АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО

УДК 711.585

появлением новых информационных технологий благодаря развитию автоматизированного проектирования CAD (англ. Computer-Aided Design, русский - САПР), которое мы наблюдаем в

последние годы, многие технологические процессы претерпели изменения и открыли новые возможности в области изучения архитектурного наследия. Технологии компьютерного моделирования архитектурных сооружений являются одним из наиболее молодых и интенсивно развивающихся направлений в этой области во многих странах. Одной из таких технологий является программное обеспечение BIM (англ. Building Information Modeling, русский

– Информационное Моделирование Зданий), использующее средства архитектурно-

строительного проектирования для создания единой информационной модели здания, над которой могут работать все группы специалистов, участвующие в разработке строительного проекта.

Хотя по мировым показателям использование BIM в России в сфере строительной индустрии пока не получило достаточного распространения, не говоря о его применении в области исследования архитектурного наследия, с каждым годом его значение и число предприятий, использующих BIM растет. Помимо этого, в сфере охраны, сохранения и использования культурного наследия в России накопилось много серьезных проблем. Сведения о состоянии объектов архитектурного и культурного наследия в разных регионах страны, полученные за предыдущие годы, убедительно свидетельствует о значительных масштабах разрушений и утрат памятников под воздействием различных факторов внешней среды, а также неудовлетворительным состоянием 80% сохранившихся, что подразумевает необходимость своевременной их реконструкции и реставрации, а также фиксации и учета данных об этих памятниках. Применение традиционных методов для сбора, хранения и обработки данных путем документирования информации об объектах в виде фотографий и чертежей ортогональных проекций сохранившихся структур, а также созданием компьютерных трехмерных моделей, являющихся лишь виртуальными копиями этих объектов, в большинстве случаев оказываются неэффективными и устаревшими. Применение же технологии BIM в области реконструкции и реставрации архитектурного наследия способствует формированию принципиально нового подхода, основанного на создании трехмерной цифровой модели

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО

вмешательства в него, его исследования и распространения.

Также большую работу проделали ученые Факультета Архитектуры, Градостроительства и Планирования Левенского Католического Университета (KU Leuven) в Бельгии Stefan Boeykens

иCaroline Himpе, а также Bob Martens, ученый Факультета Архитектуры и Регионального Планирования Венского Технического Университета (TU Vienna), выполнив виртуальную реконструкцию Виноградной синагоги (Vinohrady synagogue) в Праге с применением технологии BIM, где ключевым принципом процесса реконструкции является корректное документирование информации. Если следовать этой методологии, процесс реконструкции остается доступным для анализа со стороны и, при необходимости, интерпретации в будущем.

Еще один пример использования технологии BIM в целях восстановления объектов историко-архитектурного значения продемонстрировали литовские ученые проектной

компанией «Uostamiesčio projektas», воссоздав средневековый замок Мемель (Клайпеда), путем создания трехмерной информационной модели. Это явилось не только удобным способом работы с большим количеством исторического материала, но и средством, обеспечивающим контроль содержащейся информации. Также другим литовским историческим проектом реконструкции, где применялись технологии BIM, является проект Литовского Королевского Дворца, выполненного “Paminklų restauravimo institutas” (Институт Монументальной Реставрации).

Несмотря на то, что в России применение технологии BIM в области исследования архитектурного наследия, как было ранее сказано, пока не получило достаточного распространения, тем не менее есть наработки молодых ученых в данной области. Так, например, Козловой Т.И. выполнена информационная модель деревянной Спасской церкови Нерукотворного образа из Зашиверского острога для дальнейшего использования при исследовании объекта, а также для выполнения текущих работ по ее содержанию, реставрации

иреконструкции. Поэтому главной целью моделирования стало не стремление к максимально реалистичному изображению модели и ее элементов, а в первую очередь разработка конструктивно и содержательно достоверного электронного «дубликата» памятника архитектуры, а также новой методики моделирования объектов деревянного зодчества. Чжан

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО

Гуаньин, создав информационную модель беседки в Монастыре Хуайшенсы в Китае, использовал полученную параметрическую библиотеку базовых элементов системы доу-гун при

создании информационной модели храма Шенмудянь в Китае. Большой вклад в развитие технологий BIM в области реконструкции и реставрации историко-архитектурного наследия в

России внес Талапов В.В.

Обзор современных технологий сохранения и воссоздания историко-архитектурного наследия

Широкое развитие новых компьютерных технологий дают все больше новых возможностей для сохранения в цифровом виде объектов историко-культурного наследия. С внедрением этих

технологий во все сферы деятельности и появлением первых систем автоматизированного проектирования (CAD) в 60-х годах произошел переход от хранения и документирования

информации об архитектурных сооружениях в виде фотографий и отдельных чертежей, представляющих собой проекции структуры здания, причем не всегда соответствующих друг другу, к новым методам проектирования. В цифровой исторической реконструкции могут быть применимы многие различные методы и инструменты. В то время как традиционные подходы сосредоточены больше на создании 2D чертежей, современная реконструкция активно применяет методы 3D-моделирования, 3D-визуализации, 3D-сканирования и печати, а также

технологии информационного моделирования (BIM).

Возникновение в начале 80-х технологии компьютерного моделирования – моделирования на основе пространственной модели - также является результатом процесса эволюции систем

автоматизированного проектирования. С появлением новой технологии перед архитекторами, археологами, реставраторами и историками-реконструкторами открылись новые перспективы. Активное применение 3D-технологий визуализации в исторических и археологических исследованиях началось в 1990-х гг. в ведущих вузах США, Великобритании и Франции, Италии, Испании, других европейских стран. А в России эта работа началась на рубеже XX-XXI

вв. [7]

Одним из новых направлений практического приложения трехмерной визуализации и технологий «виртуальной реальности» в России стало создание в Интернет-среде виртуальных музеев. Такого рода проекты реализует, в частности, Академический учебно-научный центр 222 РАН МГУ. В честь 20-летия со дня принятия новой Конституции Российской Федерации был

открыт для свободного доступа Электронный музей конституционной истории России с тремя виртуальными залами, где экспонируются трехмерные цифровые копии подлинных документов, изданий, артефактов истории отечественного конституционализма разных веков. Кроме того, в 2013 г. (год проведения Зимней Олимпиады в г. Сочи) был создан виртуальный музей истории российского олимпийского спорта. Этот музей имеет 30 виртуальных залов с более чем 2 тысячами трехмерных экспонатов и «услугами» интерактивного виртуального гида. [7]

Постоянное развитие компьютерных технологий и совершенствование технического оборудования приводит к расширению применения 3D-сканирования в области сохранения,

моделирования и реконструкции (в том числе поврежденных и даже утраченных) объектов историко-культурного наследия, для создания виртуальных моделей самых различных трехмерных объектов – от орнаментированных глиняных черепков до старинных соборов и

целых городов. Наиболее широко данная технология используется в архитектуре, археологии и истории. Как отмечают эксперты, возрастание энтузиазма ученых в освоении этих технологий связано также с возможностью компенсировать недостаток средств для сохранения или восстановления исторических объектов традиционными способами [7].

Помимо того, что полученные цифровые объекты намного удобнее изучать и интерпретировать, чем двумерные изображения, 3D-копии помогают облегчить создание баз

данных для проектов реконструкции, сохранения или воссоздания памятников архитектурного, археологического и историко-культурного наследия.

Основной целью 3D-сканирования является создание карты точек поверхности объекта.

Последующий процесс реконструкции (экстраполяции) точек позволяет цифровым образом воссоздать формы объекта. Если в процессе сканирования были получены не только координаты точки, но также данные о цвете, то это позволяет воссоздать текстуру поверхности. Кроме того, необходима привязка изображений к единой системе координат. Таким образом, в результате применения этих методов создается полноценная трехмерная модель сканируемого объекта.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО

Одним из самых масштабных примеров использования технологии 3D-сканирования

является проект Smithsonian X 3D, который реализуется Смитсоновским институтом (США) совместно с компанией Autodesk. Целью проекта является перевод в цифровой вид более 137 миллионов экспонатов, которые находятся в музеях США, с последующим размещением их в свободном доступе в сети Интернет.

Использование технологии информационного моделирования BIM

Технология компьютерного моделирования архитектурных сооружений является одним из наиболее молодых и интенсивно развивающихся направлений в области актуализации и сохранения историко-культурного наследия.

Информационное моделирование зданий (англ. Building Information Modeling, BIM) –

процесс генерации и управления данными о здании на протяжении его жизненного цикла. Технология BIM состоит в использовании средств архитектурно-строительного проектирования

для создания единой информационной модели здания, над которой могут работать все группы специалистов, участвующие в разработке строительного проекта. Информационная модель здания содержит информацию о его геометрии, пространственных отношениях, географическом расположении, свойствах материалов и т.п.

Понятие информационной модели здания было впервые предложено профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского Института Архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System» (Система описания здания).

Вконце 1970х – начале 1980х эта концепция развивалось параллельно в Старом и Новом

Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model», а в Европе (особенно в Финляндии) – «Product Information Model». При этом оба раза слово Product

подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению «Building Information Model».

В1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), в то время – создатель программы RUCAPS, затем в течение длительного периода – сотрудник Bentley Systemes, недавно

нынешнем понимании как информационного моделирования зданий. Тогда же он впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании:

- трехмерное моделирование; - автоматическое получение чертежей;

- интеллектуальная параметризация объектов; - соответствующие объектам базы данных;

- распределение процесса строительства по временным этапам и др. [1]

Таким образом, технология информационного моделирования здания представляет собой новый подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, который предполагает сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании

со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.

Создаваемые для реализации BIM средства моделирования и программный инструментарий открывают новые возможности и в области изучения архитектурного наследия, причем эти наработки BIM можно применять как к существующим памятникам архитектуры, так и к работе с некоей «обобщенной» информацией, не имеющей непосредственного отношения к каким-то конкретным объектам, а скорее относящейся к выделенным историческим периодам,

географическим районам или стилям.

Иногда информационное моделирование недвижимых объектов культурного наследия пытаются упрощенно охарактеризовать как новый подход к вопросу фиксации памятников. На самом деле BIM здесь даёт намного больше. Фактически информационная модель становится местом и средством не только хранения сведений о памятнике, но и серьезным инструментом при исследовательской работе с этой информацией, а также в учебно-просветительской и

коммуникационной деятельности. Эта модель также тесно связана с мониторингом состояния объекта и его возможным использованием (эксплуатацией). Таким образом, информационная модель памятника архитектуры – это не просто его виртуальная копия, передающая геометрию

сооружения, а некий «интеллектуальный контейнер» с взаимосвязанной информацией об

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.