La gestione della banca dati 3D

L’acquisizione delle misure provenienti dalle campagne di rilievo topografico e laser scanner, momento conoscitivo per ottenere una base metrica affidabile, ha permesso di im- magazzinare informazioni dalle quali è stato possibile svi- luppare le successive considerazioni sulle apparecchiature murarie e più in generale sulla condizione complessiva del sistema architettonico.

La raccolta di questi dati non ha rappresentato un organico quadro di riferimento “statico”, come sarebbe possibile im- maginare nel caso di un contributo specifico dato da un sin- golo eidotipo redatto a mano durante la campagna di rilievo tradizionale, ma si è configurata come una struttura già parte integrante di un processo di lettura33_.

L’interrelazione del cospicuo capitale di coordinate tridi-

Da questa vista della nuvola di punti si evince il sistema ambientale che insiste all’eremo, il rapporto tra architettura e natura è segnato da chiari elementi: le celle poste sul leggero declivio della radura, il limite corrisposto dal recinto in pietra, l’imponente corona di abeti che contiene tutto il sistema architettonico.

mensionali, appartenenti al modello di riferimento, presenta dei dati qualitativi che rappresentano i manufatti architetto- nici e l’ambiente circostante sotto forma di un fitto modello di punti che in ogni caso è una rappresentazione discretizza- ta dell’oggetto e non una sua riproduzione virtuale34_. All’interno della banca dati si è strutturata un’ampia quanti- tà di informazioni metriche estremamente variegate ma fra loro complementari, tale da consentire una visione comples- sa nella sua globalità, e allo stesso tempo, specifica nella sua articolata composizione, proponendo la possibilità di leggere la misura all’interno di ambienti virtuali dove la forma tridimensionale del complesso architettonico risulta totalmente manipolabile.

Il passaggio dalla realtà al modello virtuale dell’architettura indagata avviene per mezzo di un sovrabbondante quantita- tivo di dati in un tempo relativamente breve, modificando profondamente ogni aspetto riguardante le metodologie più consolidate del rilevamento metrico35_.

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111 Viste tratte dalla nuvola di punti del monastero rappresentanti

la successione volumetrica di due ambienti attigui ma diversi volumetricamente. La visione dello spazio architettonico dall’esterno facilita tale percezione spaziale (sopra) che non si avrebbe se si eseguono esclusive viste dall’interno del singolo ambiente (sotto).

La mole di dati ricavate dai nuovi mezzi tecnologici ci ob- bliga a dover operare su banche dati con rinnovati approcci non superficiali, in quanto si vede accresciuto il livello di complessità della lettura e dalla discretizzazione del detta- glio costruttivo. Si è quindi concretizzata una particolare condizione, che vede contrapposte da una parte la possi- bilità di una misurazione estremamente precisa, capace di generare modelli tridimensionali estremamente affidabili da un punto di vista metrico, dall’altra l’impossibilità di poter utilizzare l’intera banca dati con le sue relative referenzia- zioni per produrre modelli discretizzati senza compromet- tere questa precisione, se non attraverso lo sviluppo di un percorso metodologico estremamente articolato nel quale la banca dati stessa viene frazionata e poi ricomposta per ridurre la complessità riscontrabile dal sistema generale36_. Proseguendo per gradi, prima di stabilire i processi di ac- cesso alle informazioni ricavabili dalla nuvola di punti, si eseguono procedure di filtraggio ed assemblaggio dei dati “grezzi” ottenuti direttamente dallo strumento.

In prima istanza risulta necessario preservare la complessità e l’accuratezza della nuvola dei punti37_{. Potendo navigare} all’interno della banca dati, visualizzando la stessa con le proprietà derivanti dalle coordinate tridimensionali, orien- tandosi come nello spazio reale si procede filtrando ed eli- minando il “rumore” presente nel modello. Quest’ultimo può essere di due tipi, il primo relativo a fatti accidentali, causato da elementi in movimento o particolari condizioni di luce che causano nella nuvola la presenza di dato in ec- cesso, il secondo relativo a condizioni strumentali, verifica- bile quando la superficie rilevata presenta delle incongruen- ze generate dalla reazione del raggio laser con la superficie riflettente tali da apportare dei problemi sulla definizione della geometria dell’edificio38_.

È necessario controllare la qualità di questi dati non affi- dandosi a tecniche automatiche di filtraggio, perché l’azione indiscriminata su alcuni parametri standard potrebbe gene- rare perdita diffusa del dato metrico. In questa prima fase di elaborazione del rilievo il rumore viene eliminato ma- nualmente dall’operatore che seleziona attivamente i dati in eccesso nei database delle singole scansioni, selezionando e cancellando i punti riconoscibili e visibili sullo schermo del computer.

Si procede con la fase di registrazione delle singole scan- sioni in un’unica nuvola dei punti complessiva, tenendo

presente che l’alta quantità di informazioni acquisite rende necessario disporre di strumenti di calcolo potenti per elaborare la mole di dati in maniera efficiente.

La nuvola dei punti ricavata dal rilievo topografico e tutte le singole nuvole dei punti generate dal rilievo laser scanner, ven- gono ricomposte nel medesimo sistema di riferimento e am- biente virtuale.

La registrazione delle scansioni in un unico sistema di riferi- Processo di cleaning della nuvola di punti. Ogni scansione viene ripulita dal “rumore” prodotto dalla difettosa riflessione del materiale intercettato dall’impulso laser, l’operatore riconosce, seleziona ed elimina dal database della scansione il difetto.

mento viene eseguita in ambiente interattivo attraverso l’in- dividuazione di punti omologhi39 _{presenti nella sovrappo-} sizione tra due scansioni adiacenti. Una volta individuati i punti comuni si esegue una semplice trasformazione di sei parametri (3 rotazioni e 3 traslazioni) nei quali si possono rototraslare i punti di una scansione traferendo il sistema di coordinate all’interno dello spazio virtuale della scansione assunta come sistema di riferimento principale40_.

Al fine di ridurre la possibilità di compiere errori accidentali, è stato preparato un documento di Excel nel quale sono stati tabulati i target nella colonna delle ordinate e le scansioni lungo le ascisse, segnando i target e i punti omologhi indivi- duati in ogni scansione.

Le nuvole dei punti ottenute con strumenti laser scanner Leica Geosistem, sono state direttamente importate nel sof- tware Cyclone, all’interno del quale sono stati riconosciuti manualmente i target e nominati seguendo la nomenclatura segnalata per il rilievo topografico, in modo da avere la cor- rispondenza diretta tra nuvola laser scanner con nuvola dei punti del rilievo topografico.

Le nuvole dei punti ottenute con lo strumento laser Faro Fo- cus 3D sono state trattate con un processo di elaborazione che comprende l’uso di un software specifico per gli stru- menti della Cam2 Faro (Faro Scene/Survey), esso ha per- messo di trattare la nuvola dei punti con il riconoscimento automatico dei target provenienti dal rilievo topografico. Di ciascun file originale FLS è stata prodotta una versione in formato PTX41, formato condiviso dagli applicativi che gestiscono points cloud e utile per l’archiviazione a lungo termine del dato raccolto; successivamente sono state impor- tate in ambiente software Leica Cyclone, dove è stato effet- tuato il completamento della registrazione.

Strutturato il database della nuvola dei punti del complesso rilevato vengono definite le modalità di estrazione dei dati metrici e delle informazioni necessarie a rappresentare e do- cumentare la struttura architettonica.

La banca dati così composta è il risultato finale dell’inte- grazione del rilievo topografico e del rilievo laser scanner, è corpo fondante, ma ancora non sufficiente, del processo di acquisizione delle informazioni metriche previste per questo lavoro di ricerca. L’alta affidabilità metrica e l’alta quantità di informazioni sull’architettura permettono di costituire un importante corpus documentario dello stato attuale dell’edi- ficio, memoria affidabile che può costituire la base per mol-

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113 teplici livelli di lettura.

Dal database dei dati acquisiti si possono generare succes- sivi livelli di indagine, magari non espressi o ritenuti di interesse dal presente percorso di ricerca; in questo senso la possibilità di interrogare ed estrapolare porzioni di dato rilevato secondo infinite possibilità di aggregazioni visive, consente di sviluppare osservazioni critiche anche in futuro. Le informazioni contenute, che descrivono lo stato dei cor- pi di fabbrica alla data del rilievo, interrogate liberamente

risultano fondamentali per ottenere adeguati monitoraggi delle strutture, attraverso confronti con eventuali rilievi che saranno realizzati in futuro.

Il confronto tra rilievi laser scanner eseguiti nel tempo può essere utile per una lettura dei cambiamenti macroscopici, per successive operazioni di restauro o di costruzione di nuove aggregazioni edilizie, fornendo informazioni di pre- cisione sulle deformazione plastiche dei singoli apparati murari42_.

Processo di registrazione della nuvola di punti con software Cyclone. L’applicativo riconosce i punti omologhi, precedentementi segnalati dall’operatore, ed esegue la rototraslazione dei punti della singola scansione all’interno del sistema di un unico sistema di riferimento.

Processo di registrazione della nuvola dei punti acquisita con strumento laser scanner Faro Focus 3D con l’utilizzo del software Scene. Importazione della scansione e della nuvola di punti nel progetto di lavoro e riconoscimento automatico dei target; registrazione e rototraslazione della scansioni con il riferimento dei punti omologhi; fasi di verifica e di unione della scansione in un unico sistema di riferimento.

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115 Dal rilievo di dettaglio al rilievo di insieme e viceversa. La nuvola di punti permette di visualizzare continui cambi di scala che permettono una continua verifica del lavoro di restituzione.

Alcune fasi di accrescimento del database della nuvola di punti. In alto si evidenzia la restituzione dell’involucro estreno del complesso monastico eseguito a conclusione della prima campagna di rilevamento laser scanner. Sotto si osserva l’immagine dell’intero complesso monastico.

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117 La composizione del database della nuvola dei punti dell’eremo di Camaldoli. In alto particolare della zona di clausura destinata alle celle dei monaci, al centro il particolare della nuvola dei punti della chiesa di san Salvatore Trasfigurato, in basso particolare del piazzale di fronte all’eremo.

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119 Viste della nuvola di punti del complesso monastico. In alto vista Sud del complesso, definizione degli ambienti del primo piano a Nord del monastero (refettorio ed ambienti circostanti al centro, corridoio del dormitorio con porzione di sottotetto sotto)

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