3D-skaneerimine muudab maailmapärandi igaveseks
Õhkamine vapustas ja jättis sügava jälje Iraagis sündinud insenerile Ben Kacyrale. Tema isa oli talle juba lapsepõlves õpetanud mineviku ehitiste ja kunstiteoste väärtustamist, võttes teda kaasa paljudesse Iraagi ajaloolistesse paikadesse. USA-sse emigreerumise järel teenis Ben Kacyra suuri varandusi, muuhulgas lihtsasti käsitletava 3D-laserskanneri väljatöötamise eest, kirjutab Imeline Teadus.
2001. aastal müüs Kacyra oma leiutise firmale Leica Geosystems. Oma varanduse paigutas ta perekonna fondi, mis 2002. aastal asutas CyArki – mittetulundusorganisatsiooni, mille eesmärk on laserskaneerida suur osa maailma kultuuripärandiks peetavatest paikadest. Sel viisil luuakse kultuuriväärtustest täpsed kolmemõõtmelised koopiad. Koopiaid hoitakse nö tagavaraks ja tänu nendele on näiteks võimalik rekonstrueerida ehitist või selle kaunistusi, kui need saavad viga või kaovad.
Buddha kujude õhkimine on üks ere näide sellest, kui halvasti asjad maailmapäranditega minna võivad, kuid tegelikult on ohus märkimisväärne osa maailmapäranditest. ÜRO organisatsioon UNESCO, kes valib välja maailmapärandi nimistusse kantavad paigad, on näiteks koostanud erilise nimekirja ohustatud maailmapäranditest. Nüüd on nimekirjas 34 kõigist 911st nimistusse kantud paigast. Ohtudeks on maavärinad, aga ka uued kliimamuutused, kuna suur osa meie maailmapäranditest asuvad geograafiliselt nii madalal, et silmapaistvad ehitised riskivad vee alla jäämisega, kui globaalne soojenemine järk-järgult maailmamere pinda tõstab.
Isegi kui ehitis, linn või piirkond on maailmapärandi nimistusse kantud, ei tähenda see automaatselt, et seda kaitstakse. Ainuüksi inimtekkelised ohud hõlmavad reostust, liiga intensiivset turismi ja modernseid linnu, mis kontrollimatult laienevad. Viimane on aktuaalne näiteks Jeemenis asuva ajaloolise linna Zabidi puhul, kus 40 protsenti algupärastest ehitistest on asendatud kaasaegsete betoonhoonetega. Seepärast kanti Zabid 2000. aastal maailma ohustatud kultuuripärandite nimekirja ja UNESCO aitab nüüd kohalikel ametivõimudel välja töötada linna säilitamise plaane.
Maavärin muutis kõrbelinna varemeteks
Iraanis asuv Bam´i linn on näide hävitustööst, mille võib põhjustada loodus. Bam asetseb vanal Siiditeel ning selle majad ning ülisuured tsitadellid ehitati kuivatatud savist 16. ja 17. sajandil. 2002. aastal taotles linn maailmapärandite nimistusse kandmist, kuid detsembris aasta hiljem tegi tugev, 26 000 inimest tapnud maavärin Bami sõna otseses mõttes pihuks ja põrmuks. Siiski otsustas UNESCO linna 2004. aastal maailmapärandi nimistusse kanda, misjärel see kohe ohustatud pärandite nimekirja kanti. Seda tehti just selleks, et linna taastamisele paremini kaasa aidata.
CyArki digitaliseerimisprojekte tervel maailmakaardil näed SIIN.
Teisisõnu leidub palju põhjuseid, miks tegeleda maailmapärandite kindlustamisega, seda ka digitaalselt. CyArk on seadnud endale ambitsioonika eesmärgi viie aasta jooksul 3D-laserskaneerida 500 maailma säilitamisväärset paika. CyArk pöörab põhirõhku kohtadele, mis seisavad UNESCO maailmapärandi nimistus. Justin Barton, CyArki tehniline juht, rõhutab siiski, et organisatsioonil pole UNESCOga mingeid ametlikke sidemeid.
„Töötame iga päev oma eesmärgi täitmise nimel - skanneerida 500 paika -, aga me pole kõiki kohti ette välja valinud,“ räägib Justin Barton.
Siiani on skaneeritud üle 30 paiga. Tihti on tegu suurte keerukate aladega, mis nõuavad nädalatepikkust tööd. Näiteks Rooma linna Pompei varemed, mille vulkaanipurse aastal 79 enda alla mattis, on nüüd otsast lõpuni skaneeritud. Aga siiani on Justin Bartoni sõnul olnud kõige keerukam töö Mount Rushmore, Ameerikas asuv kaljusein, millesse on raiutud nelja presidendi portreed.
„See oli kindlasti suurim väljakutse, mis meil on olnud. Näiteks pidime konstrueerima erilise kolmjala, mis hoidis skannerit presidentide peade suhtes risti. Pidime kaamera köiega stabiliseerima ja töös oli terve ronijate meeskond,“ räägib Justin Barton.
Skaneerimine lihtsustab taastamist
Mõnes kohas on skaneerimine õnnestunud ühe päevaga. Nii oli see näiteks Ugandas, kus CyArk üht nelja kuninga hauda sisaldavat hoonet skaneeris. Saatuse tahtel põles hoone vaid aasta pärast skaneerimist maha. Rohked kolmemõõtmelised joonised on eelseisval hauamälestise rekonstrueerimisel nüüd hindamatuks abiks.
Skaneerimisi teostavad enamasti kohalikud ettevõtted, millel on vajalik varustus, aga see toimub tihedas koostöös CyArki esindajatega. Ka paljud ülikoolid teevad CyArkiga koostööd. Laserskaneerimise tehnika töötati välja 1990ndatel, kuid alguses oli selle varustus raske ja kohmakas. Tänapäeval ei võta laserskanner rohkem ruumi kui maamõõtja instrumendid ning selle töö muutub aina täpsemaks.
Punktipilvest saab 3D-pilt
360-kraadine skaneerimine võtab tavaliselt paar minutit või siis kolm-neli minutit, kui kujutise resolutsioon peab eriti kõrge olema. Skaneerimise põhimõte on suhteliselt lihtne - skanner saadab välja kiire ja kui see tabab tahket pinda, näiteks seina, peegeldub osa kiirest tagasi. Selle tagasipeegelduva kiire püüab kinni skanner, mille tarkvara arvutab välja, kui kaugele vastav punkt skannerist jääb. Tulemuseks on punktipilv, nagu tehnikud seda nimetavad – suur hulk koordinaate, mis näitavad, kus laser kindlat pinda tabas.
Järgmine samm protsessis on punktimeri 3D-kujutiseks tõlgendada. Selle ülesandega saab hakkama eriline tarkvara. Pikka aega oli see laserskaneerimise nõrgim lüli, aga viimastel aastatel on tarkvara palju paremaks muutunud ja see tähendab, et skaneerimisega saab väga kõrge resolutsiooniga kolmemõõtmelise pidi. Pärast head skaneerimist võib mõõdetud detaile näha millimeetri täpsusega ja seepärast võib skaneerimine edasi anda ka kõige pisemaid detaile, nt katedraali kaunistamiseks kasutatud ornamentidel. Skaneerimine ise on täiesti kahjutu, kuna laserkiir on nii nõrk, et see ei tungi skaneeritavasse materjali.
Kui arvuti on 3D-mudeli üles ehitanud, saab seda kasutada igasugusteks otstarveteks. See on täpsete mõõtudega, nii näiteks võib pindalasid välja arvutada otse mudelil, nagu 3D pilti saab ka igas suunas pöörata ja keerata. Sel viisil võib ehitist kõikidest külgedest uurida, ise arvuti ääres istudes. 3D-skaneeringud on siiski mahukad, seda just oma detailirohkuse tõttu. Kui CyArk on skaneerinud maailmapärandi nimekirjas oleva ehitise või ala, tehakse kindluse mõttes sellest alati mitu koopiat. Üks tehakse kättesaadavaks ametivõimudele, kes kõnealust ala administreerivad, teise koopia säilitab CyArk.
Teadlased hoiavad mõõtmisega kokku nädalaid
3D-skaneerimise abiga saab jälgida, kas hoone on saanud kahjustada ja tänu skaneeringute detailsusele saab kolmemõõtmelisi pilte kasutada abivahenditena ka restaureerimisel või hoone taastamisel. Arheoloogide jaoks on 3D-laserskaneerimine olnud revolutsioon. Varem pidid nad tegema tüütuid mõõtmisi mõõdulindiga ja seda tihti rasketes tingimustes, nt kitsas käigus mõnes varemes või hauakambris. Mõõtmised ja nende põhjal tehtud visandite ja jooniste tegemine võis arheoloogidel nädalaid võtta, aga tänu skanneritele võib mõõtmise enda teha mõne tunniga, misjärel võivad arheoloogid kodus arvuti taha istuda ja tõlgendada jooniseid, mis nüüd on kolmemõõtmelised ja pealgi veel täpsemad kui need, mida isegi kogenud arheoloog suudaks teha.
Kui mõni detail arheoloogide tähelepanu tõmbab, võib seda kohta suumida ja eriti hoolikalt uurida. Tänapäeval leidub isegi skannereid, mis on mõeldud lähedalt skaneerimiseks ja sellise aparaadiga tehtud 3D-piltidel on võimalik uurida juuksekarva paksusest väiksemaid detaile.
Naftatööstus oli üks esimesi, mis nägi laserskaneerimise võimalusi. Tegu on tööstusega, millel on väga keerukad rajatised, nt omavahel põimuvad torud. Ka kõige paremate kahemõõtmeliste joonistega on raske neist kõigist ülevaadet saada, kui mõni seade tuleb nt ümber ehitada või kui tekib mõni viga. Paljude inimeste jaoks on plaanide jooniste lahtikodeerimine raske, kuid 3D-kujutiste mõistmine on seevastu kerge, kuna see sarnaneb tegelikkusele, mida tunneme. Kui insener peab otsustama, kas naftaplatvormil on ruumi veel ühele torule, on toru asetamist lihtne uurida ja proovida, kui aluseks on võtta 3D-mudel.
Tööstusest on 3D-laserskaneerimine laienenud paljudesse muudessegi valdkondadesse. 3D-skaneerimist kasutavad nüüd muuhulgas paljud disainerid, samuti kasutavad seda tehnikat usinalt ka autotööstus ja ehitustööstus.
Virtuaalne jalutuskäik maailmapärandites
Ka politsei on hakanud tegema 3D-skaneeringuid õnnetuspaikadest, kuna seda saab hiljem kohtus kasutada, kui süüküsimuses peaks kahtlusi tekkima. Kriminalistid võivad ka sündmuspaigast 3D-skaneeringu teha, osalt dokumenteerimiseks ja osalt edasiuurimise jaoks, mis sel viisil veelgi efektiivsem võib olla, kuna sündmuspaiga võib piltlikult öeldes kaenlasse võtta ja selle juurde tagasi pöörduda, et teostada uusi uurimisi, kui peaks tekkima mingeid kahtlusi.
CyArk siiski tegeleb ja jääbki tegelema vaid ajaloolise dokumentatsiooniga. Kui nad uue maailmapärandi skaneerimise valmis saavad, panevad nad selle oma kodulehele üles. Seoses 3D-skaneerimisega tehakse ka palju traditsioonilisi fotosid, mida samuti kodulehel esitletakse.
Sellest on 60 aastat, kui Ben Kacyra käis oma isaga ringi ja uuris varemeid Iraagi rikkast vanaajast. Need kohtumised tekitasid temas eluaegse huvi kultuuripärandite vastu. Huvi, mida CyArk üritab täna oma kodulehe kaudu teistele edasi anda. CyArk teeb koostööd muuhulgas Google Earthiga, et teha maailmapärandi esitlused nii elavaks kui võimalik. Mõne aja pärast saame teha virtuaalse jalutuskäigu läbi ajalooliste kohtade, mida meil endal pole võimalik külastada. See kehtib ka Titanicu vraki kohta, mida CyArk plaanib skaneerida niipea kui võimalik.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!