Jussi Kinnunen

Uponnut katedraali -hankkeen ensimmäisiä työtehtäviä on mallintaa koko tuomiokirkkorakennus niin tarkasti, että tutkijat pystyvät käyttämään mallia myöhemmissä erillistutkimuksissa pohjareferenssinä, sekä visuaalisesti tarkastelemalla vertailemaan ja mittaamaan mallista rakenteellisia kontrasteja. Turun tuomiokirkko on rakennuksena monin tavoin kompleksinen mallinnettava. Monimutkaiset muodot ja rakennekerrostumat on huolellisesti kuvattava joka puolelta. Kirkon mittasuhteet ovat suuret ja kameraa on vaikea viedä korkeisiin ja ahtaisiin paikkoihin. Valtavasta rakennuksesta syntyy tallennettaessa myös valtava määrä tietoa, mikä pitäisi pystyä yhdistämään kokonaismalliksi. Toisaalta työtaakkaa helpottaa se, että vanhoja rakenteita peittävät monin paikoin uudet rakenteet, jolloin tällaiset paikat jäävät automaattisesti tämän tutkimuksen ulkopuolelle. Emme revi auki mitään rakennettua. Esimerkiksi kaikki holvikaton yläpuoliset pinnat on eristetty ja eristeet tiukasti pressutettu.

Leica RTC360-laserkeilain, jollaisella Seurakuntayhtymän pistepilvet on tehty.

Tehokkain tämänhetkinen tapa tallentaa rakennus tai muu kohde digitaaliseen muotoon on laserkeilaus. Laserkeilain on huipputeknologiaa sisältävä, noin maitokannun kokoinen laite, mikä sijoitetaan kolmijalkaiselle jalustalle rakennuksen viereen. Mittauksen aikana laite pyörii pystyakselinsa ympäri ja sen lähettämä lasersäde kulkee ylös alas, mitaten joka sekunti satoja tuhansia paikkapisteitä, joiden xyz-koordinaattitripletit tallennetaan laitteen muistiin. Mittaus täytyy toistaa siirtämällä laserkeilainta rakennuksen ympäri tarpeen mukaan niin, että joka puoli tulee mitattua, eikä ”mittausvarjoja” jää. Laserkeilauksen yhden mittauksen tuloksena saadaan laitteen ympäriltä ns. ”pistepilvi”, johon myös mitattavan rakennuksen laserkeilaimelle näkyvä osa on tallentunut. Yhdistämällä eri puolilta rakennusta otetut pistepilvet, saadaan koko rakennuksen malli, ja tarvittaessa turhat pistealueet voidaan leikata pois.

Seurakuntayhtymän pistepilviaineistosta tehty kuva tuomiokirkon julkisivusta. Rakennuksen ja sen ympäristön pistepilvi on 3D-avaruudessa ja sitä voi käännellä mielensä mukaan. Koska malli on tunnetussa koordinaatistossa, voidaan siitä helposti mitata vaikkapa mm. pituuksia, korkeuksia ja pinta-aloja. Malli: Tietoa Oy ja Turun ja Kaarinan seurakuntayhtymä.

Projektiamme helpotti suuresti se, että Seurakuntayhtymä oli jo muutama vuosi sitten teettänyt tuomiokirkosta tarkan laserkeilauksen ja saimme tehdyt pistepilvet käyttöömme. Ne täytyi kuitenkin muuntaa ensin Turun kaupungin käyttämään koordinaatistoon (ETRS89-GK23FIN), jotta ne voitaisiin näyttää paikkatieto-ohjelmistossa karttatasona muun kartta-aineiston kanssa oikeilla paikoillaan. Pistepilvet kattoivat kirkon ulkopuolen ja sisäpuolelta 1. ja 2. kerroksen, sekä tornin kivisen osan kerrokset. Mittaamatta olivat kuitenkin jääneet ullakolla katon alaiset seinärakenteet, mitkä ovat rakennusarkeologille usein paljastuneina kiinnostavin ja informaatiorikkain tutkimuskohde. Mutta eipä hätää, Aalto-yliopiston varustamosta löytyi huippuluokan laserkeilain, rakennusmallinnukseenkin tarkoitettu Riegel VZ-400i, jonka voimme lainata ja viedä laserkeilauksen ullakolla loppuun. Tämä onkin yksi seuraavia siirtojamme mallinnuksessa.

Tätä ennen meidän tulee kuitenkin tehdä ullakolle kiintopisteet eli millimetritarkasti mitatut naulat, joiden avulla mittauslaitteet, laserkeilain ja takymetri on mahdollista asemoida oikeaan mittauskoordinaatistoon. Käytännössä tämä tapahtuu mittaamalla kirkon ulkopuolella kiintopisteitä ja niiden avulla asemoidulla takymetrillä yrittää mitata jostain ullakon aukoista muutama kiintopiste, joiden avulla saadaan ullakolle oma kiintopistejoukko. Tutkiessamme ullakkoa havaitsemme, että työ ei niin vain onnistukaan. Aukkoja, joiden kautta mittaus onnistuu, ovat käytännössä vain kattoluukut ja pari seinässä olevaa luukkua, ja ne riittävät juuri ja juuri lähtöpisteiden tekoon. Hyvä näin, koska on myös olemassa kirkon ullakoita, jonne ei yksinkertaisesti saa tehtyä kiintopisteitä, koska kirkon katto on käytännössä umpio.

Kun laserkeilaus on tehty, meillä on koordinaatistoon asemoituja pistepilviä koko kirkosta. Niistä sitten vaan 3D-malli ja työ on tehty, vai? Ei valitettavasti. Pistepilven ja siitä tehdyn mallin resoluutio riittää mainiosti suurempien epäjatkuvuuskohtien ja jopa yksittäisten tiilten, tiilijaon ja saumaleveyden tarkasteluun, mutta ei sitä pienempien kohteiden havaitsemiseen. Tutkimuksemme ja mallintamisemme on kuitenkin tarkoitus viedä visuaalisen havaitsemisen alarajalle, jolloin haluamme mukaan millimetritarkkuuden, jolloin voimme havaita esim. tiilien kypsyysasteen ja tiilentekijän merkit mallista suoraan. Lisäksi Seurakuntayhtymän tilaamissa pistepilvissä kirkon sisäpuolelta, ei ole käytetty väriskannausta, vaan on mitattu ainoastaan pisteiden sijaintitieto. Näiden syiden vuoksi laserkeilauksen lisäksi valokuvaamme koko kirkon.

Pistepilviaineisto näyttää vasemmassa kuvassa täydellisen riittävältä tarkastelua varten, mutta jo hieman lähemmäs siirryttäessä (oikeassa kuvassa) huomataan, että tiilen pinnat eivät ole enää tarkat.

Urakka tuntuu äkkiä ajatellen ylitsepääsemättömältä, mutta todellisuudessa sopivien apuvälineiden kanssa valokuvauksessa on ehkä noin kuukauden työ. Valokuvaus alkoi jo syksyllä, jolloin kuvasin dronella kirkon pohjoispuolen seinän länsiportailta Kankaisten kappelille. Valokuvat otetaan nostamalla ja laskemalla dronea 3–4 m päässä seinästä ja ottamalla kuvia niin, että kuva-alueet menevät reilusti päällekkäin. Ulkokuvaus jatkuu säiden hieman lämmitessä. Sopivan seinäalueen kuvasetti voidaan yhdistää yhdeksi kuvaksi fotogrammetriaohjelmistossa, jossa kuva voidaan myös asemoida oikeaan kohtaan laserkeilausmallissa. Näin saamme yhdistettyä pistepilvet ja värilliset, tarkat valokuvat. Vasta tämän jälkeen muunnamme pistepilvet 3d-kokonaismalliksi. Tuomiokirkon mallinnustehtävää varten on hankittu todella järeä, huipputason tietokone, jonka pitäisi pystyä käsittelemään miljardien pisteiden mallinnustiedostoa. Useimmiten kuitenkin riittää vain osamallin tarkastelu kerrallaan.

Aivan lopuksi teemme HBIM (Historical Building Information Model)-mallin, johon eri ikäiset rakenteet voidaan värjätä samoilla väreillä, kuten kuvassa Casale di Santa Maria Novan mallissa. Rakennushistoriallista mallia varten kaikki rakenteet käydään kuitenkin ensin kohta kohdalta läpi ja havainnot kirjataan muistiin ja niistä tehdään matriisimalli, josta selviää rakenteiden relatiivinen eli suhteellinen ajoitus. Rakenteista voidaan visuaalisesti päätellä mikä oli rakennettu ennen viereistä.

Roomassa Via Appia Antican varrella olevan Casale di Santa Maria Novan HBIM-malli, jossa eri ikäiset rakenteet on merkitty eri väreillä. Kuva: https://www.youtube.com/watch?v=SF2rO_7wbQ4

Toivomme lämpimiä kevätkelejä ainutlaatuisen kohteen kanssa työskentelyyn.

Kirjoittaja on geologi ja arkeologian tohtorikoulutettava Turun yliopistossa, sekä Uponnut katedraali -hankkeessa rakennusarkeologi, digitaalisen tiedon tallentaja ja historiallisen rakennusmallin laatija yhdessä FT Tanja Ratilaisen kanssa.

Panu Savolainen

Turun tuomiokirkon holvien yllä on viime päivinä käynyt kovempi kuhina kuin vuosikymmeniin. Vuoden 2025 alusta on alkanut syksyn 2024 aikana valmisteluvaiheessa ollut tutkimushanke Uponnut katedraali. Turun tuomiokirkon keskiaikainen arkkitehtuuri, rakennushistoria ja taideteokset uusien tutkimusmenetelmien ristiinvalotuksessa. Hankkeen rahoittaa Suomen akatemia ja se kestää vuoteen 2028. Hankkeessa työskentelevät seitsemän tutkijaa etsivät vastauksia Turun tuomiokirkon historiaa koskeviin kysymyksiin, jotka ovat askarruttaneet tiedeyhteisöä ja sitä laajempaakin joukkoa jopa vuosisatojen ajan. Hankkeen tavoitteista voit lukea esim. täältä.

Tässä blogissa seurataan Uponnut katedraali -hankkeen vaiheita lähietäisyydeltä ja kerrotaan tutkimuksen arjesta tekstein ja kuvin, vuorotellen eri tutkijoiden työn näkökulmasta. Blogi ilmestyy 1–2 kertaa kuukaudessa. Blogin aloittaa allekirjoittanut, hankkeen vetäjä, jonka intohimoinen kiinnostus Turun tuomiokirkon keskiaikaisiin rakennusvaiheisiin heräsi jo yläasteen aikaisen kipuilun ja yksinäisyyden syövereissä.

Turun tuomiokirkko tammikuussa 2025. Kuva: Ilari Aalto.

Hankejohtajana on aiheellista aloittaa tämä blogi kertomalla, miten haastavaa ja kilpailtua on rahoituksen saaminen tutkimushankkeille. Jotta on päästy siihen tilanteeseen, että nyt tammikuussa 2025 tuomiokirkon ullakoilla ja tornissa kiipeilee ja havainnoi joukko tutkijoita, on täytynyt ottaa aktiivisia askeleita jo vuosia aiemmin.

Suomen akatemia rahoittaa noin 15% anotuista akatemiahankkeista, ja usein ensimmäisellä kierroksella ei tärppää. Tämäkin hakemus kävi arvioinnissa pariin kertaan. Hakemuksen valmistelu alkoi keväällä 2022, ja ensimmäisellä, syyskuussa 2022 päättyneellä ja keväällä 2023 ratkenneella kierroksella hanke jäi rannalle. Uudella kierroksella, alkuvuodesta 2024, tuli positiivinen yllätys, kun hakemus rahoitettiin arviointipaneelin parhaana.

En täysin itse uskonut, että yksittäistä Suomessa sijaitsevaa rakennusta koskevalla tutkimuksella voisi välttämättä saada positiivista rahoituspäätöstä, sillä arviointipaneelit koostuvat muualla maailmassa toimivista tutkijoista. Uudet metodologiset avaukset ja poikkitieteellisyys kuitenkin vakuuttivat arvioijat hankkeen yksittäistä rakennusta paljon laajemmasta merkityksestä tälle tutkimusalalle.

Konepellin alla siis tapahtuu aika paljon jo ennen, kuin ensimmäinenkään tutkimushanke ikinä käynnistyy. Itse työlään hakemuksen lisäksi on oltava vuosien mittaan karttunutta lukeneisuutta, tietoa ja hiljaista tietoa sekä ennen kaikkea asiansa osaavat tutkijat ja uskottava ryhmä toteuttamaan ehdotettu tutkimushanke.

Tuomiokirkon torniin ja ullakolle johtaa keskiajalla rakennettuja kierreportaita. Kuva: Sofia Paasikivi.

Kun taustalla on tämä työ, sitä palkitsevammalta tuntuu nousta ahtaita keskiaikaisia kierreportaita kantamusten kanssa pimeälle vintille, jossa on yhtä kylmä kuin ulkona ja taustameluna arkisen Turun liikenteen vaimea häly. Ihanaa ja tärkeää on, että koko tutkimusryhmä on innoissaan. Mitään tutkimusta ei synny väkipakolla: on oltava tiedonjanoa ja intohimoa aiheeseen. Sitä ruokkii myös ajatus siitä, että meillä on oikeasti mahdollisuus ratkaista Turun tuomiokirkon keskiaikaiseen historiaan liittyviä kysymyksiä, jotka on ensi kerran esitetty 1700-luvulla ja joista on ahkerammin kiistelty vajaa vuosisata.

Kirkon vanhaa pohjoista ulkoseinää ja oikealla kuusikulmaisen porrastornin yläosa. Nämä alkuaan kirkon julkisivussa olleet rakennusosat jäivät 1400-luvulla laajennusvaiheiden taakse. Kuva: Panu Savolainen

Nyt käynnissä olevaan aloitusvaiheeseen liittyy tausta-aineistojen keräämistä, vanhemman ja aiemman tutkimuksen lukemista sekä kirkon dokumentoinnin suunnittelua. Monet kirkon kiintoisimmista osista ovat piilossa katseilta kirkon ullakoilla. Ne ovat kirkon vanhoja ulkoseiniä ja rakenteita, jotka ovat peittyneet laajennusten alle jo 1400-luvulla. Kirkossa on satoja suurempia ja pienempiä eri-ikäisiä rakennusvaiheita ja siihen on käytetty vuosisatojen saatossa toista miljoonaa tiiltä. Koko tämä maailma on kuin monimutkainen kolmiulotteinen palapeli. Tällä hetkellä ullakolle luodaan kiintopisteitä, joihin pohjautuen tämä geometria saadaan lähiaikoina talteen ja analysoitavaksi kolmiulotteisella kuvantamisella.

Katon alla näkyvää entistä tornin ulkoseinää, joka on ollut laajennusosan vesikaton alla jo pitkälti yli 500 vuotta. Kuva: Sofia Paasikivi.

Hanke on kansallisella tasolla merkityksellinen, koska se tuottaa uutta tietoa yhdestä Suomen tärkeimmistä, ellei tärkeimmästä rakennuksesta. Jotta tällaisiin tuloksiin päästään, tehdään kuitenkin niitä Suomeen liittymättömiä asioita, jotka ovat suurimpana syynä siihen hanke on rahaa saanut. Kehitämme hyvin monimutkaisen rakennuskokonaisuuden ja sen esineiden historian selvittämistä yhdistelemällä erilaisia kirjallisia lähteitä ja luonnontieteellisiä menetelmiä ja vertaamme kirkkoa muualle Itämeren piiriin. Esimerkiksi Tallinnasta säilyneet yksityiskohtaiset rakennustilikirjat tarjoavat erinomaisen ja aiemmin käyttämättömän mahdollisuuden ymmärtää samanaikaisen, ja siten myös Turun tuomiokirkon rakennustyömaan toimintaa.

Hankkeen keskiössä ovat rakennuksen ohella sen veistokset, jotka avaavat näkymiä Turun tuomiokirkon myöhäiskeskiaikaiseen sisustukseen. Tutkimuksen kohteena on erityisesti suurikokoinen puinen Kristuksen ruumis -veistos noin vuodelta 1500, joka sykähdyttää yksityiskohdillaan. Vuoden 2026 aikana hankkeessa tutkitaan myös tuomiokirkon lattianalaista maailmaa ja vuosisatoja siellä olleita hauta-arkkuja, jotka ovat ullakoilla olevan maailman tapaan tuomiokirkon yleisöltä piilossa olevaa kulttuuriperintöä.

Hankkeen tutkijat esittäytyvät tässä blogissa alkuvuoden 2025 aikana. Myös hankkeen arvoituksellista, Claude Debussyn preludiin viittaavaa nimeä ’Uponnut katedraali’, tullaan avaamaan tässä blogissa kevään kuluessa hankkeen vetäjän pianoesitys sisältyen.

Kirjoittaja on Uponnut katedraali -hankkeen vetäjä ja arkkitehtuurin historian professori (tenure track) Aalto-yliopistossa