DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-xlviii-2-w12-2026-447-2026
تاريخ النشر: 2026-02-12
المؤلف: Etienne Sommer وآخرون
الموضوع الرئيسي: المسح ثلاثي الأبعاد والتراث الثقافي
نظرة عامة
تتناول ورقة البحث التحديات المتعلقة بنمذجة التراث الثقافي، مع التركيز بشكل خاص على قضايا التوافق عند استخدام أدوات النمذجة البارامترية في نمذجة معلومات المباني التراثية (HBIM) والنمذجة الرباعية الأبعاد. غالبًا ما تفشل سير العمل القياسية في الحفاظ على القوام الإجرائية المعقدة وتتطلب تعديلات يدوية واسعة، مما يمكن أن يعيق الكفاءة. تستكشف هذه الدراسة تطبيق التصوير الفوتوغرافي على الصور الاصطناعية التي تم إنشاؤها في بلندر، تحديدًا لنموذج بارامترى رباعي الأبعاد لقلعة رينية. من خلال دمج عدة كائنات بارامترية في شبكة واحدة متوافقة عالميًا، تعزز الطريقة التوافق عبر بيئات البرمجيات المختلفة. يتم بعد ذلك تحسين الشبكة الفوتوغرامترية للمشاركة والعرض، مما يضمن التوافق مع تكوينات الكمبيوتر المتنوعة.
يكشف التقييم الكمي لإعادة البناء الفوتوغرامترية أن مستوى السطح يتم الحفاظ عليه بدقة ميليمترية، ويتم إعادة بناء الأسطح المعقدة بدقة. بينما يحدث بعض التنعيم في المناطق ذات الانحناء العالي، تظل الانحرافات الهندسية العامة ضئيلة، مما يؤكد فعالية الطريقة دون استخدام نقاط التحكم. توضح هذه الدراسة بنجاح أن التصوير الفوتوغرافي الافتراضي يمكن أن يدمج الكائنات البارامترية الخاصة بالبرمجيات في شبكة موحدة، مما يسهل التوافق عبر المنصات ويقلل بشكل كبير من الوقت المطلوب لمهام العرض الفوتوغرافي الواقعي. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تحسين مواقع الكاميرا الافتراضية أثناء المسوحات الفوتوغرامترية لتبسيط سير العمل وتعزيز دمج النموذج في التطبيقات الحساسة للأداء مثل بيئات الواقع الافتراضي (VR).
مقدمة
تؤكد المقدمة على الأهمية المتزايدة للنمذجة ثلاثية الأبعاد في الحفاظ على التراث المعماري ومراقبته. تسلط الضوء على المنهجيات المختلفة المستخدمة، بما في ذلك المسوحات الطبوغرافية التقليدية، ودمج بيانات الميدان ضمن نمذجة معلومات المباني التراثية (HBIM)، والنمذجة البارامترية. ومع ذلك، تشير إلى التحديات الحرجة في التوافق، حيث غالبًا ما يتم تخصيص النماذج لبيئات برمجية معينة، مما يعقد استخدامها عبر منصات مختلفة بسبب الاعتماد على القوام المعقدة والعناصر الإجرائية التي لا تُترجم بشكل جيد من خلال التنسيقات القياسية مثل FBX أو IFC.
لمعالجة هذه القضايا، تقدم الورقة نهجًا جديدًا يستخدم التصوير الفوتوغرافي لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد اصطناعية لقلعة من العصور الوسطى في ألزاس، فرنسا، تم تطويرها في بلندر. يدمج هذا الأسلوب عدة كائنات بارامترية في شبكة موحدة، مما يسهل التحويل إلى تنسيق أكثر سهولة مُحسّن للرؤية والنشر العام. يتم تقييم فعالية سير العمل هذا من خلال تحليل كمي، يركز على الدقة الهندسية وأداء العرض، مما يسهم في جهود الحفظ والمشاركة العامة مع المواقع التراثية.
الطرق
تضمنت المنهجية المستخدمة في هذا البحث إنشاء نموذج رباعي الأبعاد لقلعة بيركنفيلز، باستخدام كل من البيانات الميدانية والموارد عبر الإنترنت. يدمج هذا النموذج الأنقاض الحالية مع العناصر المعاد بناؤها من القلعة التي لم تعد موجودة، استنادًا إلى فرضيات أثرية وتحليل مقارن مع هياكل إقليمية مماثلة. استخدمت عملية النمذجة تقنيات بارامترية وإجرائية كما هو موضح من قبل سومر وآخرون (2025ب)، مما يسهل التكيف السريع للمكونات الفردية استجابةً للتعليقات من علماء الآثار المتخصصين في عمارة القلاع.
لا يسمح هذا النهج فقط بإجراء تعديلات هيكلية، بل يعزز أيضًا قابلية تطبيق النموذج على مجموعة أوسع من الأنقاض، مما يوسع من فائدته في الدراسات الأثرية. تؤكد مرونة المنهجية على إمكانياتها في تعزيز فهم الهياكل التاريخية وسياقاتها.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على تطور مسوحات التراث الثقافي من التمثيلات الهندسية الثابتة إلى النماذج الديناميكية التي تتضمن بيانات دلالية وتعكس التغيرات على مر الزمن. يتطلب هذا التحول أدوات متقدمة قادرة على التكيف مع تعقيدات عناصر التراث، حيث أن الشبكات الثابتة التقليدية غير كافية لإدارة هذه التمثيلات المتطورة. يؤكد المؤلفون على أهمية التوافق ويقترحون التصوير الفوتوغرافي الافتراضي كحل يسهل تحويل الكائنات الإجرائية المعقدة إلى شبكات موحدة من خلال وجهات نظر اصطناعية، مما يعزز قابلية التكيف وقابلية استخدام بيانات التراث عبر منصات البرمجيات المختلفة.
تستخدم الطريقة المقترحة للحصول على البيانات الاصطناعية نظام التكرار في بلندر، مما يسمح بإنشاء مشاهد معقدة بكفاءة مع الحفاظ على عدد قليل من المضلعات. ومع ذلك، تظهر تحديات في تصدير هذه النسخ وإدارة القوام، والتي يتناولها المؤلفون من خلال نهج جديد للتصوير الفوتوغرافي الافتراضي. تجمع هذه الطريقة العناصر في شبكة واحدة وتطبق القوام بناءً على مسافة أخذ العينات الأرضية المحددة (GSD)، مما يحسن عملية العرض. تضمن الطبيعة التكرارية للطريقة تغطية شاملة للنموذج، مما يؤدي إلى مجموعة بيانات تتكون من 823 صورة، والتي تقارن بشكل إيجابي مع الأدوات الآلية مثل Agisoft Metashape. يستنتج المؤلفون أن نهجهم لا يحافظ فقط على دقة الأسطح المعقدة، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من التعقيد الهندسي للنماذج، مما يعزز كفاءة العرض ويسهل نشر الأصول الرقمية عالية الجودة للتراث.
DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-xlviii-2-w12-2026-447-2026
Publication Date: 2026-02-12
Author(s): Etienne Sommer et al.
Primary Topic: 3D Surveying and Cultural Heritage
Overview
The research paper addresses the challenges of modeling cultural heritage, particularly focusing on interoperability issues when using parametric modeling tools in Heritage Building Information Modeling (HBIM) and 4D modeling. Standard export workflows often fail to maintain complex procedural textures and require extensive manual adjustments, which can hinder efficiency. This study explores the application of photogrammetry to synthetic images generated in Blender, specifically for a 4D parametric model of a Rhenish castle. By consolidating multiple parametric objects into a single, universally compatible mesh, the method enhances interoperability across various software environments. The photogrammetric mesh is subsequently optimized for sharing and viewing, ensuring compatibility with diverse computer configurations.
The quantitative evaluation of the photogrammetric reconstruction reveals that surface planarity is maintained with millimetric precision, and complex surfaces are accurately reconstructed. While some smoothing occurs in areas of high curvature, the overall geometric deviation remains minimal, confirming the effectiveness of the method without the use of control points. This study successfully demonstrates that virtual photogrammetry can consolidate software-specific parametric objects into a unified mesh, facilitating cross-platform interoperability and significantly reducing the time required for photorealistic rendering tasks. Future research directions include optimizing virtual camera positions during photogrammetric surveys to streamline processing workflows and enhance model integration into performance-sensitive applications like Virtual Reality (VR) environments.
Introduction
The introduction emphasizes the growing significance of 3D modeling in the preservation and monitoring of built heritage. It highlights the various methodologies employed, including traditional topographic surveys, field data integration within Heritage Building Information Modeling (HBIM), and parametric modeling. However, it points out critical interoperability challenges, as models are often tailored to specific software environments, complicating their use across different platforms due to reliance on complex textures and procedural elements that do not translate well through standard formats like FBX or IFC.
To address these issues, the paper presents a novel approach utilizing photogrammetry to create synthetic 3D renders of a medieval castle in Alsace, France, developed in Blender. This method consolidates multiple parametric objects into a unified mesh, facilitating conversion into a more accessible format optimized for visualization and public dissemination. The effectiveness of this workflow is evaluated through quantitative analysis, focusing on geometric accuracy and rendering performance, thereby contributing to both conservation efforts and public engagement with heritage sites.
Methods
The methodology employed in this research involved the creation of a 4D model of Birkenfels Castle, utilizing both on-site data and online resources. This model integrates current ruins with reconstructed elements of the castle that are no longer present, based on archaeological hypotheses and comparative analysis with similar regional structures. The modeling process utilized parametric and procedural techniques as outlined by Sommer et al. (2025b), facilitating rapid adaptation of individual components in response to feedback from archaeologists specializing in castle architecture.
This approach not only allows for structural modifications but also enhances the model’s applicability to a broader range of ruins, thereby extending its utility in archaeological studies. The flexibility of the methodology underscores its potential for advancing the understanding of historical structures and their contexts.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the evolution of cultural heritage surveys from static geometric representations to dynamic models that incorporate semantic data and reflect changes over time. This shift necessitates advanced tools capable of adapting to the complexities of heritage elements, as traditional static meshes are inadequate for managing these evolving representations. The authors emphasize the importance of interoperability and propose virtual photogrammetry as a solution that facilitates the conversion of complex procedural objects into standardized meshes through synthetic views, thus enhancing the adaptability and usability of heritage data across various software platforms.
The proposed method for synthetic data acquisition utilizes Blender’s instancing system, allowing for the efficient creation of complex scenes while maintaining a low polygon count. However, challenges arise in exporting these instances and managing textures, which the authors address through a novel virtual photogrammetry approach. This method consolidates elements into a single mesh and applies textures based on a defined Ground Sampling Distance (GSD), optimizing the rendering process. The iterative nature of the method ensures comprehensive coverage of the model, resulting in a dataset of 823 images, which compares favorably with automated tools like Agisoft Metashape. The authors conclude that their approach not only preserves the fidelity of complex surfaces but also significantly reduces the geometric complexity of the models, thereby enhancing rendering efficiency and facilitating the dissemination of high-quality digital heritage assets.