Rilievo 3D Laser Scanner della Chiesa San Sebastiano di Caltanissetta 

Rilievo 3D Laser Scanner della Chiesa San Sebastiano di Caltanissetta


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Integrazione con rilievo Fotogrammetrico - Target 2D e 3D

Premessa

Il rilevamento nel settore dei Beni Culturali può essere condotto oggi in modo efficace integrando alle tecniche di rilevamento diretto e sistemi di fotogrammetria non convenzionale e del laser a scansione.

Dall'elaborazione dei dati di campo si realizzano prodotti a valenza metrica, di natura vettoriale (come nel nostro caso) e/o raster, che possono essere di qualità paragonabili ma che si differenziano per alcuni aspetti operativi e per le applicazioni che possono consentire.

I rilievi della Chiesa di S. Sebastiano - caso concreto di grande interesse storico ed architettonico per il patrimoni ecclesiastico della città di Caltanissetta -, sono stati condotti, principalmente, con laser a scansione, integrato con rilievo fotogrammetrico e diretto (con rotelle metriche e livelli digitali).

Committente dott. arch. Carla Lupo.

La Direzione Tecnica del Servizio è stata eseguita dal dott. arch. Carla Lupo.

Il Rilievo è stato realizzato dal team della divisione topografia settore "3D Laser Scanner" della Sidercem s.r.l.

Il rilievo Laser

L'utilizzo della tecnologia laser scanner rispetto ai metodi tradizionali, nel campo dello "Special Survey" (rilevamenti speciali) offre i seguenti vantaggi:

  • Rilievo oggettivo, ovvero non soggetto ad interpretazioni da parte dell'operatore che con metodi tradizionali, strumenti metrici e/o topografici, potrebbe privilegiare alcuni aspetti dell'opera da rilevare piuttosto che altri;
  • Velocità di esecuzione del rilievo (in totale sono state impiegate circa 2 giornate lavorative di cui una per l'esecuzione del rilievo della facciata principale esterna).

Il risultato ottenuto in pochissimi minuti è quello di una nuvola di punti utilizzata per produrre gli elaborati tecnici richiesti (prospetto, pianta e particolari).

Caratteristica del Laser Utilizzato

  • Laser Modello LS80 della CAM2Faro® serial number LLS00700222 - Conformità 30/06/03
  • Raggio d'azione dello strumento : minimo 40 m - massimo 80 m
  • Risoluzione : minima 5000*2500 p.ti - massima 28 Mio p.ti.
  • Tempo di scansione: minimo 160 sec. - massimo 15 minuti.
  • Campo visivo verticale: 320°.
  • Campo visivo orizzontale: 360°.

Il rilievo fotogrammetrico

L'acquisizione delle immagini di alcune parti della facciata di S. Sebastiano è stata eseguita con la camera modello Nikon D200® [diotrica incorporata (-2.0 to +1.0m-1), e accomodamento oculare pari a 19.5mm (-1.0m-1), una copertura di fotogramma di circa il 95% (verticale ed orizzontale) e ingrandimento divisione pari a 0.94x (con obiettivo 50mm su infinito; -1.0m-1)].

Le prese sono state effettuate come segue:

  • Per le parti più alte rispetto al piano di strada dal campanile del Duomo ubicato di fronte a circa 50÷55 m;
  • Per alcuni particolari architettonici direttamente dal ponteggio collocato lungo la facciata.

Le immagini sono state direttamente acquisite direttamente dalla fotocamera in quanto in formato digitale (*.tiff o *.jpg).

L'elaborazione delle immagini dei singoli particolari raddrizzati prospetticamente, per la realizzazione di appositi fotopiani (cfr.- fig. 2b). è stata eseguita con JRC 3D Reconstructor® (realizzato da: European Commission - DIRECTORATE-GENERAL - JOINT RESEARCH CENTRE) installato su un sistema operativo Microsoft Windows XP®.

La realizzazione dei fotopiani, per la restituzione degli oggetti in formato vettoriale, è stata realizzata con i metodi di fotogrammetria non convenzionale, terrestre e digitalizzata con l'ausilio della tecnologia Laser Scanner. In fase di acquisizione in sito il Laser Scanner, come verrà meglio evidenziato in seguito, produce una nuvola di punti, in cui ogni pixel corrisponde ad una coordinata spaziale X, Y e Z (cfr.- fig. 1 e fig. 1a).

Grazie alle potenzialità predette ed al risultato della scansione grezza (nuvola di punti) si è proceduto alla correlazione dei punti sull'immagine digitale e degli omologhi sulla nuvola di punti.

L'eliminazione di ovvie distorsioni è stata realizzata, quindi, definendo per ogni singola immagine almeno 20 punti di controllo, grazie alla materializzazione di diversi punti d'appoggio, oltre a quelli caratteristici e naturali del prospetto, collocando in zone strategiche del prospetto (al centro ed ai lati estremi) i target 3D (sfere di dimensione nota di plastica calibrata) e target 2D appositamente prodotti (di dimensioni note e di materiale con riflettanza nota) (cfr.- figg. 1 ed 1a) .

Modalità di esecuzione

Il Laser Scanner ha prodotto durante la fase d'acquisizione in sito le cosiddette nuvole di punti di cui, ogni pixel corrisponde a una coordinata spaziale X, Y e Z (cfr.- fig. 2 e fig. 2a).

Nella fase successiva di registrazione e visualizzazione (anche direttamente in sito - con il software Faro Scene®) vengono prodotte delle "foto" (immagine della riflettanza fino a 360°) in bianco e nero 3D (cfr.- fig. 3), in maniera esplicativa i pixel vengono colorati automaticamente con la possibilità di eseguire misure direttamente dalla "foto".

Come detto in precedenza, in meno di un minuto l'apparecchiatura può creare una scansione di 8 megapixel dell'ambiente, risultando ben 100 volte più veloce degli strumenti tradizionali. Di conseguenza, i tempi sul luogo di scansione diminuiscono notevolmente, mentre il rendimento dell'utilizzazione si moltiplica. In questo caso specifico sono state eseguite scansioni di durata media di 5 minuti per l'acquisizione di circa 7.000.000 di punti cadauna; la posizione dei punti di scansione è evidenziata nell'allegata planimetria generale in scala 1:500.

Il rilievo è stato condotto con un'apparecchiatura laser costituita da quattro moduli funzionali: sensore di distanza, asse dello specchio, asse orientabile e PC.

Le attività di rilievo della facciata esterna sono state realizzate in condizione di traffico aperto pilotato.

La fase di post-processing (realizzata con l'applicativo specifico JRC 3D Reconstructor®) ha prodotto a un modello CAD (cfr. figg. 4-5) in scala 1:50.

Lo staff della Sidercem s.r.l. precisa che le attrezzature per i rilievi ed i software per le elaborazioni dei dati fanno parte del patrimonio strumentale aziendale.

Si ringrazia l'arch. Carla Lupo per la gentile collaborazione.

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