Как сберечь памятник архитектуры через цифровой двойник

Итальянская проектная организация Italferr, известная компетентностью своих специалистов в области разработки объектов транспортной инфраструктуры, оказалась в центре внимания на церемонии вручения премии Bentley Going Digital Awards 2023. Престижное мероприятие, проводимое Bentley Systems в рамках конференции «Year in Infrastructure» («Год в инфраструктуре») в Сингапуре, отмечает новаторские достижения в области инфраструктурных проектов по всему миру.

Среди множества победителей особое внимание как представителей отрасли, так и членов жюри привлёк потрясающий проект компании Italferr. Чем же она отличилась? Созданием цифрового двойника Собора Святого Петра в Ватикане. Это знаковое сооружение, имеющее огромное культурное и религиозное значение, поставило перед специалистами Italferr уникальные задачи, которые потребовали от специалистов искусного сочетания технических навыков и уважения к художественной и духовной значимости собора.

В центре проекта по созданию цифрового двойника стоял Давиде Порцио — Руководитель по организации работы единой информационной среды и BIM-координатор в Italferr. Он с радостью поделился со всеми любителями инноваций уникальными ответами на интригующее вопросы о воссоздании облика Собора Святого Петра.

С какими особыми проблемами вы столкнулись при сборе данных снаружи и внутри здания, учитывая уникальность Собора Святого Петра с точки зрения культурного и религиозного наследия?

Мы столкнулись со специфическими трудностями при проведении измерений. Так как объект имеет такую огромную художественную и культурную ценность, мы столкнулись с ними как на этапе измерений, так и на этапе определения характеристик материалов. При обследовании мы использовали различные технологии для достижения оптимальных результатов как внутри, так и снаружи здания. Мы выбрали специализированные инструменты, которые позволили нам подойти к сводам и куполам, не задевая декоративные элементы и не подвергая их риску повреждения.

В связи с особенностями этого проекта вам пришла в голову интересная идея использовать лазерные сканеры и самодельные воздушные шары для сбора данных. Не могли бы вы подробнее рассказать о том, как вы применяли эти методы?

Так как нам надо было получить максимально детальные и качественные данные как об интерьере, так и об экстерьере, мы решили использовать различные технологии. Для наружной съемки мы использовали тахеометры, лазерные сканеры и систему фотограмметрии в виде дронов. Внутри, наряду с лазерным сканированием, мы использовали георадар для исследования стратиграфии стен. Чтобы подобраться к хрупким внутренним поверхностям, таким как своды и купола, не задев их, вместо обычного беспилотника мы использовали летательный аппарат, наполняемый гелием.

Важной задачей на этом этапе было свести к минимуму вмешательство в ежедневную жизнь собора и тысяч его посетителей. Поэтому мы часто работали во внеурочное время, когда базилика была закрыта для публики. Это позволило собрать данные без помех.

Для управления данными проекта вы использовали ProjectWise, iTwin Capture и MicroStation. Как эти BIM-инструменты повлияли на эффективность работы с огромным объёмом данных?

Все собранные данные, от архивных записей до исследований и заканчивая обновленной моделью общим объёмом более 5 терабайт, были собраны в единой цифровой среде и едином цифровом двойнике. Доступ к ним имеют более 50 пользователей. Цифровой двойник проходит ежедневную синхронизацию для поддержания постоянного процесса обновления.

Мы выбрали продукты Bentley, поскольку они хорошо зарекомендовали себя в нашей организации. Такие инструменты, как ContextCapture для моделирования реальности и ProjectWise для управления данными, обеспечили точность и масштабируемость данных проекта. Сэкономленное при использовании программ Bentley время позволило нам уложиться в установленные дедлайны.

Какие дополнительные преимущества даёт цифровой двойник, помимо возможности структурного мониторинга и подготовки к празднованию юбилея в 2025 году?

Помимо проведения структурного мониторинга, цифровой двойник даёт следующие дополнительные преимущества: создание цифрового архива для сохранения наследия, оптимизированное планирование работ на объекте, совместная работа участников проекта из разных организаций, специализированный подход к проектированию конструкции здания, моделирование эксплуатации и технического обслуживания здания, а также образовательные возможности для студентов и ремесленников.

Возможность интеграции между цифровым двойником и игровыми движками очень интригует. Как вы представляете себе возможность создания эффекта присутствия вокруг этого культового здания?

Наши планы на будущее цифрового двойника Собора Святого Петра включают в себя несколько целей: улучшение мониторинга в режиме реального времени, использование его для технического обслуживания и реставрации здания, сохранение архивных документов, расширение образовательных инициатив, а также изучение возможностей интеграции с новыми технологиями, такими как дополненная (AR) и виртуальная реальность (VR). Эти достижения значительно расширят наследие базилики и повысят её доступность. В частности, мы намерены использовать AR-технологии для создания эффекта погружения как внутри собора, в котором невозможно лично оценить отдалённые декоративные элементы, такие как своды и купола, так и дистанционно, позволяя познакомиться с базиликой тем, кто не может посетить её самостоятельно.

Этот проект расширил знания специалистов Italferr и познакомил их с новыми технологиями. Какие выводы вы вынесли и как могли бы применить их в будущих проектах?

Основное направление деятельности Italferr — это разработка проектов в области железнодорожной инфраструктуры. Однако этот проект, сфокусированный на культовом историческом здании, познакомил нас с новыми задачами по сохранению культурного наследия. Поэтому мы изменили наши рабочие процессы, чтобы учесть эту особенность. Работа над таким знаковым сооружением, как Собор Святого Петра, потребовала тщательного и деликатного подхода с акцентом на сохранение элементов, структурный анализ и культурное значение. Успех этого проекта расширил наши горизонты планирования, открыв новые перспективы за пределами нашей основной специализации. Оптимизация рабочих процессов значительно сократит сроки реализации проектов в будущем, позволив выполнять высококачественную работу более эффективно.

Этот опыт коренным образом изменил наш подход к работе, дав нам возможность реализовывать инновационные и успешные проекты. Что касается будущего цифровых двойников в сохранении культурно значимых зданий, то их потенциал невероятно многообещающий. У нас есть детальные планы по дальнейшему использованию цифрового двойника Собора Святого Петра. Он будет применяться в отслеживании износа конструкции базилики и состояния окружающей среды в режиме реального времени, что позволит нам заблаговременно решать потенциальные проблемы и сохранить это культовое сооружение. Кроме того, цифровой двойник будет играть ключевую роль в планировании и реализации проектов по техническому обслуживанию и реставрации. Моделируя различные сценарии в виртуальной среде, мы обеспечим точные результаты работ и минимум сбоев. Цифровой двойник также будет служить цифровым хранилищем для архивных записей и документации, связанных с собором. Оно поможет сохранить его богатое наследие, предоставив исследователям и историкам доступ к бесценной информации.