De arkeologiske utgravingene i Follobaneprosjektet gikk over flere år og i forskjellige etapper. Våre forsøk var knyttet til to av disse etappene. Oversiktsbilde av et av utgravingsfeltene der trebroleggingen fra middelalderens Bispegata er i forgrunnen. Vårt skanningsobjekt, som var den andre av to bygningskonstruksjoner som vi dokumenterte, vår bygning 2, ligger bakerst i feltet. (Foto: Erich Nau/ NIKU)
De arkeologiske utgravingene i Follobaneprosjektet gikk over flere år og i forskjellige etapper. Våre forsøk var knyttet til to av disse etappene. Oversiktsbilde av et av utgravingsfeltene der trebroleggingen fra middelalderens Bispegata er i forgrunnen. Vårt skanningsobjekt, som var den andre av to bygningskonstruksjoner som vi dokumenterte, vår bygning 2, ligger bakerst i feltet. (Foto: Erich Nau/ NIKU)

Er det mulig å bevare en middelaldersk trebygning digitalt?

Published

De store mengdene med tre- og steinkonstruksjoner som graves ut i Follobaneprosjektet har et stort kildepotensial som materiale for bygningsteknisk forskning.

Konstruksjonene blir dokumentert med beskrivelse, foto og innmåling, men fokuset er likevel på arkeologiske problemstillinger. Verktøyspor og andre detaljer som kunne fortalt mer om byggeteknikk blir i liten grad dokumentert. En av årsakene til at dette skjer er at arkeologene som arbeider i felt ofte har liten eller ingen erfaring med eller kunnskap om bygningskonstruksjoner i tre og stein. Vanligvis er det også svært begrenset med tid til å utføre de arkeologiske utgravingene.

Generelt sett er det lite fokus på middelalderarkeologi i Norge, dette gjelder både utdannelsen ved universitetene og utgravingsvirksomhet på museene. De aller fleste utgravninger som foregår i Norge er i tillegg forhistorisk arkeologi med ingen eller lite bevart organisk materiale.

Arkeologer har også ofte et annet fokus på dokumentasjonsarbeidet enn bygningsforskere som jobber med stående middelalderbebyggelse. Bygningsrester, spesielt i tre, blir også sjeldent bevart for ettertiden. De er ofte store og uhåndterlige, og konserverings- og bevaringsmulighetene er svært vanskelige for denne type arkeologiske levninger. Vanligvis blir ruinene plukket fra hverandre og kassert, og med dem kan potensiell kunnskap forsvinne.


Video: Time-lapse animasjon av bygningshistorisk dokumentasjon og vurdering av middelalderbygning på utgravningen ved Follobaneprosjektet

For en bygningsforsker er dette frustrerende. Det er mye kunnskap å hente, ikke minst fordi det under utgravingene er mulig å ta konstruksjonene fra hverandre og se deres indre oppbygning. Dertil gir dagens dokumentasjonsmetoder ikke detaljert nok informasjon om for eksempel verktøyspor, skader og påbyggingsskikk. Ruinene kan gi verdifull innsikt i byggemetoder som ikke er mulig å få fra stående bygninger fra middelalderen.

Virtuell bevaring av trebygninger

I dette forskningsprosjektet undersøker vi om en 3D-dokumentasjon av bygningsrestene i tillegg til den arkeologiske dokumentasjonen kan gi en bygningsteknisk spesialist mulighet for å si noe mer om hvordan en bygning er konstruert.

Video: En «flyover» av trebygning fra utgravningen på Follobanen der den sammensatte modellen fra det skannete materialet og fotogrammetri-bildene er visualisert i Nubigon.

Ønsket er å bevare kildematerialet som bygningsrestene utgjør slik at det kan forskes på av bygningsteknisk ekspertise og gi mer informasjon om byggeskikk i middelalder og et nytt perspektiv på stående middelalderbygg.

Laserscanning vs fotogrammetri

Et av hovedpoengene med vårt forskningsprosjekt er å teste og sammenligne ulike metoder for 3D dokumentasjon av ruiner under utgravninger. I dag fins det flere ulike typer av 3D laserskanner og ulike typer av fotogrammetri-programvarer som tillater denne typen dokumentasjon.

I prosjektet vårt har vi brukt en Riegl VZ400 laserskanner og programvarer PhotoScan (Agisoft) og RealityCapture (Capturing Reality). Resultater fra de ulike metodene skal sammenlignes på forskjellige måter og skal siden føre til anbefalinger av bruk av metodene i sammenheng med utgravninger av bygningsrester i tre.

Laserskanning av trebygning i felt. Det er lite tid til videre undersøkelser av det arkeologiske materialet på stedet. Vårt dokumentasjonsarbeid pågår mens resten av det arkeologiske feltarbeidet fortsetter rundt og gravemaskinene står og tripper og vil fjerne alt gammelt rask og bygge noe nytt. (Foto: Line Hovd / NIKU)
Laserskanning av trebygning i felt. Det er lite tid til videre undersøkelser av det arkeologiske materialet på stedet. Vårt dokumentasjonsarbeid pågår mens resten av det arkeologiske feltarbeidet fortsetter rundt og gravemaskinene står og tripper og vil fjerne alt gammelt rask og bygge noe nytt. (Foto: Line Hovd / NIKU)

De første resultatene har tydelig vist fordeler og ulemper med de forskjellige metodene: 3D laserskanning er en aktiv målemetode, basert på måling av «time of flight» og vinkler til en laserstråle, og er relativt uavhengig av eksterne forhold, spesielt lys. «Time of flight» er den tiden laserstrålen bruker fra den forlater skanneren, treffer overflaten og blir reflektert og registrert tilbake i skanneren.

Gjennom dette beregnes distanser til overflaten. Fotogrammetri, som er en annen vanlig dokumentasjonsmetode for å lage modeller, er basert på fotografier som rådata. Dette krever gode og stabile lysforhold under fotograferingen. På den andre siden er laserskanning en relativt kostnads- og tidsintensiv metode mens fotodokumentasjon i felt kan utføres ganske raskt. Når det gjelder nøyaktighet og kvalitet på 3D modellene som lages fra de dataene vi henter inn i felt er begge metoder godt egnet til dokumentasjonen av bygningsrestene i tre.

Laserskanner påmontert kamera. Skanneren flyttes rundt konstruksjonen slik at hele bygningen blir dokumentert. Under vårt feltarbeid ble denne bygningskonstruksjonen skannet fra 17 forskjellige posisjoner. De hvite merkene på bakken rundt bygningskonstruksjonen er målepunkter brukt i forbindelse med skanning og fotogrammetri. (Foto: Erich Nau / NIKU)
Laserskanner påmontert kamera. Skanneren flyttes rundt konstruksjonen slik at hele bygningen blir dokumentert. Under vårt feltarbeid ble denne bygningskonstruksjonen skannet fra 17 forskjellige posisjoner. De hvite merkene på bakken rundt bygningskonstruksjonen er målepunkter brukt i forbindelse med skanning og fotogrammetri. (Foto: Erich Nau / NIKU)

Oppløsningen på modellene er begrenset av oppløsningen på rådataene – dvs at det er mulig å dokumentere overflater med submillimeters nøyaktighet i tilfelle det er nødvendig og ønskelig.

Gjennom foto og 3D-skanning kan vi lage modeller av bygninger og deler av bygninger. Vi kan fokusere på detaljer og for eksempel gå ekstra nøye inn på lafteknuter eller spor etter verktøy i treverket. Det vi forsøker å finne ut av i vårt forskningsprosjekt er hvor godt en bygningsforsker som bare har det digitale datasettet, altså de digitale modellene, vil klare å lese og forstå bygningsdetaljene og verktøysporene.

Detalj av skillevegg i bygning 1. Akkurat disse trebordene var for tynne til at laserskanneren klarte å dokumentere dem ordentlig. Imidlertid kom bordene godt frem med fotogrammetri. (Foto: Therese Marie Edman / NIKU)
Detalj av skillevegg i bygning 1. Akkurat disse trebordene var for tynne til at laserskanneren klarte å dokumentere dem ordentlig. Imidlertid kom bordene godt frem med fotogrammetri. (Foto: Therese Marie Edman / NIKU)

Kan en bygningsforsker tolke 3D-modeller?

Utgangspunktet er at bygningsrestene blir destruert etter utgraving og dokumentasjon. Utfordringen er å klare å tolke datamaterialet uten å ha mulighet til å gå tilbake til de opprinnelige bygningene og bygningsrestene for å kontrollere.

Da dagens Bispegata ble anlagt ble deler av denne bygningen fjernet. Resten av konstruksjonen ble liggende inne på jernbanetomten der NSB hadde verksteder. Områdene over og rundt bygningen var dekket av jernbanespor. For resten av middelalderruinene i tre var situasjonen likedan, de ligger dekket av masser og konstruksjoner fra den moderne tid. Likevel er det overraskende mye igjen av de gamle konstruksjonene, noen langt oppe i dagen og noen langt nede i massene under andre bygninger og konstruksjoner. (Foto: Erich Nau / NIKU)
Da dagens Bispegata ble anlagt ble deler av denne bygningen fjernet. Resten av konstruksjonen ble liggende inne på jernbanetomten der NSB hadde verksteder. Områdene over og rundt bygningen var dekket av jernbanespor. For resten av middelalderruinene i tre var situasjonen likedan, de ligger dekket av masser og konstruksjoner fra den moderne tid. Likevel er det overraskende mye igjen av de gamle konstruksjonene, noen langt oppe i dagen og noen langt nede i massene under andre bygninger og konstruksjoner. (Foto: Erich Nau / NIKU)

I forkant har vi foretatt en manuell kartlegging av deler av en laftebygning som er gravd frem i middelalder Oslo i forbindelse med Follobane-utgravingen. Deretter har vi fotografert og skannet bygningskonstruksjonen.

Vår utfordring er nå at vi heller ikke kan gå tilbake til de fysiske restene ettersom disse er fjernet og destruert. For tiden sammenligner vi dette materialet og kartlegger hvor mye av det vi klarte å vurdere manuelt på stedet som vi også kan klare å forstå og vurdere i det digitale materialet.

Utsikt over verkstedområdet til NSB der mesteparten av de arkeologiske utgravingene i forbindelse med utvidelse av Follobanen foregikk. De to bygningene vi dokumenterte i forbindelse med metodeutviklingen, bygning 1 og bygning 2, vises midt på bildet, markert med røde sirkler. (Foto: finn.no sitt historiske kart fra 1971)
Utsikt over verkstedområdet til NSB der mesteparten av de arkeologiske utgravingene i forbindelse med utvidelse av Follobanen foregikk. De to bygningene vi dokumenterte i forbindelse med metodeutviklingen, bygning 1 og bygning 2, vises midt på bildet, markert med røde sirkler. (Foto: finn.no sitt historiske kart fra 1971)

Vårt hovedmål er å komme frem til metoder for digital kartlegging og dokumentasjon som er så god og detaljert at man faktisk kan si at man har en digital modell av bygninger og bygningsrester der man kan avlese byggeskikk, byggemåter og verktøyspor. Om vi klarer det så detaljert gjenstår å se, men at vi klarer å lage høyoppløselige 3-dimensjonale modeller er i hvert fall på det rene.

Litteratur

Bane Nor, 2015. Nye middelalderfunn. Jernbanebygging gir mer kunnskap om middelalderen.

Fra trafikkmaskin til middelalderby Forhandlinger om sted og historie i Gamlebyen i Oslo. Camilla Plocinski Nilsen. Masteroppgave i kulturhistorie, UNIVERSITETET I OSLO Høst 2014

Daae, Ludvig: 1891, Det gamle Christiania 1624-1814