Музеефикация античной архитектуры Херсонеса
На фото: топографические планы курганно-жальничных могильников Ленинградской области
О проекте
С мая 2021 по сентябрь 2023 г. Институт истории материальной культуры РАН при поддержке Фонда «Моя история» и Минобороны России проводил масштабные археологические исследования в границах выявленного объекта археологического наследия «Южный пригород древнего города Херсонес Таврический», в рамках проектируемого историко-археологического парка «Херсонес Таврический».
Археологические исследования были проведены на площади более 85 тысяч кв. м, открыто более полутора тысяч археологических объектов, в составе которых уникальные архитектурные комплексы на священном участке у городских ворот.
Выявленные объекты располагались на дне древней низины, на глубине 2 м ниже современного уровня моря и, после расчистки перекрывающих их культурных слоев, оказались под угрозой затопления. Такая непростая гидрографическая ситуация потребовала разработки проекта музеефикации этих важнейших архитектурно-археологических памятников.
Общая информация
На территории Южного пригорода Херсонеса уже в IV в. до н.э. сформировался священный участок с мавзолеем (герооном), небольшим храмом в антах, мощеным каменным двором и священным источником (нимфеем).
В первые века нашей эры здесь, вблизи городских ворот, выделяется привелигированный участок некрополя, на котором сооружаются уникальные монументальные погребальные сооружения: толос; плитовые гробницы Аристона и Аннион с колумбарием, многочисленными надгробными стелами, надписями, антропоморфами; экседра-склеп с каменными скамьями и четырьмя погребальными камерами.
Все перечисленные объекты были тщательно разобраны с использованием современных высокоточных методик цифрового документирования, для каждого объекта был разработан научный архитектурный проект реставрации, после чего они были перенесены в безопасное место на территории музея-заповедника.
Внешний вид системы «Археограф» в интерфейсе пользователя QGIS 3.34
После завершения непосредственно археологических работ, на каждом объекте проводится комплексное научное обследование для целей реставрации. Производится оценка степени структурной сохранности памятника, химико-технологические исследования материалов. Одновременно, ведется детальная цифровая документация объекта in situ методами геодезии и фотограмметрии (создается трехмерная модель и обмерные чертежи на ее основе). Затем начинается послойная разборка объекта неразрушающими методами, и перемещение деталей в место временного хранения и обработки. При этом, процедуры всестороннего исследования и фиксаций применяются к каждому ряду разбираемого объекта.
Весь процесс разборки состоит из следующих этапов:
1. Маркировка;
2. Фиксация;
3. Разборка;
4. Очистка;
5. Транспортировка в место временного хранения и обработки;
6. 3D сканирование;
7. Фотографирование;
8. Учёт;
9. Складирование и хранение.
Каждый архитектурный элемент (каждый каменный блок) объектов подробно сканируется методом структурированной подсветки с помощью оптического 3D сканера (в нашем случае 3D сканер Artec «Eva»), который подсвечивает объект съемки структурированным светом. Улавливая отраженный свет, устройство передает на компьютер геометрию объекта и текстурную информацию. Программное обеспечение обрабатывает отраженный световой сигнал и высчитывает расположение точек поверхности объекта на основе разницы между спроецированным и отраженным пучком света, направленным на объект съемки. Все это позволяет всесторонне исследовать все детали объекта, оценить степень сохранности каждого фрагмента, а также узнать его объем, вес и другие параметры. Кроме того, эта технология позволяет быстро снимать большое количество однотипных объектов с гарантированной точностью (погрешность в пределах 0.1-0.4 мм).
Таким методом было отснято 4627 каменных деталей. Получившиеся модели легли в основу проекта реставрации, который разработан отделом архитектурной реставрации ЦСА ИИМК РАН. Архитектурные объекты были реконструированы, по рядам, в трёхмерном пространстве программной среды Autodesk 3D MAX, а после, были созданы BIM модели в среде Autodesk Revit, на основе которых разработаны проектные чертежи.
Схема данных БД, лежащая в основе системы «Археограф»
Реставрация каменных блоков.
На складе хранения была организована реставрационная лаборатория, в которой производилась обработка каменных блоков. Полная очистка, санация биопоражений, структурное укрепление камня, склеивание расколотых камней, некоторые из которых имели по 10 и более фрагментов, инъектирование трещин полиэфирной смолой.
Для склеивания применялся полиэфирный двухкомпонентный клей Tenax, анкер-пироны из нержавеющей стали. В общей сложности, на данный момент, склеено около 500 камней.
Рабочий интерфейс системы «Археограф» с открытой карточкой описания памятника
История проекта
Восстановление.
Восстановление на площадке производилось в соответствии с проектными чертежами, при постоянном геодезическом контроле.
Проведенная оценка степени разрушений с инвентаризацией сохранившихся фрагментов конструкций позволила использовать в реставрации уникальных погребальных комплексов Южного пригорода Херсонеса метод анастилоза, который заключается в установке на свое изначальное место сохранившихся подлинных блоков и элементов сооружения с применением аутентичных технологий строительства.
Применялся только реставрационный раствор на основе извести, по составу очень близкий к аутентичному. В процессе работ проводилась подробная фотофиксация, также созданы 3D модели кладочных рядов, что позволит доказать – каждый камень на своём месте.
Актуальная версия системы
Применяемая методика, широкое использование самых современных технологий в области трёхмерного моделирования и реставрации, позволила не допустить утрату объектов, и поместить их в экспозиционной пространство, сохранив первоначальный вид. Этот метод в точности применён ко всем перемещаемым объектам музеефикации.
Такую-же работу, в общих чертах, наша команда выполнила во время работы над проектом реставрации Триумфальной Арки Пальмиры, который получил самые высокие оценки от международного экспертного сообщества и ЮНЭСКО.
Сформированная к настоящему времени основная структура данных включает более 26 связанных таблиц для участков обследования, полевых работ, Открытых листов, шурфов, раскопов, памятников и отчетной документации, насчитывающих более 250 описательных полей. Функции вычисления площадей, координат объектов, административного расположения памятников, ближайших к участку землеотвода памятников, координат поворотных точек автоматизированы средствами PostgreSQL и PostGIS. В то же время, богатый функционал современных ГИС-систем (QGIS, ArcGIS, MapInfo и др.) позволяет анализировать получаемые из базы данных сведения с возможностью вывода на печать в виде отчетов и карт требуемой формы и обмениваться онлайн информацией на уровне WMS слоев и т.д.
Рабочий интерфейс системы с выведенными трассой обследования, заложенными шурфами и ближайшими известными памятниками
К настоящему времени сформирована основная структура данных и принципы работы системы, запущена полностью работающая серверная ГИС, активно используемая сотрудниками ИИКМ РАН и Органами охраны памятников при проведении охранных археологических работ. Следующим шагом этой работы видится создание методических оснований для выработки шаблона (стандарта) описания археологических объектов. Разработчики ИИМК РАН последовательно выступают с предложением к археологическому сообществу провести совместную ревизию готовых наработок и сосредоточиться на выработке такого информационного шаблона (стандарта). Такой информационный шаблон (стандарт), реализованный в виде программного продукта, весьма востребован как среди научного сообщества, так и среди организаций по охране памятников, являясь, по сути, необходимым общим знаменателем при создании Археологической карты России.
Практическое применение системы «Археограф» в охранных археологических исследованиях
На настоящий момент одним из основных практических приложений системы является её использование в подготовке и учете охранных исследований и мониторингов. Для примера, приведем систему работы с получаемыми в векторном формате файлами землеотводов.
Все присылаемые для оценки объемов работ землеотводы проходят визуальную и программную подготовительную обработку для формирования границ Участка обследования. Разрозненные фрагменты полос землеотвода объединяются в общий контур землеотвода и формируют итоговый Участок обследования. Далее Участок подключается к информационной системе «Археограф» и анализируется его местоположение относительно известных археологических объектов и просчитывается необходимый объем полевых работ и перечень охранных мероприятий.
Границы участка обследования в КАД-программе
и в системе «Археограф
В случае заключения договора в качестве приложения к нему формируется иллюстрация места расположения, согласованного с заказчиком площадного или линейного Участка обследования с перечнем поворотных точек землеотвода. Этот же контур Участка в электронном формате (kml, dxf или др.) вместе с остальной необходимой документацией передается работающему в поле исследователю. Он, в свою очередь, загружает полученный файл в ручную GPS или другое, предпочитаемое мобильное устройство, в которое предварительно подгружены заранее подготовленные при помощи «Археографа» слои исторической картографии и векторные данные об известных ближайших памятниках и приступает к полевым работам.