8818

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГАОУ ВО «ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ» НА КАФЕДРЕ АРХИТЕКТУРЫ И УРБАНИСТИКИ

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент

Максимова Светлана Валентиновна

Официальные оппоненты:

Иевлева Ольга Тихоновна

доктор технических наук, профессор, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»,

заведующая кафедрой графики и информационных технологий архитектурного проектирования,

Ульчицкий Олег Александрович

кандидат архитектуры, доцент, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова», заведующий кафедрой архитектуры и изобразительного искусства

Ведущая организация:

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»

Защита состоится «01» ноября 2021 года в 15-00 часов на заседании совета Д

212.162.07 на базе ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-

строительный университет» по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул.

Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

Сдиссертацией можно ознакомится в библиотеке ФГБОУ ВО

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» и на

сайте www.nngasu.ru

Автореферат разослан «___» _______________________2021г.

1

Общая характеристика работы

Научная работа относится к области сохранения историко-архитектурного наследия с использованием информационного моделирования и цифрового документирования.

Актуальность темы исследования.

Вопросы охраны культурного наследия - одно из приоритетных направлений как государственной и региональной политики, так и международного сотрудничества. Конвенция об охране всемирного культурного и природного наследия, принятая ЮНЕСКО и Федеральный закон «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов Российской Федерации»,

подтверждают наличие угроз для сохранности историко-культурного наследия, и

закрепляют необходимость сохранения памятников культуры, включая недвижимые архитектурные памятники. На протяжении XX века по разным причинам утрачено более 30% архитектурного наследия.

Регион Верхнекамья, расположенный на севере Пермского края, в

архитектурном аспекте включает стилистические направления русской архитектуры, сформированное под европейским влиянием, благодаря историческим коммерческим маршрутам XVI-XIX веков: Строгановское барокко,

узорочье, классицизм, расположенным в Усолье, Чердыни, Соликамске.

На территории старого Усолья находится порядка 40 памятников культуры федерального и регионального уровней в разной степени сохранности, из них5

зданий руинированы, 18 зданий находятся в аварийном (15 объектов) или ограничено работоспособном состоянии (3 объекта). Все они нуждаются в срочной консервации либо реставрации. В подобной ситуации находятся многие памятники архитектуры в небольших провинциальных городах, расположенных вдали от популярных туристических маршрутов. Большинство таких объектов по экономическим причинам не могут быть реставрированы или законсервированы,

однако могут быть зафиксированы и восстановлены в первозданном виде с помощью технологий информационного моделирования. Широкий спектр современных инструментов позволяет создавать трехмерные модели любых

2

объектов, однако этого недостаточно с точки зрения научного документирования,

пригодного для мониторинга состояния исторических зданий, разработки проектной документации, интерактивного анализа городской среды. В этой связи трехмерные модели объектов должны интегрироваться с описательной информацией, проектами зон охраны, результатами инженерных изысканий,

градостроительной документацией и т.п. Работа с большим объемом разнородной информации требует анализа и систематизации методов сбора, обработки и структуризации массивов данных, визуализации полученной информации.

Разработка системы цифрового документирования, внутри которой сходятся геометрическая, морфологическая и пространственная информация о городской среде, ландшафте, архитектурных памятниках, является необходимой ступенью внедрения цифровых технологий в область охраны историко-архитектурного наследия, а в некоторых случаях, единственным путем его сохранения для будущих поколений.

Объектом исследования является историко-архитектурное наследие Верхнекамья XVII - начала XX веков в городах Чердынь, Усолье, Соликамск.

Историко-архитектурная среда Верхнекамья представляет интерес в силу разнообразия данных, отражающих как состояние архитектурных объектов, так и особенности градостроительной среды.

Предметом исследования является структура, семантика, объем и качество натурных данных, необходимые и достаточные для описания многообразия архитектуры Верхнекамья в цифровом виде.

Степень изученности темы.

Архитектурный аспект культурного наследия поселений Пермского Верхнекамья раскрыт в трудах Косточкина В.В., Баньковского Л.В., Шилова В.В.,

Маковецкого А.И., Цыпуштанова В.А., Колясникова В.А, Канторовича Г.Д.,

Чагина Г.Н.

Теоретической основой для информационного описания историко-

архитектурного наследия, исследованию закономерностей моделирования архитектурного объекта определению структуры и каталогизации элементов

3

городской среды посвящены работы И.И. Рафаловича, И.А. Ренжигловой, И.Г.

Ткаченко, А.В. Бархин, М.А. Евстратенко, О.Т. Иевлевой, М.В. Шубенкова, С.

Парринелло.

Структурный и семиотический подходы в области архитектуры раскрыты в работах Шубенкова М.В., Лежава И.Г., Пучкова М.В., Сомова Г.Ю., Бурцева А.Г.

Принципы разработки цифровых баз данных при создании трехмерных моделей историко-архитектурного наследия, проблемы привязки пространственных и трехмерных данных освещены в работах зарубежных авторов: Берточчи C., Парринелло C., Брусапорчи С., Ремондино Ф., Ястикли Н.,

и др.Для визуализации и привязки атрибутивной информации к геометрическим данным, как архитектурных объектов, так и градостроительной среды используют систему CityGML по стандартам уровней детализации LOD (Level of Details) и BIM-модели (Building Information Modeling, в русской аббревиатуре используется ЦИМ – цифровая информационная модель)по стандартам уровней проработки

(Level of Development). При этом, остается нерешенной проблема потери данных при совместном использовании BIM-моделей и геоинформационных систем

(ГИС) для создания трехмерной базы данных архитектурно-градостроительной среды.

Цель диссертационной работы – разработка системы цифрового документирования объектов архитектурного наследия Верхнекамья.

Цель исследования предполагает решение следующих основных задач:

сбор документально-фактографической информации и анализ особенностей архитектурных объектов Чердыни, Усолья и Соликамска XVII – начала XX

веков с точки зрения цифрового документирования;

определение градостроительных и архитектурных устойчивых форм историко-

архитектурной среды городов Верхнекамья;

сравнительный анализ инструментов и методов описания историко-

архитектурной среды для представления данных в цифровом формате;

разработка принципов цифрового документирования историко-архитектурной среды;

4

разработка системы цифрового документирования на основе каталогизации и кодирования архитектурно-строительных и градостроительных элементов застройки;

разработка принципов визуализации систематизированных цифровых данных.

Гипотеза исследования.

Совокупность информации о типологии, специфике, истории архитектурного объекта, о морфологии и градостроительных условиях, извлекаемой из открытых данных, данных ретроспективного анализа, и данных цифровых натурных обследований, позволяет создать многофункциональную систему цифрового документирования, основанную на каталогизации и применении разных масштабов рассмотрения описываемых объектов.

Методы исследования.

Взаимосвязь между архитектурным объектом и окружающей средой изучалась исходя из принципов ландшафтно-средового подхода. Для цифрового описания историко-архитектурной среды использовались ландшафтно-средовой,

структурно-семиотический подход; методология международной системы документирования объектов культурного наследия SAVE; морфологический анализ застройки.

Натурные обследования проводились с помощью методов визуального анализа, фотофиксации, аэрофотосъемки, наземного лазерного сканирования,

наземной и воздушной фотограмметрии. Пространственная структура городов и объектов культурного наследия (ОКН)изучалась с помощью геоинформационных систем (ГИС).Работа со структурой базы данных в части семантической привязки данных к локальному контексту проводилась, опираясь на систему CityGML, с

учетом уровней детализации (LOD), сопоставленную с уровнями проработки

BIM-моделей стандарта СП 333.1325800.2017.

Для обработки данных использовались программные продукты: по обработке данных лазерного сканирования, фотограмметрии и работе с облаками точек–

Leica Cyclone, Agisoft Photoscan (Metashape), Autodesk Recap, CloudCompare; по

BIM моделированию объектов - ArchiCAD и Revit; геоинформационные системы

5

для обработки пространственных данных и картографииArcGIS, QGIS; по работе

с реляционными базами данных и таблицами –Microsoft Excel, Filemaker Pro.

Научная новизна работы:

Впервые для объектов культурного наследия городов Верхнекамья - Усолья, Чердыни, Соликамска - комплексно применены цифровые инструменты архитектурного обследования и получены трехмерные и пространственные данные.

Уточнены область применения методов сбора и обработки данных об архитектурно-градостроительной среде: фотофиксации, аэрофотосъемки,

фотограмметрии и лазерного сканирования для различных градостроительных условий.

Впервые применена система уровней детализации LOD стандарта CityGML для создания структуры цифровой базы данных.

Разработана структура цифровой базы данных ОКН Верхнекамья

Разработан Программный модуль каталогизации и хранения информации об объектах архитектурного наследия (свидетельство о ГР №2020614035).

Разработана структура цифровых паспортов ОКН.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

Цифровые модели объектов культурного наследия Верхнекамья, полученные на основе комплексного применения цифровых и традиционных инструментов исследования историко-архитектурной среды.

Система каталогизации и визуализации архитектурных объектов в разных масштабах, с использованием геоинформационных систем и информационного моделирования зданий (BIM-модели).

Система выделения масштабов и устойчивых архитектурных и градостроительных элементов при работе с историко-архитектурной средой в цифровом формате

Программный модуль каталогизации и хранения информации об объектах архитектурного наследия.

6

Состав инвентаризационной карточки ОКН в цифровом формате.

Теоретическая значимость работы заключается в развитии методического подхода к документированию ОКН с использованием пространственных данных,

данных облаков точек (лазерного сканирования и фотограмметрии), данных фотофиксации и графических данных.

Степень достоверности научных положений и выводов обеспечена большим объемом натурных исследований с применением инновационных методов обследования ОКН; обоснованность результатов базируется на изучении фундаментальных теоретических подходов к сохранению архитектурного наследия российских и зарубежных теоретиков архитектуры.

Практическая значимость исследования. Цифровое документирование,

включающее трехмерные модели ОКН, позволяет

в области архитектуры и градостроительства:

систематизировать данные по объектам культурного наследия Верхнекамья.

обеспечить специалистов проектной документацией для разработки проектов реконструкции и реставрации;

В области музейного дела:

Разработать музейные приложения дополненной реальности, виртуальные туры;

расширить «присутствие» в сети интернет для продвижения музеев и региона на всероссийский и международный уровень.

В области образования:

Продолжить практику натурных исследований с участием студентов в формате ежегодных летних архитектурных школ(по программам,

осуществленным в городах Верхнекамья в период 2016-2019гг);

разработать рабочие программы дисциплин: «Программное обеспечение градостроительной деятельности» и «Методы решения научно-технических задач» магистерской программы «Архитектурное проектирование и территориальное планирование», реализуемой на кафедре архитектуры и урбанистики ПНИПУ.

7

Апробация работы.

Разработанная цифровая база данных является частью новой информационной модели Усольского историко-культурного комплекса, объединяющей архитектурно-планировочные, конструктивные и инженерные решения.

Материалы диссертационного исследования вошли в состав НИР «Градостроительные исследования Усольского историко-архитектурного комплекса», договор НИР №14-2019-369 (ПНИПУ, НК Библиоград, Березники), в отчетные материалы по проекту «Наследие Перми Великой: путешествие в Биармию», реализованному при грантовой поддержке Федерального агентства по делам молодежи, при содействии администрации Чердынского района и строительного факультета ПНИПУ.

Результаты работы неоднократно докладывались на конференциях международной группы, работающей в рамках гранта Европейского союза

Horizon 2020 Марии Склодовской-Кюри “PROMETHEUS” (соглашение N°

821870).

Содержание диссертационной работы отражено в10работах. Из них 2 работы в рецензируемых научных изданиях, которые рекомендованы ВАК, 2 работы в сборнике международных материалов конференции, индексируемом в SCOPUS. 5

публикации являются результатами конференций, на которых докладывались основные положения работы. Соавтор1 монографии, посвященной новым методам обследования историко-архитектурной среды.

Основные результаты диссертационного исследования докладывались на 6

конференциях (из них 4 международные, 3 - всероссийские): ICCATS«Строительство, архитектура и техносферная безопасность» (ЮУрГУ, Челябинск, Россия, 2019); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием«Химия. Экология. Урбанистика» (ПНИПУ, Пермь, Россия, 2019); EXCO’20 (Валенсия, Испания, 2020); 5thISUFItaly International Conference (Рим, Италия, 2020); Пермский естественнонаучный форум «Информационные технологии и культурное наследие: сохранение, изучение, использование» (Пермь, Россия, 2020); Строгановские чтения – XVI«Свое-чужое:

8

опыт культурного взаимодействия» (Усолье, Россия, 2020).

Получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ, свидетельство №2020614035 «Программный модуль каталогизации и хранения информации об объектах архитектурного наследия».

Структура работы.

Диссертация состоит из одного тома текстовой части в объеме 251 страницы, включающего введение, три главы, заключение, библиографию (113 наименований), а также приложения и список иллюстраций (на 122 страницах). Приложения содержат графические схемы и иллюстративные материалы.

Основное содержание работы

Во Введении отражена актуальность исследования, раскрыта степень научной разработанности проблемы, определены объект, предмет, поставлены цели и задачи исследования. Показана научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Историко-архитектурная среда Верхнекамья как объект документирования» определены основные этапы развития архитектуры Верхнекамья в XVII - начала XX вв. и рассмотрены основные особенности историко-архитектурной среды.

Согласно историческим этапам, развитие городов происходило неравномерно по времени. Ведущие позиции переходили от Чердыни, к Соликамску, а затем к Усолью. Историко-архитектурная среда при этом также претерпевала изменения. Проходя через исторические эпохи, приносящие стилистическое разнообразие, в изучаемом регионе сформировались свои стилистические особенности, проявившиеся в декоре и некоторых конструктивных особенностях.

Сложившаяся планировочная структура исторических частей Чердыни, Соликамска, Усолья позволяет рассмотреть разные морфотипы историко-

архитектурной среды, так как находится в разной степени утраты планировочной сетки. Морфологический анализ позволил выделить три типа историко-

архитектурной среды Верхнекамья: историко-архитектурная среда без современных архитектурных включений (Усолье), историко-архитектурная среда