BIM technologijų taikymas esamų istorinių pastatų rekonstravimo ir restauravimo procesuose yra vadinamas istorinių pastatų BIM arba kultūros paveldo BIM (angl. Historic Building Information Modelling, HBIM, Heritage Building Information Modelling, HBIM). Iš esmės BIM technologijų taikymas istorinių, kultūros paveldo ir senų rekonstruojamų pastatų rekonstrukcijų projektuose yra panašus, nes skiriasi tik turimos informacijos bei galimos intervencijos lygiu. Taikomos tokios pat informacinės technologijos ir ta pati įranga: pažangi kompiuterinė / skaičiavimo įranga, naujausios duomenų apdorojimo programinės įrangos paketai, aukšto tikslumo lazerinio skenavimo įrenginiai, aukštos raiškos ir fotogrametrinio fiksavimo įrenginiai, patikimi vietos nustatymo (pozicionavimo) bei tikslūs aerofotografavimo įrenginiai (lėktuvėliai, skraidyklės ir dronai).

Istoriniams ir kultūros paveldo pastatams galima taikyti ir tik dalį BIM technologijų, bet tai būtų tik dalinis skaitmeninimas. Be to, nepakanka turėti pačią pažangiausią ir tiksliausią įrangą – būtina ir kompetencija, įgūdžiai bei kvalifikacija. Istorinių pastatų ir kultūros pavaldo vertybių mokslinius tyrimus ir praktinius darbus atlieka bei pažangias technologijas taiko Vilniaus Gedimino technikos universiteto Antano Gustaičio aviacijos institutas, Aplinkos inžinerijos fakultetas, Architektūros fakultetas, Statybos fakultetas ir kiti universiteto padaliniai.

Taikymo pavyzdžiai

Didelę praktinę darbo patirtį su kultūros paveldo pastatais turinti valstybės įmonė „Lietuvos paminklai“ jau daugiau nei penkerius metus naudoja skaitmenines priemones. Viešųjų pirkimų pagrindu sudarytos sutartys su įmonėmis, kurios padeda atlikti sudėtingus skaitmeninius matavimus ir parengia kultūros paveldo tvarkybos darbų projektų grafinę dalį.

Pasak įmonės atstovų, pagrindinis skaitmeninių matavimų privalumas – galimybė tiksliai išmatuoti sunkiai pasiekiamas ir kartais nematomas vietas, detalizuoti didelio mastelio (matmenų) ar sudėtingų paviršių ir daug detalių turinčius objektus. Taip išsprendžiami labai sudėtingi atvejai, kai architektūriniai rankiniai matavimai negalimi, sunkiai įgyvendinami arba nepagrįsti finansiškai.

Naudojant skaitmeninius duomenis, galima tiksliai nustatyti defektų ir projektuojamų tvarkybos darbų apimtis, o tokiu būdu ne tik identifikuojamos ir sprendžiamos paveldo objekto problemos, bet ir sutaupoma užsakovo lėšų bei išvengiama neapibrėžtų „atsargų“, kurios dažnai taikomos skaičiuojant apytiksliai.

Skaitmeninės priemonės naudojamos tvarkant ne tik nekilnojamąsias, bet ir kilnojamąsias kultūros vertybes, kurių paviršiai dažnai būna padengti ypač brangiomis medžiagomis ar atlikti imliomis laikui technologijomis. Anksčiau tokie darbai, dažniausiai finansuojami valstybės lėšomis, buvo atliekami rankiniu būdu, tačiau dabar reikalavimas juos vykdyti taikant šiuolaikines matavimų technologijas yra įtvirtintas ir teisės aktuose.

Kaip skaitmeninių technologijų taikymo pavyzdį galime panagrinėti Vilniaus Šv. arkangelo Rapolo bažnyčios tvarkymo darbų projektą (Šnipiškių g. 1), kurio metu kilo daug iššūkių: labai aukštas pastatas (per 45 m), didelis reljefo pokytis, fasadą užstoja arti augantys aukšti medžiai, vibracijos, kylančios dėl šalia esančios gatvės ir upės šlaito grunto savybių, ir dėl viso to galimi skenuojamų taškų debesų segmentų poslinkiai. Visus šiuos iššūkius pavyko įveikti naudojant kompleksinį ypač tikslaus ir stabilaus lazerinio skenavimo, aukštos raiškos fotogrametrijos ir polichrominių tyrimų sprendinį esamo pastato kultūros paveldo vertybių atkūrimui (žiūrėti į 1 pav.).

1 pav. Vilniaus Šv. Arkangelo Rapolo bažnyčios tvarkymo darbų projekto vaizdai

Papildomą naudą iš skaitmeninių ir BIM technologijų naudojimo galima gauti, jei ypač tikslūs matavimai susiejami su fotogrametriniais matavimais, kurie suteikia galimybę atlikti deformacijų analizę ir nuokrypių atvaizdavimą laike. Atliekant daugkartinius periodinius matavimus, galima sekti esamos būklės ir deformacijų pokyčius bei atvaizduoti jų ribinius būvius spalvų spektro (reikšmių) skalėje. Kaip pavyzdį (žiūrėti į 2 pav.) galima paminėti Šv. Onos bažnyčios ir Bernardinų vienuolyno statinių ansamblio šventoriaus tvorą su vartais ir pietvakarių fasado sieną (Maironio g. 8, Vilnius).

2 pav. Šv. Onos bažnyčių ir bernardinų vienuolyno statinių ansamblio
tvarkymo darbų projekto vaizdai

Taikymo gairės

Remiantis geriausia Lietuvos projektų ir pasauline praktika, galima išskirti šiuos HBIM duomenų surinkimo ir apdorojimo žingsnius pastatų tvarkybos darbų projektuose:

• surinkti esamo pastato istorinę aprašomąją ir grafinę informaciją;
• surinkti esamo pastato statybos projektinius sprendinius (projektiniai brėžiniai, detalioji dokumentacija ir pan.);
• surinkti arba atkurti pastato matavimų duomenis (planai, pjūviai, fasadai ir pan.);
• atlikti išorinių konstrukcijų fotogrametrinius fiksavimus, naudojant pozicionuotus dronus ir aukštos raiškos fotografavimą;
• pastato vidaus ir išorės konstrukcijas išmatuoti naudojant ypač didelio tikslumo lazerinį skenavimą;
• atlikti esamų pastato laikančiųjų konstrukcijų įvertinimą bei numatyti stiprinimo sprendinius;
• įvertinti kultūros paveldo vertingąsias savybes ir galimus jų pokyčius atkuriant arba pritaikant pastatą naudojimui;
• atliekami papildomi polichrominiai tyrimai atkuriant spalvinius ir struktūrinius kultūros paveldo vertybės parametrus;
• apdoroti bei sujungti vidaus ir išorės lazerinio skenavimo bei fotogrametrinius taškų debesis;
• sukurti esamo istorinio pastato laikančiųjų konstrukcijų geometrinį modelį (HBIM);
• papildyti pastato HBIM modelį kultūros paveldo vertybių parametrais ir savybėmis;
• papildyti pastato HBIM modelį konstrukcijų stiprinimo sprendiniais;
• papildyti pastato HBIM modelį inžinerinėmis sistemomis ir pritaikyti pastatą naudojimui išsaugant vertingąsias savybes;
• peržiūrėti pastato HBIM modelį ir patikrinti / pataisyti esamo istorinio pastato ir naujų sprendinių sankirtas;
• atlikus pastato statybos darbus, suformuoti / pakoreguoti pastato „taip pastatyta“ HBIM modelį ir išsaugoti informaciją ateičiai.

Taikymo patarimai

HBIM taikymas paprastai yra didelis iššūkis, nes dažnai labai sunku rasti pastato istorinę aprašomąją ir grafinę informaciją bei projektinius sprendinius. Dar vienas iššūkis yra atlikti sunkiai pasiekiamų išorinių ir vidinių konstrukcijų fotogrametrinius fiksavimus, nes kartais gali trukdyti medžiai ir kita augmenija, todėl ankstyvas pavasaris arba vėlyvas ruduo tam labai tinkamas metas. Lazerinio skenavimo ir fotogrametrijos tikslumas labai priklauso nuo apšvietimo, todėl patartina dirbti esant dienos šviesai ir tinkamam apšvietimui. Skraidyklių ir dronų naudojimas patartinas esant teigiamai temperatūrai, kad nemažėtų akumuliatorių talpa. Ypač sudėtinga kaupti ir apdoroti gigabaitais skaičiuojamų duomenų kiekį, kuris lemia ir skaičiuojamojo taškų debesies apdorojimo laiką. Galiausiai turime nepamiršti, kad HBIM modelio bibliotekoje turi būti sukurti statinio elementų rinkiniai, susieti su kruopščiai nustatytais pastato kultūros vertybių ir vertingųjų savybių duomenimis bei kita vertinga informacija, kurią reikia išsaugoti ateičiai.

Istorinių ir kultūros paveldo pastatų rekonstravimas bei restauravimas visame pasaulyje yra aktuali sritis, kurioje kol kas pažangiausios skaitmeninės technologijos naudojamos retai. Tačiau bent dalies BIM metodikos ar tiesiog 3D technologijų taikymas istorinių pastatų informacijai sukurti ir naudoti skaitmeniniu būdu yra reikšmingas darbas siekiant išsaugoti kultūros paveldą ir išlaikyti vertingiausias jo savybes.

Dr. Darius Migilinskas 

„Skaitmeninė statyba“, VšĮ

Duomenų mainų standartų (IFC) adaptavimo Lietuvoje darbo grupės vadovas,

Vilniaus Gedimino technikos universiteto docentas