Archeologiczno-architektoniczna dokumentacja cyfrowa w Wilanowie.

Interdyscyplinarne badania prowadzone w ogrodach Pałacu w Wilanowie, obejmujące przede wszystkim złożone i rozległe badania archeologiczne, a także analizy architektoniczne i przestrzenne, posłużyły także do wypracowania i wdrożenia nowych standardów uniwersalnej dokumentacji. Założenia, według których przystąpiono do prac, wymagały dużej dokładności, gdyż dokumentacja ta stanowić miała podstawę do wytycznych projektowych rewaloryzacji wilanowskiego kompleksu. Zapewniony więc musiał być jak najłatwiejszy dostęp do danych i ich czytelność dla specjalistów z różnych dziedzin. Jednym z założeń było także usprawnienie przygotowywania prezentacji i publikacji wyników badań. Powyższe priorytety stawiane przed dokumentacją wymagały zastosowania nowych technologii integrujących dane różnego typu, takie jak: rysunki, fotografie, pomiary, inwentarze, opisy. System taki powinien umożliwiać nie tylko ich gromadzenie, lecz również łatwe filtrowanie i zestawianie, a zapisane w nim dane muszą być zgodne z innymi systemami. Ważna była także modularność. Dzięki niej poszczególne elementy składowe mogą być używane w zależności od potrzeb. Skalowalność rozwiązań ułatwia ich stosowanie w badaniach o różnej złożoności.

Efektywne funkcjonowanie systemu dokumentacji wymaga sprawnego przepływu i dobrej organizacji danych. System wdrożony w Wilanowie składa się z trzech głównych etapów ich przetwarzania. Pierwszy z nich to terenowe prace dokumentacyjne, czyli pozyskanie i wprowadzenie danych. Wyróżniono tu trzy główne kategorie: odwzorowanie, pomiar i opis.

Rdzeniem dokumentacji jest odwzorowanie dokumentowanego obiektu lub obszaru, czyli jak najwierniejsza rejestracja jego rzeczywistego wyglądu. Jest to szczególnie ważne w przypadku badań archeologicznych, ponieważ są one inwazyjne i bezpowrotnie niszczą eksplorowane obiekty i warstwy. W Wilanowie do tego celu posłużono się technikami fotogrametrycznymi. Do tej pory podstawę tworzyła fotogrametria dwuwymiarowa, której wynikiem są fotografie ortogonalne (ortofotografie). Są to przetworzone i połączone zdjęcia cyfrowe o skorygowanych zniekształceniach perspektywicznych i optycznych, stanowiące prostopadły rzut dokumentowanych obiektów na płaszczyznę. Omawiana metoda uzyskiwania ortofotografii stanowi pochodną technik stosowanych w kartografii. Polega ona na wykonaniu serii zdjęć obejmującej cały dokumentowany obszar, a następnie ich kalibracji na podstawie punktów o określonych współrzędnych (ryc.1). Przetworzone zdjęcia są mozaikowane, czyli wyrównywane barwno-tonalnie i łączone (ryc. 2).

Fotogrametria 2D jest techniką wygodną przy dokumentacji obiektów o niewielkim zróżnicowaniu przestrzennym i daje dobre wyniki dla większości planów i profili archeologicznych oraz nieskomplikowanych elementach architektury. W przypadku struktur złożonych staje się procesem bardziej skomplikowanym. Każda płaszczyzna musi być sfotografowana tak, aby uniknąć efektów perspektywicznych, a następnie oddzielnie skalibrowana. Dopiero w końcowym etapie są one sprowadzane do wspólnej płaszczyzny rzutu.

W chwili obecnej w Wilanowie trwają prace nad wdrożeniem nowych technik fotogrametrii trójwymiarowej, które w znacznej mierze ułatwiają odwzorowanie struktur przestrzennych. Dzięki nim możliwa jest rejestracja nie tylko rzutów obiektów, ale ich pełnego trójwymiarowego fotorealistycznego modelu. W technice tej aparat fotograficzny jest nie tylko rejestratorem obrazu ale, dzięki obliczeniu stałych optycznych, także sprzętem pomiarowym. Proces wymaga wykonania par zdjęć kątowych każdej dokumentowanej powierzchni w taki sposób, aby dedykowane oprogramowanie stworzyło z nich obrazy stereoskopowe i na ich bazie obliczyło rzeczywiste trójwymiarowe ukształtowanie (ryc. 3). Finalnie uzyskuje się fotorealistycznie teksturowany model 3D. Fotogrametria tego typu służyć może dokumentacji topografii odsłoniętych poziomów archeologicznych, tworzeniu modeli odsłoniętych obiektów, dokumentacji architektury, a także tworzeniu modeli terenu. Takie cyfrowe odwzorowanie pozwala nie tylko oglądać zarejestrowany obiekt z dowolnej strony, ale również zwymiarować go, wykonywać dowolne rzuty, analizować przekroje (ryc. 4).

Łączy się to z kolejną kategorią danych w systemie dokumentacyjnym jaką stanowią pomiary. Zarejestrowane dowolną techniką obrazy nie są w pełni wartościowe bez dokładnego ich zeskalowania. W tym celu zastosowano pomiary tachimetrem laserowym, dowiązane do miejskiej siatki geodezyjnej. Pozwoliło to nie tylko dokładnie zarejestrować wymiary, ale także osadzić dokumentowane powierzchnie w rzeczywistych współrzędnych. Jest to niezbędne w tak złożonych wielosezonowych badaniach, prowadzonych w wielu miejscach i w różnym czasie. Użycie tachimetru umożliwia dokładny pomiar nie tylko w płaszczyźnie, ale także w trzech wymiarach. Dzięki temu zarejestrować można topografię terenu lub bryłę obiektu (ryc. 5). Wyniki zapisywane w postaci zbiorów punktów, stanowią bazę do kalibracji w fotogrametrii i pozwalają przypisać ortofotografii współrzędne geodezyjne.

Rozwinięciem pomiarów tachimetrycznych jest skaning laserowy. Skaner również dokonuje pomiarów punktów na podobnej zasadzie. Tutaj jednak wykonywane są serie kilku lub kilkunastu tysięcy pomiarów o dużej gęstości, dające w efekcie chmurę punktów dokładnie przedstawiającą skanowany obiekt. Szczególnie dobre rezultaty daje zastosowanie skanera laserowego w przypadku zabytków architektonicznych. Umożliwia pomiar nie tylko bryły budynku, ale jednocześnie wszelkich detali. Przykładem mogą być skany elewacji pałacu i lica muru oporowego (ryc. 6). Dedykowane oprogramowanie umożliwia wykonywanie dowolnych rzutów i przekrojów. Przykładem zastosowania tej technologii były prace prowadzone w grocie. Skaning umożliwił szybkie i dokładne stworzenie jej modelu, a następnie planu (ryc. 7).

Oprócz warstwy wizualnej istotna jest także organizacja danych opisowych takich jak informacje na temat warstw, obiektów, zabytków, interpretacji. W Wilanowie wdrożony został system bazodanowy systematyzujący gromadzone informacje. Przy tak dużych badaniach stanowiło to konieczność, gdyż liczby jednostek stratygraficznych i znalezisk archeologicznych sięgają kilkunastu tysięcy. Aby ułatwić korzystanie ze zgromadzonych inwentarzy stworzony został stworzony specjalny interfejs graficzny, ułatwiający filtrowanie i przeglądanie informacji (ryc. 8).

Wszystkie powyższe kategorie danych, doskonale funkcjonujące samodzielnie, największą wartość mają w środowisku, które pozwoli je zintegrować i stworzyć wzajemne zależności. W przypadku badań wilanowskich zaimplementowano system opierający się o rozwiązania CAD/GIS. Tego rodzaju oprogramowanie umożliwia przetwarzanie w jednej przestrzeni ortofotografii, pomiarów, interpretacji, planów historycznych, nadawanie oznaczeń, umieszczanie opisów (ryc. 9). Dane mogą być w dowolny sposób ze sobą łączone i analizowane. W przypadku wykopów archeologicznych w prosty sposób zestawiać można kolejne poziomy, korelować je z profilami, robić analizy wysokościowe i topograficzne (ryc. 10). Wilanowskie prace archeologiczne bezpośrednio wiążą się badaniami architektury. Niezwykle istotne jest znalezienie wzajemnego kontekstu, co jest ułatwione przez zastosowanie tych samych metod dokumentacji i przetwarzania danych. W przypadku budowli takich jak grota lub mur oporowy analizy obejmują informacje na temat konstrukcji części naziemnej, posadowienia, rozwarstwień chronologicznych, przewiązań z jednoczesną korelacją z warstwami archeologicznymi i zachowaniem trójwymiarowych współrzędnych geodezyjnych (ryc. 11). Opracowania badanych reliktów zestawiać można także z planami historycznymi. Z jednej strony ułatwia to identyfikacje odkrytych obiektów, z drugiej pozwala ocenić wiarygodność i dokładność źródeł kartograficznych (ryc. 12).

Wzajemne powiązania dokumentacji pozwalają na analizy także w skali całego założenia pałacowo-ogrodowego. Zjawiska dotyczące organizacji przestrzeni w skali makro możliwe są do uchwycenia jedynie w przypadku zestawień danych z wielu wykopów. Chodzi tu o zmiany w ukształtowaniu terenu, organizacji kwater, alejek oraz pozostałych elementów wystroju ogrodowego (ryc. 13). Często odsłaniane relikty zachowane były szczątkowo i tylko sposób dokumentacji pozwolił na uchwycenie ich układu przestrzennego.

System dokumentacji korzystać może również ze źródeł danych GIS, a także sam może być takim źródłem. Umożliwia to włączanie udostępnianych danych zewnętrznych do dokumentacji, dotyczących na przykład instalacji wodociągowych, elektrycznych lub telekomunikacyjnych, a przede wszystkim definiowanie źródeł danych w postaci baz. Wszystkie włączone do dokumentacji elementy mogą mieć nadane atrybuty, których wartości pobierane są z dowiązanej bazy danych. Przypisanie oznaczeniom jednostek stratygraficznych atrybutów zgodnych z tymi w ich inwentarzu i zdefiniowanie go jako źródła danych, spowoduje, że we właściwościach takich elementów automatycznie pojawiać się będzie opis warstwy lub obiektu (ryc. 14). Każdy element może odnosić się dodatkowo do dowolnego typu plików dowiązanych za pomocą hiperlinków. Mogą to być opisy, kwerendy zabytków, dodatkowe zdjęcia, inne rysunki CAD itp.

Zaletą przedstawionego systemu dokumentacyjnego są ogromne możliwości szybkiego prezentowania wyników badań. Pozwala on na proste przygotowanie dowolnych ilustracji do publikacji drukowanych. Umożliwia także bezproblemowe udostępnianie wyników badań za pośrednictwem internetu. Istotne jest, że dokumentacja może być publikowana natychmiast po wykonaniu. Na jej podstawie wykonywane są również trójwymiarowe wizualizacje rekonstruujące organizację przestrzenną założenia, a także pokazujące poszczególne jego elementy. Prezentacje te, zachowując swoją wartość naukową, gdyż powstają w oparciu o konkretne odkrycia i pomiary, dzięki swej atrakcyjności wizualnej stanowią doskonały środek popularyzatorski.

Rafał Kamiński