REPORT FINALE. Revisione 00. Prot 102. Data 26 Novembre Autore Ing. Matteo Castelli. Certificazione di Qualita ISO 9001:2008 n

Transcript

1

2 PROGETTO DI RESTAURO DEL PONTE DI RIALTO IINCARIICO PER IINDAGIINII PRELIIMIINARII RIILIIEVO LASER SCANNER REPORT FINALE Revisione 00 Prot 102 Data 26 Novembre 2013 Autore Ing. Matteo Castelli Certificazione di Qualita ISO 9001:2008 n

3 INDICE 1. INTRODUZIONE PROSPETTO DELLE ATTIVITÀ STRUMENTAZIONE UTILIZZATA MODALITÀ ESECUTIVE Indagini Laser Scanner PROCESSING ARCHITETTONICO Indagini Laser Scanner Rilevamento degli interni degli esercizi commerciali PROCESSING ANALITICO RESTITUZIONE E CONSEGNA APPENDICE A: ABACO DEI DEGRADI

4 1. INTRODUZIONE Il presente rapporto illustra le metodologie e la strumentazione impiegata da Te.Ma.snc per l esecuzione del rilievo tridimensionale del Ponte di Rialto mediante laser scanner di alta precisione al fine di ricostruire, attraverso successive elaborazioni, l intera morfologia del ponte per fornire gli elaborati grafici relativi allo stato di fatto del manufatto. 2. PROSPETTO DELLE ATTIVITÀ 1. Mob- Demob, installazione del cantiere, reperimento informazioni geodetiche delle aree di indagine e verifica della presenza dei riferimenti plano-altimetrici disponibili. 2. Rilievo Laser Scanner nelle seguenti fasi: Acquisizione di scansioni mediante 2 scanner Faro Focus in contemporanea alla georeferenziazione dei markers per allineamento Acquisizione di immagini RGB finalizzate alla definizione degli aspetti cromatici della nuvola desunta da laser scanner, finalizzato alla generazione di ortofoto. Integrazione delle indagini con ulteriori prese fotogrammetriche finalizzate alla generazione di fotopiani. 3. Rilievo architettonico degli interni degli esercizi commerciali con tecniche di rilievo tradizionali 3. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA Durante la fase di campagna di rilievo sono stati utilizzati due laser scanner FARO FOCUS3D S, strumento con una velocità di misura di 976,000 punti/sec, distanza di misura fino a 120m e accuratezza sulla di distanza di 2mm. Per la georefenziazione dei bersagli necessari all allineamento delle numerose scansioni è stato utilizzata una Total Station TOPCON GPT9003A robotizzata, precisione di 1. L adozione combinata della strumentazione ha consentito l acquisizione delle geometrie necessarie per lo svolgimento delle successive fasi di generazione degli elaborati richiesti. Lo scanner è inoltre equipaggiato con una fotocamera integrata di risoluzione 70 megapixel che consente di ottenere una nuvola di punti colorata dell oggetto rilevato. Per aumentare la risoluzione radiometrica del modello e al fine di realizzare fotopiani della struttura è stata utilizzata una camera digitale Nikon D800E (36.3MP CMOS sensor) per l acquisizione di immagini fotografiche ad alta risoluzione con vari set di obiettivi in funzione della distanza di scatto. 3

5 4. MODALITÀ ESECUTIVE 4.1 Indagini Laser Scanner Al fine di ottenere i risultati precedentemente descritto è necessario dividere il lavoro in due fasi: la fase di acquisizione del dato metrico sul campo e la fase di elaborazione dei dati in laboratorio. La fase di rilevamento si è svolta nella giornata del 1 Agosto 2013 per quanto riguarda l acquisizione con laser scanner e stazione totale e in quella del 4 Ottobre 2013 per il rilievo fotografico di dettaglio a supporto della documentazione grafica vettoriale. Nella prima campagna di misura, durante il rilievo laser scanner, sono state effettuate 52 scansioni, 28 con uno strumento e 24 con il secondo con una risoluzione di 6mm a 10m di distanza. I punti di scansione sono stati impostati secondo un piano di rilievo definito in base alle caratteristiche dell oggetto in modo da ricoprire per intero le superfici della struttura. Il supporto topografico al rilievo tridimensionale effettuato tramite stazione totale ha permesso di acquisire la posizione di 110 target, punti rilevati anche tramite laser scanner e quindi comuni trai due sistemi. Questo ha permesso nella fase di elaborazione la georeferenziazione dei dati laser scanner acquisiti e migliorare l allineamento tra le scansioni. Nella giornata del 4 Ottobre è stato effettuato un rilievo fotografico di dettaglio su tutta la struttura. Le prese sono state fatte a varie altezze per mezzo di un asta al fine di ottenere immagini ortogonali al fronte di cui si sarebbe realizzato il fotopiano. Fig.1 :Il laser scanner FARO Focus 3D S Fig.2 :Fotocamera Nikon D800E 4

6 Fig.3 :Immagine della fase di rilievo del ponte di Rialto, con in evidenza il laser scanner in funzione sui gradini della scalinata centrale 5. PROCESSING ARCHITETTONICO 5.1 Indagini Laser Scanner La successiva fase di elaborazione dei dati acquisiti ha previsto vari sottoprocessi: importazione del dato nel software Faro SCENE pre-processamento dei dati per pulizia e ottimizzazione allineamento delle nuvole di punti, generazione nuvola di punti complessiva con dato colore associato, digitalizzazione dei dettagli architettonici attraverso il software Lupos importazione e generazione e ridisegno delle tavole in ambiente autocad. La prima fase è stata quella dell importazione del dato grezzo proveniente dai due laser scanner nel software Faro SCENE in cui si è effettuata una filtratura del dato per eliminare gli errori di acquisizione e il rumore presente e successivamente la pulizia e classificazione del dato con cui vengono eliminati i punti non contestualmente legati all oggetto, come punti di sfondo o di primo piano. La fase di allineamento delle scansioni si è basata sulla ricerca di punti noti messi dagli operatori nella scena, questi target, comuni sia al rilievo laser scanner che a quello tramite stazione totale, sono entità geometriche di vario tipo, ad esempio sfere o scacchiere e hanno permesso di restituire dati georeferenziati con precisione di pochi millimetri. Successivamente è stato generato un modello tridimensionale unico, un unica nuvola di punti densa colorata dell intero oggetto, per mezzo delle immagini digitali acquisite durante le operazioni di rilievo. La fase seguente ha riguardato la digitalizzazione del rilievo del Ponte di Rialto che si è svolta tramite l utilizzo del software Lupos e ha permesso la digitalizzazione delle strutture principali e la generazione di ortofoto dei vari prospetti e della planimetria del Ponte di Rialto. Infine è stato trasferito tutto in ambiente CAD su cui poi si è impostato il lavoro di vettorializzazione per la restituzione di piante, prospetti e sezioni alla scala architettonica 1:50. 5

7 Come ultima fase sono state elaborate le fotografie acquisite durante il rilievo fotografico del 4 Ottobre. Queste immagini, importate in Lupos, sono state proiettate sulla nuvola tramite punti in comune da cui vengono calcolati gli orientamenti sia esterni (punti di scatto) che interni (distorsioni della camere e della lente) al fine di ottenere fotopiani della struttura ad alta risoluzione. 5.2 Rilevamento degli interni degli esercizi commerciali Per quanto riguarda il rilevamento degli interni dei negozi, tale attività è stata eseguita nelle giornate del 23 luglio, 31 luglio, 01 agosto, 17 ottobre e 31 ottobre, da operatori con esperienza decennale nel settore. L andamento dei perimetri murari è stato ottenuto da misurazioni eseguite nelle soffitte dei negozi dal momento che ogni vano al piano terra risulta completamente rivestito di materiale ligneo di spessore non riscontrabile, se non in qualche sporadico caso. Pertanto in fase di restituzione è sembrato opportuno indicare l andamento delle pareti effettivamente rilevate (rivestimento) e una indicazione del presunto andamento del muro retrostante (linee tratteggiate), tenendo presente le misurazioni eseguite nelle soffitte. Nonostante il massimo impegno profuso nella esecuzione di questa attività e in considerazione della oggettiva impossibilità ad effettuare misurazioni complete sulle strutture murarie, sia per il rivestimento che per la poca attitudine alla collaborazione da parte dei gestori, non è da escludere che alcuni elementi rappresentati possano essere affetti da una incertezza dell ordine di ± 10 cm. 6. PROCESSING ANALITICO Per l individuazione dei processi di degrado dei materiali lapidei, ovvero la tutta superficie esterna dell edificio, sono state elaborate le tavole sinottiche nelle quali sono stati messi in relazione i seguenti elementi: alterazioni e degradazioni individuate dalle Raccomandazioni NorMal 1/88. Alterazioni macroscopiche dei materiali lapidei: lessico (CNR-ICR, 1990 Roma) individuazione e descrizione dei fenomeni Secondo le Raccomandazioni NorMal per alterazioni s intende: una modificazione del materiale che non implica necessariamente un peggioramento delle sue caratteristiche sotto il profilo conservativo mentre con il termine degradazione s intende una modificazione che implica sempre un peggioramento, la cui spiegazione dettagliata è disponibile nell Appendice A di questo documento. L analisi di diagnosi è stata preceduta da una verifica sulla congruità e sulla rappresentazione degli elementi architettonici. Tale fase ha reso necessarie alcune rettifiche a completamento del primo modello vettoriale elaborato (es. inserimento di spessori e fughe, modanature, etc.) Per la successiva attività di rilievo macroscopico, diagnosi e restituzione grafica dell analisi materica e delle patologie di degrado ci si è avvalsi dei fotopiani ad alta risoluzione sovrapposte 6

8 al disegno architettonico vettoriale, in ambiente CAD, che hanno consentito l individuazione delle macroaree da evidenziare nei singoli prospetti. In fase conclusiva e di verifica ci si è avvalsi del software Faro SCENE per un confronto visivo diretto fra l elaborazione bidimensionale delle patologie ed il modello tridimensionale unico. L individuazione delle patologie e relativa rappresentazione grafica è ottimizzata per la stampa di elaborati architettonici in scala 1:50 7. RESTITUZIONE E CONSEGNA Come da accordi sono stati consegnati i seguenti elaborati in scala 1:50 e formato DWG 2000: 1 database consultabile online del modello unico del ponte di Rialto e il software freeware FARO SCENE LT per la consultazione illimitata della geometria / morfologia del modello 10 prospetti, suddivisi in 2 tavole per ciascuno: Tavola con elementi vettoriali montata su fotopiani desunti da fotocamera NIKON D800 Tavola con elementi vettoriali montata su ortofoto ottenuti dalla colorazione RGB della nuvola di punti 4 sezioni (2 longitudinali e 2 trasversali); 1 pianta dei soffitto dell elemento architettonico centrale del Ponte di Rialto; 1 pianta delle strutture del ponte; Per ogni file sono stati generati dei layer per dividere i vari elementi: Decorazioni; impianti-arredo fisso; ipotizzati; legno; negozio; pietre; profili generali; sezione; tratteggi; ortofoto (in cui sono caricate caricate le immagini delle ortofoto elaborate da Lupos); fotopiani (in cui sono state caricare le immagini dei fotopiani). 7

9 Fig.4 : Immagine della scansione da SCENE Fig.5 :Immagine del prodotto della unione della nuvola di punti Fig.6 : Immagine della nuvola di punti pulita Fig.7 : Prospetto vettorializzato con fotopiano del fronte 8

10 8. APPENDICE A: ABACO DEI DEGRADI

11 10

12 11

13 12

14 13

15 14