Prima di passare ad esporre la me- todologia utilizzata per le principali procedure adottate nel rilievo del bat- tistero di Pisa, è bene prendere in esame un sintetico panorama delle tecnologie maggiormente diffuse per il rilievo digitale, questo come pre- messa utile a capire successivamente le ragioni delle scelte vincolate alle strumentazioni effettivamente impie- gate e le prospettive di sviluppo nella progettazione di rilievi basati su sistemi tecnologici evoluti.
Negli ultimi anni le tecnologie di ri- lievo digitale hanno visto una notevole e rapida evoluzione, rendendo sempre più pratici ed utilizzabili anche da operatori privi di una vasta formazio- ne specifica sistemi che permettono di restituire modelli digitali di spazi, oggetti, e architetture.
Al tempo stesso il continuo per- fezionamento dei software per la modellazione di elementi tridimen- sionali e per la resa fotorealistica di questi hanno reso possibile, con sempre maggior semplicità, creare immagini di oggetti “virtuali” (usan- do l’abusatissimo termine) impiegati per realizzare immagini difficilmente distinguibili, a colpo d’occhio, dalle riprese di un buon fotografo.
Tuttavia, alla richiesta di produrre
un modello tridimensionale digitale rappresentante un elemento reale, si devono fare delle scelte importanti ed impegnative che determineranno la qualità del risultato ottenuto, il suo costo e la sua efficacia rispetto alle fina- lità nelle quali l’operazione di creazione del modello si colloca.
I sistemi di rilevamento tecnologica- mente più evoluti (come gli scanner laser 3D a triangolazione o a tempo di volo e le range camera) permettono di ottenere modelli assolutamente precisi e dettagliati che offrono un forte effet- to grafico già dalla prima acquisizione, ma di contro richiedono competenze specialistiche, costi elevati delle attrez- zature, disponibilità di workstation con livelli di prestazioni elevatissimi. L’utilizzo di strumenti con tecnologie maggiormente consolidate e di conse- guenza di più facile reperibilità (come le stazioni totali o i sistemi software per la fotogrammetria monocamera), richiede comunque delle competenze avanzate nella gestione del progetto di rilievo oltre ad una particolare perizia nel definire quest’ultimo in modo da ottenere la corretta attendibilità del risultato rispetto alle finalità d’uso del modello, magari con un’unica soluzio- ne di acquisizione delle informazioni. In ultima analisi, poi, ci si può trovare nelle condizioni di poter ricorrere esclusivamente a strumenti tradiziona-
li, ovvero ad operare per rilievo diretto, eventualmente con il supporto di stru- menti manuali specifici come la dima; in questo caso il rapporto finalità del rilievo - accuratezza delle misurazioni dovrà essere particolarmente curato per evitare di ottenere risultati inadatti allo scopo prefissato.
Nel rilievo tradizionale, il rilevatore pianifica il proprio lavoro in modo da eseguire le misurazioni di quanto ritenuto necessario per comprendere e per rappresentare correttamente il ma- nufatto oggetto di studio. Ovviamente la completezza della misurazione è rela- tiva al tipo di strumentazione in uso e alla capacità dell’operatore di far buon uso di quanto a disposizione.
Le tecnologie di rilevamento digitale permettono di cogliere un enorme numero di misure in un tempo molto breve, in maniera immediata rispetto al rilievo discretizzato, producendo una sorta di modello intermedio, tra il reale ed il rappresentato, costituito dalla nu- vola di punti nella quale l’architettura misurata viene scomposta.
I punti colti sull’oggetto possono an- che essere molto ravvicinati e inoltre la possibilità di misurare elementi posti a grandi distanze rende possibile raggiungere la totalità dell’oggetto rilevato senza bisogno di impalcature. Ogni scanner laser ha, ovviamente, una serie di limiti, questi sono dovuti in-
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Fig. 1 - Organigramma del processo di acquisizione delle informazioni nel rilievo digitale.
nanzitutto all’ampiezza dell’angolo di campo secondo cui il segnale laser può operare, e dal fatto che per poter essere
misurato, il punto deve essere raggiun- to dal segnale, per cui, se un elemento transitorio (come un passante) oppu-
re permanente (come un pilastro) si trova sul percorso del segnale, questo misurerà esclusivamente la distanza sul
primo elemento raggiunto, generando un vuoto per tutta l’area equivalente all’ombra proiettata dall’ostacolo se- condo la sorgente del laser.
In altre parole, come una sorgente di luce posta di fronte ad un oggetto ne proietta l’ombra su tutto ciò che si trova dietro l’oggetto stesso, così que- sti sistemi di misurazione presentano spesso delle ombre che all’atto pratico risultano essere parti non misurate del soggetto. Tecnicamente queste aree nulle sono dette “spazi di occlusio- ne”.
Ne consegue che tra la limitatezza dell’angolo di campo dello scanner e gli spazi di occlusione, risulta sempre necessario eseguire un certo numero di scansioni sufficienti a coprire la totalità del soggetto con una serie di prese che una volta ricomposte tra di loro daranno come risultato la com- pleta nuvola di punti 3D, descrizione totale dell’oggetto rilevato.
Perché queste molteplici prese possa- no essere ricomposte tra di loro, risulta necessaria la definizione di una serie di elementi comuni di certa collocazio- ne, si procede quindi a posizionare un certo numero di mire speciali sull’or- ganismo architettonico in una misura tale da poter avere almeno tre punti comuni e non allineati ogni due scan- sioni eseguite.
Queste mire possono essere dei comu-
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Fig. 2 - Struttura principale delle strumentazioni per il rilievo digitale, suddivisione basata sulle tecnologie impiegate.
ni target catarifrangenti piani, oppure delle sfere di dimensione nota e inde- formabili, utili per permettere una facile individuazione anche se poste in forte scorcio rispetto alla sorgente del laser.
Il rilievo con il laser e la precisione della disposizione delle mire, può però non essere sufficiente a garantire la piena correttezza del modello ottenuto, spe- cialmente nel caso in cui l’architettura rilevata sia molto grande e le scansioni molto numerose.
A garantire e a permettere la geore- ferenziazione del rilievo si ricorre in genere all’apporto di un completo rilievo topografico, eseguito su tutti i target applicati, oltre che su un certo numero di punti di verifica.
La nuvola di punti radi generata secondo il rilievo topografico e la moltitudine di nuvole di punti fitti generata dagli scanner, vengono infi- ne ricomposte per generare un unico grande modello complessivo, fase pre- liminare di ogni successivo passaggio di elaborazione.
Quanto appena esposto è parte del contesto operativo valido per tutte le apparecchiature attualmente diffuse per il rilievo digitale, per alcune di queste un problema può risultare particolarmente accentuato oppure divenire marginale in virtù della mo- dalità operativa dell’apparecchiatura
stessa, ma per tutte le strumentazioni cose come gli spazi di occlusione, la necessità di referenziare le varie prese, il rapporto con gli errori propri della misurazione, e la necessità di software adeguati all’hardware in uso, sono ele- menti fondamentali per una corretta impostazione del rilievo.
Se si prendono quindi in conside- razione le principali tipologie di strumentazioni per il rilievo digitale, queste possono essere distinte o per tipo di area operativa, ovvero breve, medio o lungo raggio, o per tecnologia utilizzata per l’esecuzione del rilievo. Ovviamente le due distinzioni sono legate tra loro, in quanto i sistemi a lungo raggio richiedono l’uso di determinate tecnologie che in genere risultano meno efficaci nei rilievi di dettaglio a corto raggio.
Tuttavia poiché dovrebbe essere com- pito di chi esegue il progetto di rilievo stabilire l’insieme di strumentazioni necessarie per eseguire le misurazioni,
si procederà ad esporre le famiglie di strumentazioni suddivise per tipologie tecnologiche, in maniera da non vin- colarle espressamente ad un campo di azione, limitandosi a contestualizzarle a delle condizioni operative generiche.