Материал: Проблемы социальных и гуманитарных наук. Выпуск № 4 (17), 2018. Радугин А.А., Перевозчикова Л.С

Проблемы социальных и гуманитарных наук. Выпуск № 4 (17), 2018

3.Деникин А.И. Очерки русской Смуты. Крушение власти и армии. Февраль-сентябрь 1917 г. / А.И. Деникин. – М.: Айрис-Пресс, 2017. – 293 с.

4.Рункевич С.Г. Великая Отечественная война и церковная жизнь. Распоряжения и действия Святейшего Синода в 1914-1915 гг. / С.Г. Рункевич. – Пг.: 1916. – 366 с.

5.Василевский А.М. Дело всей жизни / А.М. Василевский. – М.: Политиздат, 1983. –586 с.

86

Проблемы социальных и гуманитарных наук. Выпуск № 4 (17), 2018

УДК 902/908

Л.И. Маслихова, Н.Б. Хахулина

К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ

В РОССИЙСКОЙ И ЗАРУБЕЖНОЙ ПРАКТИКЕ

Лазерное сканирование одна из наиболее перспективных технологий, включающая в процесс большой набор данных, позволяющих решать целый комплекс задач в строительстве, архитектуре, геодезии, кадастре, археологии и многих других направлениях. С использованием технологии лазерного сканирования в работе археологов появились новые возможности, которые позволяют сделать исследования более точными, детализированными и оперативными. Подобное оборудование сегодня используется при решении целого ряда задач, связанных с фиксацией археологических материалов и объектов, их визуализацией, при создании виртуальных экспозиций.

Ключевые слова: объекты культурного наследия, археология, лазерное сканирование

L.I. Maslikhova, N.B. Hahulina

THE USE OF LASER SCANNING TECHNOLOGY IN THE STUDY OF CULTURAL HERITAGE OBJECTS IN RUSSIAN AND FOREIGN PRACTICES

Laser scanning is one of the most advanced technologies receiving a large amount of data and allowing to solve a whole range of tasks in construction, architecture, geodesy, cadastre, archeology and other directions. New opportunities have appeared by using the technology of laser scanning in the work of archaeologists, also they allow to make the research more accurate, detailed and operational. Nowadays such equipment is used in solving a number of tasks related to the fixation of archaeological materials and objects, their visualization and creation of virtual expositions.

Key words: objects of cultural heritage, archeology, laser scanning

Бурное развитие современных технологий позволяет активно использовать их в разных отраслях. Лазерное сканирование одна из наиболее перспективных технологий, получающая в процесс большой набор данных, позволяющих решать целый комплекс задач в строительстве, архитектуре, геодезии, кадастре, археологии и многих других направлениях.

Особое использование технологии лазерного сканирование нашло в археологии и архитектуре. Рассмотрим некоторые примеры такого применения в России и мире.

Культурное наследие можно определить как памятники, здания или пейзажи «выдающейся универсальной ценности с точки зрения истории, искусства или науки».

_________________

© Маслихова Л.И., Хахулина Н.Б., 2018

87

Проблемы социальных и гуманитарных наук. Выпуск № 4 (17), 2018

Эти места часто находятся под угрозой из-за экологических условий, структурной нестабильности, роста туризма и развития, и они, скорее всего, недостаточно финансируются и, следовательно, недостаточно документированы и поддерживаются.

Лазерное сканирование в сочетании с другими методами цифровой документации и традиционным обследованием обеспечивает чрезвычайно полезный способ документирования пространственных характеристик этих объектов культурного наследия. Эта пространственная информация формирует не только точную запись этих быстро разрушающихся и исчезающих памятников архитектуры и археологии, которые могут быть сохранены для потомков, но также предоставляет всеобъемлющий базовый набор данных, с помощью которого археологи и специалисты могут отслеживать эти места и выполнять необходимые реставрационные работы для обеспечения их физической целостности.

Применение технологии лазерного сканирования получило широкое распространение в 2000-х годах, в том числе и в археологии. Сохранение памятников культурного наследия является важной задачей нашего времени.

В археологии и архитектуре используются различные сканеры. Сканеры с длинномерным диапазоном используют системы на время полета или лазерные импульсы, где лазерный свет отскакивает от цели на расстоянии. Лазерный дальномер рассчитывает расстояние до поверхности, рассчитывая круговое движение импульса света с использованием известного значения скорости света. В документации по культурному наследию сканеры среднего диапазона обычно используются в сочетании с 3D-сканерами ближнего действия для создания моделей с глобальной метрической точностью и детализацией поверхности высокого разрешения.

Сканеры ближнего действия используют лазерную или структурированную световую систему. 3D-лазерные сканеры на основе триангуляции используют лазерный луч и одну или две камеры для записи объекта. Через тригонометрию расстояние объекта до сканера можно вычислить, создавая точную карту поверхности. Структурированные световые сканеры также используют триангуляцию, но используют проецируемые образцы света вместо лазера. Камера записывает проецируемые рисунки и вычисляет расстояние каждой точки в поле зрения. Чтобы осмысленно документировать прошлое, важно иметь возможность документировать не только общую форму, но и тонкие детали поверхности объекта.

Цифровое представление объекта культурного наследия, полученное посредством лазерного сканирования облегчает их доступность для более широкой аудитории через Интернет.

Существуют сайты, которые создают архивы памятников культурного наследия, полученные путем лазерного сканирования. Например CyArk, некоммерческая организация, расположенная в районе залива Сан-Франциско, которая строит архив и связанный с ним веб-портал, позволяющий получить доступ к этим данным исследователям, студентам и широкой общественности.

Представление сайта отражено на рисунке 1.

Рис. 1. Веб-портал CyArk

88

Проблемы социальных и гуманитарных наук. Выпуск № 4 (17), 2018

Несколько подробнее стоит остановиться на некоторых примерах археологических исследований с применением лазерного сканирования.

Чавин де Уантар, Перу

Чавин-де-Уантар расположен в северо-центральной части Перуанского высокогорья на высоте 3150 метров. Это доиспанская структура, которая постепенно развивается с 1200 до 200 лет до нашей эры. Участок состоит из ряда «зданий», крупных платформ, в которых находится комплекс подземной сети галерей, которые окружают ряд затонувших площадей. Этот участок является одной из самых значительных ранних андских цивилизаций и получил статус Всемирного наследия ЮНЕСКО. Он находится под угрозой как от городского вторжения, так и от общей нестабильности окружающих гор, что привело к ряду оползней.

Проект документации был проведен Калифорнийским университетом в Беркли в связи с археологическим проектом Стэнфордского университета и поддержан Фондом семьи Кацира. Два полевых сезона привели к полной документации по объектам культурного наследия (ОКН) с использованием методов лазерного сканирования с длинным и близким диапазоном. Сканер Leica HDS 2500 использовался для документирования всех внешних поверхностей комплекса и ряда подземных сегментов галереи. Комплексная сеть управления была размещена по всему участку и расширена в сеть галереи. Это облегчило регистрацию наземных и подземных сканирований для получения точной модели памятника. Этот набор данных использовался для расчета глубины частей сети галерей для оценки вскрыши в рамках постоянного анализа структурной устойчивости галерей. В галерее Rocas, часть которой пострадала от разрушений, данные сканирования использовались для прогнозирования местоположения новых перфораций, которые были выкопаны археологами, чтобы помочь очистить рухнувший участок галерей.

Были собраны обширные данные сканирования с близкого расстояния. был использован бесконтактный дигитайзер Minolta Vivid 910 для сканирования Ланцона, высотой 4,5 метра, тщательно вырезанного каменного монолита в дополнение к большому количеству тщательно вырезанных бляшек. Этот набор данных станет основой для создания пространственного моделирования, необходимых для выполнения первоначальной оценки состояния, что является важной частью разработки общего плана сохранения ОКН. Кроме того, данные будут также использоваться для постоянного мониторинга ОКН.

Меса-Верде, США

Национальный парк Меса-Верде расположен на юго-западе штата Колорадо и содержит одни из самых впечатляющих архитектурных зданий в Северной Америке. Он наиболее известен своими уникальными утесными жилищами, глинобитными зданиями, построенными внутри утопленных скальных ниш. Дом елового дерева был в центре экспериментального проекта цифровой документации, чтобы проверить применимость цифровых методик документирования для тиражирования традиционных методов картографирования и съемки, используемых службой национальных парков. Дом из ели - это большой комплекс, состоящий из 130 комнат и 8 кив (круговых церемониальных камер) и встроен в углубление шириной 66 метров и глубиной 27 метров. Проект был совместным усилием между Калифорнийским университетом в Беркли, Техасским техническим университетом, Службой национальных парков, Insight Digital и CyArk.

В проекте использовались три сканера, две дальние сканирующие системы, Leica HDS 3000 и 2500 и система ближнего сканирования Minolta Vivid 910. Долгосрочные сканеры использовались для документирования стоящей архитектуры и окружения, в то время как закрытие для обработки деталей стен и артефактов использовалась система ближнего сканирования. Общая станция Leica и дифференциальный GPS-модуль Trimble были использованы для геореференции точечных облаков и обеспечения дополнительного контроля съемки. В сочетании со сканированием панорамные снимки высокого разрешения

89

Проблемы социальных и гуманитарных наук. Выпуск № 4 (17), 2018

были собраны с использованием камеры Nikon D70 и специально построенной панорамной фотографии.

Данные были использованы для построения фотореализованной модели высокого разрешения. Из этой модели были подготовлены планы, разделы и подробные чертежи высот для поддержки деятельности по оценке состояния службы парка. Существующий процесс включает в себя очень подробные возвышения стен, которые показывают характеристики до сантиметра. Эти особенности часто внедряются в стены из глинистого кирпича и демонстрируют очень мало рельефа по сравнению со стенкой. Чтобы облегчить запись этих функций, панорамные изображения с высоким разрешением были зарегистрированы в облаке точек или сетке, и были созданы орто-исправленные изображения сегментов стены, чтобы обеспечить отображение этих признаков. Исходя из этого экспериментального проекта, экономия времени с использованием этих новых методов оценивается примерно в 80 процентов.

Архивирование и распространение CyArk посвящен сохранению объектов всемирного наследия посредством архива 3D Heritage Heritage CyArk, www.cyark.org, интернет-архива, который является хранилищем данных наследия, полученных с помощью лазерного сканирования, цифрового моделирования и других современных технологий. Этот архив служит как для образования, так и для исторического сохранения, и существует сейчас на стадии прототипа. В своем полностью развитом состоянии веб-сайт архива 3D-наследия станет доступной глобальной сетью серверов, работающих с общей архитектурой базы данных и сохраняющей размерно точные и визуально богатые данные 3D-облачных облаков, обернутые высокой фотографией высокого разрешения, представляющей собой наследие сайтов со всего мира.

Портал CyArk предоставляет веб-интерфейс, который позволит пользователям искать архив в пространстве, (включая фотографии, данные сканирования, текст, чертежи САПР, 3D-модели и анимации), которые относятся к определенным частям сайта. Пользователи могут динамически просматривать эти данные и загружать версии этих продуктов с высоким разрешением. Самое главное, что каждый элемент мультимедиа связан с необходимыми метаданными, которые облегчат повторное использование этой информации. Эти метаданные включают информацию «кто, что, где, когда и почему», которую пользователи должны понимать, интерпретировать и использовать данные. В рамках программы архива также будет обеспечено, чтобы эти наборы данных были доступны в будущем.

В России в научных исследованиях начиная с конца XX в. также возрастает интерес к проблемам виртуальной реконструкции историко-культурного наследия. Существует целый ряд работ, посвященный проблемам методологии и методики компьютерного моделирования исторических процессов [1] и ряд успешно реализованных проектов по виртуальной реконструкции исторических памятников (Проект "Виртуальная реконструкция московского монастыря «Всех скорбящих радости»: анализ эволюции пространственной инфраструктуры на основе методов 3D моделирования" при финансовой поддержке гранта РФФИ, № 11-06- 00453a (2011 - 2012 гг.) [2] проект «Виртуальная реконструкция Московского Страстного монастыря (середина XVII – начало XX вв.): анализ эволюции пространственной инфраструктуры на основе методов 3d моделирования» [3] и др.

Таким образом, интегрированный метод, который использует целый ряд инструментов от лазерного сканирования до традиционного обследования и цифровой фотографии высокого разрешения, очень ценен в области культурного наследия, где на регулярной основе требуется высокая точность и полная документация на объект культурного наследия. Эти методы часто могут привести к значительной экономии времени и затрат по сравнению с традиционными методами обследования и обеспечить гораздо более точную и более подробную информатизацию ОКН. А виртуальная реконструкция объектов культурного наследия и исторических процессов позволяет широко использовать эти

90