Virtual Reconstruction of Historical Urban Landscape of Bely Gorod

Borodkin Leonid Doctor of History Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Professor, Head of the Department for Historical Information Science at Lomonosov Moscow State University (MSU) 119991, Russia, Moskva oblast', g. Moscow, ul. Lomonosovskii Prospekt, 27-4 borodkin-izh@mail.ru Other publications by this author

Историческая урбанистика включает сегодня новые направления исследований, которые связаны с использованием естественнонаучных методов и цифровых технологий. Речь идет прежде всего о создании виртуальных реконструкций утраченной городской застройки и исторического ландшафта города. В данной работе рассматриваются методологические и методические аспекты исследовательского проекта, ориентированного на разработку виртуальной реконструкции ландшафта Белого города – исторической территории центра Москвы. Рассматриваемый период времени характеризуется трансформацией средневековой городской среды, изначально представленной разрозненными поселениями различной типологии, сначала в единый город, объединенный крепостными стенами и общим характером управления, а затем в регулярный город Нового времени.

Исследование проводится в рамках проекта, получившего поддержку гранта РФФИ. Настоящий выпуск журнала содержит ряд статей участников проекта, рассматривающих источниковедческие, методические и технологические аспекты исследования, а также предварительные результаты применения цифровых технологий в задачах виртуальной реконструкции исторического ландшафта территории Белого города XV – XVIII вв.

Исторический городской ландшафт: концептуальный подход

Концепции исторического городского ландшафта в течение последних десятилетий привлекают всё больше внимания – в контексте растущего интереса к сохранению культурного наследия и ускоряющихся процессов урбанизации. Эволюция этих концепций нашла концентрированное отражение в монографии Франческо Бандарина, заместителя генерального директора ЮНЕСКО по вопросам культуры, секретаря Комитета Всемирного наследия, и Рона ван Оерса, программного специалиста по культуре Центра Всемирного наследия ЮНЕСКО ^[1]. Так, в качестве важной вехи в этом процессе авторы отмечают учреждение в 1990 г. комиссии «Английское наследие», которая инициировала программу «Характеристика исторических ландшафтов». В рамках этой программы впервые в Великобритании были созданы подробные изображения ландшафтов, отражающих исторические, археологические и культурные аспекты развития поселений. Программа исходила из следующих положений: исторический характер ландшафта является результатом взаимодействия во времени населения и окружающей среды; он также представляет собой результат изменений, произошедших в прошлом; эволюция культурных и исторических процессов является ключом к пониманию характера ландшафта и управлению его развитием ^{[1, с. 66]}.

На рубеже ХХ-XXI вв. ЮНЕСКО и другие профессиональные организации, занимающиеся проблемами сохранения культурного наследия, подняли вопрос о пересмотре подходов к сохранению исторической городской среды. В мае 2005 г. на конференции, состоявшейся в Вене, по инициативе Комитета всемирного наследия был принят документ о пересмотре существовавшей парадигмы. Венский меморандум вводил обновленное понимание исторических городских территорий, он был одобрен 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 ^{[1, с.61-63, 193]}. Наконец, на 36-й сессии Генеральной конференции ЮНЕСКО, состоявшейся в ноября 2011 г. в Париже, была принята Рекомендация ЮНЕСКО «Об исторических городских ландшафтах» [https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215084_rus.page=68].

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).

Существенно, что данное определение дает расширенное понимание исторического городского ландшафта, оно подразумевает многоаспектный и полидисциплинарный подход к его изучению. Один из акцентов здесь делается на сохранении исторического ландшафта в условиях современных процессов урбанизации, интенсивной застройки городских территорий. Эта проблематика активно обсуждается в актуальных дискуссиях специалистов по исторической урбанистике ^[2]. 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 реконструкция на тех или иных временных срезах – одна из задач современной исторической урбанистики. Речь идет, разумеется, о создании виртуальных реконструкций на основе использования технологий трехмерного моделирования.

Об опыте использования современных технологий в задачах изучения исторических городских ландшафтов

Построение виртуальной реконструкции исторического городского ландшафта является, с одной стороны, частью проблематики исторической урбанистики, а с другой стороны, - частью области исследований в области трехмерного моделирования городов. Сравнительный анализ работ, ведущихся в этой области, представлен в статье ^[3], содержащей оценку возможностей различных цифровых технологий 3D моделирования, включая методы фотограмметрии, а также Computer Vision. SketchUp, CityEngine, Photomodeler и Agisoft Photoscan.

Что касается реконструкции исторических ландшафтов, то здесь следует обратиться к опубликованной недавно коллективной монографии ^[4], посвященной анализу опыта 3D репрезентации, документации и сохранения культурного наследия; книга включает раздел «Ландшафты, достопримечательности и структуры в 3D», в котором 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, сочетающей применение наземного и воздушного лазерного сканирования, что позволяет выявить топографические детали ландшафта даже в условиях лесистой местности ^[5]. Технологии дают также возможности для реконструкции элементов исторического ландшафта и объектов историко-культурного наследия, находящихся на той или иной глубине культурного слоя ^[5]. С этой целью используют геофизические методы, включая магнитометры и георадарные технологии (например, GPR - Ground Penetrating Radar). Впечатляющий пример такого исследования относится к идентификации поселений доколумбовой эпохи, локализованных под дорожным покрытием в Мехико ^[6]. Интересный вариант использования многомерной ГИС (MdGIS) для трехмерной визуализации слоев археологического раскопа, исторического ландшафта местности содержится в публикации, характеризующей изменения в условиях жизни homosapiensна юге Африки под влиянием окружающей среды (проект “The Mossel Bay Archaeological Project”) ^[7]. В течение последнего десятилетия группа исследователей, связанных с проф. Ф. Ремондино, вице-президентом EuroSDR (Spatial Data Research) реализовала ряд проектов, в которых трехмерные ГИС использовались в задачах изучения исторических ландшафтов ^{[8, 9, 10, 11]}.

Отечественный опыт использования новых технологий в задачах изучения исторических ландшафтов был обобщен Д.С. Коробовым ^[12]; в основном это работы археологов. Так, в 2007-2008 г. были проведены комплексные исследования крепости эпохи раннего средневековья Пор-Бажын в Туве. Наряду с геофизическими, гидрологическими, почвенными, планиметрическими методами и технологиями использовались и цифровые: лазерная технология LiDAR применялась для создания трехмерной модели объекта и палеоландшафтных реконструкций.

Гораздо 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 исследований.

Об эволюции городского ландшафта центра Москвы (территория Белого города)

Эволюция исторического городского ландшафта представляет собой результат воздействия антропогенных факторов и природной среды (эти многоаспектные воздействия нашли отражение в определении, данном ЮНЕСКО (см. выше). В нашем проекте исследуется эволюция исторического ландшафта Белого города – важной части центра Москвы XV-XVIII вв. (располагавшейся между Кремлем и Китай-городом, с одной стороны, и современным Бульварным кольцом — с другой). Как отмечает П.В. Сытин, в XII–XIII вв. на месте Белого города простирался еще густой лес, а в конце XV в. здесь уже пролегали дошедшие до нас основные радиальные улицы и часть переулков ^{[13, с.75-79]}. В это время Иван III построил на восточном берегу реки Неглинной «Пушечный двор», а на месте вырубленного леса появились большие великокняжеские сады. В XVI в. Иван Грозный построил здесь свой 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 выстроена мощная кирпичная крепостная стена со многими башнями. В 1611 и 1629 гг. Белый город был снова сожжен пожарами, но к середине XVII в. он отстроился. В 1707–1708 гг. Петр I построил вокруг стен Кремля и Китай-города высокие земляные бастионы со рвом перед ними. Во второй половине XVIII в. постепенно сносились стены и башни Белого города, и на их месте устраивались бульвары ^{[13, c.78]}.

Очевидно, что виртуальная реконструкция исторического ландшафта Белого города должна строиться на разных временных 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.

О цифровых технологиях виртуальной реконструкции исторического ландшафта Белого города

Научно обоснованная виртуальная реконструкция исторического ландшафта Белого города может быть построена на основе современных цифровых технологий. Как отмечается в п. 27 упомянутой выше Рекомендации ЮНЕСКО «Об исторических городских ландшафтах», 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».

Учитывая междисциплинарный характер проекта, его коллектив должен включать специалистов из разных областей: истории, археологии, а также архитекторов, реставраторов, IT-специалистов (имеющих опыт работы с 3D и ГИС- технологиями). Такой состав и был собран для реализации данного проекта, базирующегося на кафедре исторической информатики исторического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Цифровые технологии используются в нашем проекте для создания трехмерной виртуальной реконструкции исторического ландшафта Белого города и основных (доминантных) элементов городской застройки на каждом из трех рассматриваемых срезов (XVI в., XVII в. и XVIII в.). Научная реконструкция может быть реализована на базе комплекса исторических источников (археологических, архивных - изобразительных, графических, текстовых и др.), характеризующих пространственные изменения территории Белого города в течение трёх веков. Создаваемая 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. На первом этапе проекта сформирована источниковая база, включающая разновидовые источники (археологические, архивные – графические, текстовые и др.), оцифрован собранный материал, проведен его сравнительный источниковедческий анализ (эта работа осуществлена О.Г. Ким и С.З. Черновым).

На основе сформированной источниковой базы на данном этапе проекта ведется реконструкция исторического ландшафта Белого города XVIII в. с использованием цифровых технологий геоинформатики и 3D моделирования. Имеющийся у участников проекта опыт цифровой реконструкции топографических планов исторической городской застройки (с отметками высот от уровня моря) и ГИС-разработки для ретроспективного изучения исторического ландшафта ^{[14, 15, 16]} позволили продвинуться в данном проекте дальше и предложить трехмерную модель исторического ландшафта территории Белого города XVIII в. Эта работа выполняется А.Л. Энтиным (географический факультет МГУ) с помощью программы QGIS - свободной географической информационной системы с открытым кодом.

Группой участников проекта 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 Садех. Дополнительные возможности дает аэрофотосъемка храма, которая позволила получить с помощью квадрокоптера облако точек (работа проведена Д.И. Жеребятьевым). Эта информация, в сочетании с выявленными графическими и текстовыми источниками, положена в основу виртуальной реконструкции храмов и других объектов исторической застройки Белого города (эту работу проводит В.В. Моор при участии Д.И. Жеребятьева, И.Г. Тришина и М.С.Мироненко).

Проведен также анализ информационного потенциала собранных источников с целью исследования многоаспектных факторов изучаемой трехвековой эволюции ландшафта центра Москвы, включенных в определение исторического городского ландшафта, рекомендованное ЮНЕСКО.

* * *

В заключение отметим, что 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 источников, характеризующих эволюцию ландшафта Белого города XVI-XVIII вв., – задача завершающего этапа исследования, который включает также использование VR/AR технологий для «иммерсивного погружения» пользователя в воссозданную виртуальную среду исторического городского ландшафта; решение этой задачи осуществляется в сотрудничестве с лабораторией математического обеспечения имитационных динамических систем механико-математического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Исследование проводится при поддержке гранта РФФИ (проекты 18-00-01641, 18-00-01684)