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TOPOGRAFIA – FOTOGRAMMETRIA – LASER SCANNER

DAL PROGETTO DI RILIEVO ALLA ELABORAZIONE DEI DATI


Il rilievo integrato di Villa Landriani a Bernareggio (MB)

QUANDO I METODI DI RILIEVO SI COMPLETANO A VICENDA!

L’esperienza di rilievo ha intrecciato, completato ed unito le tecnologie di rilievo più moderne ed avanzate: la topografia, la fotogrammetria digitale ed il laser scanner. La 3DeFFe ha messo in campo tutte le sue competenze per il raggiungimento di questo importante obiettivo: Ing. Luca Amatori, Ing. Luigia Candelma, Arch. Andrea Manti, Geom. Vincenzo Tropiano, Arch. Giorgia Rossi che ringraziamo per l’impegno e la professionalità messe a disposizione.

Il progetto di rilievo

Le operazioni di rilievo sono state precedute da una vera e propria fase progettuale: l’integrazione di tecnologie diverse implica l’attenta predisposizione delle operazioni preliminari a ciascuna di esse nonché, naturalmente, l’approntamento di tutto quanto necessario alla conoscenza diretta del manufatto che è, comunque, sempre essenziale per la successiva corretta interpretazione ed elaborazione dei dati strumentali acquisiti. Il progetto di rilievo, in funzione dell’obiettivo del mandato, ha tenuto conto essenzialmente di:

1 – caratteristiche urbane ed ambientali del sito, condizioni di visibilità e percorribilità degli spazi esterni, necessarie sia per la fase topografica di impostazione della poligonale di rilievo sia per la fase fotogrammetrica di acquisizione delle immagini;

2 – caratteristiche del manufatto, con la definizione della poligonale topografica chiusa, dei suoi vertici principali interni ed esterni, del sistema di riferimento da impiegare;

3 – scelta della strumentazione: stazione totale per il rilievo topografico (Topcon GPT 6005, Trimble GR600), GPS per la georeferenziazione del modello (ricevitore GNSSGeomax Zenith25 pro), Sony RX100 MIII (sensore CMOS Exmor R da 1″ e 20,1 Mp, focale fissa 8,8mm, precalibrata) con asta telescopica per le riprese fotografiche dei prospetti esterni, Cam2 Focus 3D X330 per il rilievo di dettaglio degli ambienti interni di maggiore pregio architettonico.

4 – preparazione e applicazione dei marker necessari al dimensionamento ed all’orientamento del modello fotogrammetrico, all’allineamento delle nuvole da laser scanner, all’unione delle due dence cloud.

Le prima fasi di rilievo si sono svolte in più campagne in sito: la prima interamente dedicata all’inquadramento topografico con stazione totale e GPS. La seconda impiegata nell’acquisizione delle immagini fotografiche necessarie alle elaborazioni fotogrammetriche. La terza occupata alla acquisizione delle scansioni con il laser scanner.




Il rilievo topografico


La rete esterna all’edificio è fissata con stazione totale. Sono state effettuate 15 stazioni esterne e 17 stazioni interne di cui 10 al piano terra e 7 al piano primo. Tutte le stazioni sono state riferite ad una origine convenzionale del sistema di riferimento locale, posizionato sul marciapiede di fronte allo spigolo sud-est del manufatto. Le stazioni esterne sono state successivamente georiferite con GPS. Da ogni stazione sono stati acquisiti i GCP precedentemente fissati di appoggio per le elaborazioni fotogrammetriche e altri punti di dettaglio sul fabbricato. Complessivamente sono stati acquisiti circa un migliaio di punti.


Rilievo fotogrammetrico

Le foto sono state acquisite da terra e, per le parti più in quota, con impiego di asta telescopica. Fotocamera utilizzata: Sony RX100 MII precalibrata. Distanza media di presa 8 mt. Totali circa 600 foto processate con Agisoft Photoscan.


Le foto sono state organizzate in sei chunk separati (prospetto nord, sud, est, ovest, prospetti sulla corte interna, scalone di accesso alla corte stessa) al fine di avere il controllo dell’errore di restituzione localizzato per ogni prospetto. Parallelamente è stato predisposto un unico file xml con le coordinate dei marker; tali marker sono stati inseriti in ogni chunk, indipendentemente dalla loro effettiva presenza nel gruppo di foto di volta in volta processato. In questo modo, l’orientamento di ogni chunk rispetto ad un comune sistema di riferimento locale ha consentito l’unione degli stessi ottenendo così il modello completo delle parti esterne. Il GSD medio finale ottenuto è stato di 0,4cm/pix. Nella fase di acquisizione delle immagini è stata posta particolare attenzione all’illuminazione naturale delle singole facciate per evitare zone sovraesposte o troppo contrastate per effetto delle possibili ombre. La sovrapposizione media delle immagini è stata tra il 70% e l’80%. Prima di fotografare le facciate interne alla corte, caratterizzate dalla presenza di grandi superfici vetrate, si è proceduto al loro oscuramento con dei teli opachi.

Rilievo con Laser Scanner

La presenza di ambienti di pregio, nonché di stati deformativi nei solai lignei e di fenomeni fessurativi ha richiesto l’impiego di strumentazione laser per un rilievo di grande dettaglio. Strumentazione impiegata: CAM2 Focus3D X330 della FARO che acquisisce 956.000 punti al secondo ed ha un range da 0,60 a 300 mt con rotazione orizzontale di 360 gradi e verticale da -60 a +90 gradi.

Sono state effettuate totali 83 scansioni di cui 71 con RGB e riflettanza e 12 con il solo valore di riflettanza, uniformemente distribuite tra il piano terra ed il piano primo. Range di precisione di allineamento scansioni 0,45 – 1 mm. Le 12 scansione prive di valore RGB sono state fatte nelle zone di passaggio (corridoi, magazzini, ecc..) tra una sala e l’altra ed utilizzate per l’allineamento delle scansioni e per il ridisegno delle geometrie in pianta.


Unione delle point clouds

Dall’unione delle nuvole ottenute dai due metodi di rilievo è stato possibile elaborare e vettorializzare piante, prospetti, sezioni in scala 1:50 e 1:20 dello stato di fatto completando ogni utile informazione sulle condizioni di degrado, deformazione e dissesto delle strutture. Infine, l’elevata precisione del modello a nuvola di punti tridimensionale ha consentito il la restituzione di particolari costruttivi e di stati di degrado del manufatto con dettaglio sia bidimensionale sia trodimensionale Nel seguito alcuni dettagli.



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