Первая публикация материала – на сайте «Геоинформационные системы для бизнеса и общества»

Воробьева С.В., Мартьянов Р.С.
ArcGIS для планирования деятельности по сохранению ландшафта на примере о.Кижи

// Интернет-публикация kizhi.karelia.ru. 2017. VkontakteFacebook

Рис. 1. Варианты реконструкции вида на Кижский погост с юго-запада на начало ХХ века (слева виднеется деревня Дудниково).Рис. 2. Вид с Нарьиной горы на Кижский погост на середину ХХ века и начало XXI века.Рис. 3. Визуальные линии, соединяющие деревни и погост (зеленые – видимые части, красные – невидимые): А – видимость основания погоста, Б – видимость главок Преображенской церкви.Рис. 4. Визуальные линии, соединяющие Кижский погост и планируемые трансформаторные подстанции (зеленые – видимые части, красные – части, закрываемые рельефом).Рис. 5. Вид на трансформаторную подстанцию «Административный» с южной стороны (расположение объекта показано красной стрелкой справа).Рис. 6. Вид на проектируемую трансформаторную подстанцию «Административный сектор»: А – с севера, Б – с востока.

В музее-заповеднике «Кижи» разработан План управления объектом Всемирного наследия «Кижский Погост», который регламентирует всю деятельность, так или иначе оказывающую влияние на архитектурный ансамбль. Неотъемлемой частью работы по сохранению памятников и их природного окружения является предварительная оценка влияния проектируемых объектов нового строительства на эстетические качества ландшафта. Такую оценку возможно провести на основе 3D-моделирования в среде ArcGIS. Кижский Погост является уникальным памятником русского деревянного зодчества, одним из общепризнанных шедевров мировой архитектуры. Сооружения, входящие в его состав, тесно связаны с окружающим ландшафтом и являются прекрасным примером гармонии между природой и архитектурой и зримым выражением понятия «национальный ландшафт». В 1990 г. Кижский Погост был включен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Район и цели исследования

Кижский погост расположен на одном из многочисленных островов Онежского озера, в Карелии. Две его деревянные церкви 18 века и колокольня 1862 г. признаны вершиной плотницкого мастерства. Они представляют собой пример храмового ансамбля северно-русского прихода, гармонично сочетающегося с окружающим природным ландшафтом [3] .

Музей-заповедник «Кижи», на территории которого находится Кижский погост, в первую очередь ориентирован на сохранение и демонстрацию материального, культурного и духовного наследия людей, проживавших на территории Карелии на рубеже 19-20 вв.

В пределах охранной зоны музея-заповедника ландшафт является одновременно и «объектом» и «средой», то есть фоном для восприятия памятников архитектуры и истории. Ландшафт подвержен изменениям и отдельные его компоненты могут быть разрушены, причем необязательно в результате хозяйственной деятельности человека. Изменение элементов и компонентов может привести ландшафт в нежелательное состояние – состояние, которое требует корректировки в виде управляющих воздействий (рубки ухода, сенокошение, реконструкция, обустройство), для возвращения ландшафта в некий целевой статус [2] . [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Введение понятия «целевое состояние ландшафтов» снимает некоторую дилемму при попытке восстановить ландшафт на какой-то определенный срез времени (например, 19 век). Приходится смириться с мыслью, что в начале XXI века мы не можем восстановить полностью облик о. Кижи даже на начало-середину XX столетия из-за изменившегося государственного строя, потребностей и уклада жизни местных жителей и организации на этих землях музея-заповедника «Кижи» со своими целями и инфраструктурой.

Целевым для культурного ландшафта можно считать такое состояние, которое позволяет управляющему субъекту сочетать в рамках конкретной территории множество (обычно слабо совместимых между собой) функций [2] .

Для создания и поддержания целевого состояния ландшафта необходимо учитывать множество параметров:

Очевидно, что всякое управление нуждается в информационном обеспечении и моделировании, как самого объекта, так и управляющих воздействий. В современной практике средствами такого моделирования являются геоинформационные системы (ГИС), которые используются для: [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В музее-заповеднике «Кижи» в 2011–2013 годах велась работа по созданию плана управления ландшафтами о. Кижи. В рамках данного направления деятельности Ярославская региональная общественная экологическая организация «Ландшафт» под руководством Е.Ю. Колбовского разработала географическую информационную систему (ГИС) «Управление ландшафтами» в среде MapInfo, содержащую шесть логических блоков: «Планировочная ситуация», «Визуальное восприятие», «Геоморфология Рельеф», «История освоения», «Растительность», «Ландшафт». Данный материал стал основой для дальнейшего планирования деятельности музея по уходу за ландшафтом, а также оценки влияния реализации тех или иных проектов на эстетические свойства облика о. Кижи. Также стало возможным воссоздать ландшафт на определенный исторический срез времени (при условии наличия материалов). Так, с помощью современных компьютерных технологий была предпринята попытка реконструировать поселенческую структуру Кижской волости, определить возможные видовые коридоры от отдельных поселений на ансамбль Спасо-Кижского погоста, воссоздать систему высотных доминант ансамбля волости и попытаться проследить степень и интенсивность их взаимодействия.

К началу XX века, когда в волости насчитывалось уже 12 часовен и было построено большое число ветряных мельниц, игравших роль второстепенных вертикальных доминант, завершилось формирование единого архитектурного ансамбля Кижской волости. Архивные источники, экспедиционные записи, немногочисленные фотографии XIX и XX веков показывают степень освоенности земель на о. Кижи и в окрестностях. Их материалы позволяют сделать вывод, что ближайшая 5-ти километровая зона побережья материковой части, Большого Клименецкого острова и малые острова рядом с ансамблем Спасо-Кижского погоста представляли собой практически единое пашенное пространство с вкраплениями сенокосных угодий [1] .

Изменение характера растительности и частичная утрата традиционной застройки в деревнях Кижской волости со временем привели не просто к нарушению визуальных связей между поселениями и их общественным центром на о. Кижи, но и к искажению истинного восприятия архитектуры храмов Спасо-Кижского погоста, и в целом всего ансамбля Кижской волости.

Таким образом, одним из важных направлений деятельности музея является территориальное планирование с целью сохранения памятников и их природного окружения, оценка влияния объектов нового строительства на эстетические качества ландшафта. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Методика

За территориальную основу для проведения исследований и оценок были взяты данные дистанционного зондирования со спутника «WorldView-1» (космоснимок Совзонд 22.08.2009 г., разрешение 0.5 м/пиксель, проекция UTM WGS 84), космоснимки Yandex и Google 2013, 2015 гг. района исследований. Все остальные карты и планы были территориально привязаны к данной основе в приложении Global Mapper 2014. Сопоставление карт и их векторизация, занесение информации в географическую информационную систему осуществлялось в среде MapInfo 11. Для визуализации в 3D-пространстве рельефа, территориального размещения деревень, угодий, растительности и водной поверхности Онежского озера использовалась среда программного обеспечения ArcGIS 10.2.1. Модели строений создавались в программе SketchUp. Это удобно, так как приложение ArcGIS ArcScene поддерживает импорт 3D символов в формате .skp, однако надо учитывать, что модели должны быть сохранены для 6-й версии SketchUp. При создании более-менее реалистичного ландшафта необходимо было решить проблему воссоздания лесонасаждений на довольно больших площадях. Для этого был выработан следующий алгоритм. В среде ArcMap создавались полигоны лесных областей, на основе космо-, аэрофотоснимков и других исторических документов, затем, полигоны, отрисованные на карте, преобразовывались в шейп-файлы с помощью команды Конвертировать графику в объекты (Convert Graphics To Features). Далее, уже в среде ArcScene, они заполнялись точечными объектами с помощью инструмента Создать случайные точки (Create Random Points). Затем, точечным объектам присваивался 3D-символ дерева. Для разных пород деревьев были созданы отдельные файлы. Для придания натуральности в свойствах символа указывались случайные величины размера (высоты) и угла поворота дерева в адекватных диапазонах.

Из нескольких программных продуктов, рассмотренных авторами статьи, среда ArcGIS оказалась наиболее удобной и проработанной для создания достаточно реалистичной «3D-ГИС» территории заповедника и достижения цели моделирования ландшафта.

Используя эту технологию, можно проводить и оценку воздействия объектов нового строительства на визуальные качества ландшафта еще на стадии проектирования. И при выявлении какого-либо диссонанса запланировать меры для его минимизации или устранения.

Полученные результаты

Основным результатом исследования являются объемные модели, позволяющие не только воссоздать облик волости на середину XIX – начало XX века, но и частично проследить временные изменения в ее архитектурном облике.

В ходе работы по данному проекту было реконструировано 28 деревень в окрестностях о. Кижи: Подъельники, Зубово, Пустой берег, Речка, Боярщина, Клиново, Телятниково, Кузнецы, Корба, Середка, Посад, Воробьи, Погост, Наволок, Ольхинская, Лукинщина, Босарево, Бачурино, Бишево, Морозово, Кяжево, Шлямино, Посад (Волкостров), Насоновщина, Щепино, Шуйно, Феньково, Сергачево.

После создания рельефа островов и размещения моделей домов стало возможным построить линии видимости от деревень к ансамблю Спасо-Кижского погоста (рис. 3). Для построения визуальных линий за исходную точку нахождения глаз наблюдателя была принята высота 1,80 м над поверхностью земли на окраинах деревень. В вертикальной центральной оси Преображенской церкви, как самого высокого сооружения, были выбраны две точки на высоте 2 и 36 м.

Это позволило выяснить, являлся ли рельеф преградой для обзора Кижского погоста из деревень, расположенных на материковой части, о. Кижи, о. Волкостров и северной части о. Б. Клименецкий. Жители деревень, расположенных на о. Волкостров, а также Середка (на о. Б. Клименецкий) и Бачурино, Морозово, Кяжево, Бишево, Ольхинская (на о. Кижи) не могли видеть нижнюю часть ансамбля погоста (точка взгляда на высоте 2 м) из-за возвышенностей рельефа. Однако главки Преображенской церкви на высоте 36 м от поверхности земли были видны почти из всех деревень, за исключением Бачурино, Бишево и Ольхинская (о. Кижи) [1] ).

Используя эту технологию, можно проводить оценку воздействия объектов нового строительства на визуальные качества ландшафта еще на стадии проектирования и, при выявлении какого-либо диссонанса, запланировать меры для его минимизации или устранения.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В качестве примера оценки воздействия объектов нового строительства на визуальные качества ландшафта взято здание трансформаторной подстанции «Административный сектор», которую планируется построить на восточном берегу о. Кижи в ходе реализации проекта «Строительство наружных сетей и сооружений электроснабжения на о. Кижи».

После построения модели стало понятно, что это техническое сооружение будет особенно заметно с воды с востока, однако с этой стороны оно не попадает в поле зрения вместе с каким-либо памятником деревянного зодчества. Данное здание находится в одном визуальном бассейне с Кижским архитектурным ансамблем при расположении наблюдателя с северной стороны. Поэтому, чтобы минимизировать диссонирующее влияние современных конструкций на исторический ландшафт и объект всемирного наследия, было предложено покрыть здание камуфлирующей отделкой и с северной стороны высадить маскирующий кустарник из местных пород.

Заключение

Данная технология позволяет воспроизводить трехмерные модели любых территорий не только для оценки влияния на визуальные качества ландшафта планируемых объектов строительства, рубок древесной растительности, комплектования этнографических секторов памятниками архитектуры, но и с целью создания виртуальных путешествий и решения других задач. 3D визуализация позволяет своевременно выявить отрицательное воздействие проектируемой деятельности и предпринять меры по предотвращению или минимизации еще на этапе планирования.

Применение современных геоинформационных технологий, средств моделирования объектов и ландшафта и других информационных ресурсов позволяет наглядно и достаточно реалистично представить общую картину территории и выполнить ее комплексный анализ в соответствии с предлагаемыми проектировочными решениями.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Литература

  1. Воробьева С.В. Применение ГИС-технологий для воссоздания исторического облика поселений охранной зоны Кижского погоста / C.В. Воробьева, Р.С. Мартьянов // Рябининские чтения — 2015. Материалы VII конференции по изучению и актуализации культурного наследия Русского Севера / отв. ред.: доктор филол. наук Т.Г. Иванова. — Петрозаводск, 2015. — С. 185–189.
  2. Колбовский Е.Ю. Географические информационные системы для управления ландшафтами на территориях выдающейся природно-исторической ценности / Е.Ю. Колбовский, П.Н. Брагин, У.А. Медовикова // Ярославский педагогический вестник. — 2012. — № 4. — Т. III (Естественные науки). — C. 224–231.
  3. Сайт ЮНЕСКО http://whc.unesco.org/ru/list/544#top

Текст может отличаться от опубликованного в печатном издании, что обусловлено особенностями подготовки текстов для интернет-сайта.

Музеи России - Museums in RussiaМузей-заповедник «Кижи» на сайте Культура.рф