Μεθοδολογία και ψηφιακό περιβάλλον ολοκληρωμένης διαχείρισης δεδομένων στην κλίμακα ιστορικών κτιρίων και συνόλων

Abstract

The purpose of this doctoral dissertation is to develop an integrated data management methodology, at the scale of historic buildings and complexes, in a digital environment. For this purpose, interdisciplinary documentation data are utilized in four characteristic monuments and their integrated management is planned in different digital environments. Specifically, through the study of two cases, an ancient temple, the Pythian Apollo in Rhodes Island and a Byzantine monument, the Monastery of Kaisariani, attempts are made to manage interdisciplinary documentation data in a two-dimensional environment of Spatial Information Systems - Computer Aided Design (CAD) and Geographical Information Systems (GIS), and the problems that arise are recorded. At the same time, in the case of the ancient temple, data management is attempted in a 3D display environment with the introduction of restoration building materials data. Based on the gaps arising from the two-dimensional documentation, it is deemed necessary to upgrade to a three-dimensional system, in order to create a more complete and integrated digital environment.In order to explore the potential of a 3D digital environment in integrated data management, and to fully develop the methodological approach, 3D documentation of two different case studies is carried out, a neoclassical historic building, Villa Klonaridi, and an archaeological site, Acropolis of Erimokastro in Rhodes, while in parallel recording of interdisciplinary documentation data for these monuments is being held. In this context, parametric modeling of these two study cases is implemented, in relation to the historical data, the data obtained from the architectural investigation, the data of the building materials characterization, as well as the structural analysis data, while qualitative and quantitative results of the interdisciplinary documentation are obtained. In this way, and in a clear methodological framework, the appropriate digital Building Information Modeling environment, for optimal management, is identified, on a case-by-case basis, and can further assist towards the evaluation of all available data and the assessment of the monuments’ state of preservation as a whole. In this study, as a final stage of the developed methodology, the integrated management of the three-dimensional parameterized models, within a digital internet platform, for interdisciplinary data management is accomplished. Moreover, the enrichment of the study monuments with semantic data and metadata is obtained. This dissertation highlights the need to manage all available data in an integrated, and at the same time, dynamic digital environment, in order to utilize all available information, to achieve, not only individual objectives (e.g. assessment of preservation state), but also an overall validation of the building / monument / historical ensemble of cultural heritage. The novel methodological approach, presented in this study, contributes to this direction of innovation, since through a dynamic 3D environment, interdisciplinary documentation data can be combined and rendered either as an element, or as a whole, constantly enriching the digital model with new data and allowing full utilization of all the multilateral data. In addition, the continuous monitoring of the building / monument / historical ensemble, a prerequisite for its sustainable preservation and protection, is achieved.

Σκοπός της παρούσης διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας ολοκληρωμένης διαχείρισης δεδομένων, στην κλίμακα ιστορικών κτιρίων και συνόλων, σε ενιαίο ψηφιακό περιβάλλον. Για τον σκοπό αυτό, αξιοποιούνται δεδομένα διεπιστημονικής τεκμηρίωσης σε τέσσερα χαρακτηριστικά μνημεία και σχεδιάζεται η ολοκληρωμένη διαχείρισή τους σε διαφορετικά ψηφιακά περιβάλλοντα. Συγκεκριμένα, μέσα από τη μελέτη δύο περιπτώσεων, ενός αρχαίου ναού, του Πύθιου Απόλλωνα και ενός βυζαντινού μνημείου, της Μονής Καισαριανής, επιχειρείται η διαχείριση δεδομένων της διεπιστημονικής τεκμηρίωσης σε δισδιάστατο περιβάλλον Χωρικών Συστημάτων Απεικόνισης (ΧΣΑ) και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) και καταγράφονται τα προβλήματα που προκύπτουν. Παράλληλα, στην περίπτωση του αρχαίου ναού, επιχειρείται η διαχείριση δεδομένων σε περιβάλλον τρισδιάστατης απεικόνισης με την εισαγωγή δεδομένων υλικών αποκατάστασης. Βάσει των κενών που προκύπτουν από την τεκμηρίωση σε δύο διαστάσεις, κρίνεται αναγκαία η μετάβαση σε ένα σύστημα τριών διαστάσεων, ούτως ώστε να δημιουργηθεί ένα ολοκληρωμένο ψηφιακό περιβάλλον.Με σκοπό τη διερεύνηση των δυνατοτήτων τρισδιάστατου ψηφιακού περιβάλλοντος στην ολοκληρωμένη διαχείριση δεδομένων, και την πλήρη ανάπτυξη της μεθοδολογικής προσέγγισης, πραγματοποιείται η τρισδιάστατη τεκμηρίωση δύο διαφορετικών περιπτώσεων μελέτης, ενός νεοκλασικού ιστορικού κτηρίου, της Βίλλας Κλωναρίδη, και ενός αρχαιολογικού χώρου, της Ακρόπολης του Ερημοκάστρου, με παράλληλη καταγραφή των δεδομένων διεπιστημονικής τεκμηρίωσης για τα μνημεία αυτά. Στο πλαίσιο αυτό, υλοποιείται παραμετρική μοντελοποίηση των δυο αυτών περιπτώσεων μελέτης, ενώ λαμβάνονται ως υπόβαθρο τα ποιοτικά και ποσοτικά αποτελέσματα της διεπιστημονικής τεκμηρίωσης, σε σχέση με τα ιστορικά δεδομένα, τα δεδομένα που προέκυψαν από την αρχιτεκτονική διερεύνηση, τα δεδομένα των δομικών υλικών και της φθοράς που αυτά παρουσιάζουν, καθώς και τα δεδομένα δομικής ανάλυσης. Με τον τρόπο αυτόν, και σε ένα σαφές μεθοδολογικό πλαίσιο, προσδιορίζεται το κατάλληλο ψηφιακό περιβάλλον (ΜΚΠ) για τη βέλτιστη διαχείριση, ανά περίπτωση μελέτης, η οποία μπορεί να υποβοηθήσει την αξιολόγηση όλων των διαθέσιμων δεδομένων και την αποτίμηση της κατάστασης διατήρησης, εν τω συνόλω. Στην παρούσα εργασία, ως τελικό στάδιο της μεθοδολογίας που αναπτύσσεται, παρουσιάζεται η ολοκληρωμένη διαχείριση των τρισδιάστατων παραμετροποιημένων μοντέλων μέσα σε ψηφιακή διαδικτυακή πλατφόρμα διαχείρισης διεπιστημονικών δεδομένων που επιτρέπει παράλληλα τον εμπλουτισμό των μνημείων μελέτης με σημασιολογικά δεδομένα και μεταδεδομένα. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναδεικνύει την ανάγκη διαχείρισης όλων των διαθέσιμων δεδομένων σε ένα ολοκληρωμένο και ταυτόχρονα δυναμικό ψηφιακό περιβάλλον, ώστε να αξιοποιούνται όλες οι διαθέσιμες πληροφορίες για την επίτευξη, όχι μόνο επί μέρους στόχων (πχ αποτίμηση υπάρχουσας κατάστασης διατήρησης), αλλά και για μια συνολική θεώρηση του κτηρίου/μνημείου/ιστορικού συνόλου πολιτιστικής κληρονομιάς. Η πρωτότυπη μεθοδολογική προσέγγιση που αναπτύσσεται συμβάλει προς αυτήν την κατεύθυνση με καινοτομία, καθώς μέσα από ένα δυναμικό τρισδιάστατο περιβάλλον, δεδομένα διεπιστημονικής τεκμηρίωσης μπορούν να συνδυάζονται και να αποδίδονται είτε αποσπασματικά είτε εν τω συνόλω, εμπλουτίζοντας συνεχώς με νέα δεδομένα το ψηφιακό μοντέλο και επιτρέποντας αφενός την πλήρη αξιοποίηση των δεδομένων και αφετέρου τη συνεχή παρακολούθηση του κτηρίου/μνημείου/ιστορικού συνόλου, μια διαδικασία προαπαιτούμενη για την αειφόρο διατήρηση και προστασία του.