Информационные технологии в реставрации архитектурного наследия

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В РЕСТАВРАЦИИ АРХИТЕКТУРНОГО НАСЛЕДИЯ

Учебное пособие

Красноярск

СФУ
2020

УДК 72.025.4:004(07)
ББК 85.118.8я73+32.97я73

Л448

Лемытская, Д. Е.

Л448
Информационные технологии в реставрации архитектурного 
наследия : учеб. пособие / Д. Е. Лемытская. – Красноярск : Сиб. федер. 
ун-т, 2020. – 36 с.

Освещены современные информационные технологии для изучения объектов 

культурного наследия, визуального представления результатов профессиональной 
архитектурно-реставрационной 
деятельности. 
Составлено 
в 
соответствии 
с 

программой 
дисциплины 
«Информационные 
технологии 
в 
реставрации 

архитектурного наследия». 

Предназначено 
для 
использования 
преподавателями 
и 
студентами 

специальности «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия». 

УДК 72.025.4:004(07)
ББК 85.118.8я73+32.97я73

Электронный вариант издания 
см.: http://catalog.sfu-kras.ru

© Сибирский федеральный

университет, 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ........................................................................................................... 4
1. Базы данных в архитектурно-реставрационной деятельности .................. 6
2. Информационные технологии в популяризации объектов культурного 
наследия. Инфографика. Виртуальная реконструкция .................................. 8
3. Информационные технологии в сохранении культурного наследия. 
Оцифровка ценных объектов......................................................................... 13
4. Информационные технологии в сохранении культурного наследия.
Реставрация живописи и монументального искусства ................................ 16
5. Цифровые технологии исследования объектов культурного наследия.
3D-моделирование-макетирование ............................................................... 20
6. Цифровые технологии исследования объектов культурного наследия. 
3D-сканирование............................................................................................ 25
Список литературы ........................................................................................ 31

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие разработано для дисциплины «Информационные 

технологии в реставрации архитектурного наследия». Данное пособие 
предназначено для магистров специальности 07.04.02 «Реконструкция и 
реставрация архитектурного наследия». 

Цель изучения дисциплины: формирование системы теоретических 

знаний об основных положениях и направлениях использования информационных технологий (ИТ) в различных аспектах деятельности реставратора, практических умений и навыков использования цифровых технологий
(ЦТ) в архитектурно-реставрационной деятельности.

Основные задачи дисциплины:
1) изучить основные ИТ в области архитектурной реставрации;
2) изучить ЦТ исследования объектов архитектурной реставрации;
3) научиться владеть ЦТ визуального представления результатов 

профессиональной архитектурно-реставрационной деятельности.

В настоящее время ИТ охватили практически все сферы деятельно
сти человека, в т. ч. архитектурно-реставрационную.

Информационные технологии представляют собой комплекс взаи
мосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой 
и хранением информации; вычислительную технику и методы организации 
и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.

Выделяют три класса ИТ, которые позволяют работать с предметны
ми областями различного рода:

 глобальные ИТ, включающие модели, методы и средства, форма
лизующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества в целом;

 базовые ИТ, предназначенные для определённой области примене
ния;

 конкретные ИТ, которые реализуют обработку конкретных данных 

при решении конкретных функциональных задач пользователя (например, 
задачи планирования, учёта, анализа и т. д.).

Основная цель ИТ заключается в производстве и обработке инфор
мации для её последующего анализа человеком и принятия на основе про

ведённого анализа оптимального решения, касающегося выполнения какого-либо действия.

Ниже приведены основные виды ИТ.
1. Технология обработки данных предназначена для решения хорошо 

структурированных задач, по которым имеются необходимые входные 
данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне исполнительской деятельности персонала в целях автоматизации постоянно повторяющихся операций 
управленческого труда.

2. Технология управления предназначена для информационного об
служивания всех работников предприятий, связанных с принятием управленческих решений.

3. Технология поддержки принятия решений предназначена для вы
работки управленческого решения, происходящей в результате итерационного процесса, в котором участвуют система поддержки принятия решений (вычислительное звено и объект управления) и человек (управляющее 
звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат).

4. Технология экспертных систем основана на использовании искус
ственного интеллекта. Экспертные системы дают возможность менеджерам получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых в 
этих системах накоплены знания. 

1. БАЗЫ ДАННЫХ

В АРХИТЕКТУРНО-РЕСТАВРАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражаю
щая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной 
области. Под предметной областью принято понимать некоторую область 
человеческой деятельности или область реального мира, подлежащую изучению для организации управления и автоматизации.

Система управления базами данных (СУБД) – совокупность язы
ковых и программных средств, предназначенных для создания, наполнения, обновления и удаления БД.

Модель данных – формальная теория представления и обработки 

данных в СУБД. С помощью модели данных могут быть представлены 
объекты предметной области и взаимосвязи между ними. В зависимости от 
вида организации данных, различают следующие важнейшие модели БД:

 иерархическую
(данные представляются в виде древовидной 

структуры);

 сетевую (данные организуются в виде графа);
 реляционную (данные представлены в виде совокупности таблиц, 

связанных отношениями);

 объектно-ориентированную (объединение сетевой и реляционной

моделей).

Программы, с помощью которых пользователи работают с БД, назы
ваются приложениями. С одной БД могут работать множество различных 
приложений. Для поиска информации в БД используется автоматизированная информационная система (АИС).

Основными компонентами БД являются:
 информационный банк, содержащий тексты документов и вспомо
гательную информацию;

 программная оболочка, предоставляющая сервисные средства ра
боты с информационным банком.

Применение БД в архитектурно-реставрационной деятельности

ИТ могут быть использованы для сбора и систематизации историче
ской и технической информации о реставрируемых объектах. Архивирование и хранение наработанной исторической, проектной и исполнительной 
документации открывает перспективу создания единой национальной БД. 

Наиболее часто в архитектурно-реставрационном проектировании 

используются нормативно-правовые и нормативно-технические БД. Они
представляют собой ежедневно обновляемые и поддерживаемые в актуальном состоянии массивы правовых актов и тесно связанных с ними 
справочных, нормативно-технических и научных материалов, охватывающих все сферы правовой деятельности РФ.

БД по законодательству появились на рынке программного обеспе
чения России в начале 1990-х годов. В настоящее время в нашей стране 
существует целый ряд справочных правовых систем различной направленности. Наиболее распространены из них «КонсультантПлюс» и «Гарант».
Основное различие БД состоит в количестве имеющихся в них документов, что и по сей день является одним из главных критериев их оценки.

В РФ ведётся единый государственный реестр объектов культур
ного наследия (памятников истории и культуры) народов РФ, содержащий сведения об объектах культурного наследия.

Реестр представляет собой государственную информационную си
стему, подключаемую к инфраструктуре, обеспечивающей информационно-технологическое взаимодействие информационных систем, используемых для предоставления государственных и муниципальных услуг в электронной форме, и включающую в себя банк данных, единство и сопоставимость которых обеспечиваются за счёт общих принципов формирования 
реестра, методов и формы ведения реестра.

Сведения, содержащиеся в реестре, являются основными источника
ми информации об объектах культурного наследия и их территориях, а 
также о зонах охраны объектов культурного наследия при формировании и 
ведении информационных систем обеспечения градостроительной деятельности, иных информационных систем или банков данных, использующих (учитывающих) данную информацию.

2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОПУЛЯРИЗАЦИИ 

ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ. ИНФОГРАФИКА. 

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ

Популяризация объектов культурного наследия – деятельность, 

направленная на организацию общественной доступности и восприятия 
объекта культурного наследия, духовно-нравственное и эстетическое воспитание физических лиц, повышение их образовательного уровня и организацию досуга, а также иные мероприятия, способствующие реализации 
государственной охраны, сохранения и использования объекта культурного наследия.

Один из активных способов популяризации объектов культурного 

наследия в различных областях – инфографика.

Инфографика – графический способ подачи информации, данных и 

знаний, задача которого – быстро и чётко преподносить сложную информацию. Одна из форм графического и коммуникационного дизайна представлена на рис. 1. Средства инфографики, помимо изображений, могут 
включать в себя графики, диаграммы, блок-схемы, таблицы, карты, списки.

Рис. 1. Пример инфографики исторического центра Санкт-Петербурга

Виртуальная реконструкция – технология визуализации, приме
няющаяся при воссоздании отдельных предметов искусства и памятников 
архитектуры (утраченных либо частично разрушенных объектов). Она 
позволяет создавать как трёхмерные модели отдельных сооружений, так и 
ансамбли целиком; создание трёхмерной модели архитектурного памятника опирается на собранный исторический материал, а достоверность воссозданного образа архитектуры зависит от работы исследователя и основывается не только на традиционных знаниях, но и на владении компьютером.

В 1996 г. профессор факультета искусств университета Вирджинии

Бернард Фришер (Bernard Frischer) основал виртуальную лабораторию
всемирного наследия (Virtual World Heritage Laboratory, University of 
Virginia). Одним из результатов работы лаборатории стал международный 
проект (США – Италия) виртуальной реконструкции Древнего Рима (Rome 
Reborn
–
«Возрождённый Рим»)
периода конца бронзового века

(1000 г. до н. э.) до раннего Средневековья (550 г. н. э.) (рис. 2). Это период, когда Рим уже достиг своего пика развития. Население города к тому 
моменту составляло около миллиона человек, уже были построены первые 
христианские храмы. С 1997 г. над проектом совместно работали Институт 
высоких технологий и гуманитарных наук при университете Вирджинии, 
Калифорнийский университет, Политехнический университет в Милане, 
университет Бордо III и университет города Кан.

Рис. 2. Виртуальная реконструкция Древнего Рима

Rome Reborn 1.0 (2007 г.) – первая версия виртуальной модели Рима 

периода 
правления 
римского 
императора 
Константина 
Великого

(320 г. н. э.) – представляет собой цифровую карту местности, охватывающую 250 детализированных и 6750 схематических построек того времени.
Ролик позволяет увидеть город с высоты птичьего полёта и даже заглянуть 
внутрь некоторых сооружений – в Колизей, Сенат или базилику императора Максенция. В основу 3D-модели легли многолетние археологические и 
другие виды исторических исследований, а также макет Поля Биго
«План Рима» (рис. 3). Это гипсовый макет площадью около 70 м2

(11 м × 6 м), выполненный в масштабе 1:400. Он изображает 3/5 части античного Рима в эпоху Константина I (начало IV в. н. э.).

Рис. 3. Поль Биго и его макет «План Рима», 1911 г.

В настоящий момент создана усовершенствованная версия проекта

Rome Reborn 2.1 с применением новых современных технологий (процедурные модели, использование визуализатора Mental Ray и т. д.). Созданная модель была импортирована в ресурс Google Earth, благодаря чему с 
ней смогли познакомиться пользователи во всём мире (рис. 4).

Рис. 4. Колизей, ресурс Google Earth

Название VIZERRA (visio – «зрение, образ», erro – «бродить», terra –

«земля») было выбрано в связи с тем, что проект Vizerra начинался как 
платформа для виртуальных путешествий. VIZERRA – это 3D-технология, 
позволяющая создавать уникальные интерактивные 3D-модели любых 
объектов, территорий, зданий и т. д. за счёт трансформации больших объёмов статичных данных в интерактивное 3D, при этом сохраняя фотореалистичность и небольшой размер файла (до 150 Мб для стандартных проектов). Главные отличия интерактивной 3D-модели от обычной состоят в 
том, что пользователь может свободно передвигаться внутри пространства 
такой модели, летать или ходить, менять времена суток и года, осматривать объекты в различных режимах, взаимодействовать с различными объектами внутри модели, получать о них справочную информацию и многое 
другое. 

На данный момент Vizerra в основном представляет собой библиоте
ку виртуальных 3D-копий реальных достопримечательностей. В их числе
монастыри, храмы, площади и памятники древних культур: Мачу-Пикчу, 
Староместская площадь в Праге, Ангкор-Ват и др. (рис. 5, 6).

Рис. 5. Виртуальная реконструкция Собора Василия Блаженного. Vizerra

Рис. 6. Виртуальная реконструкция мавзолея Тадж-Махал. Vizerra