❑ Научная проблема, на решение которой направлен проект
❑ Научная значимость и актуальность решения обозначенной проблемы
❑ Общий план работы на весь срок выполнения поискового проекта
❑ План работы на первый год выполнения проекта
Научная проблема, на решение которой направлен проект
К началу XXI в. традиционные методы извлечения исторической информации из различных источников, хотя и не утратили своей значимости, но в значительной степени исчерпали свой ресурс. В этих условиях повышение информативности существующей базы источников за счет привлечения исследовательских методов естественнонаучных дисциплин стало крайне актуальным. Новые данные, получаемые с применением естественнонаучных методов, позволяют идентифицировать место создания исторического объекта, технологии их создания, восстановить хронологическую информацию, а также первоначальный облик и последующую возможную трансформацию объекта. При этом особенности изучения исторических объектов в каждом отдельном случае создают необходимость разработки методологии естественнонаучного исследования в зависимости от поставленных исследовательских задач. Сложности в разработке методологических подходов возникают и из-за того, что объекты исследования, зачастую, не существует в настоящее время. Кроме этого, отсутствует сопоставительная база данных об этих объектах. В связи с этим, разработка технологий анализа, обработки исторической информации и создания 3D-моделей объектов культурного наследия для виртуальной реконструкции исторически значимых территорий является очень актуальной. Их реализация позволит получить новую историческую информацию, повысить достоверность знаний об исторических объектах, обеспечить современный уровень их возможной реконструкции, в том числе виртуальной реконструкции.
Научная значимость и актуальность решения обозначенной проблемы.
Проведение исторического анализа памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России, с использованием предлагаемых технологий анализа, обработки исторической информации и создания 3D-моделей объектов культурного наследия для виртуальной реконструкции исторически значимых территорий является очень актуальной. Их реализация позволит получить новую историческую информацию, повысить достоверность знаний об исторических объектах, обеспечить современный уровень его возможной реконструкции, в том числе виртуальной. Создание электронного ресурса будет способствовать приобретению и распространению многообразия знаний, моделей и методов исторической науки в целом, в том числе истории развития памятных в Тамбовской крае и г. Тамбове, в частности. Реализация проекта позволит использовать возможности качественно новой технологии работы с историческими знаниями. Будет создана единая платформа накопления разнообразных эмпирических и теоретических знаний в выбранной области, апробации моделей мониторинга и учёта новой информации, способствующая внедрению новых и эффективных инструментов исследования региональных исторических процессов.
Создание музея осуществляется с помощью программной платформы с открытым кодом OpenSimulator 0.9.0, представляющей из собой серверную платформу для 3D виртуальных миров. Реализация предложенных исследований позволит удовлетворить дефицит научной информации в вопросах:
❑ анализа динамики развития исторических процессов памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России;
❑ применения технологии создания 3D-моделей объектов культурного наследия для виртуальной реконструкции исторически значимых территорий;
❑ применения технологии создания информационного интернет-ресурса для обеспечения доступа к информации об объектах культурно-исторического наследия, базирующейся на использовании методов построения 3D-моделей территориально распределенных объектов;
❑ визуализации исторической застройки памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России, и последующих их видоизменений и развития вплоть до настоящего времени.
Изучение вопросов развития памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России, в их хронологической интерпретации, несомненно, приведет к выводу о том, что являлось доминирующим в процессе их развития в определенные исторические периоды. Кроме этого, предлагаемый процесс научных исследований позволит дать оценку изменений в развитии памятных мест при условии, что в качестве основного критерия будет рассматриваться визуализация изменений функционального назначений отдельных элементов (участков).
Конкретная задача (задачи) в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, ее масштаб и комплексность.
В рамках поискового проекта будут решены следующие конкретные задачи анализа исторических процессов памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России. В рамках процесса его реализации будет выполнено развитие технологий анализа, обработки информации и создания виртуальных реконструкций объектов культурно-исторического наследия территорий (памятных мест), связанных с отдельными известными персоналиями, включающих:
❑ развитие технологии создания 3D-моделей объектов культурного наследия для виртуальной реконструкции исторически значимых территорий;
❑ развитие технологии анализа процессов градостроительства в условиях неопределенности и нечеткости исходных данных, базирующейся на использовании методов системного и ретроспективного анализа исторических и социально-экономических процессов, математического моделирования, теории нечетких множеств;
❑ развитие технологии создания информационного интернет-ресурса для обеспечения доступа к информации об объектах культурно-исторического наследия, базирующейся на использовании методов построения 3D-моделей территориально распределенных объектов;
❑ создание виртуальной моделей особо значимых памятных мест Тамбовской области, связанных с пребыванием в них известных деятелей России, на различных этапах их истории:
усадьбы семьи Сатиных в селе Ивановка Уваровского района, связанной с творчеством музыканта и композитора Рахманинова С.В.;
усадьбы семьи Вернадских в селе Вернадовка Пичаевского района, связанной с пребыванием, общественной и профессиональной деятельностью ученого-энциклопедиста Вернадского В.И.;
усадьбы семьи Чичериных в селе Караул Инжавинского района и комплекса зданий в городе Тамбове, связанных с жизнью, научной и общественной деятельностью известного российского юриста Чичерина Б.Н.;
комплекса объектов в городе Козлове (ныне г. Мичуринске), связанных с жизнью и научной деятельностью российского ученого биолога-растениевода Мичурина И.В.;
производственных комплексов "Товарищества братьев Нобель" в Рассказовском и Моршанском районах, связанных с деятельностью братьев Нобелей – Альфреда, Людвига, Роберта;
архитектурных комплексов в селе Арженка Рассказовского района и в городе Тамбове, связанных с пребыванием и профессиональной деятельностью купца 1-й гильдии, мецената и благотворителя Асеева М.В.
Конкретные задачи проекта направлены на достижение поставленных выше целей.
Одним из практических результатов проекта является трехмерный виртуальный музей истории развития памятных мест Тамбовской области, создание которого осуществляется с помощью программной платформы с открытым кодом OpenSimulator 0.9.0, представляющей из собой серверную платформу для 3D виртуальных миров. Визуализация музея будет также реализована с использованием очков виртуальной реальности.
Реализация предложенных исследований позволит удовлетворить дефицит научной информации в вопросах:
❑ анализа динамики развития исторических процессов памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России;
❑ применения технологии создания 3D-моделей объектов культурного наследия для виртуальной реконструкции исторически значимых локальных территорий на примере Тамбовской области;
❑ применения технологии создания информационного интернет-ресурса для обеспечения доступа к информации об объектах культурно-исторического наследия, базирующейся на использовании методов построения 3D-моделей территориально распределенных объектов;
❑ визуализации исторической застройки особо значимых локальных территорий Тамбовской области и последующего их видоизменений и развития вплоть до настоящего времени.
Результаты проекта рассчитаны на использование широким кругом специалистов, использующих методологию применения методов анализа исторических процессов и 3D визуализации для виртуальной реконструкции объектов и предметов культурного наследия. В частности, результаты проекта будут использованы в Управлении образования по Тамбовской области в сфере подготовки кадров исторического и информационного направлений и формирования у них культуры исследований в области истории Тамбовского региона с использованием информационной технологии и математического и моделирования. Интернет-ресурс, создаваемый в рамках проекта, призван активизировать творческую активность молодых исследователей в разработке новых подходов к решению исторических проблем в современных условиях. Сферой использования результатов проекта являются также школьные образовательные учреждения и музейные организации. Практические результаты проекта рассчитаны и на широкий круг пользователей сети Интернет, интересующихся историей развития Тамбовского региона и Российской Федерации в целом.
Проведение исследований по теме проекта будет осуществлено на основе последних мировых достижений в области информационных технологий и математического моделирования; интерактивного 3D-моделирования; хранения, обработки и поиска информации; методов визуализации пространственно-временных моделей объектов культурно-исторического наследия и др.
Для решения поставленных задач предполагается использовать: методы системного анализа, математического моделирования и оптимизации, которые позволят осуществлять комплексную оценку исторических процессов памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России.
Научная новизна исследований, обоснование достижимости решения поставленной задачи (задач) и возможности получения запланированных результатов
В настоящем поисковом проекте сформулирована новая научная идея: проведение анализа исторических процессов памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России с использованием предложенных в рамках проекта технологий анализа, обработки информации и создания виртуальных реконструкций объектов культурно-исторического наследия. Она включает:
❑ развитие технологии создания 3D-моделей объектов культурного наследия для виртуальной реконструкции исторически значимых территорий;
❑ разработку технологии анализа исторических процессов, базирующейся на использовании методов системного и ретроспективного анализа, математического моделирования, теории нечетких множеств;
❑ развитие технологии создания информационного интернет-ресурса для обеспечения доступа к информации об объектах культурно-исторического наследия, базирующейся на использовании методов построения 3D-моделей территориально распределенных объектов;
❑ проведение самого анализа исторических процессов памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в
них известных деятелей России.
Исследование исторических процессов объектами, которых является российские регионы, в последние годы всё больше выполняются с помощью средств современных компьютерных технологий. Такое направление приобретает большую популярность в связи с тем, что региональные исследования обязательно сопровождаются видовыми изображениями. К последним, прежде всего, относятся картографические, плановые, схематические изображения больших участков субъектов российских регионов.
Традиционные виды документов (карты и схемы отдельных участков административных регионов Российской Федерации), взятые из архивных источников, не отвечают в полной мере современным требованиям в проведении исследований исторических и экономических процессов, происходивших в тех и или иных регионах России. С другой стороны при применении современных средств компьютерных технологий те же самые архивные картографические документы необходимы в качестве первоисточника для создания большого информационного материала, в структуру которого, входят видовые изображения. Такой подход делает результаты исследований наиболее информативными и доступными для широкого круга пользователей.
Создание модели единого информационного пространства, связанного с историческими процессами, в отдельно взятом российском регионе, возможно только на базе большого количества архивных материалов, публикаций в СМИ, воспоминаний оставленных свидетелями этих процессов и обязательным геоинформационным дополнением.
В лучшей степени результаты подобных исследований будут представлены в информации, имеющей зрительно-визуальный характер. Возможность анализа изменений застройки отдельных городов и населенных пунктов, тесно связанных с историческими событиями, затронувшими их, позволяет определить значимость этих событий и величину их влияния на ход дальнейшего развития, исследуемого административного субъекта.
Средства современных компьютерных технологий в плане применения их к видовым изображениям значительно активизируют познавательно-исследовательское направление в научной работе такого характера. Геоинформационные системы, широко используемые в последние годы, значительно обогатили исследовательский процесс и позволили создавать новые видовые изображения, обладающие большей информативностью по сравнению с традиционными
картографическими материалами.
Предложенный подход к исследованию исторических процессов, в региональных субъектах РФ с использованием компьютерных видовых изображений, в основе которых рассматриваются памятные места, связанные с пребыванием в них известных деятелей России, в настоящее время пока не получил широкого применения.
Современное состояние исследований по данной проблеме, основные направления исследований в мировой науке и научные конкуренты
В настоящее время все активнее при проведении исследований, связанных с объектами культурно-исторического наследия, применяются естественнонаучные методы, которые хорошо себя зарекомендовали в технике и инженерных науках. Например, в различных предметных областях активно используют ГИС-технологии, однако известных работ, посвященных изучению динамики развития территорий малых и средних городов России нет, в том числе использованию математического аппарата экспертных систем в качестве системы поддержки принятия решений для получения усредненных данных о количественном значении того или иного показателя, отнесенных к определенному временному периоду развития отдельного объекта и территории в целом, и взятых из различных по достоверности источников.
Следует отметить, что рядом исследователей проводятся работы по созданию трехмерных моделей отдельных архитектурных комплексов. В частности группа под руководством член-корреспондента РАН Бородкина Л.И. (МГУ, Москва) выполнила проект "Виртуальная реконструкция московского монастыря "Всех скорбящих радости": анализ эволюции пространственной инфраструктуры на основе 3D моделирования". Можно выделить следующие работы:
✔ Логачева Е. В., Швембергер С. В. Проблемы и методики трехмерной реконструкции [Электронный ресурс]. URL: http://www.nereditsa.ru / 3D / article.htm;
✔ Простов В. А., Жеребятьев Д. И. Формирование источникового комплекса для построения виртуальной интерактивной реконструкции Скорбященского монастыря // Историография и источниковедение отечественной истории : сб. науч.статей. Вып. 6. СПб., 2011. С. 192–215 [Электронный ресурс]. URL: http://history.spbu.ru / userfiles /Istoriografija_i_istochnikovedenie.pdf;
✔ Кончаков Р. Б., Жеребятьев Д. И. Технологии трехмерного моделирования в ракурсе исторической информатики // Круг идей: методы и технологии исторических реконструкций / под ред. Л. И. Бородкина, В. Н. Владимирова, Г. В. Можаевой. М., 2010. С. 145–175;
✔ Виртуальная реконструкция историко-культурного наследия в форматах научного исследования и образовательного процесса: сб. науч. ст. / под ред. Л.И. Бородкина, М.В. Румянцева, Р.А. Барышева.– Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2012. – 196 c.
В мировой практике осуществления проектов оцифровки объектов культурно-исторического наследия существует способ, предполагающий выработку и применение единых национальных (или международных) стандартов комплексной организации проектов. Примером единых национальных подходов в области сканирования могут быть стандарты национальной концепции интероперабельности (Испания), или Руководство по оцифровке документов (Managing digitisation programs and projects) проекта «Выдержать проверку временем» (Future Proof NSW, начало реализации – 2008 г.) (Управление государственных документов штата Новый Южный Уэльс, Австралия, NSW State Records). Среди организаций РФ, деятельность которых связана внедрением современной технологии построения трехмерных моделей по результатам производимого наземного лазерного сканирования, можно выделить «НГКИ», что является аббревиатурой от слов «Навигация», «Геодезия», «Картография», «Изыскания».
В настоящее время, по мнению Vosinakis S., Tsakonas Y. (Visitor Experience in Google Art Project and in Second Life-Based Virtual Museums: A Comparative Study //Mediterranean Archaeology and Archaeometry. – 2016. – Vol. 16. – No. 5. – PP. 19-27.) можно выделить две различные тенденции в области виртуальных музеев: выставочные залы, построенные в системах виртуальных миров, таких как Second Life, и проект Google Art Project.
Google Art Project – крупнейшая интернет-платформа, через которую имеется доступ к изображениям произведений искусства с высоким разрешением. Наряду с экспонатами художественных музеев, на сайте публикуются панорамные съемки из залов музеев https://www.google.com/culturalinstitute/beta/ .
Общей чертой этих подходов является то, что они стремятся повторить опыт посещения физического музейного пространства и наблюдения экспонатов.
Разработчик виртуальных миров из Сан-Франциско разработчик Дэвид Роу (David Rowe) из компании CtrlAltStudio выпустила 3D-вьювер – CtrlAltStudio Viewer – для виртуальных миров OpenSim и Second Life, созданный на основе средства просмотра Firestorm. Программа работает как в стандартном, так и в режиме «3D Oculus Rift». Вьювер CtrlAltStudio рассчитан на работу с очками Oculus Rift, а также стереоскопическими очками активного типа и высокопроизводительными графическими картами для создания 3D-эффекта. CtrlAltStudio Viewer можно использовать для прогулок и изучения виртуального мира «изнутри». В очках Oculus Rift создается такой эффект, как будто пользователь находится внутри виртуального мира, и картинка, которую он видит, меняется при повороте его головы.
В 2015-2016 г.г. авторами данной заявки в рамках гранта РГНФ: 15-01-12012в был создан "Виртуальный музей истории градостроительства центральной части города Тамбова". Информация представлена на страницах сайта http://heritage.tstu.ru/ . Выполнена детальная виртуальная реконструкция и внутреннего интерьера объектов с помощью программной платформы с открытым кодом OpenSimulator 0.9.0. Всего было создано более 200 3D-моделей крупных и мелких объектов. Демонстрационные видеоролики, посвященные виртуальному музею размещены на странице http://heritage.tstu.ru/index.php/ru/demonstratsionnyjvideorolik . В приложении к заявке представлены скриншоты отдельных элементов музея.
В 2017-2018 г.г. авторами данной заявки в рамках гранта РФФИ: 17-01-12017 ОГН был создан «Виртуальный музей истории развития территории "Базарная площадь" и хронологии становления торгово-купеческой деятельности в этой части города Тамбова».
На основе результатов краткого анализа состояния исследований объектов культурного наследия естественнонаучными методами, можно сделать вывод, что большинство исследователей акцентируют свое внимание на отдельных аспектах: 3D-моделировании, информационном анализе, 3D- сканировании, 3D- визуализации. При этом мало внимания уделяется комплексному исследованию памятных мест, связанных с пребыванием в них известных деятелей России.
На основании выше изложенного авторы считают, что при выполнении предлагаемого проекта будут получены результаты мирового уровня.
Следует отметить, использование свободно распространяемого программного обеспечения (OpenSimulator 0.9.0) позволяет всем пользователям сети Интернет стать посетителями музея. При этом возможна некоторая потеря качества визуализации объектов по сравнению с использованием более совершенного но коммерческого программного продукта, что в итоге приведет к ограниченному доступу к результатам проекта.
Предлагаемые методы и подходы, общий план работы на весь срок выполнения проекта и ожидаемые результаты
Проведение поисковых исследований по анализу исторических процессов памятных мест Тамбовского края, связанных с пребыванием в них известных деятелей России, будет осуществлено на основе последних мировых достижений в области информационных технологий и математического моделирования; хранения, обработки и поиска информации; математического моделирования региональных исторических процессов.
Для решения поставленных задач предполагается использовать:
✔ методы системного и ретроспективного анализа исторических и градостроительных процессов, математического моделирования, теории нечетких множеств, которые позволят осуществлять поиск необходимых данных об исторических объектах;
✔ технологию интерактивного 3D-моделирования объектов культурно-исторического значения;
✔ ГИС-технологию для разработки пространственных моделей объектов различного назначения;
✔ технологию 3D-сканирования культурно-исторических объектов, их отдельных фрагментов с целью их последующего
восстановления;
✔ технологию 3D-визуализации с использованием очков виртуальной реальности и т.д.
Отличительной чертой нашей работы, считаем разносторонний и многофункциональный объём информационного материала, затрагивающего вопросы развития памятных мест, представленного с помощью современных электронных средств. Предпочтение отдается визуальным изображениям, полученным средствами ГИС-технологий, как для отдельных зданий сооружений памятных мест, так и территорий муниципальных образований в целом.
Поскольку речь идет о региональных объектах, то необходима картографическая информация, которая как составляющая также входит в пространственно-временную модель рассматриваемого объекта (участка застройки).
Реализовать такие намерения, позволяет пространственная модель отдельного архитектурного комплекса (участка застройки), которая включает в себя: трёхмерное фотореалистичное изображение комплекса с его географической привязкой и атрибутивную информацию различного значения, связанную как с историческими, так и градостроительными вопросами, относящимися к рассматриваемому комплексу. Выполнение всех этапов работы над проектом позволит представить полную картину возникновения и развития памятных мест.
Анализ полученных результатов приведет к ответу на вопросы, что являлось основным приоритетным направлением в каждом из рассмотренных исторических периодов застройки исследуемых территорий, начиная от закладки первого фундамента объектов на данной территории и их развития вплоть до настоящего времени и как эти объекты связана с пребыванием в этих местах известных людей России.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что предлагаемый в проекте подход к анализу исторических процессов на основе методов 3D- моделирования и реализованный на примере объектов культурно-исторического наследия памятных мест, связанных с пребыванием в них известных деятелей России, являет новым. В перспективе он может быть применен для проведения подобных исследований для объектов культурно-исторического значения других регионов РФ, стран ближнего и дальнего зарубежья.
