constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2024-115-5-95-111construction-811Research ArticleАРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВОARCHITECTURE AND TOWN-PLANNINGМетоды изучения истории архитектуры на основе 3D моделированияMethods of studying the history of architecture based on 3D modelingРасторгуевС. В.RastorguevS. V.

Расторгуев Семён Васильевич, старший преподаватель кафедры «Архитектура», основатель и главный редактор ведущего российского интернет-портала о концептуальной и футуристической архитектуре

 г. Ярославль

Rastorguev Semyon V., Senior Lecturer, Department of Architecture, founder and editor-in-chief of the leading Russian Internet portal on conceptual and futuristic architecture

Yaroslavl

Ярославский государственный технический университетYaroslavl State Technical University2024241120240595111Copyright © Расторгуев С.В., 20242024Расторгуев С.В.Rastorguev S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/811

Цифровые технологии и искусственный интеллект становятся всё более актуальными в различных областях человеческой деятельности, в частности, в научных исследованиях. Если говорить об истории архитектуры, то технологии расширенной реальности (AR/VR) и 3D моделирования только начинают апробироваться в этом разделе науки. Ставка делается на 3D реконструкцию как отдельных исторических памятников, так и более крупных объектов. В статье описываются способы 3D реконструкции – ручное моделирование, различные варианты 3D сканирования, в том числе фотограмметрический метод. Оцениваются возможности привлечения искусственного интеллекта для развития технологии. Рассматриваются способы воссоздания в цифровой среде сложных архитектурных комплексов вплоть до городов применительно к разным историческим эпохам. Как отдельная ветка исследования приводится вариант реконструкции нереализованных архитектурных проектов известных авторов. В качестве рабочих примеров приводятся цифровые 3D модели Москвы нач. XIX и XX веков, Санкт-Петербурга нач. XVIII века, Ярославля нач. XX века и альтернативной модели Москвы с реализованными объектами Русского авангарда нач. XX века и генплана 1935 г. Оцениваются перспективы дальнейшего развития описываемой технологии.

Digital technologies and artificial intelligence are becoming increasingly relevant in various areas of human activity, in particular, in scientific research. If we talk about the history of architecture, then the technologies of extended reality (AR/VR) and 3D modeling are just beginning to be tested in this section of science. The focus is on 3D reconstruction of both individual historical monuments and larger objects. The article considers 3D reconstruction methods – manual modeling and various 3D scanning options, including the photogrammetric method. Artificial intelligence can also be used in different ways to advance technology. The article examines methods for recreating complex architectural objects, including cities, in a digital environment, in relation to different historical eras. As a separate area of research, a variant of reconstruction of unrealized architectural projects of famous authors is given. As working examples, digital 3D models of Moscow of the early 19th and 20th centuries, St. Petersburg of the early 18th century, Yaroslavl of the early 20th century and an alternative model of Moscow with implemented objects of the Russian avant-garde of the early 20th century and the general plan of 1935 are given. The prospects for further development of the described technology are assessed.

памятник архитектуры3D моделированиерасширенная реальностьфотограмметрия3D городавангардальтернативная историяarchitectural monument3D modelingextended realityphotogrammetry3D cityavant-gardealternative historyReferencesСтроганова Л. А., Веретенникова А. А. Применение иммерсивных технологий в дизайне и архитектуре // Состояние, проблемы и перспективы развития современных социально-экономических процессов. Петрозаводск: МЦНП «Новая наука», 2021. C. 63-78.Stroganova L.A., Veretennikova A.A. Primeneniye immersivnykh tekhnologiy v dizayne i arkhitekture [Application of immersive technologies in design and architecture] State, problems and prospects for the development of modern socio-economic processes. Petrozavodsk: MCNP "New Science", 2021. Pp. 63-78. (rus).Чистяков А.В. Интерактивное виртуальное прототипирование в архитектурном проектировании // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2017. Т. 17. №. 4. С. 74-78. DOI: 10.14529/build170411Chistyakov A.V. Interaktivnoye virtual'noye prototipirovaniye v arkhitekturnom proyektirovanii [Interactive virtual prototyping in architectural design] Bulletin of the South Ural State University. Series: Construction and architecture. 2017. Vol. 17. No. 4. Pp. 74-78. (rus). DOI: 10.14529/build170411Руденко, М.П. Способы виртуальной реконструкции памятников архитектуры // Системный анализ и информационные технологии в науках о природе и обществе. 2015. № 1-2(8-9). С. 110-117. EDN XSASKP.Rudenko, M.P. Sposoby virtual'noy rekonstruktsii pamyatnikov arkhitektury [Methods of virtual reconstruction of architectural monuments] Systems analysis and information technologies in the sciences of nature and society. 2015. No. 1-2 (8-9). Pp. 110-117. (rus). EDN XSASKPHerold H., Hecht R. 3D reconstruction of urban history based on old maps // Digital Research and Education in Architectural Heritage: 5th Conference, DECH 2017, and First Workshop, UHDL 2017, Dresden, Germany, March 30-31, 2017, Revised Selected Papers 1. Springer International Publishing, 2018. С. 63-79. DOI: 10.1007/978-3-319 76992-9_5Herold H., Hecht R. 3D reconstruction of urban history based on old maps. Digital Research and Education in Architectural Heritage: 5th Conference, DECH 2017, and First Workshop, UHDL 2017, Dresden, Germany, March 30-31, 2017, Revised Selected Papers 1. Springer International Publishing, 2018. Pp. 63-79. DOI: 10.1007/978-3-31976992-9_5Хапаев В.В., Бацура И.В. Компьютерная 3D реконструкция античного и средневекового города Херсонес Таврический: опыт, проблемы и перспективы // Историческая информатика. 2018. № 4. С. 39-56. DOI: 10.7256/2585-7797.2018.4.28489Khapaev V.V., Batsura I.V. Komp'yuternaya 3D rekonstruktsiya antichnogo i srednevekovogo goroda Khersones Tavricheskiy: opyt, problemy i perspektivy [Computer 3D reconstruction of the ancient and medieval city of Tauric Chersonesos: experience, problems and prospects] Historical informatics. 2018. No. 4. Pp. 39-56. (rus). DOI: 10.7256/2585-7797.2018.4.28489Бородкин Л.И. и др. Виртуальная реконструкция Московского Страстного монастыря (XVII-XX вв.): комплексное использование технологий 3D-моделирования // Информационный бюллетень ассоциации История и компьютер. 2015. № 44. С. 8-12. EDN YMJPPU.Borodkin L.I. et al. Virtual'naya rekonstruktsiya Moskovskogo Strastnogo monastyrya (XVII-XX vv.): kompleksnoye ispol'zovaniye tekhnologiy 3D-modelirovaniya [Virtual reconstruction of the Moscow Passion Monastery (XVII-XX centuries): complex use of 3D modeling technologies] Information bulletin of the History and Computer association. 2015. No. 44. Pp. 8-12. (rus). EDN YMJPPU.Маландина Т.В. Виртуальная 3D-реконструкция интерьеров подмосковных усадеб XVIII – начала XX веков: парадные интерьеры усадебного комплекса Никольское-Урюпино // Историческая информатика. 2021. № 2. С. 134-170. DOI: 10.7256/2585-7797.2021.2.36029Malandina T.V. Virtual'naya 3D-rekonstruktsiya inter'yerov podmoskovnykh usadeb XVIII – nachala XX vekov: paradnyye inter'yery usadebnogo kompleksa Nikol'skoye-Uryupino [Virtual 3D reconstruction of the interiors of Moscow region estates of the 18th – early 20th centuries: ceremonial interiors of the Nikolskoye-Uryupino estate complex]. Historical informatics. 2021. No. 2. Pp. 134-170. (rus). DOI: 10.7256/2585-7797.2021.2.36029Notre Dame Cathedral's restoration is imagined through digital scans by architectural historian Andrew Tallon [Электронный ресурс]. URL: https://archinect.com/news/article/150132307/notre-dame-cathedral-s-restoration-is imagined-through-digital-scans-by-architectural-historian-andrew-tallon (дата обращения: 8.08.2024).Notre Dame Cathedral's restoration is imagined through digital scans by architectural historian Andrew Tallon [Online]. URL: https://archinect.com/news/article/150132307/notre-dame-cathedral-s-restoration-is-imagined-through digital-scans-by-architectural-historian-andrew-tallon (date of application: 8.08.2024).Ledoux H, Biljecki F, Dukai B, Kumar K, Peters RY, Stoter JE et al. 3dfier: automatic reconstruction of 3D city models. // Journal of Open Source Software. 2021. №6(57) Article 2866. DOI: 10.21105/joss.02866Ledoux H, Biljecki F, Dukai B, Kumar K, Peters RY, Stoter JE et al. 3dfier: automatic reconstruction of 3D city models. Journal of Open Source Software. 2021. No. 6 (57) Article 2866. DOI: 10.21105/joss.02866Pompeii - a 3DRevival — Lund University [Электронный ресурс]. URL: https://portal.research.lu.se/en/projects/pompeii-a-3d-revival (дата обращения: 8.08.2024).Pompeii - a 3DRevival. Lund University [Online]. URL: https://portal.research.lu.se/en/projects/pompeii-a 3d-revival (date of application: 8.08.2024).The real history behind the most impressive landmarks in Assassin's Creed Origins [Электронный ресурс]. URL: https://www.pcgamer.com/the-real-history-behind-the-most-impressive-landmarks-in-assassins-creed-origins/ (дата обращения: 8.08.2024).The real history behind the most impressive landmarks in Assassin's Creed Origins [Online]. URL: https://www.pcgamer.com/the-real-history-behind-the-most-impressive-landmarks-in-assassins-creed-origins/ (date of application: 8.08.2024).L. Ragia, F. Sarri and K. Mania. 3D reconstruction and visualization of alternatives for restoration of historic buildings: A new approach. // 1st International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management (GISTAM), Barcelona, Spain, 2015, pp. 1-9.L. Ragia, F. Sarri and K. Mania. 3D reconstruction and visualization of alternatives for restoration of historic buildings: A new approach. 1st International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management (GISTAM), Barcelona, Spain, 2015, pp. 1-9.В Белокаменном подклете Старого Английского двора откроется выставка «Зарядье. Архивы возможного» // Сайт мэра Москвы [Электронный ресурс]. URL: https://www.mos.ru/news/item/129328073/ (дата обращения: 8.08.2024).V Belokamennom podklete Starogo Angliyskogo dvora otkroyetsya vystavka «Zaryad'ye. Arkhivy vozmozhnogo» [The exhibition "Zaryadye. Archives of the Possible" will open in the White Stone Basement of the Old English Court]. Moscow Mayor's Website (rus). [Online]. URL: https://www.mos.ru/news/item/129328073/ (date of application: 8.08.2024).Ярградфорум и 3D Ярославль. Новости Vimania [Электронный ресурс]. URL: https://vimania.ru/w/blog/2022/08/25/ (дата обращения: 10.08.2024).Yargradforum i 3D Yaroslavl' [Yargradforum and 3D Yaroslavl] Vimania News (rus). [Online]. URL: https://vimania.ru/w/blog/2022/08/25/ (date of application: 10.08.2024).3D Москва, утерянная или невоплощённая. Дзен.ру [Электронный ресурс]. URL: https://dzen.ru/a/ZkIKvL5L0A2WZtpR (дата обращения: 10.08.2024).3D Moskva, uteryannaya ili nevoploshchonnaya [3D Moscow, lost or unrealized]. Dzen.ru (rus). [Online]. URL: https://dzen.ru/a/ZkIKvL5L0A2WZtpR (date of application: 10.08.2024).Коренев В.И. Использование цифровых технологий и 3D-моделирования в градостроительной деятельности (на примере города Томска) // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 6. С. 70-82. DOI: 10.31675/1607-1859-2020-22-6-70-82Korenev V.I. Ispol'zovaniye tsifrovykh tekhnologiy i 3D-modelirovaniya v gradostroitel'noy deyatel'nosti (na primere goroda Tomska) [Use of digital technologies and 3D modeling in urban planning activities (on the example of the city of Tomsk)]. Bulletin of Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering. 2020. Vol. 22. No. 6. Pp. 70-82 (rus). DOI: 10.31675/1607-1859-2020-22-6-70-82Buyukdemircioglu M., Kocaman S. Reconstruction and efficient visualization of heterogeneous 3D city models // Remote Sensing. 2020. Т. 12. №. 13. С. 2128. DOI: 10.3390/rs12132128Buyukdemircioglu M., Kocaman S. Reconstruction and efficient visualization of heterogeneous 3D city models. Remote Sensing. 2020. Vol. 12. No. 13. Article 2128. DOI: 10.3390/rs12132128Yilmaz H. M. et al. Importance of digital close-range photogrammetry in documentation of cultural heritage // Journal of Cultural Heritage. 2007. Т. 8. №. 4. С. 428-433. DOI: 10.1016/j.culher.2007.07.004Yilmaz H. M. et al. Importance of digital close-range photogrammetry in documentation of cultural heritage. Journal of Cultural Heritage. 2007. Vol. 8. No. 4. Pp. 428-433. DOI: 10.1016/j.culher.2007.07.004Шестопалова О.Л., Шестопалов Р.П. Об интеграции BIM-технологии информационного моделирования зданий с методами фотограмметрии при построении цифровых моделей объектов в архитектурно-строительной отрасли // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. №. 8. С. 138-143. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-138-144Shestopalova O.L., Shestopalov R.P. Ob integratsii BIM-tekhnologii informatsionnogo modelirovaniya zdaniy s metodami fotogrammetrii pri postroyenii tsifrovykh modeley ob"yektov v arkhitekturno-stroitel'noy otrasli [On the integration of BIM technology for building information modeling with photogrammetry methods in the construction of digital models of objects in the architectural and construction industry]. Bulletin of Tula State University. Technical sciences. 2022. No. 8. Pp. 138-143 (rus). DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-138-144Гарифуллин А.Р., Майоров Н.Д., Фролов В.А. Дифференцируемые процедурные модели для реконструкции 3D-моделей по одному изображению // Графикон-конференции по компьютерной графике и зрению. 2023. Т. 33. С. 14-24. BifrostGarifullin A.R., Mayorov N.D., Frolov V.A. Differentsiruyemyye protsedurnyye modeli dlya rekonstruktsii 3D-modeley po odnomu izobrazheniyu [Differentiable procedural models for reconstruction of 3D models from a single image]. Graphicon conferences on computer graphics and vision. 2023. Vol. 33. Pp. 14-24 (rus).Croce V. et al. H-BIM and artificial intelligence: classification of architectural heritage for semi-automatic scan-to-BIM reconstruction // Sensors. 2023. Т. 23. №. 5. С. 2497. DOI: 10.3390/s23052497Croce V. et al. H-BIM and artificial intelligence: classification of architectural heritage for semi-automatic scan-to-BIM reconstruction. Sensors. 2023. Vol. 23. No. 5. Article 2497. DOI: 10.3390/s23052497for Autodesk Maya 2025. Autodesk [Электронный ресурс]. URL: https://www.autodesk.com/products/maya/bifrost (дата обращения: 8.08.2024).Bifrost for Autodesk Maya 2025. Autodesk [Online]. URL: https://www.autodesk.com/products/maya/bifrost (date of application: 8.08.2024).NVIDIA RTX GPU ускоряют новые алгоритмы ИИ в Adobe Substance Alchemist и Blender [Электронный ресурс]. URL: https://render.ru/ru/news/post/18206 (дата обращения: 8.08.2024).NVIDIA RTX GPU uskoryayut novyye algoritmy II v Adobe Substance Alchemist i Blender [NVIDIA RTX GPUs Accelerate New AI Algorithms in Adobe Substance Alchemist and Blender] (rus). [Online]. URL: https://render.ru/ru/news/post/18206 (date of application: 8.08.2024).3 essential ZBrush retopology techniques. TheFastCode [Электронный ресурс]. URL: https://www.thefastcode.com/en-try/article/3-essential-zbrush-retopology-techniques (дата обращения: 8.08.2024).3 essential ZBrush retopology techniques. TheFastCode [Online]. URL: https://www.thefastcode.com/en try/article/3-essential-zbrush-retopology-techniques (date of application: 8.08.2024).Jie S., Zhixin L. I., Wenyuan Z. Recent progress in large-scale 3D city modeling // Acta Geodaetica et Cartographica Sinica. 2019. Т. 48. №. 12. С. 1523. DOI: 10.11947/j.AGCS.2019.20190471Jie S., Zhixin L. I., Wenyuan Z. Recent progress in large-scale 3D city modeling. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica. 2019. Vol. 48. No. 12. Article 1523. DOI: 10.11947/j.AGCS.2019.20190471Lei, B., Stouffs, R., & Biljecki, F. (2022). Assessing and benchmarking 3D city models. // International Journal of Geographical Information Science, 37(4), 788–809. DOI: 10.1080/13658816.2022.2140808Lei, B., Stouffs, R., & Biljecki, F. Assessing and benchmarking 3D city models. International Journal of Geographical Information Science, 2022. 37(4), 788–809. DOI: 10.1080/13658816.2022.2140808Собрание фасадов, Его Императорским Величеством Высочайше апробованных для частных строений в городах Российской Империи. 1809—[1812] года. Части І—V. С.-Петербург, 1809—1812. 287 c.Sobraniye fasadov, Yego Imperatorskim Velichestvom Vysochayshe aprobovannykh dlya chastnykh stroyeniy v gorodakh Rossiyskoy Imperii [Collection of facades, approved by His Imperial Majesty for private buildings in the cities of the Russian Empire]. 1809-[1812]. Parts I-V. St. Petersburg, 1809-1812. 287 p.Biljecki F., Ledoux H., Stoter J. Generating 3D city models without elevation data // Computers, Environment and Urban Systems. 2017. Т. 64. С. 1-18. DOI: 10.1016/j.compenvurbsys.2017.01.001Biljecki F., Ledoux H., Stoter J. Generating 3D city models without elevation data. Computers, Environment and Urban Systems. 2017. Vol. 64. Pp. 1-18. DOI: 10.1016/j.compenvurbsys.2017.01.001Plan de Moscou - Plan von Moskau v.2 1:10K 1812. Retromap [Электронный ресурс]. URL: https://retromap.ru/0818125_0420092_55.751776,37.611501 (дата обращения: 8.08.2024).Moscow Plan - Plan von Moskau v.2 1:10K 1812. Retromap [Online]. URL: https://retromap.ru/0818125_0420092_55.751776,37.611501 (date of application: 8.08.2024).Виды Москвы в гравюрах 19 века. Дом Н.В. Гоголя - мемориальный музей и научная библиотека [Электронный ресурс]. URL: https://gogol.museum-online.moscow/entity/ALBUM/3557470 (дата обращения: 8.08.2024).Vidy Moskvy v gravyurakh 19 veka. Dom N.V. Gogolya - memorial'nyy muzey i nauchnaya biblioteka [Views of Moscow in 19th century engravings. N.V. Gogol's House - memorial museum and scientific library] (rus). [Online]. URL: https://gogol.museum-online.moscow/entity/ALBUM/3557470 (date of application: 8.08.2024).PastVu - ретроспектива среды обитания человечества: [Электронный ресурс]. URL: https://pastvu.com/ (дата обращения: 8.08.2024).PastVu - retrospektiva sredy obitaniya chelovechestva [PastVu - A Retrospective of Human Habitat] (rus). [Online]. URL: https://pastvu.com/ (date of application: 8.08.2024).3D-модель Москвы 1812-1912 гг. Портал «Архитектура и энтропия» [Электронный ресурс]. URL: https://cih.ru/lb/index.html (дата обращения: 10.08.2024).3D-model' Moskvy 1812-1912 gg. [3D model of Moscow 1812-1912]. Portal "Architecture and Entropy" (rus). [Online]. URL: https://cih.ru/lb/index.html (date of application: 10.08.2024).Исчезнувшие достопримечательности Ярославля. Журнал «ЦИХ journal» [Электронный ресурс]. URL: https://cih.ru/j3/726.html (дата обращения: 10.08.2024).Ischeznuvshiye dostoprimechatel'nosti Yaroslavlya [Disappeared landmarks of Yaroslavl]. "CIH journal" (rus). [Online]. URL: https://cih.ru/j3/726.html (date of application: 10.08.2024).Москва, которой не было, 1920—1970. Портал «Архитектура и энтропия» [Электронный ресурс]. URL: https://cih.ru/lb/m2.html (дата обращения: 10.08.2024).Moskva, kotoroy ne bylo, 1920—1970. [Moscow That Never Was, 1920-1970] Portal "Architecture and Entropy" (rus). [Online]. URL: https://cih.ru/lb/m2.html (date of application: 10.08.2024).Мастер, Маргарита и Москва, которой не было. Дзен.ру [Электронный ресурс]. URL: https://dzen.ru/a/Zcuijjvq3VBaFpRs (дата обращения: 10.08.2024).Master, Margarita i Moskva, kotoroy ne bylo [The Master, Margarita and the Moscow That Never Was]. Dzen.ru (rus). [Online]. URL: https://dzen.ru/a/Zcuijjvq3VBaFpRs (date of application: 10.08.2024).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.