Производство обмерных чертежей внутреннего убранства и декора на примере иконостасов храма Троицы Живоначальной в Останкине

Технические проблемы с проведением обмерных работ архитектуры

Любая реставрационная мастерская, приступая к подготовке эскизного проекта, а затем и рабочей документации для реставрации объекта исторического наследия, обязана решить также целый ряд достаточно сложных технических проблем, связанных с проведением обмерных работ и обработкой их результатов:
— провести архитектурно-археологические обмеры и фотофиксацию объекта и всех значимых его элементов;
— определить места утрат архитектурных и скульптурных деталей, деталей интерьера, элементов фурнитуры;
— определить места утрат лакокрасочного покрытия;
— рассчитать площади (утраты, отмывка, покраска, покрытие драгоценными металлами);
— рассчитать объемы (утраты, материалы для реставрации);
— подготовить документацию для эскизного проекта;
— подготовить документацию для рабочего проекта реставрации.

Проведение обмерных работ архитектуры традиционными методами, в случае с высоко расположенным декором, требует возведения строительных лесов, без которых обмеры рулеткой невозможны. Возведение и демонтаж лесов приводят к дополнительным затратам времени и ресурсов, нарушают режим работы объекта реставрации и часто влекут дополнительные утраты внешнего вида объекта.

Выполнение архитектурных обмеров при помощи 3D лазерного сканирования

Ситуация в корне меняется при выполнении обмеров при помощи трехмерного лазерного сканирования. В частности, существенно сокращается время обмерных работ, и при этом не требуется возведение строительных лесов, которые только мешают при использовании методики 3D лазерного сканирования. Следует также отметить, что если есть необходимость в съемке, а леса уже возведены, то проведение обмеров лазерным сканером возможно, но, при этом заметно увеличиваются сроки исполнения и самой лазерной съемки, и камеральной обработки данных вследствие увеличения точек стояния сканера и огромного количества шумов, возникающих от возведенных конструкций лесов.

На примере одного из наших проектов, связанных с обмерными работами декора и внутреннего убранства храма, мы постараемся охарактеризовать всю суть и цели нашей работы. Так, по заказу одной из реставрационно-строительных организаций специалисты инженерной компании «НГКИ» выполнили комплекс работ по лазерному сканированию трёх иконостасов храма с последующим вычерчиванием деталей киотов и обзорных чертежей, что является неотъемлемой частью эскизной и рабочей документации реставрационного проекта.

Лазерное сканирование в храме Троицы Живоначальной в Останкине

Наша работа выполняется на высокоточном и совершенно безопасном современном оборудовании и позволяет вести работы в рамках действующих организаций, не меняя установленный в них режим.

Храм Троицы Живоначальной на момент проведения работ находился в процессе реставрации, но при этом являлся действующим. Специалисты нашей компании выполнили съемку методом трехмерного лазерного сканирования всех необходимых объемов в течение всего лишь 2 дней, получив данные для постобработки, которая проводилась удаленно, без дальнейшего присутствия на объекте. Такая скорость получения первичных данных недоступна традиционным методам обмерных работ по причине огромного количества измерений, которое нужно произвести с целью воссоздания высокоточной, мелко-детализованной модели резных иконостасов.

Обработка цифровых данных, полученных в результате выполненного трехмерного лазерного сканирования храма, как и других подобных архитектурных объектов, индивидуальна для каждого из них и производится в содружестве с архитекторами-реставраторами, знающими специфику выполнения точных чертежей декора.

Наша задача состоит также в том, чтобы обеспечить специалиста, выполняющего обмерный чертеж иконостаса, фасада храма или элемента декора высокоточными данными с хорошей визуализацией вычерчиваемых объектов. Такая работа может выполняться посредством фазовых лазерных сканеров. Производным работы этого профессионального измерительного прибора является массив точек, обладающих индивидуальной интенсивностью/цветом и координатами в местной координатной системе. После сшивки полученных в результате лазерного сканирования облаков измерений и первичной обработки данных специалист получает ортофотографию, близкую по своему качеству к обычным фотографиям.

Отличие от обычной фотографии заключается в том, что каждая деталь ортофотографии имеет точное двухмерное положение относительно любой другой детали, составляющей общую картину. Данная промежуточная стадия работы позволяет специалисту сделать точный и детальный чертеж. Стоит отметить, что камеральная обработка данных — сшивка, фильтрация от шумов, наконец, производство самих обмерных чертежей — процесс не автоматизированный, и по срокам иногда в десятки раз превышает трудозатраты на саму съемку при помощи 3D лазерного сканирования. То есть, для того, чтобы произвести обработку данных и подготовить полный комплект всех необходимых чертежей, компания, выполняющая архитектурные обмеры, либо должна обладать собственным внушительным камеральным отделом, либо привлекать для создания чертежей большое количество временных квалифицированных сотрудников со стороны.

Основные схемы выполнения работ по 3D лазерному сканированию объектов архитектуры

Указанный выше фактор существенной разницы трудозатрат на полевые и камеральные работы, а также, как правило, ограниченные бюджеты реставрационных компаний на проведение обмерных работ заставили нас разработать три различные схемы организации работ с привлечением наших сотрудников и специалистов наших Заказчиков.

Схема выполнения работ №1

В соответствии с первой схемой, наша инженерная компания производит трехмерное лазерное сканирование, сшивку облаков данных и составляет полный комплект необходимых чертежей. Далее архитекторы-реставраторы Заказчика осуществляют собственный контроль качества всех выполненных нами работ и затем наносят на чертежи результаты обследования состояния объекта реставрации. При такой схеме с реставраторов практически полностью снимается нагрузка по проведению обмерных работ и составлению чертежей, поскольку весь объем по камеральной обработке данных измерений ложится на компанию-подрядчика по обмерным работам. Однако, не являясь профессиональными реставраторами, геодезисты, конечно, не могут удовлетворить всех требований реставраторов к обмерным чертежам. Применение этой схемы экономически оправдано в том случае, если в реставрационной компании нет специалистов, обученных работе с цифровыми данными 3D лазерного сканирования, а сроки проведения всех камеральных работ позволяют выполнить их силами камерального отдела изыскательской организации.

Схема выполнения работ №2

В соответствии со второй схемой, специалисты инженерной компании «НГКИ» производит 3D лазерное сканирование, выполняет сшивку полученных облаков данных и подготовку фрагментов облаков измерений по каждому выбранному элементу конструкции и декора, а также подготовку единого облака измерений объекта в целом для последующей передачи этих данных реставраторам. Реставраторы, в свою очередь, уже осуществляют построение всех обмерных чертежей по данным 3D лазерного сканирования. Эта схема снимает практически всю нагрузку по подготовке итоговой документации с изыскательской организации. Однако, при этом, она требует наличия в реставрационной компании специалистов как с практическим опытом геодезических работ для построения точных чертежей общего вида (фасады, поэтажные планы, разрезы, сечения), так и с опытом построения чертежей элементов декора по данным лазерного сканирования, полученным либо непосредственно в форме облаков точек измерений, либо в виде ортофотопланов.

Схема выполнения работ №3

В соответствии с третьей схемой выполнения работ, наша компания производит трехмерное лазерное сканирование, сшивку облаков данных (промежуточный вариант), выполняет построение чертежей общего вида (фасады, поэтажные планы, разрезы, сечения) и подготовку облаков измерений по каждому выбранному элементу конструкции или декора для передачи этих данных реставраторам. Реставраторы своими силами осуществляют вычерчивание всех избранных деталей конструкции и декора объекта с учетом специфических требований проекта. На крупных объектах, требующих высокой точности построения как чертежей общего вида, так и составления огромного множества чертежей-шаблонов отдельных деталей, именно такая схема работы и является оптимальной. В данной схеме максимально используется и профессиональный опыт геодезистов по высокоточной съемке объектов и созданию стандартных чертежей общего вида, и опыт реставраторов, обладающих, как правило, абсолютно всеми необходимыми навыками для выполнения чертежей мелких элементов декора.

Дополнительно, в целях подробного ознакомления, Вы можете скачать отдельные обмерные чертежи внутреннего убранства храма Живоначальной Троицы в Останкино в формате DWG:
— обмерный чертеж центрального иконостаса (общий вид);
— обмерный чертеж Царских врат;
— обмерный чертеж декора колонны.

Обмерные чертежи иконостасов храма Живоначальной Троицы

Точные обмерные чертежи иконостасов храма Живоначальной Троицы в Останкино были выполнены инженерной компанией «НГКИ» по первой из вышеописанных схем; они отражают всю геометрию, размеры и утраты обмеренной части памятника старорусского зодчества. Соотношение трудозатрат на выполнение полевой и камеральной частей работы составило 1:40. Поскольку Заказчик данного проекта не был готов к самостоятельному построению обмерных чертежей по данным наземного лазерного сканирования, вся нагрузка по выполнению работ пала на изыскательскую организацию, что существенно удлинило общие сроки исполнения работ.