Piazza Andrea Costa
3.4 INDAGINI LASER 3D
Qui di seguito verranno riportate le indagine effettuate tramite rilievi laser 3d dei seguenti siti Archeologici:
Area Teatro Romano;
Sito Cassa di Risparmio di Fano; Sito Ufficio Turismo di Fano; Sito Teatro della Fortuna; Museo archeologico di Fano.
L‟acquisizione in situ dei dati tramite sistema a scansione laser è stata effettuata con uno strumento scanner laser Leica C10 in dotazione al DICEA.
Lo strumento presenta le seguenti caratteristiche: • scanner laser TOF,
• 50.000 punti/sec • portata massima 300m
• risoluzione massima 1mm x 1mm • accuratezza 6mm@50m
• fotocamera 5Mpx con possibilità di prese full dome (dimensione singolo scatto 1920x1920) • possibilità di allineamento tramite:
target
scansioni libere intersezione inversa poligonale
Nella progettazione delle scansioni laser terrestre, i problemi più importanti da considerare sono la copertura di tutta la superficie dell‟oggetto e il garantire le condizioni per cui le singole scansioni possano essere poi riferite ad un unico sistema di riferimento.
La strumentazione utilizzata è stata il laser scanner Leica C10 e la macchina fotografica Nikon D90. La fase di acquisizione dei dati si è svolta durante una giornata di presa per ciascuno dei siti archeologici rilevati.
La dislocazione spaziale delle singole scansioni è stata concepita in modo da garantire il sufficiente ricoprimento dell‟intero complesso archeologico.
Per l‟allineamento sono stati posizionate tre diverse tipologie di target: HDS Twin targets Pole (paline), Black/White target (foglio A4) e HDS Tilt & Turn targets (lecca lecca).
Le griglie di risoluzione utilizzate sono state di 1 cm a 10 m (Medium Resolution) e 0,5 cm a 10 m ( High resolution).
Contemporaneamente al dato metrico, lo strumento utilizzato consente l‟acquisizione del dato radiometrico tramite camera fotografica integrata ad alta risoluzione (260 scatti con risoluzione del singolo scatto pari a 1920x1920 px), a volte non sufficientemente prestante come in situazioni di scarsa luminosità degli spazi coperti. In questi casi, si è reso necessario realizzare prese fotografiche con macchina digitale reflex, indispensabili sia per la documentazione sia per la fase di texturizzazione.
Figura 162 - Posizionamento delle stazioni di scansione sito Teatro della Fortuna.
Figura 163 - Posizionamento delle stazioni di scansione sito Ufficio Turismo.
Figura 165 - Posizionamento delle stazioni di scansione sito Teatro Romano.
Il sistema di riferimento di ogni singola scansione corrisponde con il centro di presa della stazione. La prima fase di elaborazione dati da fare è l‟allineamento (registrazione), in modo da ottenere un'unica nuvola di punti con un solo sistema di riferimento. La scelta di acquisire in campagna i target consente di ridurre molto i tempi di questa operazione. Nell‟ambiente Registration del software proprietario Leica Geosystems, si sono importati i singoli scanworld, riconosciuti automaticamente i target e creato infine un nuovo unico progetto allineato. Per migliorare i risultati sono state aggiunte operazioni di allineamento tramite procedura cloud to cloud, in cui manualmente vanno individuati punti omologhi fra le scansioni per un pre-allineamento poi perfezionato da algoritmo ICP.
L‟errore medio risultante massimo è stato pari ad 1 cm, coerentemente alle proprietà strumentali e alla dimensione delle caratteristiche minime degli oggetti. La nuvola viene ora pulita delle parti non interessate dal rilievo, opportunamente filtrata per l‟eliminazione di tutti quei punti che hanno un‟alta probabilità di non appartenere alla superficie dell‟oggetto, decimata o ricampionata secondo necessità, con un effetto di omogeneizzazione delle scansioni.
Ogni scansione viene mappata dalla panoramica sferica realizzata dalla camera integrata, cosicché ad ogni punto nello spazio corrisponde un valore RGB. Le condizioni di illuminazione esterna hanno prodotto buoni risultati, mentre, per gli interni, le nuvole sono state mappate dalle immagini fotografiche acquisite da camera esterna di maggiore qualità cromatica.
Le scansioni ora costituiscono un unico modello discreto costituito da milioni di punti colorati. L‟alto valore intrinseco di questo modello grezzo è già stato dimostrato dal nostro gruppo di ricerca in altri lavori.
Anche senza ulteriori onerose elaborazioni, navigando tridimensionalmente l‟oggetto, si possono estrapolare informazioni metriche, morfologiche e radiometriche già molto importanti, per l‟analisi, la conoscenza e la tutela del sito. Altro apprezzabile aspetto è il potere vocativo e la capacità comunicativa della sola nuvola di punti. Come risultato una perfetta carta d‟identità dello stato attuale
degli scavi nei siti del Teatro della Fortuna, dell‟Ufficio Turismo, della Carifano e del Teatro Romano di Fano.
Dopo le consuete fasi di trattamento della nuvola, sono stati realizzati gli elaborati bidimensionali e tridimensionali utili alla descrizione morfometrica del complesso secondo quanto richiesto ai fini della convenzione.
Figura 166 - Ortofoto planimetrica della nuvola di punti in scala di grigio del sito Teatro della Fortuna.
Figura 168 - Ortofoto planimetrica della nuvola di punti in scala di grigio del sito Carifano.
Figura 169 - Ortofoto planimetrica della nuvola di punti in scala di grigio dell‟intera area archeologica del Teatro Romano.
Figura 170 - Prospetto della nuvola di punti dello scavo nel sito Teatro della Fortuna con riportati i piani archeologici riferiti agli altri siti oggetto di indagine.
Figura 171 - Prospetto della nuvola di punti dello scavo nel sito dell‟Ufficio Turismo con riportati i piani archeologici riferiti agli altri siti oggetto di indagine.
Figura 172 - Prospetto della nuvola di punti dello scavo nel sito di Carifano con riportati i piani archeologici riferiti agli altri siti oggetto di indagine.
Figura 173 - Prospetto della nuvola di punti dello scavo del teatro romano con riportati i piani archeologici riferiti agli altri siti oggetto di indagine.
Da questa preziosa banca dati ottenuta, sono stati estrapolati tutti gli output possibili. Innanzitutto, con opportuni piani di riferimento, si sono generate le ortofoto e le slice per la vettorializzazione degli elaborati standard dove richiesto. La precisione e il dettaglio raggiunti finora consentono valutazioni puntuali sullo stato di fatto dell‟oggetto.
Da piani orizzontali passanti per le geometrie fondamentali, sono state disegnate le planimetrie alle quote significative, dalle quali è stato possibile analizzare con estrema precisione la geometria e le
proporzioni del manufatto. Avere il continuo controllo tridimensionale dell‟oggetto facilita il compito dell‟operatore durante la fase di restituzione. Conservato il livello di dettaglio raggiunto nell‟acquisizione, sono state eliminate le incoerenze e scelte le caratteristiche descrittive della superficie, in modo da ottimizzare la gestione del file.
Georeferenziazione
Oltre alle analisi e alle operazioni di estrazione di elaborati sul singolo sito, di fondamentale importanza in questo lavoro di ricerca sono le possibilità di indagine offerte dall‟unione dei singoli siti archeologici, diffusi nel territorio comunale, in un unico sistema informativo che li metta in relazione spazio-temporale. Tutti i site archeologici, i loro modelli discreti ottenuti dalle scansioni laser, sono stati successivamente georeferenziati grazie alla creazione di un‟ampia rete topografica di appoggio.
Di seguito sono riportate le tabelle con gli errori di georeferenziazione sui punti battuti topograficamente.
L‟errore medio è al di sotto del centimetro come richiesto dagli obiettivi di questo lavoro di ricerca.
Figura 175 - Ortofoto planimetrica della nuvola di punti in scala di grigio di tutti i siti archeologici rilevati tramite laser scanner georeferenziati tramite appoggio topografico.
Figura 176 - Vista planimetrica del DTM del centro storico e sezione longitudinale con tutte le aree archeologiche e i piani archeologici di riferimento di tutta l‟area di indagine alla quota mare.
Figura 177 - Sezione longitudinale con tute le aree archeologiche e i piani archeologici di riferimento di tutta l‟area di indagine alle quote relative al Basolato romano preso come origine del sistema di
riferimento.
Qui di seguito asono riportate le tavole dello staff tecnico:
Figura 179 - Tavola2 Laser Scanner
Figura 181- Tavola 4 Laser Scanner