Array Коллектив авторов - Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3

Очевидно, такой мониторинг разрушений может быть эффективен только в том случае, если он проводится с достаточной регулярностью и высокой точностью. Причиной, по которой обследования состояния стенописей проводятся сегодня лишь эпизодически, является большая трудоемкость и стоимость установки лесов и тур, с которых только и возможно их проведение.

Одним из возможных путей решения задачи высокоточного мониторинга стенописей, существенно менее трудоемкого и, соответственно, более экономичного, чем обследование с лесов и тур, является использование технологии трехмерного (3D) лазерного сканирования.

При лазерном сканировании производятся измерения расстояний между сканером и отдельными точками поверхности исследуемого объекта. Скорость таких измерений определяется быстродействием сканера и составляет от нескольких тысяч до полумиллиона точек в секунду. В результате формируется так называемое «облако» точек, которое несет в себе информацию о размерах и стереометрической форме предмета. По сути дела, это облако точек есть ничто иное, как объемная виртуальная копия, которая позволяет рассматривать объект с разных сторон, увеличивать или уменьшать его изображение на экране компьютера, делать разрезы, сечения в любой заданной плоскости, вычислять площадь развернутой поверхности и т. д.

Отличительной особенностью лазерных сканеров является высокая точность измерений координат отдельных точек поверхности объекта, которая составляет от нескольких миллиметров до десятков микрон (в зависимости от дальности и принципа действия прибора), что позволяет фиксировать мельчайшие детали рельефа исследуемой поверхности. Другое важное достоинство данной технологии – это возможность дистанционных измерений (с расстояния нескольких десятков метров) {121}.

В том случае, когда необходимо фиксировать состояние объекта с полихромной поверхностью, например живопись на стене, можно объединить лазерное сканирование с цифровой фотограмметрической съемкой. Сочетание этих двух методов позволяет получать цветные ортофотопланы с очень высоким разрешением. При этом в отличие от обычных ортофотопланов (получаемых методом традиционной фотограмметрии) каждая точка цифрового изображения несет в себе информацию о ее геодезических координатах по трем измерениям {122}.

В последние годы технология лазерного 3D-сканирования находит все более широкое применение в области реставрации и воссоздания памятников культуры, а также для создания виртуальных экспозиций в музеях, то есть в тех случаях, когда требуются точные сведения о форме различных объектов, образуемой их внешней поверхностью, – памятников архитектуры, археологии, скульптуры и пр. {123}. Точна я фиксация рельефа поверхности объекта и его объемных форм посредством лазерного сканирования позволяет использовать этот метод, в частности, для экспертизы станковой живописи {124}, а также мониторинга состояния ее основы и красочного слоя {125}.

В июне 2010 г. нами был проведен ряд экспериментов, целью которых была проверка принципиальной возможности использования технологии лазерного 3D-сканирования для решения задачи мониторинга состояния штукатурной основы настенных росписей и определения требуемых для этого технических характеристик лазерных сканеров.

В ходе экспериментов было проведено сканирование модельного образца росписи с характерными для древнерусских стенописей разрушениями штукатурной основы. В качестве модели стенописи служила копия фрагмента помпеянской фрески (II в. н. э.) на гипсовой основе, которая была разбита на несколько частей, а затем приклеена к листу оргалита таким образом, чтобы на ее поверхности появились трещины различной ширины (ил. 4). В правом верхнем углу «фрески» было смоделировано «вспучивание», имитирующее разрушение древнерусских стенописей в местах левкасных гвоздей.

В экспериментах по лазерному сканированию было использовано три сканера, отличающихся между собой по дальности и точности измерений: IMAGER 5006 (Zoller+Froehlich GmbH, Германия), MV224 (Metris, Бельгия) и ModelMakerD (Metris, Бельгия).

Среди указанных приборов наибольшую точность обеспечивает лазерный радар MV224, который может работать на дистанциях до 24 метров в диапазоне углов + 45 градусов (по вертикали) и 360 градусов – по горизонтали. При дальности 1 м погрешность измерений этого прибора составляет 10 мкм, но возрастает по мере увеличения расстояния (прирост – 2,5 мкм/м).