DRONI, LASER SCANNER, PARCO STORICO: RILIEVO INTEGRATO

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Il rilievo fotogrammetrico con drone e laser scanner nel Parco del Castello Ducale di Agliè: il contributo della 3DeFFe.

Abbiamo collaborato nelle complesse operazioni di rilievo per la conoscenza del Parco del Castello di Agliè (TO) e sue pertinenze architettoniche offrendo le nostre specifiche competenze nel rilievo aerofotogrammetrico con drone (vai al modello) e nel rilievo laser scanner delle emergenze architettoniche tra cui in particolare la monumentale Fontana dei Collino vicino al Castello  (visualizza il modello 3D animato texturizzato della fontana), l’imbarcadero e il reposoir ai bordi del grande lago.

Crediamo fortemente che la conoscenza sia il presupposto fondamentale ed irrinunciabile di ogni azione progettuale, conservativa, innovativa che il tecnico possa muovere nei confronti di un bene. Che la conoscenza sia consapevolezza, responsabilità, dominio. Che sia guida. Strumento di partecipazione di un bene o di un manufatto e mezzo di intima comunicazione con esso. Conoscere significa ascoltare. Guardare. Tacere. Abbandonarsi, malleabili, alle sensazioni ed alle sollecitazioni che un luogo ci comunica. Il rilevamento è, nella nostra esperienza, quell’insieme di comportamenti ed azioni che il tecnico mette in atto per approcciare un bene, esplorarlo, conoscerlo, carpirne i segreti. Il rilevamento è processo lento e paziente di ricerca e di indagine; esso si concretizza in una serie di azioni che consentono di indagare un oggetto in tutte le sue parti.

Il rilievo del Parco del Castello Ducale di Agliè ha richiesto sin dalle prime fasi, l’impiego sinergico di diverse competenze, tecnologie, strumentazioni, tra cui principalmente droni e laser scanner. Le potenzialità di queste tecnologie unitamente al lavoro di squadra hanno permesso di concentrare in tempi brevi le operazioni di acquisizione in sito nonché di produrre elaborati multidisciplinari ma nello stesso tempo interattivi tra di loro.

Il metodo più idoneo ed efficace, sperimentato più volte dalla 3DeFFe, ha messo in campo in maniera sinergica la topografia, la fotogrammetria digitale con drone ed il laser scanner.

La progettazione del rilievo è stata propedeutica alle fasi esecutive: l’integrazione di tecnologie diverse implica infatti l’esatta predisposizione delle operazioni preliminari, la pianificazione logistica dei successivi steps, la definizione delle integrazioni e cooperazioni tra tecnici diversi. Il tutto per guidare alla corretta interpretazione ed elaborazione dei dati strumentali acquisiti nonché alla produzione degli elaborati grafici finali. Il progetto di rilievo ha tenuto conto di:

1 – caratteristiche ambientali del sito, condizioni di visibilità e percorribilità degli spazi;

2 – caratteristiche dei manufatti architettonici, con individuazione dei punti più idonei allo stazionamento del laser scanner e delle modalità di collegamento con il rilievo fotogrammetrico del contesto

Da cui si è proceduto immediatamente a:

1 – scelta della strumentazione: GPS e stazione totale per il rilievo topografico e la georeferenziazione del modello, fotocamere professionali per l’acquisizione dei fotogrammi da terra e aerei, approntamento dei piani di volo con drone, laser scanner per il rilievo architettonico di dettaglio.

2 – preparazione e applicazione dei GCP (Ground Control Point) necessari al dimensionamento ed all’orientamento del modello fotogrammetrico, all’allineamento delle nuvole da laser scanner, all’unione delle dence clouds.

In particolare:

La rilievo topografico è stato il “collante” necessario per impostare, elaborare e unire i dati risultanti da rilievo fotogrammetrico con drone e laser scanner. Esso ha rappresentato la fase più importante dell’intero iter soprattutto sotto il profilo dell’impostazione del sistema di riferimento e del contenimento degli errori. Con il rilievo topografico, eseguito con stazione totale e GPS, si sono poste le basi di un sistema di riferimento locale e geografico all’interno del quale sono stati inseriti tutti i punti di rete e di dettaglio rilevati. Ad essi si è agganciata una rete di punti più fitti, acquisiti in un secondo momento, distribuiti uniformemente lungo i percorsi interni ed il sottobosco.

Modello 3D del sottobosco

Modello 3D del sottobosco del Parco del Castello di Agliè

La fotogrammetria è la tecnica che consente l’acquisizione di informazioni metriche di un oggetto tridimensionale (dimensione, posizione nello spazio, orientamento) a partire dalla elaborazione di almeno due immagini fotografiche acquisite da due punti di vista differenti. Nel caso in esame le immagini acquisite sono di tipo digitale e la loro elaborazione è avvenuta mediante specifico software professionale certificato, in grado di produrre un report di lavoro finalizzato al controllo dell’errore finale complessivo del modello. Il rilievo fotogrammetrico si è composto delle seguenti fasi:

  • acquisizione fotogrammi;
  • allineamento fotogrammi e riconoscimento GCP precedentemente rilevati con metodo topografico;
  • elaborazione modello a nuvola di punti;
  • elaborazione mesh e ortofoto georiferita;
  • restituzione e vettorializzazione piante del Parco, con estrapolazione e catalogazione delle informazioni necessarie.
Modello 3D del sottobosco

Modello 3D del sottobosco – visualizzazione tipo DEM

Considerata la conformazione e le caratteristiche ambientali del sito è stato necessario effettuare alcune campagne aeree di riprese fotografiche al fine di elaborare una ortofoto che costituisse una “quadro d’unione” dell’intero sito. Successivamente sono state effettuate delle campagne di rilievo fotografico da terra, al fine di rilevare il parco nelle zone interne e di sottobosco.

I voli aerei sono stati effettuati a due diverse quote, a 65 metri e a 100 metri dal punti di decollo, fissato in cima alla Fontana dei Collino. Le riprese terrestri sono state effettuate ad una quota media di circa 3 metri dal suolo percorrendo tutti i sentieri interni al parco in maniera tale da ottenere la necessaria ed adeguata sovrapposizione dei fotogrammi.

posizione dei punti di presa effettuati con dron

posizione dei punti di presa effettuati con drone per successiva elaborazione fotogrammetrica

L’impiego della strumentazione laser scanner 3D ha consentito di completare l’acquisizione dei dati di dettaglio dei manufatti architettonici e della Fontana dei Collino.

I punti in cui posizionare il laser per le rilevazioni sono stati preliminarmente studiati in maniera tale da ridurre e/o compensare le zone d’ombra. Particolare attenzione è stata posta al rilievo dei gruppi scultorei della Fontana dei Collino, in cui la presenza dello specchio d’acqua circostante avrebbe potuto creare riflessi e disturbi nel modello finale. In tal caso è stato infatti opportuno concentrare alcune scansioni in orari crepuscolari, ossia in assenza di illuminazione solare diretta sui monumenti.

GIS del parco

GIS del parco: mappatura interattiva e multidisciplinare delle informazioni tratte dal rilievo fotogrammetrico con drone e laser scanner del Parco

Il delicato lavoro è consistito nell’unione, sulla base del comune sistema di riferimento locale impostato ed acquisito con strumentazione topografica, il modello fotogrammetrico a nuvola di punti con il modello laser scanner. L’operazione è stata effettuata tenendo conto della “densità” dei due modelli, necessariamente diversa in quanto derivante dall’impiego delle due metodologie diverse. Dal modello complessivo, da questo è stato possibile estrapolare piante, prospetti, sezioni, dettagli costruttivi e decorativi, nonché tutte le informazioni necessarie al completamento del rilievo.

La post elaborazione è consistita nella vettorializzazione dei disegni principali delle emergenze architettoniche, nonché la creazione di una mappatura GIS del parco, con indicazione dei manufatti, dei percorsi, delle canalizzazioni, delle tipologie vegetali presenti (oltre 5000 alberi) e loro preliminare dimensionamento e indicazione dello stato di salute.

Il lavoro è stato eseguito dalla squadra della 3DeFFe, per l’Arch. G. Ferraris (su incarico del Polo Museale del Piemonte). Si ringraziano per l’attiva e proficua collaborazione l’Arch. Andrea Manti (SudArch Lab, scansioni ed elaborazioni laser) e l’Arch. Patrizia Franco (rilievi in sito ed elaborazioni GIS).

Ci occupiamo di riprese aeree a bassa quota e di servizi integrati di geomatica, fotogrammetria digitale e rilievo laser scanner applicati all’ingegneria, all’architettura, alla geologia. Operiamo nel Nord e Centro Italia, con basi operative a Torino, Bergamo e Perugia. Siamo operativi anche in Costa Azzurra.