Первая премия в области национальной географии, экологии, сохранения и
популяризации природного и историко-культурного наследия России
Уникальная трехмерная цифровая система: объект всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры»
Уникальная трехмерная цифровая система: объект всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры»
Санкт-Петербург
Цель проекта: создание комплексной цифровой трехмерной системы «Пальмира во времени и пространстве», содержащей наиболее полные и актуальные сведения о состоянии архитектурных и археологических объектов памятника всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры».
Проголосовало:

Авторы проекта:

Институт истории материальной культуры РАН (ИИМК РАН)

(Руководитель проекта - Соловьева Н.Ф.)

Номинация:

Лучший социально-информационный проект по сохранению природного и историко-культурного наследия

Наименование проекта:

Пальмира во времени и пространстве.

Уникальная трехмерная цифровая система: объект всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры»

Описание проекта:

Полевой этап

— аэрофотосъемка и наземная съёмка территории объекта всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры» 20-28 сентября 2016 года в ходе специальной экспедиции в Пальмиру специалисты-топографы и археологи Института истории материальной культуры Российской академии наук с целью создания комплексной цифровой трехмерной системы «Пальмира 3D», содержащей наиболее полные и актуальные сведения о состоянии архитектурных и археологических объектов памятника всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры» провели визуальный осмотр археологических объектов и аэрофотосъемку территории древней Пальмиры на разных высотах с использованием беспилотного летательного аппарата Грифон — 12, предоставленного фирмой «Геоскан».

Грифон-12 — беспилотный летательный аппарат для съемки обширных территорий, собранный на основе комплекса Геоскан-201, способен находиться в воздухе до 2 часов, минимальная высота полёта — 100 м над уровнем земли. Перед взлётом в специальной программе на компьютере составляется полётное задание (очерчивается территория съёмки, высота полёта, степень перекрытия кадров), которое загружается в аппарат. Запуск производится при помощи катапульты, а ход полёта постоянно контролируется в полётной программе на компьютере.

Аппарат оснащен двумя камерами Sony DSC RX1R (самая мощная на сегодняшний день и единственная «полнокадровая» беззеркальная камера, попросту говоря — лучший легкий фотоаппарат на рынке), ориентированными в двух плоскостях — первая камера установлена так, чтобы производить строго ортогональные снимки, вторая камера ориентирована под углом в 30 градусов вперед по ходу движения аппарата. Благодаря этому каждый объект на земле фиксируется сразу в двух плоскостях (в плане и в высоту), что позволяет при обработке точно восстановить высотную геометрию объектов.

Кроме того, аппарат оснащен GNSS оборудованием — бортовым геодезическим приемником, позволяющем получать трехмерные координаты аппарата (а, следовательно, и снимков) в ходе полёта.

За время пребывания в Пальмире было сделано три полноценных вылета и произведена съёмка памятника с разной степенью охвата и детализации.

Общая площадь снимаемого объекта: 13 кв. км

Большая часть площади памятника снята за один вылет с высоты 320 м.

Получено более 4000 снимков. В программе Agisoft Photoscan построена трехмерная модель, с которой сняты геопривязанный ортофотоплан памятника и высотная модель. Плотное облако точек — 235’000’000 точек. Точность ортофотоплана — 7 см/пиксель

Три участка были сняты с высоты 200 м.

— Долина башенных гробниц. Площадь — 2,5 кв. км. Получено 2600 фотографий. Плотное облако точек — 87’000’000 точек. Точность ортофотоплана — 4,46 см/пиксель

— Юго-западный некрополь. Площадь — около 2 кв.км. 2300 фотографий. Плотное облако точек — 78’000’000 точек. Точность плана — 4,41 см/пиксель

— Юго-восточный некрополь. Площадь — около 2 кв.км. 2000 фотографий. Плотное облако — 86’000’000 точек. Точность ортофотоплана — 3,81 см/пиксель.

Центральная часть города, площадью около 2 кв. км, дополнительно снята с высоты 120 м.

Получено 10000 фотографий. Плотное облако точек трехмерной модели состоит из более чем 200'000'000 точек. Точность ортофотоплана — 2,39 см/пиксель.

Таким образом, суммарная площадь съемки достигает 20 кв. км. Сделано более 20000 аэрофотоснимков высокого разрешения. Модели состоят из почти 700 миллионов точек.

Дополнительно произведена наземная съёмка трех разрушенных объектов: Храма Баалшамина, Триумфальной арки и, так называемой, «колонны Зенобии». Здесь фиксация велась на фотоаппарат Canon 5D Mark III с объективом Canon EF 17-40.

Работы такого масштаба и такой точности проведены на территории древней Пальмиры впервые за всё время изучения памятника. Создаваемая трехмерная модель и геоинформационная система объекта всемирного наследия не имеют аналогов в истории изучения Пальмиры, да и в истории археологических работ в Сирии по масштабности и детальности охвата.

При этом, необходимо отметить, что полевые работы специалисты ИИМК РАН вели в условиях непрекращающейся гражданской войны, Пальмира в тот момент находилась на самом острие фронта, в непосредственной близости от территорий, контролируемых террористами. Как показало дальнейшее развитие событий (новые акты вандализма, совершенные бандитами), риск этот был более чем оправдан — благодаря проведённым работам Россия в настоящее время является единственным обладателем самой свежей и самой детальной фиксации древнего города, которая уже сейчас служит как делу сохранения всемирного наследия, так и дальнейшему научному изучению этого уникального памятника.

Камеральный этап

— создание общих трехмерных моделей всей территории археологических памятников Пальмиры на основе съёмки, полученной с беспилотного аппарата и с земли

География проекта:

Сирийская Арабская Республика, провинция Хомс, город Тадмор (Объект всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры»)

Цели и задачи:

Цель проекта:

создание комплексной цифровой трехмерной системы «Пальмира во времени и пространстве», содержащей наиболее полные и актуальные сведения о состоянии архитектурных и археологических объектов памятника всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры».

Задачи первого этапа проекта:

— получение подробной аэрофотосъемки территории археологических памятников Пальмиры;

— наземная фотофиксация архитектурно-археологических объектов, пострадавших от рук боевиков в 2015 г.;

— построение общей геопривязанной трехмерной модели всей территории объекта культурного наследия (общая площадь — 14 кв. км)

Перспективы работы:

1) Создание ГИС Пальмира (динамическая геоинформационная система, отражающая все результаты предшествующих археологических и исторических исследований древней Пальмиры, историю изучения памятника, современное состояние памятника с указанием характера и времени нанесённого ему ущерба);

На основе полученной аэрофотосъемки и трехмерной модели территории Объекта всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры» планируется разработка геоинформационной системы, включающей в себя:

— подробный растровый ортофотоплан местности,

— цифровую модель рельефа,

— подробный векторный план всех объектов, входящих в «Археологические памятники Пальмиры»,

— привязанную к объектам фотофиксацию.

Создаваемая база данных будет охватывать результаты всех предшествующих археологических и исторических исследований города (позволяет получить сведения об отдельных археологических/архитектурных объектах — их характеристику, датировки, сведения о степени изученности, истории исследования), а также геопространственное отображение современного состояния памятника — каждому объекту присваивается описание времени, степени и характера повреждений, нанесенных ему за последние годы.

Данная работа является полностью уникальной и предполагает впервые собрать в одной программной оболочке и целостно представить разнородные сведения о трех столетиях изучения древнего города и его сегодняшнем состоянии. Программная основа

— свободное программное обеспечение QGIS.

2) Создание геопривязанных трехмерных архитектурных моделей пострадавших участков города — подготовка виртуальной основы для работы архитекторов-реставраторов;

Геопривязанные трехмерные архитектурные модели разрушенных памятников создаются на основании уже проведенных аэрофотосъёмки и наземной фотосъёмки в программном комплексе Agisoft Photoscan, с последующей обработкой в Blender и Autodesk Autocad. В обработку попадают три объекта, поддающиеся реставрации: Храм Баалшамина, Триумфальная арка, Колонна царицы Зенобии. (в случае продления гранта на 2018 год возможно создание трехмерных реконструкций памятников до разрушения и моделирование взрывов с целью воссоздания картины разброса обломков) (планируется создать трехмерные архитектурные модели трех разрушенных объектов: колонны Зенобии, храма Баалшамина, Триумфальной арки)

3) Создание демонстрационных трехмерных моделей всей территории древнего города и отдельных его участков с целью популяризации и освещения хода научно-исследовательских и реставрационных работ.

Демонстрационные 3d модели всей территории и отдельных объектов создаются на основании уже проведенных аэрофотосъёмки и наземной фотосъёмки в программном комплексе Agisoft Photoscan и редактируются в Blender. (планируется создать демонстрационные 3d модели центральной части Пальмиры, комплекса погребальных башен, колонны Зенобии, храма Баалшамин и Триумфальной арки). На основании этой работы создаются научно-популярные видео-ролики в Adobe After Effects, модели выкладываются в открытый доступ через сервис Sketchfab в рамках кампании по популяризации и информационному освещению работ, отдельные элементы моделей распечатываются на 3d-принтере для демонстрации.

Итоги реализации:

1) В ходе совместных исследований, проведенных в сентябре 2016 г. сотрудниками ИИМК РАН при участии специалистов-топографов МО РФ и ООО «ГЕОСКАН», были произведены запуски беспилотного летательного аппарата на территории объекта всемирного наследия ЮНЕСКО «Археологические памятники Пальмиры». Получена геопривязанная аэрофотосъемка всего объекта с высоты 320 м, а также отдельных участков древнего города и окружающих его могильников с высоты 200 и 120 м. Общее число фотоснимков — более 20000 кадров.

2) Участниками экспедиции произведен подробный осмотр территории объекта культурного наследия с целью выявления наиболее пострадавших участков и произведена техническая фотофиксация с целью дальнейшего создания трехмерных моделей разрушенных объектов. Зафиксированы руины Храма Баалшамина, Триумфальной арки и колонны царицы Зенобии. Получено более 1000 фотоснимков.

3) В октябре-ноябре 2016 г. произведен обсчёт полученных полевых данных в программе Agisoft Photoscan и построены 5 трехмерных моделей территории археологических памятников:

общая модель всего объекта (точность 7 см/пиксель),

3 модели окружающих город некрополей (точность 5 см/пиксель),

модель центральной части древнего города (точность 3 см/пиксель)

В итоге:

— получены высокоточные метрические трехмерные модели местности и объектов архитектуры;

— созданы детальные ортофотопланы, пространственное разрешение которых значительно выше, чем у существующих спутниковых снимков;

— Россия стала единственным обладателем самой актуальной фиксации современного состояния всемирно известного памятника, что позволит продолжить обсуждение вопросов будущих работ в Пальмире;

— уже сейчас без выезда на памятник специалисты-реставраторы, используя детально выполненную аэрофотосъёмку, могут приступить к оценке и планированию восстановительных работ;

Таким образом, в настоящий момент документально доказано, что разрушению со стороны запрещенной в России ИГИЛ подверглись наиболее значимые в культурном отношении объекты: Храм Бэла, Храм Баалшамина, Триумфальная арка, Колонна Зенобии,

Некрополи и Погребальные башни, Лагерь Диоклетиана, Крепость Файр-Ад-Дина и Археологический музей Тадмора.

На территории памятника обнаружены многочисленные ямы грабительских раскопок и окопы.

Вместе с тем, удалось установить, что остальные архитектурные объекты остались нетронутыми, либо подверглись незначительным повреждениям.

Предполагаемый результат и Перспективы реализации:

— Создаваемая геоинформационная система станет уникальной базой данных, объединяющей накопленный на настоящий момент массив знаний о планиграфии древнего города.

— Создаваемая ГИС станет самостоятельным исследовательским инструментом для последующих поколений ученых и может служить основой для планирования дальнейшего научного исследования древней Пальмиры.

— Создаваемая ГИС представляет собой основной рабочий инструмент для подготовки реставрационных работ на памятнике, а также планирования мероприятий по сохранению культурного наследия в Пальмире в будущем.

— Создаваемые трехмерные архитектурные модели позволят реставраторам производить необходимые обмеры разрушенных памятников, удалённо не выезжая в поле, модели станут основой для планирования работ архитекторов-реставраторов, на базе моделей станет возможным проектирование трехмерных виртуальных реконструкций перед началом непосредственных восстановительных работ.

— Демонстрационные 3d модели (программные комплексы Blender и Adobe After Effects) предназначены для создания научно-популярных видео-роликов, размещения моделей в открытом доступе сети интернет, популяризации и широкого освещения хода планируемых реставрационных работ в средствах массовой информации.

Результаты работы могут быть передать в дар Сирийской Арабской Республике.

Комментарий

Работали только российские специалисты, но наши действия были через Минкульт согласованы с Правительством республики.