Цифровая реконструкция: 3D‑сканирование в проектах сохранения культурных ценностей

Технологии 3D‑измерений постепенно вытесняют классические методы обмеров зданий и сооружений, затратные по времени и нередко дающие неточные и ненадежные результаты. Современные лазерные 3D‑сканеры позволяют быстро и детально зафиксировать геометрию практически любого объекта и создать его цифровую копию, будь то элементы интерьера, фасады и внутренние помещения зданий, целые промышленные площадки, инфраструктурные сооружения или ландшафты.

Рост популярности наземного лазерного 3D‑сканирования в инженерных и архитектурных задачах объясняется рядом преимуществ:

• Оперативность — большие объемы измерений выполняются за часы или дни, а не недели, что позволяет сократить сроки выполнения проекта и уменьшить расходы
• Полнота и надежность данных — 3D‑сканер формирует плотное, детализированное облако точек, благодаря которому минимизируется вероятность ошибок и доработок на стадии проектирования
• Совместимость с BIM‑средами — данные легко интегрируются в платформы информационного моделирования и проектирования
• Универсальность использования — результаты 3D‑измерений применимы в различных проектах, включая реконструкцию и модернизацию промышленных и гражданских объектов, перепланировку помещений, оценку износа и деформаций, создание BIM‑моделей и цифровых двойников

Экспертный центр 3D‑решений TWIZE уже более десяти лет занимается предоставлением комплексных услуг в сфере предпроектных изысканий, реверс-инжиниринга и контроля качества в производстве, разработки документации и 3D‑печати. В частности, у нас есть большой опыт применения 3D‑сканирования и 3D‑моделирования в реставрации и восстановлении объектов культурного значения — исторических зданий, памятников и храмов.

Предлагаем вам обзор нескольких кейсов, показывающих, как передовые технологии помогают воссоздавать и сохранять уникальные культурные ценности. Ряд наших проектов выполнен в партнерстве с Благотворительным фондом поддержки возрождения русской церковной архитектуры ИННОТЕХ XXI.

1. Гостиница «Московская» (Саратов)

Здание возведено в 1899-1901 годах на углу нынешних улиц Горького и Московской по проекту известного саратовского архитектора Алексея Салько и является объектом культурного наследия. В оформлении гостиницы использованы модные в ту эпоху мотивы стилизованной старорусской архитектуры со множеством отточенных деталей, таких как виртуозно исполненный кирпичный орнамент, декоративные карнизы, кокошники, башенка с флюгером.

Цель проекта, в котором приняла участие компания TWIZE, — восстановить облик здания, близкий к изначальному, и возвратить функциональное назначение гостинице. Сегодня лучший способ сохранить уникальный исторический облик объекта при отсутствии обмерных чертежей — сформировать идеально точный цифровой двойник здания для реконструкции. В этом и заключалась задача наших специалистов, а быстро и эффективно решить ее позволили технологии наземного лазерного сканирования и BIM‑моделирования.

Команда провела рекогносцировку и с помощью высокоточного 3D‑сканера FARO Focus Premium создала геодезическую сеть для привязки результатов работы — поскольку доступ к объекту был ограничен и нужно было убедиться, что облако точек и исходные данные «сядут» точно, без ошибок. Эксперты TWIZE зафиксировали текущее состояние здания с точностью до миллиметра и объединили данные сканирования фасадов, интерьеров и кровли в единую модель.

По результатам работы была построена геометрическая 3D‑модель, готовая к применению при проектировании и обследовании здания гостиницы «Московская», а также его реконструкции — надежная основа для проектной документации и дальнейшего успешного выполнения работ.

2. Собор Вознесения Христова (Лысково, Нижегородская область)

Ансамбль Собора Вознесения Христова — памятник архитектуры федерального значения, играющий ключевую роль в формировании пространственно-планировочной структуры города Лысково. Инициатором его возведения был князь Г.А. Грузинский — один из богатейших помещиков Нижегородской губернии, который владел большей частью села, ставшего впоследствии городом. Исторические документы позволяют утверждать, что Вознесенская церковь начала возводиться в 1795 году, но сгорела, и дошедшее до нас здание строилось между 1814 и 1838 годами. Предполагается, что автор проекта — великий французский архитектор Огюст Монферран, создатель Исаакиевского собора и Александровской колонны в Санкт-Петербурге. Стилистически сооружение относится к позднему русскому классицизму, а точнее — к екатерининскому барокко.

Современники князя Грузинского восхищались богатством убранства собора и иконостасом размером 20 на 5,6 метров. Сегодня здание имеет хорошо сохранившиеся стены, перекрытия и крышу, присутствуют остатки декора, росписи и убранства. Восстановление такого уникального сооружения требует комплексного подхода, повышенной точности и аккуратности.

Центр TWIZE сделал свой вклад в реконструкцию церкви, присоединившись к проекту Благотворительного фонда поддержки возрождения русской церковной архитектуры ИННОТЕХ XXI. Одна из целей деятельности фонда — создание не имеющего аналогов общероссийского электронного реестра подобных объектов, каждый из которых можно воссоздать по цифровой копии даже в случае его утраты.

Перед нами была поставлена задача сформировать высокоточный цифровой «слепок» всего здания собора для реставраторов. Основные вызовы заключались в отсутствии точных чертежей сложных архитектурных форм и необходимости зафиксировать геометрию всех декоративных и конструктивных элементов с миллиметровой точностью.

Учитывая сложность задания, было решено использовать не только наземный лазерный сканер FARO Focus S150, но и фотограмметрию и аэрофотосъемку с дрона. В итоге была создана единая высокоточная полигональная модель, которая в дальнейшем дала точную оценку по реставрационным работам и упростила их проведение.

Отдельно отметим, что предпроектные работы на объектах культурного наследия — зачастую недешевое удовольствие, и не всегда возможно заложить бюджет на всё. Имея же цифровую модель, вы можете равномерно распределить задачи по реставрации и скоординировать их выполнение с бóльшим удобством.

Результаты:

• Получено детализированное облако точек для проведения точных обмеров и анализа
• Создана 3D‑модель собора для формирования рабочих чертежей и проекта реставрации
• Проектировщики и реставраторы получили полную и достоверную информацию об объекте, исключающую ошибки на всех этапах работ

3. Комплекс храмов в Николо-Погосте (Нижегородская область)

Еще один интересный проект — реставрация колокольни комплекса церквей Спаса Преображения и Владимирской иконы Божией Матери. Объект находится в селе Николо-Погост Городецкого района Нижегородской области — одном из древних поселений в Городецком Заволжье. Преображенская церковь сооружалась с 1753 по 1760 годы, Владимирский храм — с 1761 по 1768, а колокольня высотой 45 метров была построена в самом конце XVIII века. Архитектура этих зданий несет в себе черты своеобразия, свойственные переходу от барокко к развитому классицизму.

Колокольня сейчас находится в аварийном состоянии: имеются разрушения и повреждения кирпичной кладки стен, практически полностью отсутствует слой штукатурки, утрачены многие декоративные элементы, лестницы и колокола. Целью проекта с участием TWIZE стала фиксация текущего состояния сооружения для сохранения и будущей реставрации.

Несмотря на столь удручающее состояние колокольни, ее восстановление можно ускорить и упростить на этапе предпроектных изысканий благодаря наземному лазерному сканированию. Нашим специалистам было поручено создать не просто чертежи, а живой цифровой двойник храмового комплекса, при этом необходимо было сохранить и размеры, и сложный визуальный облик зданий с высочайшей точностью.

Геодезический лазерный 3D‑сканер FARO Focus Premium позволил произвести миллиарды измерений с точностью до миллиметра и получить детализированное облако точек. На его основе создана информационная 3D‑модель — фундамент для любых обмеров и проектных решений. Модель сохраняет абсолютно все детали — от кривизны сводов до трещин в кладке, что невозможно при ручных обмерах.

Цифровой фундамент для сохранения наследия

Опыт применения 3D‑сканирования в проектах реставрации ясно показывает: цифровые технологии становятся не просто вспомогательным инструментом, а незаменимым методом успешного сохранения объектов культурного наследия.

Лазерные 3D‑сканеры и современные методы 3D‑моделирования позволяют работать с уникальными историческими сооружениями с той степенью точности и аккуратности, которая недостижима при традиционных обмерах. Создание цифровых двойников зданий обеспечивает реставраторов надежными и целостными данными, а также делает возможным долгосрочное планирование, объективную оценку состояния сооружений и корректное проектирование восстановительных работ.

Сегодня цифровая реконструкция становится нормой для ответственного и профессионального подхода к сохранению культурных ценностей. Объединяя передовые технологии, инженерную экспертизу и уважение к культурному наследию, мы бережно и точно фиксируем исторические данные, возвращаем к жизни неповторимые творения и формируем цифровые архивы, защищающие памятники от забвения.