Цифровые технологии в задачах виртуальной реконструкции исторического городского ландшафта

В первые годы XXI в. ЮНЕСКО и другие профессиональные организации, занимающиеся проблемами сохранения культурного наследия, поставили вопрос о пересмотре подходов к сохранению исторической городской среды. В мае 2005 г. на конференции в Вене по инициативе Комитета всемирного наследия был принят документ о пересмотре существовавшей парадигмы. Венский меморандум вводил обновленное понимание исторических городских территорий, которое было одобрено 15-й Генеральной ассамблеей стран-участниц Конвенции об охране всемирного наследия в октябре 2005 г., что стимулировало в последующие несколько лет бурные дискуссии об адекватном понятии исторического городского ландшафта [Бандарин, Роерс ван, 2013, с. 61–63, 193]. Наконец, на 36-й сессии Генеральной конференции ЮНЕСКО, проходившей 10 ноября 2011 г. в Париже, была принята Рекомендация ЮНЕСКО «Об исторических городских ландшафтах» [].

В соответствии с рекомендацией ЮНЕСКО исторический городской ландшафт представляет собой «городской район, рассматриваемый как результат исторического наслоения культурных и природных ценностей и атрибутов и выходящий за рамки понятия ″исторический центр″ или ″ансамбль″ в связи с включением в него более широкого городского контекста и его географических параметров. Этот более широкий контекст включает в себя, в частности, топографию, геоморфологию, гидрологию и природные особенности конкретного объекта; характер его как исторической, так и современной застройки; его надземные и подземные инфраструктуры; его открытые пространства и сады; методы землепользования и пространственную организацию; особенности восприятия и визуальные соотношения, а также все другие элементы городской структуры. Он также включает в себя аспекты социальной и культурной практики и ценностей, экономические процессы и нематериальные компоненты наследия, связанные с факторами разнообразия и самобытности. Это определение служит основой для всеобъемлющего и комплексного подхода к выявлению, оценке и сохранению исторических городских ландшафтов» (пп. 8–10 Рекомендации ЮНЕСКО).

Данное определение отражает расширенное понимание исторического городского ландшафта, что предполагает многоаспектный и полидисциплинарный подход к его изучению. При этом акцент делается на сохранении исторического ландшафта в условиях современных процессов урбанизации, интенсивной застройки городских территорий. Эта проблематика активно обсуждается в дискуссиях специалистов по исторической урбанистике. Но есть и другая исследовательская проблематика, касающаяся исторических городских ландшафтов и характерная для большинства городов, основанных много столетий назад. Их ландшафт изменялся на протяжении веков под воздействием природных и антропогенных факторов, и его виртуальная реконструкция на тех или иных временн ы х срезах – одна из задач современной исторической урбанистики.

В данной статье предпринимается одна из первых попыток рассмотрения источниковедческих и методических аспектов виртуальной реконструкции исторического городского ландшафта Белого города XVI–XVIII вв.» – исторической местности в центре Москвы. Методической основой работы являются технологии трехмерного моделирования.

* * *

Опубликованная недавно коллективная монография [ Stylianidis, Remondino, 2016], посвященная анализу опыта 3D-репрезентации, документации и сохранения культурного наследия, включает раздел «Ландшафты, достопримечательности и структуры в 3D». В этом разделе рассмотрен современный опыт использования различных методов и технологий реконструкции исторического ландшафта. Так, создание качественной 3D-модели ландшафта исторической местности, где в прошлом существовало поселение, достигается с помощью технологии LiDAR, в которой сочетается применение наземного и воздушного лазерного сканирования, что позволяет выявить топографические детали ландшафта даже в условиях лесистой местности [ Hoyle, 2009]. Технологии дают также возможность реконструкции элементов исторического ландшафта и объектов историкокультурного наследия, находящихся на той или иной глубине культурного слоя [ 3D Recording… , 2016, с. 26–34]. С этой целью используют геофизические методы, включая магнитометры и геора-дарные технологии (например, GPR–Ground Penetrating Radar).

Впечатляет пример такого исследования, связанного с идентификацией поселений доколумбовой эпохи, локализованных под дорожным покрытием в Мехико [Barba, 2003]. Интересный случай применения многомерной ГИС (MdGIS) для трехмерной визуализации слоев археологического раскопа, исторического ландшафта описан в публикации, в которой характеризуются изменения в условиях жизни homo sapiens на юге Африки под влиянием окружающей среды (проект “The Mossel Bay Archaeological Project”) [Fisher, 2005]. В последнее десятилетие группа исследователей, связанных с проф. Ф. Ремондино, вице-президентом EuroSDR (Spatial Data Research), реализовала ряд проектов, в которых трехмерные ГИС использовались при изучении исторических ландшафтов [Schwerin von, Richards-Rissetto, Remondino, Agugiaro, Girardi, 2013; Agugiaro, Remondino, 2014, p. 145–150; Remondino, 2011, p. 73–96; Nocerino, Menna, Remondino, 2012, p. 85–90].

Российский опыт в области исследования исторических ландшафтов был обобщен Д.С. Коробовым [ Коробов , 2011]. В основном им занимались археологи. Так, в 2007–2008 гг. было проведено комплексное изучение крепости эпохи раннего Средневековья Пор-Бажын в Туве. С этой целью наряду с геофизическими, гидрологическими, почвенными, планиметрическими методами и технологиями использовались цифровые: лазерная технология LiDAR применялась для создания трехмерной модели объекта и палеоландшафтных реконструкций.

Значительно меньше внимания уделялось созданию трехмерных виртуальных реконструкций исторических городских ландшафтов, существенно изменявших свой рельеф на протяжении веков. Рассмотрим один из новых междисциплинарных проектов в этой области исследования.

• * * *

Эволюция исторического городского ландшафта представляет собой результат воздействия антропогенных факторов и природной среды. В рассматриваемом проекте исследуется эволюция исторического ландшафта Белого города – важной части центра Москвы XVI–XVIII вв. Для понимания сложности его реконструкции представляется необходимым дать краткий очерк его истории.

Белым городом называли территорию нынешнего центра Москвы между Кремлем и Китай-городом, с одной стороны, и современным Бульварным кольцом – с другой (рис. 1). Как отмечает П.В. Сытин, в XII–XIII вв. на этом месте находился еще густой лес, а в конце XV в. здесь уже пролегали дошедшие до нас основные радиальные улицы и часть переулков [ Сытин , 2012, с. 75–79]. В это время Иван III построил на восточном берегу реки Неглинной «Пушечный двор», а на месте леса появились большие великокняжеские сады. В XVI в. Иван Грозный основал здесь Опричный двор, при нем в Белом городе появилось несколько новых монастырей. После набега на Москву крымского хана Девлет-Гирея и пожара 1571 г. в 1586–1593 гг. вместо древнего земляного вала усилиями русского мастера Федора Коня была сооружена мощная кирпичная крепостная стена со многими башнями. В 1611 и 1629 гг. Белый город горел, но к середине XVII в. его отстроили, на главных улицах Белого города имелись деревянные мостовые и тротуары. В 1707–1708 гг. Петр I возвел вокруг стен Кремля и Китай-города высокие земляные бастионы со рвом перед ними. С 1712 г. новые здания строились в Белом городе по улицам «линейно», формируя тем самым структуру параллельных улиц. Во второй половине XVIII в. постепенно сносились стены и башни Белого города и на их месте в соответствии с «прожектированным планом Москвы» 1775 г. устраивались бульвары [ Сытин , 2012, с. 78].

Из приведенного краткого исторического очерка следует, что виртуальная реконструкция исторического ландшафта Белого города должна строиться на разных временн ы х срезах, отражая тем самым сложную эволюцию градостроительной истории центра Москвы. Сложность этой эволюции определяется тем, что исходный (природный) ландшафт изменялся в ходе развития территории центра Москвы, Так, культурный слой на территории Белого города насчитывает в основном от одного до трех метров. Городская застройка требовала иногда выравнивания рельефа территории.

Обоснованная виртуальная реконструкция исторического ландшафта может быть построена на основе современных цифровых технологий. Как отмечается в п. 27 упомянутой рекомендации ЮНЕСКО, следует поощрять «использование информационных и коммуникационных технологий для документирования, понимания и представления комплексной многослойной структуры городских районов и их составных компонентов. Сбор и анализ этих данных является важной частью накопления знаний о городских районах».

С учетом междисциплинарного характера проекта коллектив, работающий над ним, должен включать специалистов из разных областей: историков, археологов, архитекторов, реставраторов, IT-специалистов, имеющих опыт работы с 3D- и ГИС-технологиями. Они и были собраны для реализации данного проекта на кафедре исторической информатики исторического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Цифровые технологии используются в указанном проекте для создания трехмерной виртуальной реконструкции исторического ландшафта Белого города и основных (доминантных) элементов городской застройки на каждом из трех рассматриваемых срезов (XVI, XVII и XVIII вв.). Научная реконструкция эволюции такого ландшафта возможна только на базе комплекса исторических источников (археологических, архивных: изобразительных, графических, текстовых и др.), характеризующих пространственное изменение территории Белого города в течение трёх веков. Предлагаемая впервые виртуальная реконструкция ландшафта Белого города позволяет оценить роль антропогенного фактора в пространственной эволюции ландшафта центра Москвы, выявить влияние расширяющейся городской застройки на его изменения. Работа над виртуальной реконструкцией исторического ландшафта Белого города должна проводиться с учетом того, что в рассматриваемый период происходила трансформация средневековой городской среды, изначально представленной разрозненными поселениями разной типологии, сначала в город, объединенный крепостными стенами и общим характером управления, а затем – в регулярный город Нового времени. На первом этапе подготовки проекта создана источниковая база, оцифрован собранный материал, проведен его сравнительный источниковедческий анализ (в основном О.Г. Ким и С.З. Черновым).

Укажем основные выявленные нами источники, необходимые для реконструкции исторического ландшафта Белого города.

• 1.    Общегородские планы Москвы и ее центральной части в XVII – начале XX в. (см., например, рис. 1). В основном они опубликованы, неопубликованные же хранятся в фондах РГВИА, РГИА, РГАДА. Планы содержат сведения о планировке города и общем характере городской среды, в отдельных случаях – о высотных отметках рельефа:

  – геоподосновы Москвы (масштаба 1:2000) с обозначением высотных отметок рельефа 1920–2000 гг. Эти источники относятся к более поздним периодам, чем рассматриваемый нами, но они позволяют, используя методы ретроспекции, восстанавливать топографические параметры более раннего времени;

  – карты города XIX – начала XX в. с обозначением изолиний рельефа (планы Военнотопографического депо, Московской Городской думы), так называемый «Нивелирный» план города 1806–1808 гг. и профили Москвы 1807–1808 гг.;

  – планы Москвы второй половины XVIII – начала XIX в. с обозначением общего характера городского ландшафта.

• 2.    Планы и чертежи отдельных владений XVIII – начала XIX в.; содержат сведения о границах, планировке и застройке дворов, в том числе об озелененных зонах и водных объектах (хранятся в фондах РГАДА, РГИА, РГВИА, ЦГА Москвы, музейных собраниях):

• –    планы и фасады участков, занятых церковными и казенными зданиями (фонды синодальных учреждений, Московской духовной консистории и других ведомств); коллекции планов и фасадов частных московских дворов из фондов органов управления, отвечавших за регулирование застройки (Московская полицмейстерская канцелярия, 1744–1781 гг., Каменный приказ, 1775–1782 гг., Московская управа благочиния, 1780–1810-е гг., Московский комитет по уравнению городских повинностей, 1802–1812 гг., Комиссия для строений в Москве, 1813–1843 гг.); отдельные планы дворов второй половины XVII – начала XVIII в.; исторические городские виды (гравюры и рисунки).

• 3 .3 Текстовые документы. Содержат сведения о владельцах и размерах дворов, строительных работах:

• –    переписи московских дворов и церковных владений XVII – начала XVIII в., переписные книги Москвы 1737–1742 гг.; актовые материалы (купчие, данные и прочие акты на частные московские дворы) и судебные документы конца XVII – начала XIX в.; подряды на строительные работы конца XVII – начала XIX в.

• 4 . Археологические источники (информация систематизирована С.З. Черновым при участии В.В. Петрова и Е.Ю. Лебедевой):

• –    данные археологических исследований, проводившихся в течение ряда лет на территории Белого города (33 объекта, 52 точки). Формализованное описание объектов включает следующие их признаки: координаты, местоположение, высотная отметка поверхности до начала освоения (материк), описание палеопочв (если они выявлены), высотные отметки промежуточные и их датиров-

• ки, краткое описание стратиграфии, краткое описание планиграфии и основных сооружений, анализ топографического положения объекта, библиографическая ссылка (название отчета, его архивный номер, номера страниц). Отметим, что высотные отметки и данные о культурном слое являются важной информацией для реконструкции (интерполяции) параметров исторического ландшафта.

Как показывает опыт данного исследования, источниковая база проектов по виртуальной реконструкции исторических городских ландшафтов должна включать как минимум указанные четыре вида источников, характеризующих различные временн ы е срезы.

* * *

На основе созданной источниковой базы на данном этапе ведется реконструкция исторического ландшафта Белого города XVIII в. с использованием цифровых технологий геоинформатики и 3D-моделирования. Имеющийся у участников проекта опыт цифровой реконструкции на основе топографических планов исторической городской застройки (с отметками высот от уровня моря) и ГИС-разработки для ретроспективного изучения исторического ландшафта [ Бородкин, Жеребять-ев, Ким, Мишина, Моор, Остапенко, 2014; Кончаков, Ким , 2014] позволил продвинуться в данном проекте дальше и предложить трехмерную модель исторического ландшафта территории Белого города в XVIII в. Фрагменты этой работы, выполненной А.Л. Энтиным (географический факультет МГУ) с помощью программы QGIS (свободной географической информационной системы с открытым кодом) проиллюстрированы на рис. 2–4.

Параллельно ведется работа по виртуальной реконструкции доминантных объектов Белого города, 3D-модели которых «встраиваются» в воссоздаваемый исторический ландшафт. С этой целью проведено лазерное 3D-сканирование храма Святого князя Владимира в Старых Садах. Дополнительные возможности дает аэрофотосъемка храма, которая позволила получить с помощью квадрокоптера облако точек.

Анализируется также информационный потенциал собранных источников с целью исследования многоаспектных факторов трехвековой эволюции ландшафта центра Москвы, включенных в определение исторического городского ландшафта, рекомендованное ЮНЕСКО.

Таким образом, опыт, полученный уже по итогам первого года данного исследования, позволяет сформулировать методологические, источниковедческие и технологические принципы междисциплинарного подхода к созданию виртуальной реконструкции исторического городского ландшафта. Реализация этого подхода на основе данных источников, характеризующих эволюцию ландшафта Белого города XVI–XVIII вв., – задача завершающего этапа исследования.

Рис. 1. Белый город на плане Мериана (1638 г.), территория выделена цветом

Рис. 2. Интеграция и визуализация пространственных данных. Интерфейс программы QGIS (цветом выделены участки территории Белого города с одинаковым уровнем высоты)

Проекты Правка Вид Слой Установки Модули Вектор Растр Бата данных Интернет HCMGIS MMQGIS Анализ данных Справка

D В|ЙВК О^Л^^Лт^РЛДВЕЗС ^^-S-? -'^i'- EfeZ s-.- Д-

| Q Type to locate (СИ-HQ |                                                                                      Coordnate [«75,9685 | ^ Масштаб ) 1:4199 и] _M Wjrfc [mK @ Вращение |p,0 * Я Й Отрисожа ♦ USER: 100043 «

Рис. 3. Использование графических приемов анализа в программе QGIS (показан перепад высот на части ландшафта Белого города)

Рис. 4. 3D-визуализация части ландшафта Белого города XVIII в. (отмечены доминантные объекты)