Лазерное сканирование и построение 3D моделей объектов исторического наследия на примере Кругового депо Ленинградского вокзала в Москве

Создание исполнительной документации для проектов реставрации объектов исторического наследия

Любой проект реставрации памятника архитектуры или объекта историко-культурного наследия всегда выполняется на основе подробной исходной документации, содержащей все необходимые чертежи, планы и схемы. Хорошо, когда она существует, доступна и актуальна. Но в подавляющем большинстве случаев документация полностью утрачена или настолько устарела, что не может быть использована для проектирования. В таких случаях, которые на практике происходят фактически всегда, на предпроектной стадии производится исполнительная съемка, чаще с привлечением компаний, специализирующихся на выполнении изыскательских работ, и проектировщикам выдается полный комплект исполнительной документации, созданной по результатам проведенных обмеров.

Построение актуальных трехмерных моделей по результатам исполнительной съемки остается редкостью

Как правило, большинство (до 90%) проектов по выполнению исполнительной съемки объектов историко-культурного наследия и памятников архитектуры предполагает в результате получение обычной и привычной для основной массы проектировщиков документации в виде стандартных плоских чертежей, таких как обмерные чертежи фасадов здания, поэтажные планы интерьеров, разрезы или сечения и, что значительно реже, развертки стен. Лишь совсем небольшая часть проектов завершается созданием 3D-модели, которая передается Заказчику. Впрочем, здесь также необходимо заметить, что в настоящее время ни нормативная база, ни СНиПы, ни ГОСТы не только не рассматривают, но и вовсе не упоминают трехмерное моделирование в качестве инструмента проектировщика, а трехмерную модель в качестве источника исходных данных. Поэтому Заказчик, ставящий задачу создать 3D модель здания, как правило, впоследствии использует полученную модель не как инструмент для проектирования, а скорее для визуализации, презентаций, или же в процессе принятия коллективных решений. Тем не менее, модель остается нормальным рабочим инструментом и вполне может применяться проектировщиками для получения обычных плоских чертежей путем построения сечений и разрезов средствами AutoCAD или иных программных продуктов.

3D модель является идеальным инструментом для получения неограниченного числа плоских чертежей

В подавляющем большинстве случаев проектировщик не знает и не может предугадать ни точное количество, ни даже виды исполнительных чертежей, требующихся после проведения исполнительной съемки. Поэтому обычно подобные обследовательские работы заканчиваются передачей проектировщикам стандартного комплекта обмерных чертежей. Необходимость в получении дополнительных чертежей часто возникает неожиданно и обусловлена технологическим процессом, будучи сопряженной с решением различных формальных, финансовых и организационных проблем; в этом случае проектировщики снова вынуждены обращаться к изыскателям. В таких ситуациях трехмерная модель является идеальным инструментом, который позволяет получать неограниченное количество плоских обмерных чертежей там, где это необходимо и в том виде, в каком требуется, не привлекая при этом снова к работе изыскателей. Разумеется, все это справедливо при наличии достаточного опыта и квалификации в трехмерном проектировании у исполнителей проектировщика.

3D лазерное сканирование и трехмерное моделирование Кругового депо Ленинградского вокзала

Одним из примеров построения трехмерной модели памятника архитектуры может служить проект компании «НГКИ» по лазерному сканированию и моделированию здания Кругового локомотивного депо Николаевской железной дороги, расположенного на территории архитектурного ансамбля Ленинградского (Николаевского) вокзала в Москве. Здание Кругового депо было построено в 1846–1851 годах по проекту архитектора К.А. Тона и является объектом культурного наследия, относящимся к ансамблю Ленинградского вокзала. Круглое паровозное депо имеет уникальную архитектуру и выстроено в формах эклектики с преобладанием черт позднего классицизма в соответствии с распространенной в те времена в Америке круглой схемой. По проекту К.А. Тона в депо были предусмотрены отдельные секции (стойла) для стоянки 22 локомотивов, во внутреннем дворе был установлен рельсовый поворотный паровозный круг для отправки паровозов в соответствующие стойла, а венчал его круглый металлический купол. Выразительное и яркое паровозное здание было градостроительной доминантой не только станционного ансамбля, но и всей окружающей его местности. Во времена советской власти этот один из известнейших и красивейших памятников архитектуры эпохи промышленной революции середины XIX века находился в полузаброшенном состоянии, пока на всей его территории не разместился небольшой завод «Макет», относившийся к Министерству путей сообщения и выпускавший плакаты и стенды для нужд железнодорожников. В начале 90-х годов завод закрылся, а здание постигла печальная судьба десятков и сотен тысяч подобных строений: оно было отдано в аренду многочисленным офисам, магазинам, складам и мелким лавкам. Таким образом обстояли дела вплоть до 2011 года, пока РЖД не решило провести масштабную реконструкцию здания депо с приспособлением под текущие нужды Октябрьской железной дороги.

Мотивы выбора трехмерного моделирования Кругового депо по данным лазерного сканирования

Проектная организация, выбранная руководством РЖД в качестве подрядчика по разработке проекта реконструкции, обратилась в компанию «НГКИ» с просьбой провести лазерное сканирование и построить точную трехмерную модель внешних фасадов Кругового депо и фасада внутреннего двора объекта. Съемка интерьеров и внутренних помещений не требовалась. Свое желание получить именно точную трехмерную модель, а не комплект плоских исполнительных чертежей, проектировщики мотивировали следующим:
— требовалась наглядная визуализация текущего состояния здания;
— требовалось получить инструмент для последующего выбора тех или иных проектных решений;
— необходимо было получить исходную модель для создания исполнительных чертежей.

Требования к созданию трехмерной модели Кругового депо Ленинградского вокзала

После выяснения всех технологических задач, а также согласования необходимых технических условий и параметров, стороны пришли к единому мнению, что съемке подлежат только фасады (внешние и внутренние) и кровля. Конечная модель должна была быть разложена на несколько слоев (фасады, коммуникации, кровля, строительные конструкции, лестницы и прочее), перечень которых был предварительно согласован с Заказчиком.

Полевой и камеральный этапы работ при лазерном сканировании и моделировании Кругового депо

Примерные объемы работ, выполненных нашими специалистами при съемке Кругового депо Ленинградского вокзала по технологии трехмерного лазерного сканирования, следующие: общая площадь отсканированного внешнего фасада составила 2500 кв. м, площадь фасада внутреннего двора — 600 кв. м. Загруженность декором и элементами низкая, практически отсутствовала. Собственно лазерное сканирование заняло четыре дня работы двух специалистов. Один из дней целиком был затрачен на съемку кровли. Немало хлопот доставила густая растительность с северо-восточной стороны внешнего фасада, закрывавшая обзор, что привело к увеличению количества сканов. Съемка производилась фазовым лазерным сканером Z+F Imager 5006, что и позволило выполнить данную работу в такие сжатые сроки. Всего по результатам выполненных обмерных работ было получено более 200 сканов, которые затем были сшиты в единое облако точек. Суммарно на сшивку полученных сканов было затрачено пять дней. Затем начался процесс послойного моделирования здания. Работа была разделена между двумя исполнителями и продолжалась в течение трех недель. Еще несколько дней ушло на стыковку и сведение готовой 3D модели и передачу ее Заказчику. Модель была передана в формате .dxf и впоследствии использовалась специалистами проектировщика в дальнейшей работе над проектом.