Recording Complex Structures Using Close Range Photogrammetry: The Cathedral of Santiago De Compostela

• Published in: Photogrammetric record 2013-12, Vol.28 (144), p.375-395
• Main Authors: Martínez, Santiago, Ortiz, Juan, Gil, Ma Luz, Rego, Ma Teresa
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: 3-D graphics; 3D image-based modelling; Cathedrals; close range; Composting; cultural heritage; Digital cameras; Digital imaging; historic building; Historic sites; metric documentation; Photogrammetry; Recording; Stone; telescopic masts; Towers
• ISSN: 0031-868X; 1477-9730
• DOI: 10.1111/phor.12040

This paper describes the photogrammetric 3D modelling of complex buildings using low‐cost automatic image matching (AIM), consumer‐grade digital cameras and low‐altitude imagery. To verify the potential of this method, it was applied to the documentation of a specific case: the towers and roofs of the Cathedral of Santiago de Compostela in Spain, a UNESCO World Heritage Site. The design and development of a mechanism for coping with the elevation, based on telescopic masts, was essential. Models, orthophotos and plans have been obtained to determine and rigorously measure the geometry involved. Thereby it was possible to accurately record the materials and decorative elements based on the restitution of the granite stones. Furthermore, close range photogrammetry made the analysis and quantification of the inclination of the south tower possible. Résumé Cet article décrit la modélisation 3D par photogrammétrie d'édifices complexes par des techniques bon marché de corrélation automatique d'images, des appareils photo du marché et des images acquises à basse altitude. Le potentiel de cette méthode a été étudié en l'appliquant à la documentation d'un cas spécifique: les tours et les toits de la cathédrale de St Jacques de Compostelle (Espagne), un site inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO. La conception et le développement d'un mécanisme permettant des prises de vues aériennes depuis un mât télescopique se sont avérés essentiels. Des modèles, des orthophotos et des plans ont permis de déterminer la géométrie du lieu et ainsi de restituer précisément les structures de pierre et les éléments décoratifs à partir du dessin de chaque bloc taillé. Par ailleurs, la photogrammétrie rapprochée a permis l'analyse et la quantification de l'inclinaison de la tour sud. Zusammenfassung Dieser Beitrag beschreibt die photogrammetrische 3D‐Modellierung komplexer Gebäude mit kostengünstiger automatischer Bildzuordnung (AIM), digitalen Konsumenten Kameras und Aufnahmen aus geringer Höhe mit Teleskopmasten. Die Methode wurde bei der Dokumentation der Türme und Dächer der Kathedrale von Santiago de Compostela in Spanien, einem UNESCO Weltkulturerbe, getestet. Besondere Aufmerksamkeit wurde auf den Einsatz der Teleskopmasten gerichtet. Es wurden Modelle, Orthophotos und Pläne abgeleitet, um die Geometrie präzise zu bestimmen. Dabei konnten auch die Materialien und dekorativen Elemente der Granitsteine für eine spätere Wiederherstellung ermittelt werden. Ebenso konnte eine Anal