QR-код адреса статьи


Научно-исследовательские работы: утраченная колокольня  Новодевичьего монастыря

Проведение научно-исследовательских работ по определению геометрических параметров утраченной колокольни Новодевичьего монастыря на основе фотограмметрической обработки архивных фотоснимков фасадов зданий монастыря.

Адрес объекта:
г. Санкт-Петербург, Московский проспект д. 100

Сроки обмерных работ на объекте:
июль 2020 года

Работы, проведенные на объекте:

Лазерное сканирование фасадов окружающих зданий и территории. Фотограмметрическая обработка архивных снимков колокольни Новодевичьего монастыря. Составление обмерных чертежей (план здания и чертеж западного фасада) утраченного здания колокольни.


Научно-исследовательские работы по определению геометрических параметров утраченной колокольни Новодевичьего монастыря на основе фотограмметрической обработки архивных фотоснимков фасадов зданий монастыря были проведены в июле 2020 года.

Заказчиком были предоставлены архивные фотоснимки в количестве 20 штук. Информация о фотокамерах, при помощи которых были получены данные фотоизображения отсутствовала. Все снимки, были представлены в электронном виде, так что процесс их перевода в цифровую форму оказался также вне нашего контроля. В итоге, полученные фотоизображения можно смело  отнести к категории не метрических, и их фотограмметрические параметры необходимо установить в процессе  фотограмметрической обработки. После анализа фотоизображений для выполнения фотограмметрической обработки было отобрано 5 снимков, см. ниже:

Пять архивных снимков Новодевичьего монастыря
Рис.1 Архивные фотоснимки Новодевичьего монастыря и их разрешение в пикселях.


Отбирались наиболее качественные снимки, а также выполненные с разных точек стояния, расположенных вокруг утраченной колокольни. Все это сделало возможным применение стереофотограмметрического метода обработки фотоснимков.
Учитывая, что здания, окружавшие утраченную колокольню и попавшие на архивные фотоизображения, в основном сохранились, было принято решение выполнить трехмерное лазерное сканирование их фасадов в целях дальнейшего использования полученных результатов лазерного сканирования в качестве исходных данных при выполнении фотограмметрической обработки архивных снимков.

Лазерное сканирование выполнялось трехмерной сканирующей системой FARO Focus 3D x330. Всего было выполнено 37 сканов фасадов монастыря и ближайших зданий Московского проспекта. Данные лазерного сканирования были привязаны к Балтийской системе высот путем включения в сеть ближайших реперов нивелирной сети Санкт-Петербурга. Трехмерная точечная модель, полученная по результатам лазерного сканирования показана ниже, на Рис. 2.

черно-белая трехмерная модель фасадов и территории монастыря
Рис.2 Трехмерная точечная модель отсканированных фасадов.


Фотограмметрические измерения архивных снимков выполнялись в системе Parallax (разработка НПП «Фотограмметрия»). В ходе данного процесса были измерены фотограмметрические координаты соответственных (идентичных) точек на 5 отобранных снимках (Рис.3–4).

Архивный снимок монастыря с измерениями точек
Рис. 3. Пример измерения точек на зданиях: колокольни и собора (архивный снимок №2).

Цветной архивный снимок с точками измерений
Рис. 4. Пример измерения  в системе  Parallax точек на зданиях Новодевичьего монастыря (архивный снимок №5).


Измеренные на снимках точки и их номера показаны зеленым цветом на Рис. 3,4. Точки измерены на утраченном здании колокольни, а также на сохранившихся окружающих зданиях.
Большая часть точек, измеренных на окружающих зданиях, были также измерены на современных данных лазерного сканирования и, таким образом, определены их геодезические трехмерные координаты. Данный процесс выполнялся в программе ScanIMAGER (разработка НПП «Фотограмметрия») Рис. 5.

Черно-белый точечный фасад здания с точками измерений
Рис. 5. Определение геодезических координат опорных точек по данным лазерного сканирования в программе ScanIMAGER.


Всего на снимках и данных сканирования было измерено 152 точки, из них 106 – определяемые точки (в основном на колокольне) и 46 точек – опорные точки (на окружающих зданиях).
Взаимное положение всех точек было определено в результате уравнивания сети пространственной фототриангуляции по методу наименьших квадратов в фотограмметрической системе Parallax.  При этом точки, полученные по результатам лазерного сканирования, использовались как исходные.

По результатам уравнивания, максимальная ошибка измерений составила 0.478 м., минимальная – 0.064 м., а в среднем ошибки составляют: 0.18 м. по оси Х (с севера на юг), 0.21 м. – по оси Y (с запада на восток) и 0.11 м. – по высоте (ось Z). Учитывая, что обрабатывались "не метрические" фотографии результаты уравнивания следует считать приемлемыми.
Полученные точки по их координатам были экспортированы в систему AutoCAD для составления обмерных чертежей.
Также, в результате уравнивания сети пространственной фототриангуляции, были найдены элементы внешнего и внутреннего ориентирования снимков. По этим данным исходные снимки были трансформированы в программе PhotoTransformator (разработка НПП «Фотограмметрия») на картинные плоскости соответствующих фасадов (Рис. 6):

Трансформированные снимки
Рис. 6. Архивные снимки, трансформированные на картинные плоскости фасадов.


План колокольни составлялся в системе AutoCAD в основном по найденным точкам:

План здания в программе AutoCAD
Рис. 7. Составление плана  утраченной колокольни по координатам точек, найденных из стереофотограмметрических определений.


Для составления обмерного чертежа западного фасада использовались как точки, так и трансформированные фотоснимки:

Трансформированный архивный снимок с обмерным чертежом
Рис. 8. Составление обмерного чертежа западного фасада утраченной колокольни по координатам точек, и трансформированным снимкам.


В результате работ были составлены 2 чертежа: план колокольни с привязкой к зданию собора и другим существующим зданиям, а также обмерный чертеж западного фасада колокольни в Балтийской системе высот.
Обмерный чертеж колокольни
Рис. 9. Схематичный обмерный чертеж западного фасада утраченной колокольни Новодевичьего монастыря, составленный по результатам фотограмметрической обработки архивных снимков. (Вид со стороны Московского проспекта. Высоты соответствуют Балтийской системе.)


Схематичные план зданий
Рис. 10. Схематичный план утраченной колокольни Новодевичьего монастыря с привязкой к существующему зданию Воскресенского собора.


Как можно видеть на чертежах, здание колокольни было расположено строго по оси симметрии Воскресенского собора. Расстояние от вертикальной оси современного главного купола Воскресенского собора до вертикальной оси утраченной колокольни в плане составляет, по нашим оценкам, 55.89 м. ± 0.17 (1σ) м. Западный венчающий карниз четверика колокольни совпадает в плане с современным забором, отделяющим территорию монастыря от Московского проспекта. Причем, юго-западный угол венчающего карниза четверика в плане строго совпадает с местом окончания забора и началом ворот, расположенных в данном месте.
Высота верха креста утраченной колокольни, по нашим оценкам, составляла 64.11 м. ± 0.16 (1σ) м. в Балтийской системе высот. Это примерно составляет 55.38 м. относительно отметки чистого пола Воскресенского собора (данные для пересчета высот относительно отметки чистого пола брались с существующих чертежей и требуют проверки).

Кроме того, была выявлена некоторая несимметричность восьмерика колокольни относительно четверика (сдвиг примерно 0.2 м в сторону Московского проспекта). Достоверно подтвердить или опровергнуть данную особенность имеющиеся материалы не позволяют.

В целом, результаты фотограмметрических определений и чертежи выполнены достаточно надежно, с необходимым контролем и соответствуют указанным показателям точности. В силу особенностей метода и невысокого качества фотографий менее надежно определены геометрические параметры круглой части колокольни в самом ее верху. Из-за невысокого качества фотографий здесь удалось измерить меньше точек чем хотелось бы. Поэтому данный участок фасада колокольни требует более критического отношения при анализе ее геометрии.

В результате работ, помимо текстовой части отчета, Заказчику передаются:

- схематичные обмерные чертежи с нанесенными размерами и высотными отметками в формате DWG,
- трансформированные фотоснимки в формате JPG,
- облако точек лазерного сканирования в формате SPF.

Историческая справка:

Для монастыря была выделен казённый лесной участок у Московских ворот, где митрополит Никанор (Клементьевский) 3 [15] ноября 1849 года совершил закладку обители. Первый кирпич заложил император Николай I.
Строительство комплекса велось по проекту архитектора Н. Е. Ефимова, при участии К. И. Реймерса, Л. Л. Бонштедта и Н. А. Сычёва.
В 1854 году монахини переселились в отстроенный комплекс.

После основания при монастыре действовали различные мастерские: иконописная, рисовальная, чеканная, золотошвейная, ковровая, башмачная, просфорная, поварня, квасоварня, появились фермы, огороды, сады, пчельник. В 1901 году в монастыре были построены здания, в которых расположились трапезная, ризница, библиотека, больница и др. При монастыре стали работать детский приют, богадельня и церковно-приходская Князь-Владимирская школа.

В 1928—1937 годы игуменские покои монастыря служили резиденцией митрополитов Ленинградских. В 1929—1932 годах были закрыты главный собор и все церкви монастыря, кроме той, при которой находилась митрополичья резиденция, снесена монастырская колокольня.
В конце 1937 года церковная жизнь в монастыре полностью прекратилась − последняя действовавшая Афонская церковь была закрыта, резиденция у митрополита изъята.

В 1930-е годы внешний облик монастырского ансамбля был искажён. Для спрямления Международного (ныне Московского) проспекта — главной магистрали города, выводящей на Московское и Киевское шоссе взорвали важнейшую вертикальную доминанту монастыря, Свято-Исидоровскую колокольню, хотя в итоге это место так и осталось незастроенным. Были также сняты купола Воскресенского собора, снесены часовни и кладбищенские церкви (Скорбященская и св. Илии Пророка). В основном корпусе монастыря разместился режимный оборонный Научно-исследовательский институт электромашиностроения, в связи с чем были перестроены и внутренние помещения монастырских зданий.

С 1990 года началось постепенное восстановление монастыря. В 1989 году Казанская церковь была передана приходу РПЦЗ. В ноябре 1995 года монастырь был юридически возобновлён. Летом 2001 года монастырю была отдана Князь-Владимирская церковно-приходская школа, а осенью того же года было принято решение о возвращении монастырю всех зданий, когда-либо ему принадлежавших.
С 2002 года начались реставрационные работы.

Ансамбль Воскресенского Новодевичьего монастыря вновь стал поражать глаз наблюдателя своим великолепием. Вопрос о восстановлении Свято-Исидоровской колокольни так и не был решён.

В 1895 году рядом с Воскресенским собором была возведена грандиозная четырёхъярусная монастырская колокольня. Она напоминала колокольню Ивана Великого в Московском кремле. В первом ярусе находился парадный арочный вход в монастырь. Во втором ярусе находилась надвратная церковь преподобного Исидора Пелусиота, небесного покровителя скончавшегося тремя годами ранее митрополита Исидора. В двух верхних ярусах колокольни находились звонницы. Как и на барабанах куполов собора, оба верхних яруса опоясывала аркада, в каждой второй арке которой находился проём. Венчал колокольню объёмный луковичный купол.

Колокольня была взорвана в конце 1920-х годов в связи с расширением Московского проспекта.

В 2020 году начато воссоздание колокольни на её историческом месте.

Новодевичий монастырь в Санкт-Петербурге
Восстановленная колокольня Новодевичьего монастыря в Санкт-Петербурге.


С момента проведения работ по определению геометрических параметров утраченной колокольни Новодевичьего монастыря не прошло и года, а восстановленное здание уже радует жителей и гостей города.

---


© Photorgammetria.ru, 2006—2015.
ТЕЛ: +7 (812) 786-52-11, 992-26-85
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, СТАРО-ПЕТЕРГОФСКИЙ ПРОСПЕКТ, 44
Вернуться назад