I metodi e gli strument

Il maggior numero degli scanner oggi utilizzati per rilievo di siti o complessi archeologici utilizza le prime due tecnologie. Lo strumento in dotazione per questa ricerca è uno Z+F 5006h a differenza di fase, con delle discrete specifiche in rapporto al prezzo: una portata compresa tra i 0.4 e i 79 m, un intervallo di risoluzione di 0.1 mm e una capacità di

99 _{Sulle principali tecniche e strumenti per il rilievo tridimensionale in archeologia si veda RUSSO,}

acquisizione massima di 1.016.027 pixel/sec per un errore lineare inferiore al millimetro100_.

L’emettitore è montato su un corpo che ruota intorno ad un asse verticale per 310°, lo strumento non rileva lo spazio inferiore occupato dal treppiede, mentre la base dello stesso ruota orizzontalmente per 360°, acquisendo l’intera area circostante. Lo specchio rotante sull’asse orizzontale permette d’indirizzare il laser a velocità elevatissime, fino ad un milione di punti al secondo, rilevando qualsiasi superficie riflettente nel raggio di 79 metri.

Lo strumento ha la possibilità di lavorare su cinque differenti livelli di risoluzione che influiscono sulla velocità della rotazione orizzontale e sulla qualità del dato acquisito, impostando la velocità di rotazione verticale dello specchio.

In base alla velocità di rotazione orizzontale dello strumento e di quella verticale dello specchio è possibile far passare il laser più volte sullo stesso punto, ripetendo così la misura e migliorandola sia in precisione che in accuratezza, determinando una differente durata della scansione che può variare da pochi secondi a quasi mezz’ora per scansioni complete a 360°.

Ogni punto rilevato viene collocato in relazione all’origine degli assi cartesiani, rappresentati dallo strumento, in base alla distanza e alla posizione dello specchio e restituisce il punto colorato mediante una scala di grigio con un valore di riflettanza della superficie colpita dal laser.

Poiché il laser scanner in dotazione, a differenza dei modelli superiori o di altri strumenti analoghi, non dispone di una fotocamera integrata ad alta risoluzione, per colorare la nuvola di punti è stato integrato un kit colore con una fotocamera reflex dotata di fisheye.

100 _{Dati dichiarati nelle specifiche ufficiali Z+F consultate nel sito consultato nell’agosto 2017:}

Resolution Scanning time

Resolutions Pixel / 360° _{horizontal &}

vertical low quality 50 rps normal quality 25 rps high quality 12,5 rps

„ preview “ 1,250 13 sec. 25 sec. 50 sec.

„ middle “ 5,000 50 sec. 1:40 min. 3:20 min.

„ high “ 10,000 1:41 min. 3:22 min. 6:44 min.

„ super high “ 20,000 3:22 min. 6:44 min. 13:28 min.

„ ultra high “ 40.000 - 13:38 min. 26:36 min.

Fig. 8. Tabella riassuntiva delle varie risoluzioni in rapporto al tempo di scansione e al numero di pixel acquisiti.

Tale fotocamera è sorretta da un supporto che, posizionato sul treppiede dopo ogni singola scansione, colloca l’obiettivo della camera esattamente in corrispondenza del punto di origine del raggio del laser scanner. Mediante l’utilizzo del software proprietario Z+F Laser Control101 _{è possibile allineare le immagini alle scansioni, permettendo così la} colorazione della nuvola di punti e caratterizzando le superfici acquisite con un elevato livello di dettaglio, che potrà restituire rappresentazioni planari, sezioni e fotopiani sia 2D che 3D.

Il software suddetto è in grado di scaricare le scansioni dallo strumento mediante il suo sistema wireless per poi effettuare la registrazione delle stese, il filtraggio e una serie di attività di post elaborazione, quali, appunto, la colorazione della nuvola di punti.

L’utilizzo del laser scanner nel sito di Sant’Imbenia è stato necessario per acquisire l’intera superficie finora indagata e posizionare una serie di capisaldi che verranno utilizzati per l’intero processo di rilievo fotogrammetrico delle singole capanne e per aggiornare le planimetrie bidimensionali prodotte fino ad oggi con un livello maggiore di precisione grazie a una serie di tagli consecutivi, orizzontali e verticali dell’intera area di scavo, secondo piani arbitrari che hanno attraversato l’intero sito archeologico.

101 _{Il software è scaricabile in versione di lettore dal sito Z+F, ma è utilizzabile in versione completa}

solamente mediante una chiave hardware. Il link verificato nell’agosto 2017 è il seguente: http://www.zf- laser.com/Z-F-LaserControl-R.laserscanner_software_1.0.html?&L=1

Fig. 9. Il laser scanner Z+F IMAGER® 5006h al lavoro a Sant’Imbenia, nell’ambiente 47. Nel caso di Sant’Imbenia l’intera scansione laser è stata realizzata in tre giorni di acquisizioni, per un totale di cinquantatré stazioni prive della texture a causa delle pessime condizioni di luce al di sotto della tettoria che protegge l’area di scavo.

Nello sviluppo del progetto è stato fondamentale definire prioritariamente i metodi e gli strumenti da utilizzare, tenendo conto dei diversi livelli informativi da registrare, della scala e del livello di dettaglio da ottenere nell’acquisizione dei dati spaziali.

L’integrazione tra i due differenti sistemi di acquisizione attraverso sistemi ottici passivi (Image-based Modeling, IBM) e sistemi ottici attivi (Range-based Modeling, RBM) ha permesso di realizzare dei modelli dai quali è ora possibile ricavare qualsiasi rilievo o elaborazione 3D, con formati d’interscambio utilizzabili su qualunque applicativo e secondo standard internazionali.

Fig. 10. La nuvola di punti e una parte delle stazioni (rappresentate dalle sfere) relative al rilievo laser scanner nel sito di Sant’Imbenia.

Tale livello di documentazione ha permesso d’implementare una piattaforma GIS 2D/3D dell’ambiente 47, usato come test, e contemporaneamente, sulla base del rilievo fotogrammetrico e laser scanner, di tentare la ricostruzione dell’abitato intero portando tale piattaforma virtuale sulla piattaforma Unity, creando un sistema interattivo per rendere più avvincente la comunicazione e simulando una vera e propria visita del sito mediante la creazione di un ambiente 3D, che, come in un videogioco, consente di muoversi all’interno del sito nuragico così come poteva apparire durante la prima età del Ferro.

È stato ampiamente dimostrato come, attraverso l’uso delle dinamiche tipiche dei giochi e delle tecniche di game design, sia possibile promuovere la valorizzazione e la divulgazione del patrimonio storico e archeologico, stimolando il coinvolgimento del pubblico e offrendo un’esperienza di visita originale e interattiva102_.

L’utilizzo di Unity ha permesso di ricostruire il paesaggio archeologico con una scala differente rispetto a quella acquisita sul campo a vantaggio di una più semplice giocabilità

102 _{Per un quadro completo sui progetti legati alla gamification si vedano i lavori di Fabio Viola.}

e gestione delle informazioni legate ai contesti archeologici, rappresentate attraverso un supporto immersivo sul quale sono basate oggi numerose piattaforme video ludiche.

Fig. 11. Il rilievo fotogrammetrico della Piazza di Sant’Imbenia.