Precieze laserscans van de Notre-Dame kathedraal kunnen helpen bij het behoud, herstel en heropbouw

Op maandag richtten de media wereldwijd hun aandacht op de brand in de Notre-Dame kathedraal in Parijs. Een iconisch stukje gotische architectuur en een bron van nationale trots en identiteit voor Frankrijk, de verliezen door de brand zijn onvoorstelbaar.    

Hoewel de beroemde klokkentorens gered zijn en veel belangrijke kunstwerken en artefacten uit het gebouw zijn geëvacueerd, hebben de vlammen het dak en de torenspits van de kathedraal verwoest, wat ervoor zorgt dat elk herstel- en wederopbouwproces een moeilijke en complexe uitdaging zal zijn. De omvang van de schade, hoewel duidelijk significant, moet nog worden vastgesteld.  

Ondanks de tragedie is er enige hoop op een getrouwe restauratie van de kathedraal. In 2010 legde Andrew Tallon, een architectuurhistoricus en professor aan Vassar College, de volledige structuur vast met een Leica Geosystems laserscanner.    

"Helaas overleed Tallon vorig jaar, maar het werk dat hij achterliet is een belangrijke dataset die restauratiedeskundigen kan helpen te bepalen hoe de kathedraal heropgebouwd kan worden."

De oranje cirkels op deze kaart vertegenwoordigen de scanlocaties. Klik erop om het perspectief van de scanner te bekijken. Vanaf daar kun je het liniaalpictogram selecteren en metingen binnen de kathedraal uitvoeren."    

Notre-Dame vastgelegd in een miljard datapunten

Bij een tragisch cultureel verlies als dit, is er simpelweg geen vervanging voor het originele werk in de kathedraal—vooral houten en glazen elementen en structurele componenten. Toch hielp laserscanning Tallon om een nauwkeurig 3D-model van de Notre-Dame te creëren op basis van puntenwolken, en hij legde alles vast, van steunberen en ribgewelven tot glas-in-loodramen en ingewikkeld houtsnijwerk. Journalist Alexis C. Madrigal legt het proces verder uit in The Atlantic:    

"Ze monteerden de Leica [Geosystems] op een statief, plaatsten markeringen door de ruimte en lieten het apparaat zijn werk doen. Gedurende vijf dagen plaatsten ze de scanner steeds opnieuw—50 keer in totaal—om een ongeëvenaarde registratie van de werkelijkheid van een van de meest indrukwekkende gebouwen ter wereld te creëren, weergegeven als een reeks punten in de ruimte. Tallon maakte ook panoramische foto's in hoge resolutie om te projecteren op de driedimensionale vormen die de laserscanner kon creëren."    

Het sleutelwoord hierboven is werkelijkheid: Tallon legde de kathedraal vast zoals die was op de dagen dat hij deze scande. De vastlegging van de werkelijkheid van de Notre-Dame zal manieren onthullen waarop de structuur in de loop van de tijd is veranderd door interne en externe krachten, tot op een nauwkeurigheid van één millimeter. En de gegevens die door laserscanners worden verkregen, bieden veel nauwkeurigere metingen dan welke tekening dan ook, modern of historisch:   

Voor een structuur zoals de Notre-Dame, die over honderden jaren is gebouwd, is het vrijwel zeker dat elke tekening of archiefmateriaal over de constructie onvolledig of onjuist zou zijn, vertelde de preservationist en architectuurhistoricus Lindsay Peterson aan [Madrigal]. Gezien dat, kunnen de laserdata wel eens de grondwaarheid zijn op een manier die niets anders is.  

Hoewel restauratie-inspanningen het ambachtelijke werk van eeuwen geleden simpelweg niet kunnen vervangen, kunnen Tallons scans de hedendaagse herbouwers helpen zo dicht mogelijk bij het origineel te komen. En de "registratie van de werkelijkheid" van Tallons werk kan restauratieprofessionals helpen de beste aanpak te bepalen voor het stabiliseren en herbouwen van de Notre-Dame.  

Restauratie-inspanningen Notre-Dame: Nieuwe gegevens onthuld in Tallons laserscans

Om met restauratiewerkzaamheden te beginnen, moeten professionals niet alleen de kathedraal begrijpen zoals die bestond vóór de schade, maar ook hoe de structuur in de loop van de tijd veranderde. Tallons scans onthulden veel meer over de kathedraal dan voorheen bekend was. Marie-Caroline Rondeau legt de complexe gegevens die met laserscanning zijn verkregen verder uit in The Global Magazine of Leica Geosystems:   

"Gotische gebouwen, zoals de meeste gebouwen, werden langs de loodlijn gebouwd. De delen van het gebouw die niet langer loodrecht staan, zijn uit lijn geduwd door de gecombineerde krachten van de gewelven, bogen en wind – direct bewijs van onzichtbare krachten die op de muren werken. Door deze bewegingen te kwantificeren met behulp van 3D-laserscanning, met een precisie van enkele millimeters, is het mogelijk geworden om met vertrouwen te spreken over wat er daadwerkelijk is gebeurd in het gebouw, en welke beslissingen de bouwers hebben genomen tijdens de constructie om deze ongewenste vervormingen te temmen."    

In feite was het ontdekken van een onopgetekende geschiedenis van hoe de structuur in de loop van de tijd veranderde een van Tallons belangrijkste doelen. Schrijver Joel Hruska legt uit hoe nuttig deze informatie is op ExtremeTech:  

"Destijds was zijn doel om aanwijzingen te ontdekken over het constructie- en renovatieproces van het gebouw die niet bewaard zijn gebleven tot op de dag van vandaag. Zijn werk in 2014-2015 onthulde dat de Koningsgalerij bijna een voet uit lood was verschoven en dat dit gebied van de kathedraal mogelijk een decennium onaangeroerd is gelaten voordat het werk weer begon, waardoor de grond de tijd kreeg om zich te zetten. Zijn werk toonde ook aan dat de interne kolommen van de Notre-Dame niet perfect op één lijn staan en dat de kerk mogelijk bestaande structuren in het ontwerp heeft opgenomen in plaats van ze eerst af te breken."    

Laserscantechnologie en historisch behoud

Het scannen van de Notre-Dame kathedraal Dergelijke gedetailleerde informatie zal waarschijnlijk van immens belang zijn voor de restauratie-inspanningen, vooral met betrekking tot structurele componenten van de kathedraal en hoe deze te stabiliseren. We kunnen ook verwachten dat laserscanning in de komende dagen en weken zal worden gebruikt om de schade in de kathedraal vast te leggen—die vervolgens vergeleken kan worden met Tallons scans. 3D-puntenwolkmodellen van de kathedraal van voor en na de brand kunnen de beste bronnen zijn voor professionals die zijn belast met een van de meest gecompliceerde wederopbouwprojecten van onze tijd.    

Hoewel het restauratiewerk aan de Notre-Dame naar schatting al 10-15 jaar zal duren, biedt het hebben van puntenwolkgegevens die zijn afgeleid van laserscans restauratiedeskundigen in ieder geval een sterke uitgangspositie. Vanwege de precisie en schaal van de laserscantechnologie vormt Tallons werk waarschijnlijk de meest nauwkeurige en uitgebreide meting en modellering van de Notre-Dame tot nu toe.