Maria Alicandro (maria.alicandro@univaq.it) SSD: ICAR/06 – Topografia e cartografia
Parole chiave
Fotogrammetria, sensori multispettrali, strutture e infrastrutture, E/HBIM.
Nel presente contributo verranno illustrate le attività di ricerca attual-mente svolte dal laboratorio di Geomatica concernenti l’utilizzo della tecnica fotogrammetrica e tecniche multispettrali, da UAV e terrestre, per la conoscenza, il controllo, e il monitoraggio di strutture e infrastrut-ture e del contributo che tali tecniche di rilievo possono fornire per la realizzazione di modelli BIM per l’esistente (EBIM) e il patrimonio cul-turale (HBIM).
Il laboratorio di Geomatica ha avviato le prime attività di ricerca su tali tematiche dal 2011 (Fig. 1), in seguito all’avvio del progetto PRIN 2010/2011: “Tecniche geomatiche innovative ed emergenti di rilievo, te-lerilevamento (da aereo, satellite, UAV) e WebGis per la mappatura del rischio in tempo reale e la mappatura del danno ambientale”, in cui l’u-nità locale dell’Università degli Studi di L’Aquila, rappresentata dal labo-ratorio di Geomatica, si è occupata dell’utilizzo della tecnica fotogram-metrica da UAV per il rilievo delle zone colpite dal sisma del 2009. Nel primo periodo, le attività sono state concentrate sulla sperimentazione delle nuove tecniche di rilievo da fotogrammetria da UAV nel contesto sismico aquilano, sviluppando indagini a differenti scale, dal singolo
edi-Maria Alicandro
ficio, ad esempio la Basilica di Collemaggio, fino all’impiego della tecnica per il rilievo di centri storici minori (Fontecchio, Villa Sant’Angelo, ecc.).
Per ogni caso di studio sono stati analizzati differenti aspetti: la valida-zione delle precisioni ottenibili, analisi di verticalità sulle strutture sto-riche colpite dal sisma, la sperimentazione di filtri per il miglioramento dell’estrazione di informazioni dagli output fotogrammetrici, analisi nei centri storici (Dominici et al., 2017) fino all’ottimizzazione delle opera-zioni di cantierizzazione in situaopera-zioni post-sisma (Alicandro & Rotilio, 2019) e applicazioni nel campo dell’archeologia (Alicandro et al., 2020), Alicandro et al., 2018). Di recente, le attività di ricerca si sono concen-trate sulla caratterizzazione materica di strutture e infrastrutture tramite tecniche di rilievo fotogrammetrico integrato con rilievo multispettrale, sia da UAV che terrestre.
Figura 1. Attività del laboratorio di Geomatica.
In questo contesto, uno dei primi lavori ha riguardato lo sviluppo di una metodologia non distruttiva per lo studio del degrado superficiale di ponti e viadotti in calcestruzzo armato. In particolare, a partire dal rilievo fotogrammetrico sono state sviluppate tecniche di estrazione e classifica-zione automatica tramite Object-Based Image Analysis (OBIA). La me-todologia sviluppata permette di generare mappe di degrado provenienti da rilievi metrici utili per confronti ripetibili nel tempo al fine di valutare l’evoluzione del degrado (Zollini et al., 2020).
Sempre sullo stesso filone di ricerca, un altro contributo concerne l’utilizzo delle immagini multispettrali per la caratterizzazione mate-rica del patrimonio costruito. In questo lavoro è stata investigata una metodologia basata sull’utilizzo di immagini multispettrali, acquisi-te con una camera reflex modificata e inacquisi-tegrata con diversi filtri che acquisiscono lo spettro elettromagnetico nelle singole bande (ultra-violetto, blu, verde, rosso e infrarosso), per l’estrazione automatica di informazioni materiche del patrimonio costruito. In particolare, una sperimentazione è stata eseguita su un caso di studio in Spagna, nella città di Valencia, “Torres de Serranos”. Il monumento rappresenta la porta d’accesso della città e la costruzione risale al 14° secolo come par-te della cinta muraria difensiva. In passato, la Torre ha subito differenti interventi di restauro e conservazione e nel 1586 è stata convertita a prigione (1586-1872). Durante tali interventi, i materiali originali, o per motivi di degrado o per motivi legati alla funzionalità dell’edifi-cio, sono stati spesso sostituiti con altri molto simili. L’applicazione di tecniche di Image Processing (Principal Component Analysis) sulle immagini multispettrali acquisite, ha permesso di indagare la presenza di materiali simili, non distinguibili analizzando le singole firme spet-trali dei materiali.
Le tecniche di indagine materica e le relative metodologie di estrazio-ne automatica, integrate con il rilievo metrico, svolgono un importante ruolo per lo sviluppo di modelli E/HBIM declinati per la conoscenza e la gestione di strutture e infrastrutture.
Parallelamente le attività del laboratorio sono incentrate anche sull’a-spetto dedicato alla modellazione 3D a partire dalle nuvole di punti generate da processi di acquisizione mediante strumenti a scansione e
Maria Alicandro
tecniche fotogrammetriche terrestri e da UAV. In particolare, si stanno indagando tecniche di modellazione semi-automatica per la restituzione dei modelli 3D e la relativa valutazione del grado di precisione e di accu-ratezza del modello ottenuto che ne influenza in modo determinante il possibile uso per le successive fasi di progettazione di interventi di recu-pero, restauro, conservazione e valorizzazione.
GRUPPO DI RICERCA E PROGETTI FINANZIATI
Componenti del gruppo di ricerca: Prof.ssa Donatella Dominici, Maria Alicandro (ricercatrice), Sara Zollini (assegnista di ricerca), Nicole Pa-scucci (dottoranda).
Principali collaborazioni attive interne: Laboratorio di Chimica e Tec-nologia dei materiali per i sistemi edilizi e l’ambiente (resp. Scientifico:
Prof. Raimondo Quaresima) e Gruppo di ricerca di produzione edili-zia (responsabile scientifico Prof. De Berardinis).
Principali collaborazioni attive esterne: Centro di Ricerche Semeion (Roma).
Principali collaborazioni attive estere: prof. José Luis Lerma, Universi-tat Politècnica De València, Departamento De Ingeniería Cartográfi-ca, Geodesia Y Fotogrametría (Spagna).
Le attività sono in parte finanziate dal progetto “PON Ricerca e Innova-zione 2014-2020 – AInnova-zione I.1 “AttraInnova-zione e Mobilità dei ricercatori”
Attività 1, Rif. AIM 1871518–1, Area SNSI Cultural heritage.
BIBLIOGRAFIA
Dominici D., Alicandro M., Massimi V. (2017). UAV photogrammetry in the post-earthquake scenario: case studies in L’Aquila. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 8(1), 87-103.
Alicandro M., Dominici D., Quaresima R., Zollini S., De Luca D., Pie-trangeli S. (2020). Geomatic multiscale approach for the conservation of archeological sites: the case of Alba Fucens (L’Aquila-Italy). In IOP
Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 949, No. 1, p. 012032). IOP Publishing.
Alicandro M., Rotilio M. (2019). UAV photogrammetry for resilience management in reconstruction plan of urban historical centres after seismic events. A case study. The International Archives of Photogram-metry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 42, 55-61.
Alicandro M., Dominici D., Buscema P. M. (2018). A new enhance-ment filtering approach for the automatic vector conversion of the UAV photogrammetry output. In Euro-Mediterranean Conferen-ce (pp. 312-321). Springer, Cham.
Zollini S., Alicandro M., Dominici D., Quaresima R., Giallonardo M.
(2020). UAV photogrammetry for concrete bridge inspection using object-based image analysis (OBIA). Remote Sensing, 12(19), 3180.