفاظت و مدیریت میراث فرهنگی: مطالعه موردی شهر قدیمی تارانتو (ایتالیا)

خلاصه

هدف این مقاله ارائه یک رویکرد اختصاصی برای تحقق یک مدل CityGML برای ارزش‌گذاری و حفاظت از میراث فرهنگی موجود است. به طور خاص، برای شهر باستانی تارانتو (ایتالیا)، چندین سطح از جزئیات (LOD) ساخته شده است. مدل‌های CityGML در LOD1 برای دوره‌های شاخص، که با تغییرات شهری از اواسط دهه 1800 تا امروز مشخص می‌شوند، محقق شدند. برای دستیابی به این هدف، اهمیت زیادی به فرآیند یکپارچه سازی فرمت های مختلف فایل اختصاص داده شد. یک رویکرد سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای ساخت مدل CityGML در LOD1 قرار داده شده است. علاوه بر این، این مطالعه همچنین بر تحقق یک مدل CityGML در LOD3 از یک پل با علاقه تاریخی و معماری خاص، به نام “Ponte di Porta Napoli” متمرکز شد. همچنین در شهر تارانتو واقع شده است. در مورد دوم، مدل CityGML با شروع بررسی ژئوماتیک محقق شد. بنابراین، پروژه ای که به این ترتیب ساختار یافته است، ابزار مهمی برای به اشتراک گذاری اطلاعات سرزمینی (ژئو ارجاع شده) است. مدل‌های CityGML نشان‌دهنده پشتیبانی معتبر برای فرآیندهای برنامه‌ریزی فضایی و اقدامات برای حفاظت، نظارت و حفاظت از عناصر شهری است.

کلید واژه ها:

مدل شهر سه بعدی ; LOD ; میراث فرهنگی ; نقشه های تاریخی ; GIS شهری

1. معرفی

مدیریت و حفاظت از میراث فرهنگی یک شهر از طریق ابزارهای دیجیتالی، هدفی است برای حفاظت از شواهد گذشته و سپس انتقال آن به نسل‌های آینده و حفظ هویت یک مکان و جمعیت آن. در واقع، دگرگونی‌های شهری ناشی از انسان یا تغییرات زمین در اثر عوامل طبیعی مختلف منجر به تغییراتی در ظاهر و شکل مراکز شهری شده است [ 1 ، 2 ].

اگرچه اکثر مراکز شهر تاریخی بر بافت شهری ثابت تکیه می کنند، اما هنوز در طول دهه ها تغییراتی وجود دارد که خطر از دست دادن حس مکان، اتصال و بافت اجتماعی، یکپارچگی محیطی و پایه های فرهنگی را در پی دارد. در سال های اخیر، به دلیل حفاظت ضعیف از مراکز تاریخی، شاهد تلفات نگران کننده هویت شهری هستیم. مفهوم حفاظت شهری شامل حفظ شخصیت و شکل شهری تاریخی یک جامعه، کیفیت معماری ساختارهای آن، الگوهای خیابانی، مبلمان آن و سایر ویژگی های فیزیکی است. تمرکز اصلی حفاظت بر حفاظت و نگهداری از بناها و بناهای باستانی با اهمیت یا علاقه تاریخی و معماری است.

فرآیند حفاظت باید با هدف استفاده عاقلانه و سودمند از منابع طبیعی، ساختمانی، انسانی و مالی که در آن بنای تاریخی ایجاد شده است، باشد. بنابراین، برای حفظ میراث تاریخی و فرهنگی یک مرکز شهری باستانی، باید آن را از منظر اجتماعی و اقتصادی به عنوان یک فرآیند واحد و یکپارچه بر اساس سیاست های برنامه ریزی مورد توافق در نظر گرفت. در نتیجه، در حفظ ویژگی‌های یک منطقه شهری، توجه به کل شهری به جای شایستگی معماری تک ساختمان‌ها ضروری است. حفظ مناطق تاریخی تنها به معنای حفظ میراث ارزشمند نیست، بلکه به معنای ارتقای آن و ادغام هماهنگ شهر قدیم و جدید است. در این زمینه،

از طریق یک نمایش دیجیتال، تکامل تاریخی مرکز شهری به منظور شناسایی تغییرات و تعریف مداخلات بازیابی و حفاظت مورد ارزیابی قرار گرفت.

مدل های سه بعدی شهر ابزاری معتبر برای مدیریت و تجسم شهر در یک دوره خاص و در عین حال تجزیه و تحلیل تغییرات در طول سالیان است. در واقع، مدل‌های شهر سه بعدی مناطق شهری امکان مدل‌سازی زمین، ساختمان‌ها، پل‌ها، پوشش گیاهی، زیرساخت‌ها و غیره را می‌دهد.

روش‌ها و تکنیک‌های مختلفی برای نمایش سه‌بعدی شهرها توسعه یافته‌اند، مانند اکستروژن ردپای ساختمان از داده‌های اسکنر لیزری هوابرد (ALS) [ 3 ] یا استفاده از تصاویر هوایی مورب به منظور استخراج یک مدل شهری سه‌بعدی [ 4 ] . امکان ساخت مدل های سه بعدی از شهرها با حسگرهای هیبریدی ALS-فتوگرامتری وجود دارد [ 5 ]]. به طور خاص، از نقطه نظر فتوگرامتری، امکان ساخت مدل‌های سه‌بعدی بافت‌دار ساختمان‌ها با استفاده از الگوریتم‌های مبتنی بر ساختار از حرکت (SfM) / استریو چند نمای (MVS) ارزیابی شده است: این رویکردها منجر به یک شی سه‌بعدی از شهر در یک سیستم مرجع خاص است اما هیچ اطلاعات معنایی ارائه نمی کند. علاوه بر استفاده از حسگرها بر روی سکوهای هوایی، مدل‌های سه بعدی شهر را می‌توان با ابزارهای زمینی نیز بدست آورد. برای مثال StreetMapperیک سیستم نقشه برداری سه بعدی پویا است که از جدیدترین فناوری اسکن لیزری شرکت Riegl استفاده می کند. دومی دارای چهار اسکنر لیزری دوبعدی است که با عملکرد بالای ماهواره سیستم ناوبری جهانی (GNSS) و سیستم ناوبری اینرسی ادغام شده است: این پیکربندی امکان مجموعه ای کارآمد از ابرهای نقطه سه بعدی متراکم و پوشاننده منطقه را نیز در محیط های شهری فراهم می کند [ 6 ]. رویکرد دیگر مبتنی بر مجموعه‌های تصاویر سه‌بعدی جغرافیایی استریو چند نمای است. در واقع، به لطف استفاده از این دوربین های متصل به سیستم های GNSS/اینرسی، می توان موقعیت و نگرش هر تصویر را به دست آورد. بنابراین، با استفاده از الگوریتم‌های تطبیق تصویر، می‌توان مدل‌های سه بعدی مناطق شهری را ساخت [ 7 ].

CityGML، یک کنسرسیوم فضایی باز (OGC) فرمت داده های استاندارد سه بعدی، برای ارائه مدل های شهر با داده های معنایی توسعه یافته است [ 8 ]. CityGML یک مدل اطلاعات معنایی رایج برای نمایش اشیاء شهری سه بعدی است که می تواند در برنامه های مختلف به اشتراک گذاشته شود [ 9 ]. به طور خاص، به دست آوردن پنج سطح متوالی به خوبی تعریف شده از جزئیات امکان پذیر است: LOD0 – منطقه ای، چشم انداز. LOD1 – شهر، منطقه؛ LOD2 – مناطق شهری، پروژه ها. LOD3-مدل های معماری (خارج)، نشانه ها؛ و LOD4-مدل های معماری (داخلی).

رویکرد مدل سه بعدی CityGML در چندین شهر، مانند ساخت مدل برلین (آلمانی) [ 10 ] یا برای شهر استانبول (ترکیه) [ 11 ] به کار گرفته شد. برای ساخت شهر وین (اتریش)، یک مدل مجازی یکپارچه، معنایی، سه بعدی و مبتنی بر CityGML تحقق یافت [ 12 ]. داده های سه بعدی جغرافیایی سه بعدی پراگ (جمهوری چک) از طریق تبدیل از قالب داده های اختصاصی به مدل داده باز ساخته شده است [ 13 ].

هدف این مقاله شناسایی یک روش مناسب قادر به ارزیابی تکامل شهری بخشی از شهر قدیمی تارانتو و ساخت یک مدل سه‌بعدی CityGML در سطح LOD1 برای ساختمان‌ها و زمین است، در حالی که در سطح LOD3 برای یک پل با علاقه خاص تاریخی-معماری-شهری.

2. روش

ساخت مدل شهر سه بعدی که هدف آن توصیف هندسی و معنایی منطقه شهری خاص است، از طریق مراحل زیر قابل تحقق است:

تحقیق و تجزیه و تحلیل اسناد کارتوگرافی و شمایل نگاری (به بخش 3.2.1 مراجعه کنید ).
ارجاع جغرافیایی نقشه ها و پیکربندی فضایی شیء استنتاج شده از اسناد تاریخی (به بخش 3.2.2 مراجعه کنید ).
ساخت فایل های برداری از چندین دوره زمانی برای به دست آوردن مدل های سه بعدی (به بخش 3.2.3 مراجعه کنید ).
ساختن یک شکل فایل (چند ضلعی) مؤسسه تحقیقات سیستم‌های محیطی (ESRI) از ویژگی‌هایی که منطقه شهری را مشخص می‌کنند، مانند ساختمان‌ها و پل‌ها (به بخش 3.2.3 مراجعه کنید ).
تبدیل فایل به مدل CityGML (به بخش 3.2.3 مراجعه کنید ).

در گام اول، برای بازسازی تحولات تاریخی، جمع آوری مجموعه ای از اسناد گرافیکی و شمایل نگاری متشکل از فهرست نماها و بازنمایی های شهر، مجموعه تصاویر عکاسی و صندوق اسناد/گراف ها ضروری است. مربوط به وقایع شهر است که در آرشیو دولتی تارانتو و آرشیو تاریخی شهرداری نگهداری می شود.

گام بعدی، ارجاع جغرافیایی هر نقشه، از اهمیت اساسی برخوردار است، زیرا نه تنها می‌توان کل مجموعه نقشه‌برداری را در یک سیستم مرجع واحد در دسترس داشت، بلکه ابزاری معتبر برای تجسم و تعیین تکامل تاریخی محیط شهری است. .

برای هر دوره شناسایی شده، در نرم افزار ArcGIS، یعنی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای کار با نقشه ها و اطلاعات جغرافیایی که توسط موسسه تحقیقات سیستم های محیطی (ESRI) نگهداری می شود، می توان نقشه برداری مربوطه را بردار کرد و یک شکل فایل ESRI جداگانه برای آن ایجاد کرد. هر دوره مرجع و یک ویژگی چند ضلعی از عناصر شهری شهر را تداعی می کند. به طور خاص، شکل ساختمان ها از جدیدترین کارتوگرافی موجود با دقت زیرمتری سازگار با مقیاس نمایش، همانطور که در بخش 3.2.2 توضیح داده شده است، به دست آمده است.(کارتوگرافی مرجع). متعاقباً، در محیط GIS، شکل ساختمان‌ها با شکل نقشه‌های سازمان‌دهی شده به صورت کاهشی بر اساس دوره مرجع مقایسه شد. در صورت تخریب یا ساختن سازه‌های جدید، نقشه‌برداری اولیه تغییر کرد.

به این ترتیب، می توان اطلاعات هندسی را با داده های ارتفاعی ترکیب کرد و در نتیجه یک پایگاه داده با لایه های اطلاعاتی مختلف جمع آوری شده و متنی ایجاد کرد: ساختمان ها، دیوارهای مرزی و سایر عناصر ضروری قلمرو، اما همچنین می توان مقصد استفاده و زمان ساخت را نیز تعیین کرد. دسته بندی، نمایش داده شده و در دنیای برداری نمایش داده می شود. با در نظر گرفتن آخرین دوره، ارتفاع ساختمان ها از نقشه کشی عددی به دست آمد. برای دوره های قبل ارتفاع بناها با تحلیل بصری و کیفی منابع شمایل نگاری و تاریخی به دست می آمد.

هنگامی که داده ها به طور مناسب کدگذاری شدند، می توان از طریق برنامه ArcScene سیستم ArcGIS یک نمای سه بعدی ساخت [ 14 ].]. با استفاده از این نرم افزار در واقع، فایل های شکل دوبعدی ESRI حاوی اطلاعات ارتفاعی نسبی را می توان با ارجاع به مقدار نسبی موجود در فیلد در نمای سه بعدی مشاهده کرد. سطح تجسم با دسته بندی ها و پانسمان های مختلف تکمیل می شود. این پارامترها را می توان به منظور خواندن آسان تر و متنی تر از محیط سه بعدی تنظیم کرد. با در نظر گرفتن سطح فیزیکی زمین شامل ساختمان ها، سازه های مصنوعی، درختان و سایر عناصر طبیعی، یک مدل سطح دیجیتال (DSM) به دست می آید. در این مطالعه موردی، ما توجه خود را فقط بر روی عناصر انسانی (پل ها، ساختمان ها، اسکله ها و دیوارها) متمرکز می کنیم.

مزیت استفاده از پلتفرمی مانند ArcGIS برای تحقق یک مدل سه بعدی در تطبیق پذیری آن است که همان پلتفرم ارائه می دهد. در واقع، پس از بازسازی نقشه های مختلف برای هر دوره، از طریق عملیات جبر نقشه ساده، می توان تغییراتی را که در طول سال ها رخ داده است بررسی کرد و در نتیجه، اطلاعات تاریخی هر ساختمان را به دست آورد. به این ترتیب، می توان یک نمایندگی در 4 بعدی شهر به دست آورد و در عین حال زمان ساخت هر ساختمان را تعیین کرد (به بخش 3.2.4 مراجعه کنید ).

مدل به‌دست‌آمده مطمئناً پشتیبانی معتبری را نشان می‌دهد، برای مثال، برای سطوح مختلف برنامه‌ریزی در مقیاس شهری یا به‌عنوان جایگزینی برای مطالعات پایش محیطی. بنابراین، می توان یک شکل فایل ESRI ساخت که حاوی اطلاعات هندسی و معنایی عناصر شهری در محدوده مورد مطالعه باشد. علاوه بر این، با در نظر گرفتن یک مدل زمین دیجیتال مناسب (DTM)، می توان تبدیل به CityGML در سطح LOD1 را تحقق بخشید.

با این حال، به منظور بهبود کیفیت مدل شهر، می توان سطح جزئیات (LOD3) را برای پل بنایی که جزیره را به سرزمین اصلی با ارزش تاریخی-معماری خاص متصل می کند، اعمال کرد. اطلاعات ارائه شده در نقشه های مختلف اجازه نمایش کافی از پل را نمی دهد. بنابراین، برای نمایش هندسی مناسب از ساختار معماری، نیاز به انجام یک بررسی ژئوماتیک با استفاده از تکنیک اسکنر لیزری است. هنگامی که ابر نقطه به دست آمد، لازم است که داده ها را برای ساخت اشیاء پارامتری عناصر مختلف که ساختار را مشخص می کنند و سطوح مختلف جزئیات را در نمایش سه بعدی تشکیل می دهند، اصلاح کرد. این اشیاء به نوبه خود تبدیل می شوند

روش توسعه یافته را می توان در خط لوله زیر خلاصه کرد ( شکل 1 ).

3. مطالعه موردی

3.1. منطقه مطالعاتی و تاریخچه مختصر

منطقه مورد مطالعه مربوط به بخشی از شهر قدیمی (یا با اصطلاح “Città Vecchia” نیز شناخته می شود) شهر تارانتو، که یک شهر ساحلی در آپولیا، جنوب ایتالیا است ( شکل 2 a). شهر تارانتو، واقع در مرکز خلیج همنام، بر روی نواری از خشکی بین دو دریا سرچشمه می‌گیرد: دریای بیرونی، Mar Grande، توسط جزایر Cheradi محدود شده و از طریق دو کانال به درونی، Mar Piccolo می‌پیوندد. یکی طبیعی در غرب جزیره که شهر تاریخی بر روی آن قرار دارد و دیگری مصنوعی در شرق در جهت لچه ( شکل 2) ب). شهر قدیمی تارانتو جزیره ای به مساحت حدود 30 هکتار است ( شکل 2ج) که توسط دو پل به زمین متصل می شود: پل پونته دی پورتا ناپولی (یا پونته دی پیترا) در شمال که آن را به منطقه تامبوری-کروسه وصل می کند و پل پونته جیروول. در جنوب که آن را به شهر جدید، پر جنب و جوش ترین و تجاری ترین منطقه شهر متصل می کند. شهر قدیمی بر روی بخشی از زمین قرار دارد که در حال حاضر از سرزمین اصلی جدا شده است، در حالی که شهر مدرن بر روی دو قسمت زمین قرار دارد که دهکده شرقی را خارج از دو پل تشکیل می دهد ( شکل 2 ج).

شهر قدیمی یا “Città Vecchia” جایی است که یونانی ها آکروپلیس خود را ساخته اند. امروز، همان طرح خیابانی سال 967 را حفظ کرده است، زمانی که بیزانسی‌ها به رهبری نیسیفور فوکاس آنچه را که سربازان ساراسین به رهبری سابیر اسلاو در سال 927 پس از میلاد با خاک یکسان کرده بودند، بازسازی کردند. چهار شریان اصلی وجود دارد که در یک جهت مستقیم قرار دارند، اما خیابان‌های فرعی مخصوصاً باریک و پیچ در پیچ ساخته شده بودند تا از عبور ارتش مهاجم جلوگیری شود. در سال 1746، کل جمعیت تارانتو در شهر قدیمی ساکن بودند که منجر به توسعه عمودی خود شهر شد. بین سالهای 1865 و 1889، در دوران صنعتی شدن بزرگ، زرادخانه نظامی ساخته شد، و از نقطه نظر اقتصادی، شهر قدیمی تکامل سریعی داشت که جمعیت تارانتو را دید که همیشه فقط به ماهیگیری اختصاص داشت. به تدریج وارد بخش جدیدی شد که نیازی به اقامت در جزیره نداشت. بنابراین کاهش تدریجی جمعیت جزیره آغاز شد. بعدها، از سال 1934، دولت ایتالیا یک پروژه بازسازی را انجام داد که منجر به تخریب دیوارهای قدیمی شهر قرون وسطایی و سه کلیسا از هر چهار کلیسا در منطقه شد و این فعالیت ها برای تغییر شهر تا آغاز جنگ جهانی دوم ادامه یافت. در مناطق تخریب شده، برخی از ساختمان ها بازسازی و برخی از میدان های داخل شهر قدیمی اصلاح شدند. دولت ایتالیا یک پروژه بازسازی را انجام داد که منجر به تخریب دیوارهای قدیمی شهر قرون وسطایی و سه کلیسا از هر چهار کلیسا در منطقه شد و این فعالیت ها برای تغییر شهر تا آغاز جنگ جهانی دوم ادامه یافت. در مناطق تخریب شده، برخی از ساختمان ها بازسازی و برخی از میدان های داخل شهر قدیمی اصلاح شدند. دولت ایتالیا یک پروژه بازسازی را انجام داد که منجر به تخریب دیوارهای قدیمی شهر قرون وسطایی و سه کلیسا از هر چهار کلیسا در منطقه شد و این فعالیت ها برای تغییر شهر تا آغاز جنگ جهانی دوم ادامه یافت. در مناطق تخریب شده، برخی از ساختمان ها بازسازی و برخی از میدان های داخل شهر قدیمی اصلاح شدند.15 ].

3.2. داده های منبع

3.2.1. تحلیل شمایل نگاری تکامل شهری از قرن اول پس از میلاد تا امروز

بازسازی تاریخی شهر با مطالعه و تحلیل اسناد تاریخی، شمایل نگاری و نقشه کشی صورت می گیرد. مطالعه شمایل‌نگاری و تاریخی که با مراجعه به منابع مختلف انجام شده است، امکان بازسازی شهر قدیمی را فراهم کرده است، از سال 967 بعد از میلاد شروع شده است. از شهر باستانی و آکروپولیس، برای تسهیل کار ماهیگیران، امتداد ساحلی در امتداد مار پیکولو را پر کردند و پلی بر روی هفت طاق (در پل پورتا ناپولی فعلی) ساختند که از کانال طبیعی در شمال غربی رودخانه عبور می کرد. خود شهر

در پایان قرن پانزدهم، آراگونی ها تصمیم گرفتند شهر را مستحکم کنند و قلعه آراگون و خندق آن را بسازند: حوادث متوالی که با از دست دادن استقلال پادشاهی ناپل به پایان رسید، شهر تارانتو را تحت سلطه اسپانیا قرار داد. ; با این وجود، شهر تصمیم گرفت با ساختن دیواری در امتداد کل محیط شهر قدیمی، خود را مستحکم کند ( شکل 3 a)، در حالی که در امتداد ساحل Mar Grande، برج های مراقبت ساحلی برای محافظت از ورودی غربی شهر ساخته شد.

در جبهه غربی، برای حفاظت از ورودی شمال غربی شهر، برج رایموندلو در سال 1441 ساخته شد، میدان بزرگی که در سال‌های بعد با ساخت دو برج در انتهای دیوارهای شهر تقویت شد ( شکل 3 ب).

در دوره بین قرن‌های هفدهم و هجدهم، این شهر دستخوش دگرگونی‌های مورفولوژیکی واقعی نشد، به جز ساخت مهم‌ترین کاخ‌های نجیب، که هنوز هم در جلوی مار گراند و هم در داخل شهر تاریخی وجود دارند، که منجر به تخریب شد. برخی از ولسوالی ها با ازدحام بیش از حد سایر مناطق ( شکل 4 الف).

در قرن بعد، این قلعه شکل امروزی خود را به خود گرفت: در سال 1883، یکی از پنج برجی که به دیوار پرده‌ای ملحق شدند، یکی از برج‌های اختصاص داده شده به سنت آنجلو، همراه با برج‌های Mater Dei، Monacella و Vasto از دیوار مدنی، ساخته شد. تخریب شد تا فضایی برای کانال قابل کشتیرانی فعلی و پل گردان ایجاد شود. این کارها در سال 1887 تکمیل شد، سالی که قلعه به محل اقامتگاه Regia Marina تبدیل شد ( شکل 4 ب).

به‌ویژه در جبهه غربی، قرن نوزدهم دوره‌ای از تغییرات بزرگ شهری را نشان می‌دهد: دیوارهای استحکامات شهر تخریب شد و پس از اولین سیل در سال 1827 که به بسیاری از خانه‌ها آسیب وارد کرد، ارگ یا برج رایموندلو ناامن و غیرممکن شده بود. و دیوارهای استحکاماتی که شهر را احاطه کرده بود و سیل دوم در سال 1883 به دلیل جریانی که بین دو دریا ایجاد شد با خشونت بیشتری همراه بود ( شکل 5 الف). در پایان قرن نوزدهم بود که شهر تارانتو، به‌ویژه جبهه شمال غربی، بیشترین روند تغییرات شهری را تجربه کرد که آن را شبیه به امروز کرد. در واقع پل جدید پورتا ناپولی ساخته شد که تنها با سه طاق ( شکل 5)ب) دارای توسعه خطی 115 متر است و در امتداد محوری متفاوت از محور قبلی با هفت قوس [ 16 ، 17 ] امتداد می یابد.

در دهه 1930، طرح تفرجگاه در Via Garibaldi نیز برای مقابله با شرایط بد بهداشتی، اجتماعی و ساکن تغییر کرد که همگی به دلیل تراکم بسیار زیاد جمعیت تشدید شده بود.

برای جلوگیری از این پدیده، مجموعه‌ای از بلوک‌های تارانتوی تاریخی تخریب شد تا راه را برای ساخت مجموعه‌ای از ساختمان‌هایی که می‌توانستند توسط بسیاری از افراد مصادره‌شده اشغال کنند، باز کنند. در همان سال ها، مجموعه ای متشکل از چهار ساختمان در املاک دولتی توسط Istituto Autonomo Case Popolari (IACP) درست در پشت پل سنگی ساخته شد که پس از آن در حدود دهه 1980 تخریب شد زیرا مشکلاتی از طبیعت ثابت داشتند.

ترکیب مورفولوژیکی شهر تارانتو در دهه 1980 به خوبی در عکس هوایی نشان داده شده در شکل 6 نشان داده شده است.

منطقه ای که در طول سال ها دستخوش تغییرات زیادی در بخش تاریخی شهر شده است منطقه پیاتزا “فونتانا” است. قبلاً این میدان Piazza Grande نام داشت و فعال ترین میدانی بود که در آن یک بازار بزرگ روزانه و چندین نمایشگاه برگزار می شد. پس از ساخت فواره ای که در سال 1542 توسط چارلز پنجم هابسبورگ، پادشاه ناپل، ساخته شد، نام خود را به Piazza Fontana تغییر داد. آب چشمه از خط لوله Triglio (یک منبع آب موجود در نزدیکی شهر Crispiano) تغذیه می شد، بنابراین آب آشامیدنی برای مردم قابل استفاده بود. این فواره دارای نشان خانه اتریش در بالا بود و با مجموعه ای باشکوه از مجسمه ها مشخص می شد ( شکل 7 الف).

این فواره در سال 1860 تخریب شد، زیرا با ناآرامی های اتحاد ایتالیا، مردم می خواستند هر خاطره ای از تسلط اتریش را پاک کنند. در سال 1861 توسط معمار کاتالدو دی فلوریو از تارانتو، فواره دیگری جایگزین آن شد ( شکل 7 ب) اما در اثر سیل معروف در سال 1883 به طور جبران ناپذیری آسیب دید. احتمالاً در سال 1893 دوباره تخریب شد و بقایای آن حفظ شد. بازسازی آینده [ 18 ].

از آغاز قرن بیستم، این میدان دستخوش یک سری بازسازی شده است: در واقع، به نظر می رسد میدانی که توسط دو پیاده رو موازی که از محور جاده پل پورتا ناپولی پیروی می کردند، شناسایی شده است، مقصد آن منطقه بازار بوده است. شکل 8 الف) و اینکه، در آن سال ها، چشمه ای وجود نداشت. تنها جهش شهری که در دهه بعد رخ داد افزایش قابل توجه حجم برخی از ساختمان ها و ساخت ساختمان های جدید در مجاورت ساختمان های موجود بود ( شکل 8 ب).

آخرین مداخله شهری این میدان به دهه 1990 برمی گردد، زمانی که فواره سوم و فعلی توسط هنرمند تارانتو، نیکولا کارینو، با استفاده از بقایایی از فواره قبلی که در پایان قرن 19 تخریب شد، ساخته شد. بنابراین، فواره فعلی می‌خواهد در معماری خود، خاطره تاریخی شهر تارانتو را به یاد بیاورد، به‌ویژه به یاد دیوارهای آراگون که در قرن‌های گذشته خود میدان را احاطه کرده بود و شغل صنعتی که شهر در سال‌های بعد به خود گرفت [ 19 ] . در این سال ها مربع شکل کنونی خود را به خود می گیرد ( شکل 9 ).

3.2.2. تکامل شهر باستانی با استفاده از نقشه های تاریخی

بازسازی تاریخی بنا در این مقاله از طریق پنج مرحله اساسی، یعنی دوره قبل از 1806، از 1810 تا 1860، از 1860 تا 1876، از 1876 تا 1910، از 1910 تا 1938 و از 1938 تا 2000 شرح داده شده است. مطابق با شناسایی نقشه های خاص قلمرو است که از طریق تحقیقات تاریخی انجام شده در بایگانی دولتی، شهرداری ها و مشاوره کتب تاریخی انجام شده است.

اولین نقشه تحلیل شده “نقشه شهر و بندر تارانتو” نام دارد (مقیاس و سیستم مرجع ناشناخته است) و تاریخ آن به سال 1810 می رسد ( شکل 10 a). این نقشه از اطلس تاریخی آپولیا [ 10 ] استخراج شده است.

نقشه دوم نیمه دوم قرن نوزدهم، که احتمالاً مربوط به سال 1860 است (مقیاس و سیستم مرجع ناشناخته است)، توسط توماسو زامپی ( شکل 10 ب) تهیه شده است.

سومین محصول نقشه کشی مورد توجه، نقشه ای به نام خط لوله و توزیع آب آشامیدنی (مقیاس و سیستم مرجع ناشناخته است) و به تاریخ 1885 است ( شکل 10 ج). این نوع نقشه توسط مهندس Giovanni Galeone برای طراحی قنات در شهر قدیمی تارانتو استفاده شده است.

نقشه چهارم در نظر گرفته شده مربوط به سال 1910 است (مقیاس 1:5000 و سیستم مرجع ناشناخته) و “نقشه شهر تارانتو” نام دارد ( شکل 10 د).

نقشه پنجم به سال 1938 برمی گردد (مقیاس و سیستم مرجع ناشناخته است) و “نقشه شهر تارانتو” نام دارد ( شکل 10 e)”.

ششمین کارتوگرافی، مربوط به سال 1960 (مقیاس 1:5000؛ سیستم مرجع Gauss-Boaga (ایتالیا) منطقه شرقی، datum Roma40)، توسط موسسه نظامی جغرافیای ایتالیا (IGMI) ساخته شد ( شکل 10 f).

بررسی تحولات تاریخی بخشی از محدوده شهری مورد بررسی ابتدا از طریق شناسایی نقشه‌های مربوطه نشان‌دهنده تغییرات ناحیه شهری و سپس از طریق مرحله ارجاع جغرافیایی به تک تک نقشه‌ها پرداخته شد. البته قبل از اقدام به ارجاع جغرافیایی نقشه ها، این اسناد با وضوح 600 dpi اسکن شدند.

به طور کلی، مدل تبدیل را می توان به صورت [ 20 ] نوشت.

(1)

جایی که و مختصات سیستم منبع هستند، درجه چند جمله ای و XY مختصات در سیستم هدف هستند.

هر چه ترتیب تبدیل بالاتر باشد، اعوجاج قابل اصلاح پیچیده تر است. با این حال، تغییرات بالاتر از مرتبه سوم به ندرت مورد نیاز است. تبدیل های مرتبه بالاتر به پیوندهای بیشتری نیاز دارند و بنابراین، به تدریج زمان پردازش بیشتری را شامل می شوند. بنابراین، به منظور ارجاع جغرافیایی نقشه‌های سال‌های مختلف، از درجه سه مرتبه تبدیل استفاده شد زیرا اجازه می‌دهد تا خطاهای RMS (ریشه میانگین مربع) کمتر از سایر توابع چند جمله‌ای، همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، به دست آید.. به طور خاص، تحولات در نرم افزار ArcGIS انجام شد و در سیستم ژئودتیک UTM33-WGS84 قاب شد. نقاط کنترل زمینی (GCPs) با استفاده از یک عکس ارتو با وضوح بالا (فاصله نمونه زمین (GSD) 30 سانتی متر) که در سال 2015 به دست آمد، به دست آمد.

از آنجایی که شناسایی GCPها به طور همگن و به ویژه در قسمت های انتهایی جزیره امکان پذیر نبود، ترجیح داده شد چند جمله ای درجه دوم اتخاذ شود. در واقع، با انتخاب یک چند جمله ای سه درجه، اعوجاج های اعمال شده در برخی مناطق نقشه بسیار قوی هستند. در نتیجه، هندسه برخی از ساختمان ها رفتاری نامنظم به خود گرفت. علاوه بر این، تفاوت در مقادیر RMS بین مقادیر به‌دست‌آمده با استفاده از چندجمله‌ای درجه دوم و سوم در مقایسه با نوع کارتوگرافی مورد استفاده برای ارجاع جغرافیایی حداقل است.

آخرین نقشه در نظر گرفته شده یک نقشه فنی منطقه ای در مقیاس 1:2000 است. این نقشه در سال 2000 انجام شد و در قالب طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) موجود است. هر عنصر قلمرو در ارتفاع نشان داده شده است. برای ساختمان ها، ارتفاع در بام و ارتفاع زمین نشان داده شده است. دقت اعلام شده این کارتوگرافی (عددی) در پلان سنجی 0.6 متر و در ارتفاع سنجی 0.40 متر است.

3.2.3. اکستروژن حجمی و مدلسازی زمین

برای بازسازی بخش تاریخی شهر تارانتو، در دوره‌های مختلف تاریخی، رویکرد روش‌شناختی یکپارچه‌ای دنبال شده است که از بررسی عمیق تاریخی و شمایل‌شناختی و سپس مطالعه توپوگرافیک شروع شده است که امکان نسبت دادن واقعی را به پروژه فراهم می‌کند. و ابعاد صحیح

پس از بازسازی تاریخی تکامل شهری شهر، تمام اسناد عکاسی و شمایل‌نگاری و همچنین نمایش‌های پلان‌سنجی در مقیاس‌های مختلف به ترتیب زمانی و در دوره‌های مختلف مطالعه تقسیم‌بندی شدند: این امر از طریق یک تحلیل بصری اجازه می‌دهد تا تجزیه و تحلیل قبل و بعد از آن، پیکربندی فضایی صحیح عناصر معماری واحد.

با استفاده از نرم افزارهای ArcMap و ArcScene، ساختمان ها، زمین و سایر سازه های مربوط به هر دوره ساخته شد. دوره اول جدیدترین نقشه‌برداری بود، زیرا با روشی علمی می‌توان به هندسه تمام ساختمان‌ها (در پلان و به ویژه ارتفاع) در محدوده مورد مطالعه دست یافت. به طور خاص، اولین گام برای تحقق مدل مربوط به ساخت مدل زمین دیجیتال است. مدل‌سازی زمین، مانند ساختمان‌ها، بخش مهمی از مدل‌های سه بعدی شهر را پوشش می‌دهد. مدل دیجیتال زمین (DTM) را می توان با استفاده از حسگرهای غیرفعال یا فعال به دست آورد. در حالت اول، تصاویر با استفاده از دوربین ها یا حسگرهای نصب شده بر روی سیستم های هوایی بدون سرنشین (UAS)، سیستم های هوابرد یا سیستم های ماهواره ای به دست می آیند. یک حسگر فعال گسترده که در نقشه برداری شهر استفاده می شود، اسکن لیزری هوابرد (ALS) است. ALS یک تکنیک سنجش از دور فعال است که بر اساس اندازه‌گیری‌های تشخیص نور و برد (LiDAR) از یک هواپیما یا هلیکوپتر و اخیراً نیز از یک سیستم هوایی بدون سرنشین (UAS) است.21 ]. سنسور ALS نه تنها یک ابر نقطه جغرافیایی مرجع تولید می کند، بلکه برای هر نقطه، می تواند شدت سیگنال، تعداد پژواک و شکل موج کامل را نیز ثبت کند. در نتیجه، می توان با استفاده از نرم افزار پس پردازش مناسب، چندین شیء سرزمینی (ساختمان ها، درختان، خطوط برق و غیره) را تشخیص داد. به این ترتیب می توان یک DTM دقیق به دست آورد و به همین دلیل در این مطالعه موردی از آن استفاده شد. به طور خاص، یک DTM، با وضوح هندسی 2×2 متر، ارائه شده توسط وزارت محیط زیست و قلمرو ایتالیا [ 22 ] استفاده شد. این DTM دارای دقت ارتفاعی 15 سانتی متر و دقت پلانیمتری 30 سانتی متر است. داده های توپوگرافی در شطرنجی ESRI ASCII (قالب *.asc)، همانطور که در زیر نشان داده شده است ( شکل 11) ارائه شده است.).

DTM در مختصات جغرافیایی و ارتفاع ارتومتریک بود. بنابراین، قبل از وارد کردن داده های توپوگرافی به نرم افزار GIS، مختصات جغرافیایی به مختصات صفحه، یعنی UTM33-WGS84 تبدیل شد. متعاقبا، فرمت DTM به یک فایل نوع XYZ تبدیل شد و در نرم افزار ArcMap وارد شد: این کار با استفاده از یک ابزار ویژه در نرم افزار Global Mapper، که یک نرم افزار GIS است که در حال حاضر توسط Blue Marble Geographics توسعه یافته است، انجام شد [ 23 ] .

با توجه به بناها و سایر عناصر تاریخی، آنها از طریق اکستروژن چند ضلعی به دست آمده اند. بنابراین در هر نقشه، ردپای ساختمان ها طراحی شده و متعاقباً با دانستن ارتفاع هر ساختمان، چند ضلعی ها اکسترود شدند. به منظور بازسازی ارتفاعات عناصر معماری و بناهایی که در وضعیت فعلی وجود ندارند، به تحلیل تصاویر و اسناد شمایل‌شناسی تاریخی پرداخته‌ایم.

به این ترتیب یک مدل سه بعدی روی هر نقشه بازسازی شد. در نتیجه، یک بازسازی تاریخی به صورت سه بعدی به دست آمد، همانطور که در زیر نشان داده شده است ( شکل 12 ، شکل 13 و شکل 14 ).

3.2.4. تجزیه و تحلیل تشخیص تغییر

حجم های به دست آمده در دوره های جداگانه در قالب برداری صادر شد. سپس از طریق یک عملیات Gridding، DSMهای هر دوره ایجاد شد. به این ترتیب، از طریق اختلاف بین DSMها، می توان تغییرات در حجم ها را به دست آورد. این کار در محیط ArcGIS انجام شد. در واقع با انجام تفاضل شطرنجی می توان تغییرات بین دو فاز را بدست آورد. شکل 15 تغییرات بین دو دوره متوالی را نشان می دهد که با رنگ قرمز ساختمان های جدید و با رنگ نارنجی سازه های تخریب شده مشخص شده اند.

در دوره بین سال‌های 1810 و 1860، ساختار بخش شهری مربوطه به طور قابل ملاحظه‌ای بدون تغییر باقی ماند ( شکل 15 a). از اول سپتامبر 1865، فرمان سلطنتی تارانتو را از خدمت نظامی آزاد کرد. تغییرات در مشخصات خط ساحلی که در مقایسه طرح‌های مختلف آن سال‌ها یافت می‌شود ناچیز است. هیچ مدرکی مبنی بر تغییر اساسی در نمای ساحل وجود ندارد، بنابراین تصمیم گرفته شد که مشخصات اوایل قرن نوزدهم حفظ شود و در عین حال از تغییرات طبیعی که در چنین بازه زمانی وسیعی رخ داده است آگاه باشیم. تنها تغییر قابل توجه در بخش اصلی، ساخت ایستگاه راه آهن در سر Calabro-Sicula است.خطی که تارانتو را به متاپونتو و سمت تیرنین متصل می کرد.

در دوره بین سالهای 1860 و 1885، دقیقاً در سال 1883، شهر تارانتو در معرض سیل شدیدی قرار گرفت که خسارات زیادی از جمله فروریختن پل پورتا ناپولی ایجاد کرد.

در دوره بین 1885 و 1900، جنبه شهری بدون تغییر در شهر قدیمی باقی مانده است، جایی که تخریب دیوارها و استحکامات آغاز شد اما بسیار کند پیش رفت ( شکل 15 ب). یک مسیر چوبی منتهی به شهر به طور موقت به موازات پل قدیمی ساخته شد. تغییر کوچک دیگر مربوط به منطقه نزدیک ایستگاه راه آهن است.

روند کند تخریب دیوارها و برج‌ها در سال‌های 1885 تا 1900 به پایان رسید و در آغاز قرن گذشته، سکونتگاه باستانی کاملاً فاقد سیستم استحکامات بود ( شکل 15 ج). در طرح کلی بندر تجاری تارانتو در سال 1887، پس از فروریختن پل باستانی پورتا ناپولی و با تعیین مکان قطعی ایستگاه راه‌آهن جدید، یک محور چشم‌انداز ارتباط بین روستای باستانی و ایستگاه فرضیه شد. . پل جدید بر روی این محور قرار گرفت که از یک سیستم سه طاق به طول حدود 130 متر تشکیل شده است. علاوه بر این، در ورودی شهر قدیم، در کناره های موقعیت پل جدید، دو حجم ساختمانی جدید ساخته شد.

در دوره 1900-1938، منطقه اطراف ایستگاه (بخش شمالی) با توسعه حجم ساختمان های جدید مشخص شد. در ادامه در ورودی شهر قدیم دو حجم ساختمانی ساخته شد. علاوه بر این، اسکله های جدید در اطراف شهر قدیمی ساخته شد ( شکل 15 د).

در دوره بین سالهای 1938 و 1960، منطقه مورد بررسی هیچ تغییر خاصی را تجربه نکرد ( شکل 15 e).

در آخرین دوره مورد بررسی (1960-2000)، اسکله های شمال شهر قدیمی دستخوش تغییرات عمده ای شدند. علاوه بر این، ورودی شهر با تخریب دو ساختمان مشخص می شود که در محل آنها یک اسکله ساخته شده است ( شکل 15 f).

به منظور تجسم تفاوت بین حجم های ساخته شده یا تخریب شده در دوره های مختلف، چندین مدل سه بعدی ساخته شد ( پیوست A ).

3.2.5. پل

پل ها نیز مانند ساختمان ها، یک لایه اطلاعاتی مهم برای توصیف و مدیریت میراث شهری هستند. برای اتصال شهر قدیمی تارانتو به سرزمین اصلی، پلی با ارزش تاریخی و معماری خاص وجود دارد که به نام “Ponte di Porta Napoli” نامیده می شود. همانطور که در پاراگراف های قبلی توضیح داده شد، پیکربندی کنونی تنها آخرین مورد از یک سری ساختارهایی است که از آغاز قرن نوزدهم تا به امروز از یکدیگر پیروی کرده اند.

بررسی سه بعدی پل با اسکنر لیزری زمینی (TLS) انجام شد. به طور خاص، اکتساب‌های لیزری با استفاده از لیزر لایکا HDS 3000 انجام شد، که سیستمی است که از فاصله‌سنج لیزری پالسی برای اندازه‌گیری طول استفاده می‌کند و با خواندن چرخش آینه صفحه نوسانی و عنوان اسکنر، زاویه‌ها را تعیین می‌کند. میدان دید اسکنر در جهت افقی 360 درجه و در جهت عمودی 270 درجه است و دقت اعلام شده توسط سازنده برای اجسامی که در فاصله 50 متری قرار گرفته اند 6 میلی متر است.

به منظور پوشش کل ساختار پل، هشت اسکن انجام شد. بدیهی است که هر اسکن در سیستم مرجع محلی خود بیان می‌شود و در این مورد، یک ناحیه از اسکن‌های همپوشانی باید به صورت پیشینی ارائه شود و از مناطق سایه اجتناب شود. برای ارجاع جغرافیایی اسکن‌ها، انجام یک بررسی توپوگرافی برای قاب‌بندی شی در یک سیستم مرجع جهانی ضروری بود. این کار با استفاده از یک ایستگاه توتال مناسب با GNSS (سیستم ماهواره ناوبری جهانی) یکپارچه انجام شد. داده‌های مربوط به شبکه توپوگرافی به‌دست‌آمده در محل کار صادر، پردازش و متعاقباً با استفاده از نرم‌افزار Leica Geosystem Office (LGO) جبران شد تا دقت مختصات نقاط ارجاع به یک سیستم مرجع واحد ارزیابی شود. به خصوص، GCP ها در سیستم مرجع UTM33-WGS84 محاسبه شدند. داده‌های به‌دست‌آمده از TLS با نرم‌افزار Leica Cyclone، که نرم‌افزار پردازش ابری نقطه پیشرو در بازار است، پردازش شد. ابرهای نقطه (شکل 16 الف) که از دستیابی های فردی به دست می آید، در ابتدا برای بازسازی اضلاع مختلف پل مونتاژ شدند. متعاقباً، ابرهای نقطه ای که به این ترتیب تشکیل شده بودند، بر اساس شبکه توپوگرافی جبران شده قبلی، با استفاده از اهداف و نقاط طبیعی قابل تشخیص در اسکن ها به منظور تشکیل یک ابر منسجم با یک سیستم مرجع واحد، مونتاژ شدند. ابر نقطه در نرم افزار Rhinoceros به منظور ساخت شی پارامتریک پل مورد بررسی وارد شد. یک روش دقیق برای به دست آوردن شی پارامتری که از ابرهای نقطه شروع می شود در [ 24 ] توضیح داده شده است. به این ترتیب، مدل سه بعدی پل بنایی، همانطور که در شکل 16 b–d نشان داده شده است، انجام شد.

4. ساخت مدل CityGML

CityGML یک مدل اطلاعاتی رایج برای نمایش، ذخیره سازی و تبادل داده های مدل شهر سه بعدی است [ 25 ]. بررسی برخی از نرم افزارهایی که اجازه خواندن، نوشتن یا مدیریت مدل CityGML را می دهند در زیر گزارش شده است ( جدول 2 ).

در رابطه با ویژگی‌های انعطاف‌پذیری، مدیریت داده‌های مکانی و سادگی در تبدیل فایل، از نرم‌افزار FME برای ساخت مدل‌های CityGML استفاده شد. FME پلتفرمی است که قادر به مدیریت چندین داده جغرافیایی-مکانی است. این نرم افزار به منظور بهبود دسترسی به داده ها و حل مشکلات سازگاری بدون نیاز به کدنویسی، امکان ساخت گردش کار سفارشی را فراهم می کند. یک گردش کار معمولی در FME ابتدا داده هایی را که باید خوانده شوند شناسایی می کند و سپس نحوه ترجمه داده ها و فرمت نوشتن داده ها را ارزیابی می کند. علاوه بر این، FME اجازه می دهد تا داده های مکانی را بین بسیاری از فرمت ها تبدیل کند، داده های مکانی را به یک مدل داده دقیق تبدیل کند، چندین نوع داده مختلف را در یک مدل داده واحد ادغام کند و داده های مکانی را به اشتراک بگذارد.

4.1. شهر GML LOD1 قسمت تاریخی تارانتو

اولین ویژگی که به مدل CityGML تبدیل شد، ویژگی «ساختمان‌ها» بود. در داخل نمودار توسعه یافته در نرم افزار FME، شکل فایل ESRI بارگذاری شد که در نرم افزار ArcMap تولید شد. این شکل فایل ESRI شامل چندین فیلد است:

• “شرح”	طبقه بندی ساختمان ها (مسکونی، کلیسا و غیره)؛
• «قد»	ارتفاع ساختمان ها (اندازه گیری شده از سطح زمین) از کارتوگرافی عددی گرفته شد.
• “زمان”	زمان ساخت ساختمان ها

در مرحله اول نمودار، با استفاده از یک ترانسفورماتور (ابزار) ویژه موجود در نرم افزار به نام AttributeFilter، دسته بندی های مختلف ساختمان ها نشان داده شده است. متعاقباً، با در نظر گرفتن مشخصات گزارش شده در CityGML، طبقاتی که ساختمان ها به آنها تعلق دارند کدگذاری شدند. این امر با کمک یک ترانسفورماتور به نام “AttributeCreator” امکان پذیر شد. از آنجایی که یک فیلد “ارتفاع ساختمان” در شکل فایل ESRI وجود داشت، ساختمان ها با استفاده از یک ابزار ویژه توسعه یافته در FME (اکسترودر) اکسترود شدند. به این ترتیب یک مدل سه بعدی از ساختمان ها ساخته شد. بنابراین، این مدل را می توان به سایر نرم افزارهای مدل سازی سه بعدی یا به سادگی برای نمای سه بعدی از اشیاء روی عکس های ارتوفوتو صادر کرد. در واقع، از آنجایی که امکان ایجاد یک فایل *.kmz وجود داشت، بررسی هندسه ساختمان ها در Google Earth امکان پذیر بود. هنگامی که کسی هندسه سه بعدی یک ساختمان را به دست آورد، می تواند با استفاده از ابزار “CityGMLGeometrySetter” یک مدل شهر سه بعدی تولید کند. در این ابزار، “lod1MultiSurface” در “CityGML Lod Name” و “cityObjectMember” در “نقش ویژگی” تنظیم شده است. در نهایت امکان نوشتن ساختمان با فرمت CityGML فراهم شد. خط لوله توسعه یافته در نرم افزار FME در زیر نشان داده شده است (شکل 17 ).

زمین، در CityGML، با کلاس ReliefFeature (در LOD 0-4) نشان داده شده است. مرحله ReliefComponents شهر GML چهار زیر کلاس را در نظر می‌گیرد: خطوط شکست، شبکه‌های نامنظم مثلثی (TIN)، نقاط جرم و شبکه‌ها (رستر). برای تولید مدل دیجیتال زمین در فرمت GML، اولین گام تبدیل DTM (فرمت رستر) به فرمت *LAS بود. با استفاده از ابزار “Triangulator”، نقاط به یک سطح TIN تبدیل شدند. پس از آن، ابزار “GeometryPropertySetter” امکان تنظیم نام ها یا ویژگی های هندسی انتخاب شده از ویژگی ها یا ثابت های ویژگی را فراهم کرد. در نهایت، “TINrelief” بر اساس فرمت CityGML نوشته شد. اما برای ایجاد بافت به زمین، از یک ارتفتو رنگی با وضوح هندسی 0.5 متر استفاده شد. با شروع از orthophoto در فرمت GEOTIFF، با استفاده از سه ترانسفورماتور، امکان نوشتن یک فایل با فرمت CityGML فراهم شد. اولین ترانسفورماتور “کلیپ” نامیده می شود. به این ترتیب، با استفاده از ابر نقطه به عنوان برش دهنده و عکس های ارتوفوتو به عنوان «کلیپی»، همه کلیپی ها به جعبه مرزی ابر نقطه بریده می شوند. پس از آن، استفاده از “RasterMosaicker” اجازه ایجاد یک ویژگی شطرنجی واحد از عکس‌های اورتوفوتو منبع را داد. در نهایت، استفاده از ابزار “GeometryPropertySetter” امکان تعریف بافت سطح را فراهم می کند. بررسی کیفیت فایل تولیدی با کمک نرم افزار FME Data Inspector انجام شد که امکان مشاهده نتایج (با استفاده از جداول و نقشه های دو بعدی و سه بعدی) پردازش قبلی را فراهم می کند. امکان نوشتن یک فایل با فرمت CityGML وجود داشت. اولین ترانسفورماتور “کلیپ” نامیده می شود. به این ترتیب، با استفاده از ابر نقطه به عنوان برش دهنده و عکس های ارتوفوتو به عنوان «کلیپی»، همه کلیپی ها به جعبه مرزی ابر نقطه بریده می شوند. پس از آن، استفاده از “RasterMosaicker” اجازه ایجاد یک ویژگی شطرنجی واحد از عکس‌های اورتوفوتو منبع را داد. در نهایت، استفاده از ابزار “GeometryPropertySetter” امکان تعریف بافت سطح را فراهم می کند. بررسی کیفیت فایل تولیدی با کمک نرم افزار FME Data Inspector انجام شد که امکان مشاهده نتایج (با استفاده از جداول و نقشه های دو بعدی و سه بعدی) پردازش قبلی را فراهم می کند. امکان نوشتن یک فایل با فرمت CityGML وجود داشت. اولین ترانسفورماتور “کلیپ” نامیده می شود. به این ترتیب، با استفاده از ابر نقطه به عنوان برش دهنده و عکس های ارتوفوتو به عنوان «کلیپی»، همه کلیپی ها به جعبه مرزی ابر نقطه بریده می شوند. پس از آن، استفاده از “RasterMosaicker” اجازه ایجاد یک ویژگی شطرنجی واحد از عکس‌های اورتوفوتو منبع را داد. در نهایت، استفاده از ابزار “GeometryPropertySetter” امکان تعریف بافت سطح را فراهم می کند. بررسی کیفیت فایل تولیدی با کمک نرم افزار FME Data Inspector انجام شد که امکان مشاهده نتایج (با استفاده از جداول و نقشه های دو بعدی و سه بعدی) پردازش قبلی را فراهم می کند. تمام کلیپی ها به جعبه مرزی ابر نقطه بریده می شوند. پس از آن، استفاده از “RasterMosaicker” اجازه ایجاد یک ویژگی شطرنجی واحد از عکس‌های اورتوفوتو منبع را داد. در نهایت، استفاده از ابزار “GeometryPropertySetter” امکان تعریف بافت سطح را فراهم می کند. بررسی کیفیت فایل تولیدی با کمک نرم افزار FME Data Inspector انجام شد که امکان مشاهده نتایج (با استفاده از جداول و نقشه های دو بعدی و سه بعدی) پردازش قبلی را فراهم می کند. تمام کلیپی ها به جعبه مرزی ابر نقطه بریده می شوند. پس از آن، استفاده از “RasterMosaicker” اجازه ایجاد یک ویژگی شطرنجی واحد از عکس‌های اورتوفوتو منبع را داد. در نهایت، استفاده از ابزار “GeometryPropertySetter” امکان تعریف بافت سطح را فراهم می کند. بررسی کیفیت فایل تولیدی با کمک نرم افزار FME Data Inspector انجام شد که امکان مشاهده نتایج (با استفاده از جداول و نقشه های دو بعدی و سه بعدی) پردازش قبلی را فراهم می کند.

4.2. شهر GML LOD3 پل “پونته دی پورتا ناپولی”.

ماژول پل CityGML اجازه می دهد تا جنبه های موضوعی، فضایی و بصری پل ها و قطعات پل را در چهار سطح از جزئیات، LOD 1-4 نمایش دهد. سطح LOD 3 (مدل معماری) برای نشان دادن پل بنایی انتخاب شده است. در پل مورد بررسی می توان سه قسمت را در نظر گرفت: قسمت دارای سه طاق به عنوان پل جزء کل و همچنین دو قسمت دیگر بدون طاق.

مدل سازی پل در سطح LoD3 با توجه به عناصر مختلف پل امکان پذیر بود. پیلون ها، منبرها، قوس ها و تکیه گاه های پل در BridgeConstructionElement نشان داده شده اند. روبناهای پل (کف، پیاده روها) در OuterFloorSurface هستند. و جان پناه ها و تیرهای روشنایی در BridgeInstallations هستند. نمایشی از عناصر مختلف تشکیل دهنده پل بنایی در شکل 18 نشان داده شده استآ. بنابراین مدل ایجاد شده در نرم افزار Rhinoceros با فرمت .dxf (فرمت تبادل ترسیم) صادر شد و در نتیجه سه فایل ایجاد شد. برای انجام تبدیل به CityGML، ویژگی های Bridge، BridgePart، BridgeConstructionElement و BridgeInstallation باید ایجاد شوند. بخشی از میز کار که عناصر ماژول پل را تبدیل می کند در شکل 18 ب نشان داده شده است. برای تجسم نتیجه پردازش، مدل به بازرس داده FME وارد شد ( شکل 18 ج).

5. بحث و نتیجه گیری

با اجرای یک مدل شهر سه بعدی، می توان تغییرات انسانی در مرکز تاریخی شهر تارانتو را برجسته کرد، اشیاء سرزمینی را با توجه ویژه به بناهای تاریخی طبقه بندی کرد و به ویژه عناصر آنها را با توجه به سطح مناسبی از آن توصیف کرد. جزئیات در واقع، برای مرکز تاریخی، یک CityGML با سطح جزئیات LOD1 محقق شد، در حالی که برای ساختاری با علاقه معماری تاریخی، همانطور که برای “Ponte di Porta Napoli” نشان داده شده است، یک LOD3 ایجاد شده است.

رویکرد توصیف‌شده در این مقاله می‌تواند برای کل ساختار شهری شهر اعمال شود که امکان ایجاد یک ابزار فناوری اطلاعات برای تجسم فوری و دانش فنی مناسب، با هدف مدیریت و حفاظت از منطقه مورد بررسی را فراهم می‌کند.

بنابراین، CityGML ابزار مهمی برای به اشتراک گذاری اطلاعات جغرافیایی، سرزمینی و ساختاری است که در تعریف سطوح مختلف مداخله توسط ادارات، افراد و نهادهای مسئول حفاظت، حفاظت و نگهداری از عناصر شهری مهم هستند.

این مقاله روشی را توضیح داد که اطلاعات سرزمینی پیاده‌سازی شده از طریق فایل‌های شکل ESRI را به CityGML برای بخش شهری (LOD1) تبدیل می‌کند. علاوه بر این، تبدیل مدل پل را که در نرم افزار Rhinoceros طراحی شده، در فایل dxf صادر شده و متعاقباً به CityGML (LOD3) تبدیل شده است، توضیح داد. انجام این کار توسط نرم افزار تجاری FME امکان پذیر شده است که با زبان برنامه نویسی اختصاصی خاص، امکان توصیف اشیاء فضایی را با توجه به سطح جزئیات برنامه ریزی شده فراهم می کند. با این حال، این فرآیندها نسبتاً پیچیده هستند و مدیریت آنها توسط کاربران آسان نیست. امیدواریم در آینده روال های ساده تر، ترجیحاً در حالت منبع باز در دسترس باشند.

پیوست اول

شکل A1. مدل سه بعدی تفاوت بین حجم های ساخته شده یا تخریب شده – از 1810 تا 1860.

شکل A2. مدل سه بعدی تفاوت بین حجم های ساخته شده یا تخریب شده – از 1860 تا 1885.

شکل A3. مدل سه بعدی تفاوت بین حجم های ساخته شده یا تخریب شده – از 1885 تا 1910.

شکل A4. مدل سه بعدی تفاوت بین حجم های ساخته شده یا تخریب شده – از 1910 تا 1938.

شکل A5. مدل سه بعدی تفاوت بین حجم های ساخته شده یا تخریب شده – از 1938 تا 1960.

شکل A6. مدل سه بعدی تفاوت بین حجم های ساخته شده یا تخریب شده – از سال 1960 تا 2000.

منابع

ماسی، میراث فرهنگی هوشمند AD و منبع باز به عنوان بازآفرینی مراکز تاریخی: میوه‌دهی، حفاظت و نگهداری در روش‌های کنونی دیجیتال‌سازی دوبعدی/سه‌بعدی و مدل‌سازی سه‌بعدی. در مجموعه مقالات چهارمین کنفرانس بین المللی IEEE درباره داده های بزرگ و محاسبات ابری، سیدنی، استرالیا، 3 تا 5 دسامبر 2014. صص 729-736. [ Google Scholar ]
گوزمان، رایانه شخصی؛ پریرا رادرز، آر. کولنبراندر، BJF پل زدن بین توسعه شهری و حفاظت از میراث فرهنگی. در مجموعه مقالات سی و چهارمین کنفرانس سالانه انجمن بین المللی ارزیابی تأثیر، از هتل و کازینو لذت ببرید، والپارایسو، شیلی، 8 تا 11 آوریل 2014. صص 1-6. [ Google Scholar ]
لدوکس، اچ. Meijers، M. مدل های شهر سه بعدی از نظر توپولوژیکی سازگار به دست آمده توسط اکستروژن. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2011 ، 25 ، 557-574. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
هالا، ن. روترمل، ام. استخراج مدل های شهری سه بعدی از تصاویر هوایی مورب. در مجموعه مقالات رویداد مشترک سنجش از دور شهری، لوزان، سوئیس، 30 مارس تا 1 آوریل 2015. صص 1-4. [ Google Scholar ]
پپه، م. فرگونیز، ال. Crocetto، N. استفاده از رویکرد SFM-MVS برای تصاویر نادر و مایل ایجاد شده از طریق دوربین های هوایی برای ساختن نقشه 2.5 بعدی و مدل های سه بعدی در مناطق شهری. Geocarto Int. 2019 ، 1-17. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هالا، ن. پیتر، م. کرمر، جی. هانتر، جی. نقشه برداری موبایل LiDAR برای مجموعه ابر نقطه سه بعدی در مناطق شهری – یک تست عملکرد. بین المللی قوس. فتوگرام حسگر از راه دور اسپات. Inf. علمی 2008 ، 37 ، 1119-1127. [ Google Scholar ]
نبیکر، اس. Cavegn، S. Loesch، B. فضاهای تصویر سه بعدی جغرافیایی مبتنی بر ابر – یک مدل شهری قدرتمند برای شهر هوشمند. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2015 ، 4 ، 2267-2291. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
کنسرسیوم فضایی باز زبان نشانه گذاری جغرافیای شهر (Citygml) کدگذاری استاندارد نسخه 2.0.0. در دسترس آنلاین: https://www.opengis.net/spec/citygml/2.0 (در 21 اکتبر 2019 قابل دسترسی است).
گروگر، جی. Kolbe، TH OGC شهر نشانه گذاری زبان جغرافیایی (CityGML) استاندارد رمزگذاری ; Open Geospatial Consortium Inc.: Wayland, MA, USA, 2012. [ Google Scholar ]
Kolbe، TH ارائه و مبادله مدل های سه بعدی شهر با CityGML. در علوم ژئو اطلاعات سه بعدی ; Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، 2009; صص 15-31. [ Google Scholar ]
Agugiaro, G. اولین گام‌ها به سمت یک مدل سه بعدی وین مبتنی بر CityGML یکپارچه. ISPRS Ann. فتوگرام حسگر از راه دور اسپات. Inf. علمی 2016 ، 3 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Janečka، K. تبدیل داده های جغرافیایی سه بعدی به CityGML – موردی از پراگ. نماینده Geod. اطلاعات جغرافیایی 2019 ، 107 ، 41-48. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
عبدالرحمن، ع. رشیدان، ح. مسلمان، IA; بویوکصالح، جی. بایبورت، اس. Baskaraca، P. طرحواره پایگاه داده جغرافیایی سه بعدی برای مدل شهر سه بعدی استانبول. در مجموعه مقالات ششمین کنفرانس بین المللی ژئوماتیک و فناوری ژئومکانیک، کوالالامپور، مالزی، 1 تا 3 اکتبر 2019. [ Google Scholar ]
Malinverni، ES; Tassetti، کارتوگرافی هوشمند مبتنی بر GIS با استفاده از مدل سازی سه بعدی. در مجموعه مقالات ISPRS هشتمین کنفرانس 3DGeoInfo و کارگاه WG II/2، استانبول، ترکیه، 27-29 نوامبر 2013. [ Google Scholar ]
Occhinegro، U. شهر قدیمی تارانتو: خوانش معماری فرم شهری تاریخی برای روش صحیح پروژه مرمت میراث ساخته شده در جزیره. در مجموعه مقالات دومین کنفرانس بین المللی ICAUD در معماری و طراحی شهری، دانشگاه اپوکا، تیرانا، آلبانی، 8 تا 10 مه 2014. صفحات 1-9. [ Google Scholar ]
پاچلی ، جی. آتلانته سالنتینو ; Cavallino, Biblioteca nazionale Sagarriga Visconti-Volpi: Bari, Italy, 1986. [ Google Scholar ]
Speziale، GC; Croce, B. Storia Militare Di Taranto Negli Ultimi Cinque Secoli ; گیوس Laterza & Figli Tip.: Bari، ایتالیا، 1930. [ Google Scholar ]
گاگلیاردو ، GB توصیف توپوگرافیک دی تارانتو: Con Quella Dei Suoi Due Mari ; Biblioteca civica Pietro Acclavio: Taranto، ایتالیا، 1811. [ Google Scholar ]
کارلون، جی. Blasi، O. La Provincia Di Taranto، Atlante Storico Della Puglia ; کاوالینو: لچه، ایتالیا، 1987; جلد 3. [ Google Scholar ]
لومان، تی. رابسون، اس. کایل، اس. هارلی، I. فتوگرامتری برد نزدیک: اصول. روش ها و کاربردها ; Whittles Publishing: Caithness، UK، 2006; پ. 528. [ Google Scholar ]
پپه، ام. نظرسنجی با اسکنر لیزری هوابرد ساختار باز بزرگ: مطالعه موردی آمفی تئاتر پمپئی. ARPN J. Eng. Appl. علمی 2017 ، 12 ، 1-11. [ Google Scholar ]
ژئوپورتال ملی وزارت محیط زیست. در دسترس آنلاین: https://www.pcn.minambiente.it/mattm/tag/dati-lidar/ (در 16 مارس 2020 قابل دسترسی است).
Global Mapper LLC Global Mapper نسخه 9.0 نرم افزار ; Global Mapper: Parker, CO, USA, 2009. [ Google Scholar ]
پپه، م. کوستانتینو، دی. Restuccia، AG یک خط لوله کارآمد برای به دست آوردن مدل سه بعدی برای اهداف HBIM و تحلیل ساختاری از ابرهای نقطه سه بعدی. Appl. علمی 2020 ، 10 ، 1235. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
گروگر، جی. Plümer, L. CityGML—مدل های شهری سه بعدی معنایی قابل تعامل. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2012 ، 71 ، 12-33. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

شکل 1. خط لوله روش توسعه یافته.

شکل 2. منطقه مورد مطالعه: ( الف ) مکان; ( ب ) ارتفتو در UTM33-WGS84 شهر تارانتو. ( ج ) تصویر پانوراما از شهر قدیمی تارانتو.

شکل 3. نقشه های نمادین استحکامات شهر تارانتو (شمال به سمت پایین است): ( الف ) نقشه برداری نیمه دوم قرن شانزدهم و ( ب ) بازسازی شهر تارانتو که از مار پیکولو در قرن شانزدهم دیده می شود. قرن.

شکل 4. نماهای باستانی شهر تارانتو: ( الف ) نمای بندر در چاپ 1789 و ( ب ) تخریب برج‌های قلعه و ساخت کانال قابل کشتیرانی.

شکل 5. تصاویر تاریخی: ( الف ) ورودی غربی شهر تارانتو پس از سیل سال 1883. ( ب ) پل پورتا ناپولی در عکسی از آغاز قرن بیستم.

شکل 6. عکاسی هوایی از شهر تارانتو در اوایل دهه 1980.

شکل 7. بازسازی نمادین میدان فونتانا: ( الف ) میدان در سال 1703; ( ب ) در سال 1893.

شکل 8. بازسازی عکس پیازا فونتانا: ( الف ) میدان در سال 1901; ( ب ) در سال 1920.

شکل 9. نمای پیازا فونتانا در پایان کار در اوایل دهه 1990.

شکل 10. ارجاع جغرافیایی نقشه های تاریخی: ( الف ) نقشه 1810، ( ب ) 1860، ( ج ) 1885، ( د ) 1910، ( e ) 1938، ( f ) 1960.

شکل 11. مدل دیجیتالی زمین (DTM) منطقه مورد مطالعه در نرم افزار Global Mapper نمایش داده شده است

شکل 12. مدل های سه بعدی: ( a ) 1810، ( b ) 1860، ( c ) 1885.

شکل 13. مدل های سه بعدی: ( a ) 1910، ( b ) 1938، ( c ) 1960.

شکل 14. مدل های سه بعدی سال 2000.

شکل 15. نقشه تفاوت در دوره های مختلف: ( الف ) از 1810 تا 1860، ( ب ) از 1860 تا 1885، ( ج ) از 1885 تا 1910، ( د ) از 1910 تا 1938، ( e ) از 1960 تا 1938 ، ( f ) از 1960 تا 2000.

شکل 16. نمایش سه بعدی پل “پورتا ناپولی”: ( الف ) ابر نقطه سه بعدی. ( ب ) مدل سه بعدی پل بنایی. ( ج ، د ) جزئیات مدل.

شکل 17. طرحواره تبدیل در محیط FME برای به دست آوردن ویژگی “ساختمان” در قالب CityGML.

شکل 18. ساخت مدل CityGML: ( الف ) نمایش عناصر مختلف پل در CiyGML. ( ب ) بخشی از طرح تحول در محیط FME برای به دست آوردن ویژگی “ساختمان” در قالب CityGML. ( ج ) مدل سه بعدی در بازرس داده FME.

مقالات داخلی و بین المللی

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.

مشاورین هوش پیروزی

خلاصه

کلید واژه ها:

1. معرفی

2. روش