Blog ESACH | L'applicazione delle tecniche avanzate di rilievo nel Palazzo Ducale di Mantova, Italia

La European Heritage Tribune e ESACH credo che sia importante condividere le prospettive dei giovani sul patrimonio culturale. Pertanto, il blog ESACH presenta post di blog scritti dai membri dell'associazione impegnati nei colloqui ESACH. Questo post del blog è stato scritto da Laura Cerliani e Annachiara Colombo, due dei relatori del Talk on New Technologies in Cultural Heritage di novembre 2020.

L'obiettivo principale di agrimensura in ambito architettonico è quello di condurre alla conoscenza dell'oggetto attraverso la definizione di un modello interpretativo del manufatto. Negli ultimi anni l'applicazione di tecniche avanzate di rilievo ha notevolmente ampliato le possibilità di comprensione, indagine e resa dell'architettura storica e, a tal proposito, il lavoro svolto su Palazzo Ducale a Mantova durante il Tecniche avanzate di indagine class presso il Politecnico di Milano fornisce un contributo esemplare al dibattito sulle tecnologie avanzate applicate al rilievo del patrimonio costruito.

Oggetto della campagna di raccolta dati, Palazzo Ducale, è un vasto complesso architettonico che sorge nella parte alta di Mantova, e che corrispondeva al nucleo originale della città antica. Poiché il palazzo è costituito da numerosi edifici, corridoi, gallerie, cortili e giardini, il tutto si è sviluppato come un microcosmo che occupa un'area urbana estesa ed è stato definito come un palazzo a forma di città.

In particolare, l'attività di rilievo condotta insieme al Prof.Francesco Fassi ha mirato ad utilizzare l'acquisizione del rilievo 3D per elaborare i dati metrici 2D necessari per definire, in una fase successiva, il progetto di conservazione finale del Progettazione e storia dell'architettura Laurea Magistrale al Politecnico di Milano.

Scanner laser statico terrestre

I range scanner sono strumenti senza contatto che emettono luce laser per effettuare misurazioni: ricevono e analizzano il segnale della radiazione riflessa per campionare l'oggetto in punti di coordinate 3D. Oggi sono disponibili ampie varietà di tali scanner per acquisizioni digitali di oggetti 3D e, in particolare, il rilievo di Palazzo Ducale ha richiesto Laser Scanner Terrestri sia in modalità statica che dinamica.

Figura 1: Palazzo Ducale, foto di Marco Introini. Fonte: Marco Introini, Luigi Spinelli, Architetture a Mantova. Da Palazzo Ducale alla Cartiera Burgo, Silvana Editoriale, Cinisello Balsamo, 2018

L'obiettivo principale nell'applicazione del Laser Scanner Statico Terrestre è stato l'acquisizione 3D di una piccola porzione dell'intero complesso, corrispondente a quello che è noto come Palazzo del Capitano [Figura 1]. Questo strumento fornisce acquisizioni lente caratterizzate da alta precisione e risoluzione di misura. Prima di iniziare il rilievo Static Terrestrial Laser Scanner, è importante impostare i parametri per la risoluzione dell'acquisizione secondo la scala di rappresentazione dei disegni previsti.

Dopo la raccolta dei dati, il risultato viene mostrato attraverso l'elaborazione di una nuvola di punti: trattandosi di un insieme di punti definiti in coordinate xyz che rappresentano la superficie esterna dell'oggetto e che possono essere aperti e visualizzati in AutoDesk ReCap (Reality Capture) . La densità della nuvola di punti esprime la risoluzione dell'acquisizione e, in questo caso, per ottenere la nuvola di punti finale sono state necessarie più di cento scansioni diverse acquisite da posizioni diverse. Per rendere le informazioni in metrica 2D, è di seguito possibile importare la nuvola di punti in Autocad, che servirà per impostare la posizione dei piani di sezione secondo i disegni necessari.

Figura 2: Sezione longitudinale - Nuvola di punti del Palazzo del Capitano in Autocad

Le immagini [Figura 2, Figura 3] mostrano la nuvola di punti importata nel software e la definizione del piano di sezione. Questo servì per ottenere la sezione longitudinale dell'Armeria, spiegando così in dettaglio le sue caratteristiche e il suo rapporto con le strutture inferiori di Corte Vecchia.

Figura 3: Sezione longitudinale - Risultato finale dopo l'elaborazione dei dati

Modalità dinamica scanner laser terrestre

La Modalità Dinamica del Laser Scanner Terrestre è un modo inedito di raccogliere dati: apre le tecniche di rilievo a un panorama più accessibile, soprattutto in termini di utilizzo dello strumento. Questa modalità permette di catturare la morfologia di un edificio e di definirne la nuvola di punti semplicemente camminando lungo il relativo spazio con l'ausilio di uno zaino su cui è posizionato lo strumento di rilevamento.

La modalità dinamica è una combinazione della mappatura mobile con il rilevamento laser scanner basato sulla portata. Da un lato dà la possibilità di mappare il percorso di rilievo grazie ad un sistema GPS autoregolato, mentre dall'altro il laser scanner è in grado di costruire in tempo reale la nuvola di punti.

In concreto, uno scanner laser e una fotocamera sono installati su uno zaino che, nel nostro caso, è stato facilmente indossato sia dal professore che dagli studenti. Lo strumento era collegato a uno schermo pad attraverso il quale abbiamo potuto visualizzare in tempo reale sia la costruzione della nuvola di punti che il nostro percorso di rilievo. Quest'ultima modalità di rilevamento ha richiesto circa due ore e, in questo arco di tempo, sono stati rilevati la maggior parte degli spazi aperti e delle piazze di Palazzo Ducale insieme ad alcuni ambienti interni solitamente chiusi al pubblico.

Figura 4: vista tridimensionale della nuvola di punti rilevata dallo zaino, da Autodesk Recap

Facendo riferimento al Dynamic Laser Scanner, un altro aspetto che deve essere considerato durante la fase di rilievo è la velocità di camminata del topografo in quanto questa influenza sia la risoluzione che la densità della nuvola di punti che si sta costruendo. Pertanto, il miglior espediente sarebbe ripetere la raccolta delle informazioni alcune volte e con una bassa velocità di camminata, questo per facilitare la scansione del ricordo dei riflessi di luce da tutte le superfici colpite. 

L'immagine [Figura 4] mostra la nuvola di punti finale una volta importata in ReCap e, come per lo scanner laser statico, è possibile utilizzare il modello per ricostruire piante, sezioni e altri disegni [Figura 5].

Figura 5: Sezione longitudinale della chiesa di Santa Barbara e Giardino Pensile, dalla nuvola di punti

Uno degli elementi determinanti di un Rilievo Dinamico è stato l'opportunità offerta dallo strumento di studiare le interrelazioni tra le parti di Palazzo Ducale. Infatti, non stavamo rilevando una singola stanza, ma l'intero complesso, e, in questo modo, abbiamo potuto analizzare come i pezzi si compongono in un insieme coerente, districandosi tra esigenze topografiche e paesaggistiche [Figura 6].

Figura 6: Sezione longitudinale della chiesa di Santa Barbara e Giardino Pensile, risultato finale

Pro e contro delle due tecniche di rilevamento

Dopo l'analisi riteniamo opportuno riassumere le tecniche attraverso il loro confronto. In un primo momento, bisogna riconoscere che entrambi sono per il momento accessibili solo a un ristretto numero di esperti, a causa del costo del denaro e anche delle competenze specifiche richieste. Inoltre, per quanto riguarda i dettagli di elaborazione, la modalità statica richiede un tempo di elaborazione dei dati tra l'acquisizione delle informazioni e l'elaborazione del disegno, non è il caso della modalità dinamica che è appunto ciò che la rende più gestibile. Tuttavia entrambe le tecniche possono essere considerate fondamentali in ambito architettonico e urbano anche se si applicano a situazioni diverse in quanto focalizzate su esigenze diverse: ormai l'accuratezza di quella statica non può essere raggiunta da quella dinamica, mentre quest'ultima consente una da effettuare un'indagine più ampia e completa.

Uno dei compiti più grandi per un architetto che si avvicina all'intervento sull'ambiente costruito esistente è l'analisi preliminare del sito. Poiché molto spesso non è possibile visitare il luogo di persona, ai praticanti viene chiesto di raccogliere informazioni da fonti Internet, biblioteche e libri. A tal proposito, la costruzione di una nuvola di punti urbana riferita a monumenti storici e illustri rappresenterebbe un primo passo verso la prossima frontiera della mappatura informativa. Condividendo questa documentazione, infatti, sarebbe consentito comprendere meglio le caratteristiche del luogo, approfondire la ricerca.

Circa gli autori

Laura Cerliani è una studentessa di Laurea Magistrale al Politecnico di Milano, dove frequenta la Laurea Magistrale in Progettazione e Storia dell'Architettura. L'alto interesse per il patrimonio culturale e la conservazione l'ha portata ad aderire a ESACH e ad approfondire le tecniche di rilevamento e le pratiche di manutenzione nei siti storici.

Annachiara Colombo è uno studente laureato in Storia e Design dell'Architettura presso il Politecnico di Milano. Durante i suoi anni di studi ha attraversato diversi approcci progettuali e ha sviluppato un interesse per l'architettura come pratica creativa che collega la città con gli abitanti. È appassionata del patrimonio culturale e del rapporto tra vecchio e nuovo in architettura.

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