Archeomatica 2 2012 by MediaGEO soc. coop.

rivista trimestrale, Anno III - Numero 2

giugno 2012

ArcheomaticA Tecnologie per i Beni Culturali

DALLA GEOMATICA ALLA REALIZZAZIONE DEL MODELLO

ARCHEOSEMA, UN MODELLO ARCHEO-LOGICO LASER SCANNER NEI SITI ARCHEOLOGICI NUOVE TECNOLOGIE PER RILIEVI SPEDITIVI 3D RICERCA E IDENTIFICAZIONE DEI MECCANISMI DI

CROLLO

EDITORIALE

L' ARCHEOLOGIA

STA CAMBIANDO.

RAPIDAMENTE.

C'è molta Archeologia in questo numero di Archeomatica e non è davvero per caso. La disciplina è oggi come poche altre in radicale trasformazione nel superamento di ogni dicotomia tra scienze umane e scienze esatte. La cifra di quello che è oggi in movimento, e che cerchiamo di seguire, la fornisce l'articolo di Marco Ramazzotti su Archeosema, un straordinario progetto metadisciplinare del Dipartimento di Scienze dell'antichità dell’Università La Sapienza di Roma, con cui apriamo questo numero. Il salto epistemologico è evidente, altro che discorsi sulle 'scienze sussidiarie', ovvero, sherpa dell'Archeologia. L'Archeologia interpreta oggi sempre di più gli oggetti della propria scienza, le testimonianze materiali del passato, come componenti di sistemi naturali e culturali complessi, una pluralità di segni fisici, storici, geografici e linguistici, di informazioni che interagiscono tra loro in sistemi di relazioni. “Sistemi che hanno - scrive Massimo Buscema- un'informazione effettiva che non è quella ‘dichiarata’ dal suo funzionamento, bensì quella invisibile che consente al suo funzionamento di esplicitarsi”, e che deve essere svelata. La ricerca archeologica contemporanea tenta di farlo oggi sempre di più attraverso un approccio interdisciplinare che la integra ad altre scienze come la fisica, la geografia, la geologia, la chimica, la linguistica, la statistica, la matematica, introduce nelle proprie ricerche l'Intelligenza Artificiale, applica i Sistemi Artificiali Adattivi, tende a riprodurre sempre di più virtualmente i sistemi organici, naturali e culturali. Si amplia dunque il modo con cui si acquisiscono le conoscenze, in definitiva gli elementi costitutivi della nostra narrazione storica. Accanto allo scavo ed alla prospezione di superficie, oggi sempre più integrata tra GIS e geofisica, crescente rilevanza assumono il rilievo, la documentazione, la diagnosi. Ne diamo una breve rassegna con tre articoli su esperienze innovative nel campo del rilievo archeologico. Si amplia lo spettro di conoscenze e di competenze richiesto all'archeologo. E nascono nuove domande cui rispondere, orizzonti nuovi della ricerca archeologica ma soprattutto storica: identificare “nuove regole dell'organizzazione spaziale, economica, politica”, approfondire “fenomeni fisici, estetici, cognitivi e linguistici dell'auto-organizzazione, dell'entropia”. Grazie a tutto ciò, gli oggetti di ricerca più complessi, i metodi utilizzati sempre più sofisticati e in grado di penetrare sempre di più la profondità storica, l'Archeologia sta muovendo dall'angolo antiquario e periferico in cui, in fondo, è stata confinata negli ultimi due secoli verso il centro del dibattito scientifico contemporaneo. Ed ha così, indubbiamente, tante altre cose da dire alla società, interloquendo con altri saperi, con altri percorsi scientifici. Coglie alcuni aspetti cruciali l'urbanista Alberto Magnaghi su Il Manifesto del 4 febbraio 2012 “le discipline archeologiche vanno attribuendo centralità ad un approccio territoriale globale, passando dalla priorità del sito a quella del contesto territoriale e paesaggistico, con interpretazioni multidisciplinari e multifattoriali; nel quadro di una tendenza più generale a considerare i sistemi di beni culturali come parte integrante e interconnessa del patrimonio territoriale; ciò comporta, ad esempio, i passaggi concettuali dal museo all'ecomuseo, dal centro storico al territorio storico, dalle eccellenze paesaggistiche ai paesaggi rurali e urbani nella loro integrità territoriale, ambientale e di uso sociale (mondi di vita delle popolazioni, secondo la Convenzione europea del paesaggio)”.

MICHELE FASOLO DIRETTORE RESPONSABILE MICHELE.FASOLO@ARCHEOMATICA.IT

IN QUESTO NUMERO RIVELAZIONI 6 ARCHEOSEMA, un modello archeologico per la ricerca teorica, analitica e sperimentale dei fenomeni complessi DI

MARCO RAMAZZOTTI

DOCUMENTAZIONE

Mappa di profondità della facciata di San Michele in Isola a Venezia rilevata dal gruppo di ricercatori della Università IUAV. Sono evidenziati i fuori piombo, percepibili anche dal particolare effetto di inclinazione che l’immagine mette in evidenza. Elaborazioni digitali 3D molto particolari sono l’oggetto di un innovativo Master appena attivato allo IUAV di Venezia che si propone di fornire ai laureati ed ai professionisti nel campo dell’archeologia e dei beni culturali, una maggiore consapevolezza nell’uso degli strumenti informatici per il rilievo e la modellazione 3D.

12 Applicazioni digitali per il rilievo Laser Scanner terrestre del sito archeologico del II secolo a .c. nella città di Teramo DI ARCANGELO PISCITELLI, COSIMO PIGNATELLI, MAURILIO MILLELLA, ALESSANDRA TURSI, GIUSEPPE ANTONIO MASTRONUZZI

16 Nuove tecnologie per il rilievo speditivo tridimensionale in archeologia: il caso di San Genesio DI

DEBORA CALDARELLI, FEDERICO CANTINI, FRANCESCA

CECCARONI, BEATRICE FATIGHENTI

24 Dal rilievo alla maquette: il caso di San Michele in Isola DI CATERINA BALLETTI, ANDREA ADAMI, FRANCESCO GUERRA, PAOLO VERNIER

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ArcheomaticA Tecnologie per i Beni Culturali Anno III, N° 2 - giugno 2012

Archeomatica, trimestrale pubblicata dal 2009, è la prima rivista italiana interamente dedicata alla divulgazione, promozione e interscambio di conoscenze sulle tecnologie per la tutela, la conservazione, la valorizzazione e la fruizione del patrimonio culturale italiano ed internazionale. Pubblica argomenti su tecnologie per il rilievo e la documentazione, per l'analisi e la diagnosi, per l'intervento di restauro o per la manutenzione e, in ultimo, per la fruizione legata all'indotto dei musei e dei parchi archeologici, senza tralasciare le modalità di fruizione avanzata del web con il suo social networking e le periferiche "smart". Collabora con tutti i riferimenti del settore sia italiani che stranieri, tra i quali professionisti, istituzioni, accademia, enti di ricerca e pubbliche amministrazioni.

DIRETTORE RENZO CARLUCCI DIRETTORE@ARCHEOMATICA.IT DIRETTORE RESPONSABILE MICHELE FASOLO MICHELE.FASOLO@ARCHEOMATICA.IT COMITATO SCIENTIFICO MAURIZIO FORTE BERNARD FRISCHER SANDRO MASSA MAURA MEDRI MARIO MICHELI STEFANO MONTI FRANCESCO PROSPERETTI FRANCESCA SALVEMINI

REDAZIONE FULVIO BERNARDINI REDAZIONE@ARCHEOMATICA.IT GIOVANNA CASTELLI GIOVANNA.CASTELLI@ARCHEOMATICA.IT ELENA LATINI ELENA.LATINI@ARCHEOMATICA.IT SANDRA LEONARDI SANDRA.LEONARDI@ARCHEOMATICA.IT DANIELE PIPITONE DANIELE.PIPITONE@ARCHEOMATICA.IT AMALIA RUSSO AMALIA.RUSSO@ARCHEOMATICA.IT DOMENICO SANTARSIERO DOMENICO.SANTARSIERO@ARCHEOMATICA.IT

RESTAURO 32 L’antica Pieve di Cantalovo e i segni del terremoto: dalle mappe di deformazione alla stratigrafia nella ricerca e identificazione dei meccanismi di crollo DI ELENA BONALI, ARIANNA PESCI, GIUSEPPE CASULA

RUBRICHE 22 AGORÀ Notizie dal mondo delle Tecnologie dei Beni Culturali

ENZO BOSCHI

47 RECENSIONE

UNIVERSITÀ 39 Le attività di ricerca del laboratorio di archeologia dell’architettura. Strumenti e metodi. DI ANDREA FIORINI

Un modo innovativo per avvicinarsi e addentrarsi nel mondo archeologico: il progetto MUSINT

36 INTERVISTA Intervista a Davide Borra

SCHEDA TECNICA

di MIMOS

44 3d Mining Complex Virtual Tour. Viaggio virtuale 3d interattivo all’interno di siti minerari dismessi DI

50 EVENTI

SJM TECH

ERRATA CORRIGE: sul numero 1 di Archeomatica anno 2012 l'Articolo "Indagine sugli acquedotti di Roma Antica in ambiente GIS" è di Chiara Ragazzoni così come indicato a pagina 36 e non di Gaetano Citi come segnalato nel sommario.

MARKETING E DISTRIBUZIONE ALFONSO QUAGLIONE A.QUAGLIONE@ARCHEOMATICA.IT

PROGETTO GRAFICO E IMPAGINAZIONE DANIELE CARLUCCI DANIELE@ARCHEOMATICA.IT

DIFFUSIONE E AMMINISTRAZIONE TATIANA IASILLO DIFFUSIONE@ARCHEOMATICA.IT

EDITORE A&C2000 S.R.L. Archeomatica è una testata registrata al Tribunale di Roma con il numero 395/2009 del 19 novembre 2009 ISSN 2037-2485

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DOCUMENTAZIONE

ARCHEOSEMA, UN MODELLO ARCHEO-LOGICO PER LA RICERCA TEORICA, ANALITICA E SPERIMENTALE DEI FENOMENI COMPLESSI di Marco Ramazzotti ARCHEOSEMA (AS) è il titolo di un progetto metadisciplinare di ricerca teorica, analitica e sperimentale, recentemente premiato alla Sapienza Università di Roma con un ponderato contributo finanziario. Applicazioni, esperimenti e analisi sono attualmente in corso di svolgimento presso il Laboratorio di Archeologia Analitica e Sistemi Artificiali Adattivi diretto dal Prof. Marco Ramazzotti che insegna Archeologia e Storia dell’Arte del Vicino Oriente antico (LOR/05), nel Dipartimento di Scienze dell’Antichità presso la Facoltà di Filosofia, Lettere, Scienze Umanistiche e Studi Orientali.

componenti del gruppo di ricerca premiato sono tutti giovani archeologi, geografi, fisici, statistici e linguisti della Sapienza Università di Roma impegnati nella realizzazione di un modello logico basato sull’interazione tra i Sistemi Informativi Geografici (GIS) e i Sistemi Artificiali Adattivi (SAA). Il titolo del progetto, ARCHEOSEMA, è un acronimo che sintetizza i suoi due principali fondamenti teorici: l’apertura della moderna ricerca archeologica all’analisi dei segni fisici, storici, geografici e linguistici e la riproduzione virtuale dei sistemi organici, naturali e culturali, tramite l’ausilio delle Scienze Artificiali. Il modello è dunque concepito come uno strumento epistemologico e metodologico: epistemologico poiché impone un dialogo interdisciplinare che coinvolge l’archeologia, la fisica, la geografia, la linguistica e la statistica; metodologico poiché intende produrre analisi destinate alla soluzione di problemi di classificazione, seriazione, struttura e organizzazione dei dati alfanumerici; ad implementare la simulazione dinamica di variabili che compongono sistemi organici naturali e/o culturali; ad identificare nuove regole dell’organizzazione spaziale, economica, politica e, inoltre, ad approfondire i fenomeni fisici, estetici, cognitivi e linguistici dell’auto-organizzazione, dell’entropia, dell’apprendimento e della traduzione.

L’ARCHITETTURA DEL MODELLO LOGICO ARCHEOSEMA E I SISTEMI ARTIFICIALI ADATTIVI La specificità di questo modello logico è data dalla forte coesione tra alcune discipline umanistiche (archeologia, geografia e linguistica) e alcune discipline scientifiche (matematica, fisica, statistica) saldata dal comune tentativo di sperimentare l’applicabilità dei Sistemi Artificiali Adattivi (in qualità di teorie, metodi e modelli delle Scienze Artificiali) su specifiche problematiche, contestuali, aperte dalla ricerca analitica. L’architettura informatica del modello logico AS presuppone dunque una forte interazione tra l’ambiente digitale dei Sistemi Informativi Geografici, gli strumenti computazionali della Statistica Multivariata e le teorie matematiche della Natural Computation (NC). Nell’ambito di queste nuove teorie matematiche, un ruolo preminente è assolto proprio dai SAA, i quali possono essere definiti anche come un insieme di strutture formalizzate della NC che descrivono, simulano e riproducono i processi naturali e/o culturali trasformandoli in modelli artificiali.

Figura 1 - Una risposta nuova ad antiche domande (da Rucker 1984).

Sul piano morfologico e applicativo, i SAA possono poi essere ulteriormente suddivisi in Sistemi Evolutivi e Sistemi di Apprendimento (Learning System). Le cosiddette Reti Neurali Artificiali (Artificial Neural Networks ANNs) sono architetture organizzate come sistemi di apprendimento e costituiscono una famiglia di algoritmi ispirati al funzionamento del cervello. Sebbene le ANNs raccolgano morfologie molto diverse tra di loro, le loro caratteristiche comuni possono essere sintetizzate come segue: 1) gli elementi minimi di ogni Rete Neurale Artificiale sono i nodi, detti anche elementi processabili (Processing Element) e le connessioni o vincoli (Costraints); 2) ogni nodo di una ANN ha un proprio Input, dal quale riceve le comunicazioni da parte degli altri nodi o dall’ambiente; un proprio Output, tramite il quale comunica con gli altri nodi o con l’ambiente e, infine, implementa una funzione tramite la quale trasforma il proprio Input globale in Output; 3) ogni connessione è caratterizza-

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Figura 2 - Struttura formalizzata di un sistema semplice nel quale una data configurazione problematica, definita in matrici (E), memorizza (Σs) ed elabora probabili correlazioni (T) grazie all’azione di un nodo che regola ogni relazione (R) e, alla fine del processo, raggiunge un determinato stato (S). (da Clarke 1968).

Figura 3 - Il tentativo di trasformare la struttura precedente in un modello generale, più complesso e non-lineare, dell’Archeologia Analitica (da Clarke 1968).

ta dalla forza tramite la quale coppie di nodi si eccitano o si solo da altri nodi della ANN e inviano il loro segnale solo inibiscono: i valori positivi indicano connessioni eccitatorie, ad altri nodi della ANN. Il numero di nodi di Input dipende quelli negativi indicano connessioni inibitorie; 4) le connes- dal modo in cui si vuole che la ANN apprenda l’ambiente, sioni tra i nodi possono modificarsi nel tempo. Questa dina- in questo senso essi possono essere assimilati a dei sensori. mica innesca nell’intera ANN un processo di apprendimento: Quando l’ambiente di una ANN è costituito da dati che si il modo (l’insieme di regole) che modifica le connessioni vuole elaborare, ogni nodo di Input diviene un tipo di vavaria per ogni modello ed è computato da un’equazione, riabile di quei dati. Il numero di nodi di Output dipende dal convenzionalmente detta: «Equazione modo in cui si vuole che la ANN agisca di Apprendimento»; 5) la dinamica comsull’ambiente, in tal senso gli Output L’introduzione plessiva di una ANN è legata al tempo: possono essere definiti come effettori perché essa modifichi in modo opportuno dell’Intelligenza della rete stessa. le proprie connessioni è necessario che i l’Ambiente di una ANN è coArtificiale nelle Scienze Quando dati processati agiscano sull’architettura stituito dai dati da elaborare, i nodi topologica più volte, simmetricamente e Umane è oggi un percorso di Output rappresentano le variabili ripetutamente; 6) quando le ANNs sono in fieri, impervio, talora attese o i risultati dell’elaborazione. usate per elaborare informazioni sinteIl numero dei nodi Hidden dipende ad ostacoli, ma anche tizzate in dati, questi ultimi divengono la dalla complessità della funzione che sua configurazione, ovvero «l’ambiente si intende mappare tra i nodi di Input affascinante perché della rete». Ne consegue che perché una e i nodi di Output. I nodi di ogni ANN capace di aprire nuove ANN elabori dei dati, questi ultimi devopossono essere raggruppati in classi di no venire sottoposti alla ANN più volte; prospettive alla ricerca nodi che condividono le stesse caratte7) la dinamica complessiva di una ANN è ristiche (proprietà). storica e archeologica. legata unicamente all’interazione locale Usualmente queste classi vengono defidei suoi nodi. Lo stato evolutivo finale nite strati (Layers) e implicano diverse di una ANN, conseguentemente, deve tipologie di ANN: 1) ANN monostrato: emergere in modo spontaneo dall’interazione di tutte le quando tutti i nodi della ANN hanno le medesime carattesue componenti sintattiche (i nodi); 8) le comunicazioni tra ristiche; 2) ANN multistrato: quando tutti i nodi della ANN nodi in ogni ANN tendono ad avvenire in parallelo. Tale pa- sono raggruppati in classi funzionali e condividono le stesse rallelismo può essere sincrono o asincrono, ma ogni modello funzioni di trasferimento del segnale, ma ricevono il segnalo esprime e può enfatizzarlo secondo modalità e forme di- le solo da nodi di altri strati e lo inviamo solo a nuovi strati; verse; 9) ogni ANN deve presentare le seguenti componenti 3) ANN geograficamente pertinenti (o senza alcun strato): di architettura: A) Tipo e numero di nodi e loro proprietà; quando ogni loro nodo è specifico per la posizione che occuB) Tipo e numero delle connessioni e loro localizzazione; C) pa nella ANN; ad esempio quando i nodi più vicini comunicaTipo di strategie di flusso del segnale; D) Tipo di strategie no più intensamente di quelli più lontani. Ogni connessione dell’apprendimento. può essere dunque di cinque tipi: 1. Mono-Direzionale; 2. I nodi di ogni ANN possono essere almeno di 3 tipi, a se- Bi-Direzionale; 3. Simmetrica; 4. Anti-Simmetrica e 5. Riconda della posizione che occupano all’interno della ANN: flessiva. Il numero delle connessioni è proporzionale alle 1) Nodi di Input: sono i nodi che ricevono (anche) i segnali capacità di memorizzazione di una ANN. La localizzazione dell’ambiente esterno della ANN; 2) Nodi di Output: sono delle connessioni è opportuna come Pre-processing metoi nodi il cui segnale agisce (anche) sull’ambiente esterno dologico del problema che una ANN dovrà affrontare, ma della ANN; 3) Nodi Hidden: sono i nodi che ricevono segnali non è necessaria. Una ANN nella quale non tutte le connes-

sioni tra nodi o tra strati sono abilitate viene definita ANN con connessioni dedicate; nel caso contrario si parla di ANN a gradiente massimo. In ogni ANN le connessioni possono essere di tre tipi: 1) Adattivo: quando si modificano secondo l’equazione di apprendimento; 2) Fisso: se restano su valori fissi per tutto il tempo dell’apprendimento; 3) Variabile: qualora si modificano deterministicamente in base al trasformarsi delle altre connessioni. In ogni ANN il segnale può procedere in modo lineare (dall’Input all’Output) o in modo complesso. Si distinguono perciò due tipi di strategie di flusso: 1) ANN Feed Forward: quando il segnale che procede dallo Input allo Output della ANN attraversa tutti i nodi una sola volta; 2) ANN con Feedback: quando il segnale procede con Feedback specifici, determinati a priori, o legati al verificarsi di particolari condizioni. Le ANN con Feedback sono note anche con il nome di ANN Ricorrenti. Più plausibili dal punto di vista biologico, sebbene più complesse da trattare dal punto di vista matematico, esse vengono usate spesso per l’elaborazione di segnali temporali. Ogni ANN può apprendere nel tempo le caratteristiche dell’ambiente nel quale è immersa (o dei dati che le vengono presentati) in 2 modi tra loro interdipendenti: 1) Ricostruendo per approssimazione la funzione di densità di probabilità dei dati che riceve dall’ambiente, rispetto a vincoli preordinati; 2) Ricostruendo per approssimazione i parametri che risolvono l’equazione di connessione tra i dati di ingresso (Input) e quelli di uscita (Output), rispetto a vincoli preordinati. Il primo metodo è noto, nell’Intelligenza Artificiale, come «Quantificazione Vettoriale (Vector Quantization); il secondo è definito come metodo della «Discesa del Gradiente» (Gradient Descent). Il metodo della «Quantificazione Vettoriale» articola le variabili di Input in Output costituiti da ipersfere di raggio definito. Il metodo del «Gradiente Discendente» articola le variabili di Input in Output costituiti da iperpiani.

La differenza tra questi due metodi diventa evidente nel caso di ANNs Feed Forward con almeno uno strato di unità Hidden. Tramite la «Quantificazione Vettoriale», le unità Hidden codificano in modo locale i tratti più rilevanti del vettore di Input; quando l’apprendimento è terminato, ogni unità Hidden sarà un prototipo che rappresenta uno o più valori rilevanti del vettore di Input, in forma definita ed esclusiva; anche tramite il «Gradiente Discendente», le unità Hidden codificheranno i tratti più rilevanti del vettore di Input, ma alla fine dell’apprendimento, ogni unità Hidden tenderà a rappresentare parte dell’Input in modo più sfumato ed esso non sarà esclusivo. “MODELLI CHE GENERANO MODELLI” PER L’ANALISI DEI FENOMENI COMPLESSI La sperimentazione del modello logico ARCHEOSEMA è oggi realizzata applicando il meccanismo di apprendimento e interrogazione (Training e Testing) su alcune problematiche di frontiera che sono state aperte dalle discipline umanistiche e dalle discipline scientifiche: 1. La simulazione dinamica dell’azione esercitata da più variabili all’interno di sistemi artificiali che riproducono in parte il funzionamento dei sistemi organici. 2. La classificazione e l’identificazione di regole, comportamenti e abitudini spaziali che sovrintendono alla dispersione dei depositi antropici e dei manufatti archeologici 3. Il riconoscimento e la selezione dei fattori latenti che agiscono nel modificare strutture sociali, culturali e linguistiche. Allo stato attuale, questo specifico modello logico sta acquisendo importanti risultati che saranno presto raccolti in un volume collettaneo, ma che – possiamo anticiparlo – stanno rivelando nuove regole associative che illuminano le caratteristiche funzionali e simboliche di antichissimi manufatti in argilla; nuovi modelli cognitivi che presiedono all’adattamento spaziale e geografico; relazioni semantiche

Figura 4 a-b-c-d - Quattro tra le diverse architetture di Reti Neurali Artificiali che saranno sperimentalmente applicate come Sistemi Artificiali Adattivi all’analisi dei fenomeni complessi analizzati dal gruppo di ricerca ARCHEOSEMA.

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9 nesimi; ma – soprattutto – è anche il sensazionale successo scientifico, internazionale, che ha ricevuto oggi la fisica dei Sistemi Artificiali Adattivi ad aver irrorato la ricerca analitica sulla teoria della complessità con un nuovo sangue.

Figura 5 - «I programmi di calcolatore sono formali (sintattici) La mente umana ha contenuti mentali (semantica)». (Searle 1982).

non lineari che arricchiscono la conoscenza delle lingue e dell’espressione estetica. Si tratta – in altri termini – di “modelli che generano modelli”, ma questi ultimi già sembrano aprire altre strade alla ricerca archeologica, analitica e interdisciplinare e, in questo specifico senso, possono essere già considerati come “risultati preliminari”. Gli obiettivi dell’applicazione di ARCHEOSEMA – è necessario ricordarlo – non sono stati posti casualmente, ma raccolgono e sintetizzano un contatto profondamente interdisciplinare (e interculturale) che si è andato lentamente formando dal 2001 al 2011 nella Facoltà di Lettere prima, nella Facoltà di Scienze Umanistiche poi ed ora nella Facoltà di Filosofia, Lettere, Scienze umanistiche e Studi orientali. Alle origini di questo percorso è la straordinaria ricerca teorica, applicativa e sperimentale sulle Reti Neurali Artificiali che si svolge dal 1985 nel Semeion (dal 2005 Istituto Speciale del MIUR) diretto dal Prof. Massimo Buscema, è l’attenzione che la cattedra di Archeologia e Storia dell’Arte del Vicino Oriente antico tenuta dal Prof. Paolo Matthiae alla Sapienza ha sempre riservato per la ricerca teorica, sperimentale e applicativa, è lo spazio concreto, il Laboratorio di Archeologia Analitica e di Sistemi Artificiali Adattivi (ARCHEOSEMA) che, per queste attività sperimentali, si è voluto oggi aprire nella stessa università con il Prof. Armando Montanari ed è – in ultimo – anche il tentativo, oggi di molti, di ricollocare la ricerca archeologica, storica e geografica in una realtà più globale, meno autoreferenziale, scientifica e umanistica al tempo stesso (Ramazzotti 2010). L’introduzione dell’Intelligenza Artificiale nelle Scienze Umane è oggi un percorso in fieri, impervio, talora ad ostacoli, ma anche affascinante perché capace di aprire nuove prospettive alla ricerca storica e archeologica; e deve essere ricordato che infatti è proprio su questo specifico orizzonte di ricerca che si stanno concretizzando alcune delle più rilevanti ‘scoperte scientifiche’ dell’età contemporanea. In ambito archeologico, l’integrazione tra GIS e mappature geofisiche ha prodotto rilevanti risultati, come ad esempio la recente scoperta del Tempio della Roccia ad Ebla; i modelli computazionali dell’evoluzione linguistica hanno permesso di approfondire la conoscenza dei linguaggi e della psiche; i primi laboratori dove si applicano modelli di geografia economica offrono inattese possibilità alla comparazione delle città, delle urbanizzazioni e degli urba-

ABSTRACT

ARCHEOSEMA, an archaeo-logical model for theoretical research, analytical and experimental phenomena - ARCHEOSEMA (AS) is the title of a metadisciplinary project of theoretical analytical and experimental research, recently awarded by the Sapienza University of Rome, with financial support. Applications, experiments and analyzes are currently being conducted at the Laboratory of Analytical and Archaeology Artificial Adaptive Systems headed by Prof. Marco Ramazzotti who teaches Archaeology and History of the Ancient Near East (LOR/05), Department of Science of 'Antiquities at the Faculty of Philosophy, Letters, Humanities and Oriental Studies.

PAROLE

CHIAVE

Archeologia, Sistemi Artificiali Adattivi, Reti Neurali Artificiali, Sistemi Informativi Geografici.

AUTORE

MARCO RAMAZZOTTI MARCO.RAMAZZOTTI@UNIROMA1.IT SAPIENZA – UNIVERSITÀ DI ROMA FACOLTÀ DI FILOSOFIA, LETTERE, SCIENZE UMANISTICHE E STUDI ORIENTALI. DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELL’ANTICHITÀ. ARCHEOLOGIA E STORIA DELL’ARTE DEL VICINO ORIENTE ANTICO (LOR/05)

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DOCUMENTAZIONE

APPLICAZIONI DIGITALI PER IL RILIEVO LASER SCANNER TERRESTRE DEL SITO ARCHEOLOGICO DEL II SECOLO A.C. NELLA CITTÀ DI TERAMO

Figura 1 - Ubicazione dell’area di scavo.

di Arcangelo Piscitelli, Cosimo Pignatelli, Maurilio Millella, Alessandra Tursi, Giuseppe Antonio Mastronuzzi

Il rilievo ambientale con impiego di tecnologia digitale di acquisizione Laser Scanner Terrestre (Terrestrial Laser Scanner = TLS) ormai rappresenta un sistema veloce e preciso di applicazione consueta in molti campi delle scienze e delle applicazioni. Molti esempi possono essere fatti del suo impiego accoppiato a tecnologie DGPS per quanto riguarda le applicazioni nel campo della geomorfologia, della geofisica, dell’ingegneria e dell’archeologia. Esso, affiancato alle metodologie classiche di rilevamento di un’area archeologica, permette di poter studiare con approssimazioni ridotte il sito di interesse e di disporre di dati estremamente versatili per le più disparate elaborazioni descrittive e ricostruttive. Inoltre i rilievi acquisiti possono essere introdotti in banche dati in ambiente GIS facilmente integrabili con rilievi successivi o di aree prossime.

uesto tipo di indagine permette di ridurre i tempi di lavoro, nonché di poter mettere in luce alcuni aspetti che le tradizionali tecniche di rilievo consentono con minore precisione o con maggiore impiego di tempo: ì - costruire/tracciare sezioni e/o piante di una porzione dell’area di scavo; ìì - costruire modelli tridimensionali di strutture complesse o articolate; ììì - il dimensionamento areale e volumetrico; ìv – la costruzione di un database cartografico; v - la gestione dei dati in piattaforme informatiche utili per qualsiasi tipo di progettazione.

IL CASO DI STUDIO L’area archeologica in cui è stato effettuato il rilievo per mezzo del Laser Scanner è ubicata nella periferia della città di Teramo (Provincia di Teramo), in Via dei Cavalieri di Vittorio Veneto (Coordinate Geografiche con sistema di riferimento Gauss-Boaga 42°38’ N e 13°40’ E Greenwich), a circa 300 m s.l.m. (Fig. 1). L’andamento di Via dei Cavalieri di Vittorio Veneto ricalca in parte l’antica Via Caecilia, una strada romana lastricata del II secolo a.C. (Fig. 2) che, separandosi dalla Via Salaria, da Roma raggiungeva la costa adriatica abruzzese. Tale via cir-

condata da monumenti viene definita dagli archeologi come la Via Sacra d’Interamnia; con tutta la dovuta prudenza e in proporzione, la si può considerare una sorta di Via Appia di Teramo per le similitudini con la famosa Via Appia antica di Roma.

Figura 2 - Particolare dello scavo archeologico.

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Tecnologie per i Beni Culturali RILIEVO LASER SCANNER TERRESTRE E DGPS L’indagine è stata effettuata in uno scavo archeologico di circa 1.250 m2. Lo strumento utilizzato è un Laser Scanner Terrestre Leica ScanStation2 integrato con un GPS Differenziale Leica ATX 1230 GG (GPS+GLONASS) (Fig. 3).

13 utile alla georeferenziazione è stato effettuato utilizzando la metodologia cinematica “stop and go” RTK (Real Time Kinematics) con tempi di stazionamento compresi tra 30 e 60 secondi, utilizzata per rilevare target, punti notevoli, perimetrazione aree, ecc. Ogni punto acquisito è stato corretto tramite collegamento, mediante un telefono mobile, alla stazione permanente di Ascoli Piceno della rete GNSS ItalPoS. I punti così acquisiti sono stati elaborati con il software Leica Geo Office, al fine di ottenere le coordinate chilometriche X, Y, Z UTM (Fuso 33). La quota ortometrica è stata acquisita utilizzando il software dell’Istituto Geografico Militare VERTO3 in parallelo ai grigliati di riferimento dei fogli IGM 1:50.000 (339 TERAMO). Il software Leica Geo Office ha permesso di esportare i punti ottenuti in formato ASCII, compatibili con le piattaforme GIS e CAD. ELABORAZIONI OTTENUTE Successivamente alle fasi di rilievo, analisi e gestione dati, sono stati ricavati elaborati grafici quali: planimetria, sezioni, piano quotato e curve di livello.

Figura 3 - Fase di scansione.

Dopo aver esaminato la morfologia dell’area oggetto di rilievo sono state individuate otto posizioni di scansione utili a coprire il sito con parziale sovrapposizione e con passo di acquisizione di 3 mm, utilizzando 5 target riflettenti per la georeferenziazione. La nube di punti così ottenuta (Fig. 4) risulta costituita da 20.000.000 di punti contenenti informazioni riguardanti le tre coordinate X, Y, Z.

Figura 6 - Ricostruzione planimetrica dei particolari della strada romana.

Figura 4 - Nube di punti dell’area scansionata restituita dal Laser Scanner Terrestre.

Durante la fase post-processing le singole scansioni sono state registrate (cioè analizzata) utilizzando il software Cyclone 6.x che in una seconda fase ha permesso di filtrare tutti gli outliers (punti anomali) dalle diverse scansioni. Successivamente è stato possibile procedere all’unione delle diverse nubi di punti per mezzo dei target utilizzati in modo da ottenere una rappresentazione tridimensionale (Fig. 5) dell’intera area di indagine. Per ottenere una precisa georeferenziazione di tutti i punti scansionati, visto che essi risultano adimensionali e privi di qualsiasi sistema di riferimento spaziale, sono stati associati i dati acquisiti mediante Laser Scanner con quelli DGPS, ottenendo una nube di punti georeferita secondo il sistema di riferimento IGM95-ETRF89. Il rilievo topografico

Figura 5 - Rappresentazione tridimensionale dell’area scansionata.

Per la ricostruzione della planimetria dell’area archeologica è stato utilizzato un tool di modellizzazione Cyclon – Model. Con esso è stato possibile editare l’intera nube di punti intersecandola con dei piani di taglio lungo un qualsiasi asse di riferimento; in particolare, è stato creato un piano di taglio x-y al fine di individuare gli elementi rappresentativi della strada romana e di poterne riprodurre l’esatta posizione (Fig. 6). Spostando lungo l’asse z il piano di riferimento sono stati editati tutti gli elementi caratterizzanti il sito archeologico alle diverse quote, con un dettaglio superiore e teoricamente infinito rispetto alla tradizionale stratigrafia archeologica, le parti superiori di un muro intermedio, la perimetrazione dello scavo. Applicando la medesima metodologia e traslando il piano di taglio lungo x-z e y-z si sono individuate delle sezioni rappresentative (Figg. 7 - 8).

Figura 7 - Pianta delle sezioni lungo x-z e y-z.

Figura 8 - Profili delle sezioni tracciate.

Dalle informative relative alla latitudine, longitudine UTM e quota ortometrica è stato possibile ottenere il piano quotato e le curve di livello della nube di punti. Utilizzando particolari algoritmi di interpolazioni di punti presente all’interno di Topocal è stato possibile ottenere un piano quotato con le curve di livello aventi una equidistanza di 50 centimetri (Fig. 9). L’intera nube di punti georeferenziata, la pianta, il piano quotato e le curve di livello registrate in formato di interscambio .dxf sono state importate in ambiente CAD per la creazione delle tavole finali rappresentative.

Figura 9 - Piano quotato e curve di livello.

COSTRUZIONE DI FOTOPIANI Per restituire una coerente e dettagliata documentazione metrico-morfologica e fotografica del tracciato stradale oggetto di rilievo archeologico, si sono impiegati: - dati topografici: numero limitato di coordinate polari e geocentriche, che costituisce la struttura metrica fondamentale del rilievo, per generare una struttura geometrica in grado di georeferenziare la nuvola di punti e fornire l’andamento del livello zero; - dati Laser Scanner Terrestre 3D: la nuvola di punti contenente dati spaziali x, y, z, è stata utilizzata per la restituzione morfometrica da cui si sono ricavati i dati necessari alle elaborazioni; - dati raster: sono state effettuate immagini fotografiche ad alta risoluzione, per una migliore definizione qualitativa delle superfici. L’altezza di riproduzione delle immagini è stata di circa 2,5 m con asse fotografico ortogonale al piano di indagine, spostandosi in parallelo, in modo da avere una sovrapposizione stereoscopica dei fotogrammi. Si è posta particolare cura per lavorare nelle migliori condizioni di luce possibili, al fine di evitare zone in ombra discordanti con l’immagine generale.

Figura 10 - Porzione di fotopiano.

Il modello ottenuto dall’elaborazione della superficie tridimensionale ha permesso l’estrazione dei piani di sezione per la composizione dei fotopiani. La metodologia di rilevamento utilizzata per la realizzazione del fotopiano complessivo della pianta (Fig. 10) è basata sulla realizzazione dei fotopiani digitali parziali, dato l’andamento generalmente piano degli stessi, realizzati mediante la tecnica di ortorettifica. Le riprese fotografiche sono state, in una prima fase, fotoraddrizzate singolarmente, con un procedimento analitico inserendo dai 5 ai 10 punti con coordinate spaziali note, rilevate con la tecnologia Laser Scanner ed individuate in fase di acquisizione. Successivamente, basandosi su una vista renderizzata in scala 1:50 del modello tridimensionale a superficie mesh (Fig. 11), che consente una maggiore osservazione delle forme e microforme del rilievo, è stata effettuato il fotomosaico di ogni singola immagine, mantenendo esclusivamente la parte centrale di ognuna di esse, meno soggetta ad aberrazione. Particolare cura è stata posta alle aree di transizione e sovrapposizione tra un fotogramma e l’altro. Le singole immagini fotografiche sono state elaborate cromaticamente per eventuali correzioni di gamma, livelli di luminosità, tono, saturazione, contrasto al fine rendere più omogenea possibile l’immagine complessiva risultante. Il progetto delle riprese è stato realizzato in modo tale da potere garantire la scala nominale di restituzione finale pari a 1:50 con possibilità di ingrandimenti dei particolari fino ad 1:20, senza perdita di definizione. Il modello morfometrico tridimensionale complessivo è stato utilizzato per la realizzazione di sezioni-prospetto (Fig. 12) e come supporto delle restituzioni grafiche bidimensionali dell’oggetto di indagine secondo i due assi, longitudinale e trasversale individuati nel perimetro del rilievo.

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Figura 11 - Modello mesh dell’area di scavo.

Figura 12 - Sezioni e prospetti dell’area scansionata.

CONCLUSIONI L’impiego della tecnologia Laser Scanner Terrestre integrata con GPS Differenziale nell’ambito di un rilievo archeologico ha reso possibile analizzare ed ottenere informazioni più dettagliate ed in tempi ristretti rispetto quelle che si sarebbe potuto ottenere con il rilevamento tradizionale. Infatti tale metodologie di rilievo comportano, non solo una veloce acquisizione dei dati, con relative elaborazioni in tempi brevi, ma anche la possibilità di poter usufruire della nube di punti finale per molteplici finalità. Avere a disposizione un database quale quello derivato da rilievi TLS, rende possibile qualsiasi realizzazione progettuale: ì - la realizzazione di un rendering generale o di un particolare dettaglio; ìì - la ricostruzione tridimensionale dello scenario e, di conseguenza, la sua “rianimazione”; ììì – l’intervento puntuale su un piccolo particolare in fase di restauro; ìv - la costruzione di carte tematiche utili per poter meglio apprendere ed analizzare la realtà del periodo storico cui si attribuiscono gli oggetti rilevati. Ringraziamenti Un ringraziamento particolare alla società TE.CO. S.r.l. Terra Consulting di Terni che ha permesso la realizzazione della scansione dell’intera area archeologica. ABSTRACT The environmental survey with the digital technology acquisition of Terrestrial Laser Scanner (= TLS) nowadays represents a rapid and precise application in many fields of science and technology. The Terrestrial Laser Scanner technology integrated with differential GPS can be used in the geomorphological, geophysic, engineering and archeological applications. This kind of technology, joined with the classical methods of the archaeological area survey, allows us to study the site of interest with reduced approximation. The TLS survey methods, in fact, let us not only a fast acquisition of data but also the possibility to take advantage of the points cloud for a lot of the final purposes, such as the three-dimensional reconstruction of the scenario and the creation of a rendering of a particular detail.

PAROLE LASER

CHIAVE

SCANNER, MODELLAZIONE

3D,

ARCHEOLOGIA ROMANA,

TERAMO.

AUTORI GIUSEPPE ANTONIO MASTRONUZZI GIUSEPPEANTONIO.MASTRONUZZI@UNIBA.IT DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA E GEOAMBIENTALI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BARI ALDO MORO LAGAT-TA, LABORATORIO GIS-AMBIENTALE E DI TELERILEVAMENTO II FACOLTÀ DI SCIENZE IN TARANTO, UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BARI ALDO MORO. ARCANGELO PISCITELLI ARCANGELO.PISCITELLI@LIBERO.IT MAURILIO MILLELLA MAURISISMO@LIBERO.IT SPIN OFF ACCADEMICO ENVIRONMENTAL SURVEYS S.R.L.,

COSIMO PIGNATELLI COSIMO.PIGNATELLI@EMAIL.IT

SPIN OFF ACCADEMICO ENVIRONMENTAL SURVEYS GEO DATA SERVICE S.R.L., ALESSANDRA TURSI ALESSANDRATURSI@GMAIL.COM

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DOCUMENTAZIONE

NUOVE TECNOLOGIE

PER IL

TRIDIMENSIONALE

IL CASO

RILIEVO SPEDITIVO

ARCHEOLOGIA:

SAN GENESIO

di Debora Caldarelli, Federico Cantini, Francesca Ceccaroni, Beatrice Fatighenti L'attività di rilievo sperimentale svoltasi sul sito di San Genesio (San Miniato, Pisa) mediante utilizzo della soluzione Zscan EVO di Menci Software, ha consentito di analizzare e valutare l'impiego in campo archeologico di questo nuovo sistema per la generazione di modelli tridimensionali a partire da blocchi di immagini digitali.

el corso degli anni si sono moltiplicate le esperienze attestanti la diffusione delle tecniche fotogrammetriche in campo archeologico e più in generale nel settore dei beni culturali, tanto che ne sembra oramai indiscussa l’utilità concreta in tali ambiti. I rilievi realizzati tramite l’uso di tecniche di fotogrammetria digitale hanno natura metrica e sono corretti dal punto di vista geometrico e morfologico; la loro affidabilità permette di procedere ad analisi interpretative di vario tipo. Rappresentano cioè un rigoroso strumento di lettura, supporto non solo per l’analisi storica ma anche per attività di progettazione quali interventi di restauro, manutenzione, tutela, monitoraggio e valorizzazione del patrimonio culturale (l’importanza dell’utilizzo di tecniche fotogrammetriche per la conservazione del patrimonio culturale viene rimarcata in SALONIA 2000, BITELLI 2002, BONORA 2003, DE FELICE et al. 2007). Allo stesso tempo si prestano ad una più ampia consultazione e fruizione. Certamente, lo sviluppo e la conseguente diffusione di tali metodi, trovano ragion d’essere nella continua evoluzione tecnologica tipica del campo informatico: non più sistemi complicati e difficili da utilizzare se non da mani esperte, ma strumenti sempre più a basso costo e procedure automatizzate che ampliano il panorama degli utenti, consentendo un approccio tecnico e scientifico anche ai non specialisti. In questo quadro si inseriscono le soluzioni ideate dalla Menci Software, azienda leader nel settore della fotogrammetria e della computer vision, che da anni ormai si occupa della produzione di software scientifici e sistemi di misura da immagini (tutte le informazioni sull’azienda sono reperibili all’indirizzo web: www.menci.com). LA SOLUZIONE ZSCAN EVO Tra le soluzioni più recenti per la modellazione tridimensionale, figura Zscan EVO, sistema innovativo che attraverso processi automatici, consente di creare nuvole di punti a densità parametrizzabile, con informazioni RGB, a partire da blocchi di immagini digitali. EVO si avvale delle più attuali innovazioni di Menci Software nel campo della fotogrammetria 3d, consentendo all’utente di eseguire riprese a mano libera su qualsiasi tipo

Figura 1 - Strumento di ripresa EVO.

di soggetto; la procedura di acquisizione delle immagini è basata su principio fotogrammetrico, pertanto è necessario mantenere la regola della sovrapposizione tra le immagini (occorre una percentuale pari ad almeno il 60% tra gli scatti, sia in senso orizzontale che verticale). Si tratta di un sistema caratterizzato dall’alta accuratezza, versatilità, maneggevolezza e rapidità sia in termini di intervento che di elaborazione. Il kit comprende una fotocamera digitale calibrata, (di cui cioè viene fornito il certificato di calibrazione, ossia la de-

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Tecnologie per i Beni Culturali scrizione di tutte le caratteristiche intrinseche della camera stessa, dai parametri di distorsione, alla lunghezza focale, punto principale, etc.), collegata mediante cavo usb con un tablet che consente lo scatto remoto ed è montata su di un’asta topografica mediante testa tilt regolabile (fig.1). L’applicativo software prevede invece l’utilizzo di più moduli che mirano a supportare l’utente dalla fase di acquisizione fino all’archiviazione dei dati. Evo Capture è il primo programma da utilizzare sul campo, associato al tablet. Consente di visualizzare il live view della camera e di memorizzare una serie di scatti in blocco, verificando in tempo reale i requisiti minimi di sovrapposizione tra gli scatti, necessaria per l’utilizzo delle immagini acquisite per scopi di ricostruzione tridimensionale. Evo Check si installa su un comune PC portatile e fornisce una verifica preliminare della nuvola di punti ottenuta. Garantisce in tempi rapidi l’esame del corretto legame delle immagini catturate prima di lasciare la zona di rilievo. Una volta acquisite, infatti, le immagini vengono importate in questo software e processate; più nello specifico le operazioni, eseguite in maniera completamente automatica, sono: Finding Features, Matching Images e Bundle Adjustment. Terminato il processo è possibile visualizzare la nuvola di punti con tutti i centri di presa; le Bunded Images, correttamente processate e che quindi hanno contribuito alla costruzione della nuvola e le Free Images che invece non sono state legate. Umap è il software per il processamento vero e proprio, che porta alla generazione delle nuvole di punti tridimensionali. Il WorkFlow di UMap è semplice ed intuitivo e riprende in parte quello già visto per il Check, sebbene con criteri più stringenti che portano a risultati qualitativamente ottimizzati. Una volta specificate le caratteristiche della camera utilizzata (selezione del Camera Passport), il software in automatico procede alla contro-distorsione per l’eliminazione delle aberrazioni ottiche (orientamento interno); le immagini vengono analizzate mediante un operatore di interesse per la ricerca di features e per legare il blocco con il calcolo del Bundle Adjustment (orientamento esterno), infine la ricostruzione della superficie avviene per correlazione e filtraggio automatico. La ricostruzione può essere applicata a tutte le immagini o ad una selezione di esse, nel caso vi sia molta sovrapposizione, per evitare ridondanze e allungamento dei tempi di esecuzione. I valori di ricostruzione sono parametrizzabili: è l’utente a scegliere la densità e quindi il passo della nuvola di punti a seconda delle esigenze. Per rendere metrico il modello si ha la possibilità di scalarlo attraverso una sola distanza o di georeferenziarlo importando e collimando GCP (ground control points) per incrementare l’accuratezza geometrica dello stesso. Una volta creati, i modelli *.vtp possono essere ulteriormente elaborati nella stazione fotogrammetrica ZMap di Menci Software, per comporre ortofoto e orto mosaici, utilizzando algoritmi per il calcolo automatico delle linee di taglio e del bilanciamento cromatico, oppure per generare dem, profili, curve di livello etc. Site Manager infine, è un ambiente grafico di visualizzazione, rapido ed intuitivo, di cui ci si può servire sia per la presentazioni dei dati 3d ma anche per la loro archiviazione e gestione. La possibilità di fondere insieme le informazioni contenute in modelli 3d, link a risorse web, immagini, ortofoto, vettoriali cad e media di vario tipo rende il dato completo e chiaro per il fruitore finale. IL CASO DI SAN GENESIO: UN PO’ DI STORIA Una sperimentazione sul campo del sistema EVO ha interessato alcune aree del sito archeologico di San Genesio nel comune di San Miniato a Pisa (fig. 2).

Figura 2 - Vista dall’alto del sito archeologico di San Genesio (San Miniato – Pisa).

Le indagini archeologiche qui condotte hanno permesso di portare in luce i resti di un complesso sito pluristratificato con frequentazioni che dall’epoca etrusca arrivano fino alla metà del XIII secolo. Le stratigrafie più consistenti sono relative a diverse fasi cimiteriali, che vanno dall’età tardo antica al basso Medioevo e a un vicus altomedievale, attestato dalle fonti scritte come vicus Wallari nel 715 e burgum Sancti Genesii dall’XI secolo. L’importanza che il sito riveste in epoca medievale è determinata dalla sua posizione, posta in prossimità dell’Arno e dell’Elsa, e all’incrocio della strada che collegava Pisa a Firenze e della via Francigena. Proprio questa centralità fece sì che il vicus divenisse sede di una grande pieve, a tre navate e lunga 45 metri, dedicata a San Genesio. La presenza del complesso ecclesiastico, dotato anche di canonica e chiostro almeno dall’XI secolo, e la centralità rispetto a vie di comunicazione di primaria importanza, promosse lo sviluppo di un grande abitato, costituito da case realizzate con muri in materiale deperibile e tetto in coppi. Il borgo, in competizione con il vicino castello di San Miniato, subì diverse distruzioni nel corso del XII secolo e venne definitivamente raso al suolo nel 1248 [CANTINI-SALVESTRINI 2010]. Le aree indagate nel 2011, in cui è stata realizzata la sperimentazione oggetto di questo contributo, sono localizzate a nord e a est della pieve. Le indagini stratigrafiche nella prima (area 35000 – fig. 3) hanno permesso di portare alla luce un sistema di canalizzazione costituito da un fossato che si estendeva in direzione est-ovest, già indagato in altre porzioni durante le precedenti campagne di scavo, dove si andava a gettare una canaletta costruita con lastre di pietra in parte spoliate, che si sviluppava con un andamento declinante da sud a nord.

Figura 3 – Particolare area 35000.

Lo scavo ha consentito di individuare almeno due fasi di ristrutturazioni probabilmente successive al deterioramento degli argini dei due canali. All’interno dell’area posta a est dell’edificio ecclesiastico (area 39000 – fig. 4) è stato possibile individuare un paleoalveo relativo a un corso d’acqua che scendeva dalla valle e scorreva con una direzione sud-nord. Immediatamente a ovest dell’argine è stato portato in luce un complesso sistema di canalizzazione costituito inizialmente da una struttura in muratura che dalla cripta della pieve convogliava l’acqua in eccesso proprio all’interno del fiume. Un’altra canaletta, che si sviluppava in direzione sud-nord e costruita con pezzami di mattoni e copertura in lastre di scisto, è stata rinvenuta poco più a ovest dell’argine del fiume tagliata da un altro canale che scorreva in direzione est-ovest e terminava nelle vicinanze dell’abside laterale sinistra della pieve. Nella porzione terminale del suddetto canale, che convergeva nel fiume, fu realizzata un’altra canaletta in muratura costruita con pietre squadrate di grandi dimensioni.

Ad una distanza di 3,50 m circa, utilizzando un’ottica grandangolare (20mm) sono stati scattati 110 fotogrammi per l’area 39000, la cui estensione è di circa 7x8m e 114 per l’area 35000, che misura 5x9m circa. Nel caso dell’area 39000, valutando le condizioni di luce, si è preferito aspettare una situazione in cui le ombre fossero maggiormente verticali, procedendo al rilievo nelle ore centrali della giornata e impostando l’esposizione della camera sulla priorità di diaframma. L’acquisizione è iniziata in senso Est-Ovest, con una prima strisciata all’esterno dell’area per poi procedere gradualmente verso l’interno. Al momento dell’acquisizione dell’area 35000 invece, essendoci condizioni di luce favorevoli, è stato possibile procedere più speditamente. Già in fase di pre-processamento il risultato è stato soddisfacente in quanto traspariva la bontà dell’acquisizione ed il corretto legame tra le immagini. Al momento della generazione dei modelli 3d, si è preferito operare una cernita delle immagini, comunque sufficienti a ricoprire l’area di interesse, in modo da velocizzare i tempi di elaborazione. In entrambi i casi , lo step di ricostruzione è stato di 10 pixel: è stato ricostruito cioè un punto ogni 10 pixel, con un GSD (ground sample distance) ossia una risoluzione in termini di distanza media tra un punto 3d e l’altro, pari a 0,04 m. Ciò significa che a livello di risoluzione fotografica il dettaglio è stato di 0,004 m. Ne è risultata una nuvola di punti di 2.423.167 punti nel caso della prima area, utilizzando 24 immagini (fig. 5) e 3.297.546 per la seconda sulla base di 66 immagini (figg. 6-7). La collimazione dei punti battuti con la stazione totale ha consentito la georeferenziazione delle stesse (fig. 8).

Figura 4 - Particolare area 39000.

Una struttura, di forma rettangolare e costituita da ciottoli e pezzami di laterizi romani e medievali, è stata individuata sull’argine del corso d’acqua insieme a una buca di palo. Il pilastro è stato al momento interpretato come base di un pontile in legno che poteva servire per l’attracco di chiatte e per il carico/scarico di materiali pesanti. PROCEDURA OPERATIVA La prima e fondamentale fase dell’attività di rilievo con EVO è stata quella di preparazione: fattori di natura diversa infatti, influenzano la scelta della strategia da applicare per le riprese e i parametri da impostare. Dopo aver avuto cura di apprestare tutta la strumentazione all’utilizzo, per ciascuna delle due aree sono state scattate delle immagini documentarie, per contestualizzare il rilievo e avere una visione d’insieme dell’ambiente indagato. Tenendo conto quindi dei dovuti accorgimenti riguardanti la distanza di presa (da cui dipende la risoluzione della ricostruzione), l’esposizione e la corretta inclinazione di asta e camera in modo da avere inquadrature il più possibile zenitali, si è proceduto all’acquisizione per strisciate. Sono stati posizionati dei target lungo il perimetro delle zone da rilevare, poi battuti con stazione totale, per l’inquadramento topografico delle due aree e per eventuali misure di controllo. L’utilizzo del tablet ha facilitato enormemente la fase di ripresa: la funzione di Link Image infatti, costituisce un supporto fondamentale per chi è alle prime armi, in quanto viene mantenuta e garantita la sovrapposizione tra gli scatti, sia in senso orizzontale che verticale.

Figura 5 – 39000.

Vista frontale della nuvola di punti generata per l’area

Figura 6-7 – Vista dall’alto del modello tridimensionale dell’area 35000. In giallo i centri di presa della camera.

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Figura 11 – Profili e polilinee di riferimento sul DEM dell’area 39000.

Figura 8 – Vista dall’alto del modello tridimensionale dell’area 39000 con evidenziati i punti topografici per la georeferenziazione.

Il software ZMap ha consentito la pulizia dei modelli, il ritaglio delle parti esterne al perimetro di interesse. Da qui siamo passati alla generazione ed editing del DEM, delle ortofoto e dei mosaici (fig. 9), nonché alla generazione delle curve di livello (fig. 10) e dei profili delle quattro sezioni e degli elementi più importanti di ciascuna area (canalette e fosse – fig. 11).

Figura 9 – Ortofotomosaico dell’area 39000.

Figura 10 – Curve di livello cromoaltimetriche dell’area 39000.

CONCLUSIONI Per quel che concerne l’operatività della soluzione Evo, emerge chiaramente come, una volta tenuto conto di tutti gli accorgimenti preliminari alla fase di acquisizione, la procedura sia molto semplice dal punto di vista dell’utilizzo della strumentazione sia hardware che software. Una seconda considerazione riguarda la tipicità di ciascun rilievo: sono le esigenze dell’utente e le peculiarità dell’oggetto da riprendere a determinare le caratteristiche della ripresa e la conseguente qualità dei risultati. Ciascun rilievo richiede una metodologia specifica e a seconda dei parametri di ripresa adottati, varierà l’esito del processo. La sperimentazione qui presentata ha offerto una preziosa occasione per mettere alla prova il sistema, valutarne le funzionalità e verificarne l’applicabilità in campo archeologico. Allo stesso tempo ha fornito interessanti spunti di riflessione sull’utilizzo delle tecniche di fotogrammetria digitale in archeologia. In questo settore infatti, la documentazione grafica costituisce un momento essenziale dell’indagine, così come le immagini rappresentano una forma di archivio completa e dettagliata dei cambiamenti in cui lo scavo si viene a trovare [BONORA 2003]. Utilizzare metodi di rilievo tridimensionale porta non solo all’ottenimento di un prodotto metricamente corretto, che può divenire la base per elaborazioni e analisi di varia natura, ma anche alla possibilità di archiviare dati da poter trasmettere e comunicare con facilità. Il suo utilizzo quindi è pienamente auspicabile in tutti i contesti archeologici in cui ci sia disponibilità ad accogliere e sfruttare al meglio il potenziale degli strumenti che il progresso tecnologico offre. Lo strumento Evo infatti arricchisce con contenuti tridimensionali la documentazione metrica di scavo ed è un grande supporto che bene si abbina alle altre tecniche già in uso: piattaforma GIS dello scavo e del territorio circostante; rilievo stratigrafico mediante stazione totale e successivo ancoraggio al CAD di scavo; raddrizzamento. Evo rappresenta un ulteriore passo nell’innovazione: l’idea vincente è infatti la realizzazione di una nuvola di punti continua, misurabile, che si presta a molteplici operazioni, a partire da immagini digitali, il tutto con poco dispendio in termini economici e di energie. È proprio nel risultato che si ottiene che sta la differenza con le altre tecniche: probabilmente alcune possono essere ancora più speditive, ma il prodotto finale è nettamente diverso in termini metrici e geometrici. EVO consente un’acquisizione morfologica 3D, geometrica e fotografica: sarebbe riduttivo confinarlo alla sola fase di restituzione grafica e di visualizzazione tridimensionale; va visto piuttosto come uno strumento di conoscenza, da utilizzare quotidianamente e non in maniera sporadica, inserito nella metodologia di rilievo magari integrato con altre tecniche.

BIBLIOGRAFIA • CANTINI F., SALVESTRINI F. 2010, Vico Wallari –San Genesio ricerca storica e indagini archeologiche su una comunità del medio Valdarno inferiore fra alto e pieno medioevo, Firenze. • SALONIA P. 2000, Tecnologie informatiche per la gestione delle conoscenze nella conservazione del costruito storico, in “Archeologia e Calcolatori” 11, pp. 219-240. • BONORA V. 2003, Studio per una metodologia di rilievo in campo archeologico con utilizzo di pallone frenato e fotogrammetria digitale, in Atti delle Quarte Giornate Elime, Erice, 2000, Pisa pp. 71-80. • DE FELICE ET AL 2007, Esperienze di laser scanning su rivestimenti pavimentali e parietali: il caso della cenatio della villa di Faragola (Ascoli Satriano, FG) in Angelelli C., Rinaldi F. (a cura di), Atti del XIII Colloquio dell'Associazione Italiana per lo Studio e la Conservazione del Mosaico (AISCOM), Canosa di Puglia, 21-24 febbraio 2007, Tivoli, pp. 535-542. • BITELLI G. 2002, Moderne tecniche e strumentazioni per il rilievo dei Beni Culturali, in “Atti della 6° Conferenza Nazionale ASITA, Perugia (5-8 novembre), vol. 1, pp. 9-24.

ABSTRACT New technologies for the 3d quick survey in archaeology: the case of San Genesio in San Miniato, Pisa - It is described a case history of ZSCAN EVO application in archaeological site of San Genesio (San Miniato, Pi). EVO is a new solution developed by Menci Software for automatic generation of 3d models from blocks of digital images. EVO, allows a three-dimensional morphological, geometric and photographic acquisition of area of interests. It should be considered an instrument of knowledge as well as for graphic and metric documentation and representation.

PAROLE

CHIAVE

Fotogrammetria speditiva, rilievo tridimensionale, documentazione archeologica.

AUTORI DEBORA CALDARELLI DEBORA.CALDARELLI@MENCI.COM MENCI SOFTWARE SRL FEDERICO CANTINI F.CANTINI@ARCH.UNIPI.IT RICERCATORE ARCHEOLOGIA CRISTIANA E MEDIEVALE, UNIVERSITÀ

DEGLI

STUDI

PISA

FRANCESCA CECCARONI FRANCESCA.CECCARONI@MENCI.COM MENCI SOFTWARE SRL BEATRICE FATIGHENTI S BEATRICE.FATIGHENTI@HOTMAIL.IT CUOLA DI DOTTORATO IN DISCIPLINE UMANISTICHE, SEZIONE ARCHEOLOGIA, DIPARTIMENTO DI SCIENZE ARCHEOLOGICHE, UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA

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Tecnologie per i Beni Culturali

AGORÀ

Cultural Heritage On line - E' stato pubblicato il programma provvisorio del 3° Convegno Internazionale "Cultural Heritage on line - Trusted Digital Repositories & Trusted Professionals" in programma a Firenze presso il complesso di Santa Apollonia dal 10 al 13 dicembre 2012. L'evento di respiro internazionale è organizzato dalla Fondazione Rinascimento Digitale e vuole approfondire gli aspetti riguardanti la digitalizzazione del patrimonio culturale e l'applicazione di tecnologie digitali nell'ambito dei beni culturali. Quest'anno l'attenzione è sulle competenze e le capacità necessarie per gestire archivi digitali. In particolare, saranno approfonditi i seguenti argomenti: • come conservare i contenuti digitali in un archivio digitale attendibile; • come interpretare il patrimonio culturale e le specifiche esigenze umanistiche digitali;

Tecnologie digitali per il Codice Atlantico - "Inside da Vinci" è un nuovo portale della Biblioteca Ambrosiana di Milano per conoscere le opere di Leonardo scoprendo i segreti del genio vinciano. Il portale permetterà di usufruire di 24 esposizioni sul Codice Atlantico che, fino al 2015, saranno protagoniste alla Biblioteca Ambrosiana e nella Sala del Bramante in Santa Maria delle Grazie a Milano. Il progetto è promosso dalla Veneranda Biblioteca Ambrosiana grazie a De Agostini e Alphabeti. Per realizzare questo ambizioso progetto sono stati utilizzati una vasta gamma di linguaggi, che permettono di abbattere le barriere spazio-temporali, offrendo un viaggio virtuale interattivo e multimediale assolutamente unico: "I segreti di Leonardo. Viaggio nell'Ambrosiana virtuale e segreta". "I segreti di Leonardo" è un percorso virtuale tra le mostre del "Codice Atlantico" e i tesori della biblioteca. Le ventiquattro mostre saranno valorizzate grazie alle nuove tecnologie, in particolare grazie al format I'MVR® (Interactive Multimedia Virtual Reality) che conserva l'emozione di tutte le esposizioni che verranno presentate al pubblico in questi anni. Ogni mostra è ripresentata nel suo allestimento originale, attraverso la realtà virtuale fotografica, in modo da permettere al visitatore di rivivere l'atmosfera dell'esposizione "reale" e di potersi accostare ad ogni singolo foglio accedendo alla scheda informativa corredata di audioguida.

• politiche di conservazione a lungo termine per la fiducia e la sostenibilità; • il ruolo delle norme e l'importanza della cooperazione tra le comunità di utenti; • la formazione e la riqualificazione degli operatori delle istituzioni culturali; • un focus sul quadro politico italiano per il patrimonio culturale e scientifico; Il convegno si svolgerà in italiano ed inglese e sarà prevista una traduzione simultanea. Il programma è consultabile all'indirizzo: http://www.rinascimento-digitale.it/conference2012.phtml Qui è possibile trovare tutte le informazioni necessarie per iscriversi e partecipare all'evento: Fondazione Rinascimento Digitale Via Bufalini, 6 50122 Firenze +39 055 5384910 info@rinascimento-digitale.it (Fonte: Fondazione Rinascimento Digitale)

Il format editoriale I'MVR® consente, inoltre, di osservare i numerosi dettagli di ciascuna opera. L'itinerario virtuale permette di scoprire anche il Foro dell'antica Mediolanum, importante reperto archeologico custodito sotto le sale dell'Ambrosiana, in fase di restauro. The Ultimate Codex Experience è invece il progetto con il quale il Codice Atlantico diventa consultabile su iPod touch, iPhone e iPad. Le opere di Leonardo sono a portata di mano e facilmente consultabili con la moderna tecnologia. L'applicazione permette di conoscere in alta definizione e fin nei dettagli le diverse pagine dell'opera di Leonardo. Molto interessante lo strumento "mirror" per leggere la scrittura di Leonardo. Presenti anche animazioni e giochi. Ulteriori informazioni: www.insidedavinci.com

Monitorare la corrosione dei metalli - Un nuovo dispositivo è stato recentemente progettato per verificare la presenza di corrosività dell'aria nei musei e che potrebbe trovare un'applicazione nelle auto e nelle navi e in altri settori industriali. Diversi sistemi di monitoraggio sono oggi utilizzati nei musei per il controllo dei parametri ambientali che influiscono sulla conservazione dei beni esposti (temperatura e umidità relativa). Tuttavia la corrosione è notevolmente accelerata da inquinanti atmosferici che contengono ossidi di azoto e di zolfo. Un nuovo consorzio denominato MUSECORR finalizzato dal'Unione Europea sta portando avanti un progetto di sviluppo di un nuovo sensore per il monitoraggio della corrosione nei metalli. Il dispositivo è fino a 2000 volte più sensibile della tecnologia attuale e funziona in tempo reale. Il sensore è grande quanto una cartuccia per stampante e contiene un piccolo foglio di metallo. Se il metallo si corrode la resistenza elettrica aumenta, di conseguenza la corrosione è facilmente monitorata in tempo reale. Parte dell'elemento metallico è protetto da un rivestimento isolante e viene utilizzato come riferimento per tenere conto di variazioni di temperatura. Se quindi vi è un rischio di corrosione si è subito avvisati in modo da intervenire tempestivamente. Al contrario, il metodo attuale per monitorare la corrosione si basa su cosiddetti "metal coupons". Questi sono esposti accanto alle opere d'arte e sono portati ad un laboratorio ogni pochi mesi per verificare la presenza di ruggine. La stessa analisi può richiedere fino a un mese. Oltre ai musei e gli ambienti di conservazione, il sensore potrà trovare diverse applicazioni industriali dove è essenziale il controllo della corrosione. Tali dispositivi potrebbero essere applicati in altri contesti in cui la corrosione ha una sua importanza come, ad esempio, alcune parti di carrozzerie e nelle navi. I ricercatori del progetto stanno attualmente testando il dispositivo grazie alla collaborazione con due case automobilistiche e con la Marina francese.

Ulteriori informazioni sul progetto: http://www.musecorr.eu (Fonte: Heritage Portal)

(Fonte: Ansa)

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Diagnosis of Cultural Heritage - III edizione - Il Convegno Internazionale "Diagnosis of Cultural Heritage" giunge quest'anno alla sua terza edizione". L'evento si svolgerà a Napoli dal 12 al 14 dicembre 2012 e vuole approfondire la filiera Diagnosi, Conservazione e Valorizzazione. permettendo un dialogo sulla diagnosi del Patrimonio Culturale e la sua utilità, i modi della sua rappresentazione, come condizione necessaria alla sua valorizzazione. La terza edizione mira a mettere in evidenza alcune tematiche emerse durante il precedente convegno :

II Concorso fotografico: Comunicare l’Archeologia - Il Concorso Fotografico tematico Comunicare l'Archeologia giunge quest'anno alla sua seconda edizione. Il concorso, organizzato dal Forum di Archeologia in collaborazione con Imago Romae e Cantiere Visuale, si baserà sull'utilizzo di una delle più diffuse tecnologie digitali quale è lo smartphone. Il concorso infatti prevede l'utilizzo dell'applicazione-social networkInstagram, attraverso l'uso dell'hashtag ideato per l'occasione #archeogram. Si invitano i fotografi a "privilegiare l'utilizzo di smartphone e tablet per realizzare le proprie composizioni: benché infatti sia possibile arrivare su Instagram anche attraverso l'uso di macchine fotografiche (anche reflex), il formato quadrato da sempre identificativo di questo social network è direttamente possibile solo dai mobile device. Si tratta di un formato "fisso" che poco si adatta alla maggior parte dei soggetti, volendolo usare con le regole canoniche dell'inquadratura fotografica, costretti all'interno di un eccessivo rigore formale. Nonostante tutto, la simmetria perfetta dei lati può essere suddivisa in modo geometrico ma allo stesso tempo dinamico sfruttando le diagonali e le composizioni radiali. L'iscrizione al social network è completamente gratuita, così come l'applicazione disponibile per varie piattaforme tra cui iOS e Android, che comprende sia una fotocamera quadrata che una serie di filtri di elaborazione: naturalmente nulla impdisce che lo scatto e l'elaborazione delle foto passi attraverso altre app (tra le più famose Pixlr-o-Matic e SnapSeed). Non ci sono limiti al tipo di elaborazione e di filtri che è possibile utilizzare, a completa discrezione del fotografo. Come l'anno scorso, è possibile taggare fino ad un massimo di 5 immagini per utente, con la possibilità di sostituirne fino a 10 secondo il meccanismo per cui dal 6° tag in poi viene automaticamente sostituita la foto più antica, in ordine cronologico. Chi vuole avere la certezza che le proprie foto siano prese in considerazione senza errore per il concorso, potrà inviare un messaggio con i relativi link alle immagini nell'apposito topic ufficiale che verrà aperto su www.forumarcheologia.it." L'iscrizione è gratuita e aperta a tutti i fotografi senza alcuna distinzione. Le immagini segnalate saranno considerate dal 21 settembre 2012 al 21 marzo 2013. Per ulteriori informazioni e chiarimenti: Simone Gianolio, simone.gianolio@uniroma1.it

Il MiBAC sostiene Wiki Loves Monuments - Il Ministero per i Beni e le Attività Culturali (MiBAC) ha recentemente comunicato di collaborare con WikiMedia Italia "sensibilizzando tutti i suoi istituti affinché offrano ai partecipanti al concorso Wiki Loves Monuments la possibilità di documentare fotograficamente, e veder pubblicate su Wikipedia e Wikimedia Commons, le proprie immagini raffiguranti lo straordinario patrimonio culturale italiano". Il concorso, di cui Archeomatica è promotore, è partito il 1 settembre ed è aperto a tutti i cittadini. Questo prevede la pubblicazione su Wikipedia di fotografie del patrimonio culturale italiano. La firma di accordo a livello centrale tra il Ministero e Wikimedia permette di risolvere alcuni problemi legati agli aspetti legislativi della fotografia dei monumenti in Italia. Essa "consentirà di individuare direttamente, sul sito dedicato all’iniziativa, l’elenco dei beni in consegna al Ministero per i quali è stata autorizzata la riproduzione a opera esclusiva dei partecipanti al concorso che durerà sino al 30 settembre. Quello del MiBAC è un 'importante riconoscimento "perché riteniamo sia un ottimo modo per sperimentare un coinvolgimento attivo dei nostri connazionali nella scoperta e condivisione del nostro patrimonio storico artistico. In particolare abbiamo voluto indirizzare il progetto verso tutti quei luoghi della cultura meno noti e fuori dai grandi circuiti turistici, ma non per questo di minore bellezza e suggestione”. Frieda Brioschi, presidente di Wikimedia Italia si ritiene molto soddisfatta del contributo del Ministero che sta "dando vita a una vera e propria collaborazione dal significato preciso: per il Ministero, nulla osta a fotografare i monumenti del Bel Paese espressamente individuati in base all’accordo sottoscritto e a pubblicarne le immagini su Wikipedia”

(Fonte: www.simonegianolio.info)

(Fonte: wikilovesmonuments.it)

▪ La diagnosi delle statue lignee ▪ I beni musicali e gli strumenti musicali ▪ I problemi di sicurezza nel cantiere di restauro ▪ Interventi regolatori per i materiali usati nel restauro ▪Trasferimento di competenze ed innovazione tecnologica Il convegno si basa sul confronto interdisciplinare per produrre idee innovative da portare avanti nel tempo. Nell’ultimo Convegno è emersa la necessità di ridurre i tempi dei trasferimenti di conoscenze per sostenere il settore e collegare tra loro tutti i soggetti che hanno concrete competenze ed interessi utili allo sviluppo del settore. Tra gli scopi della terza edizione c'è, infatti, l’accorciamento dei trasferimenti di conoscenza dal mondo della ricerca al mondo delle imprese favorendo l’incontro con il mondo dell’innovazione tecnologica e della comunicazione per innovare processi ed obiettivi, dare alle imprese un’occasione importante per collocare strategicamente brand e mission aziendale in un contesto operativo che tutt’ora soffre di assenza di orizzonti strategici. Si propone di creare uno spazio per far incontrare aziende di restauro, diagnostica, apparecchiature scientifiche portatili e di laboratorio, di diagnostica e monitoraggio in cantiere, aziende di comunicazione. Le aziende interessate possono partecipare per dare visibilità ai propri servizi e attività. Durante i tre giorni saranno predisposti dei tavoli B2B per favorire l'instaurarsi di partnership e network di professionisti specializzati che riescano a rispondere alle richieste dei nuovi bandi di appalto nel settore di competenze scientifiche non sempre disponibili in un'unica azienda. Il convegno è promosso dall'Università Sapienza di Roma, l'Associazione Italiana Esperti Scientifici (AIES) con il patrocinio del Ministero per i Beni e le Attività Culturali, la Regione Campania, l'Ordine dei Chimici della Campania e la Fondazione Forum Universale delle Culture – Napoli 2013 e di diversi dipartimenti di ricerca di università italiane. E' possibile inviare relazioni entro il 30 ottobre 2012 ed abstract entro il 12 agosto 2012 (relazionidiagnosis@gmail.com) utilizzando i moduli scaricabarili dal sito web del convegno. Per ulteriori informazioni, iscrizioni ed invio di contributi: www.diagnosisculturalheritage.com (Fonte: Segreteria del Convegno)

DOCUMENTAZIONE

DAL RILIEVO IL CASO

ALLA

MAQUETTE:

SAN MICHELE

IN ISOLA

di Caterina Balletti, Andrea Adami, Francesco Guerra, Paolo Vernier

Figura 1 - Vista della facciata e del sagrato, attraverso la nuvola di punti.

L’esperienza condotta su San Michele in Isola si inserisce nel filone di ricerca della geomatica applicata allo studio dei Beni Culturali. Il rilievo di una facciata, operazione tradizionale in architettura, si caratterizza infatti come campo di applicazione per nuove tecnologie e strumenti e come possibilità di verifica delle metodologie già consolidate. Dopo alcuni anni dal rilievo delle facciate monumentali delle chiese palladiane a Venezia, il Laboratorio di Fotogrammetria si è impegnato nel rilievo della facciata del Codussi con lo scopo di integrare diverse metologie di rilievo. La nuvola di punti, strumento molto utile nella realizzazione di disegni al tratto e di modelli tridimensionali, in questo caso deriva sia dalla scansione laser scanner sia dall’applicazione della fotogrammetria multimmagine alle immagini acquisite mediante un Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Oltre alle fasi di acquisizione in questa pubblicazione si vuole ragionare sulla comunicazione del disegno di architettura e sulla possibilità di affiancarlo con una maquette per comprendere a pieno tutti gli aspetti tridimensionali.

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Tecnologie per i Beni Culturali

n architettura il tema della facciate è senza dubbio uno dei più studiati e analizzati. I prospetti infatti sono l’elemento che maggiormente connota e contraddistingue un’architettura. Nel corso della storia le facciate delle chiese sono sempre state oggetti di rilievo e ridisegno sia per lo studio della soluzioni utilizzate dagli architetti sia come strumento progettuale. Assai noti sono i disegni degli architetti rinascimentali, le immagini del Grand Tour e delle Accademie.Queste rappresentazioni, molto ricche di dettagli, mettono in evidenza però le difficoltà delle fasi mensorie. Confronti tra rilievi classici e rilievi strumentali odierni hanno dimostrato che la maggior parte degli errori è collocata nelle parti alti delle facciate. E tale comportamento è chiaramente riconducibile alla difficoltà di misurare le parte alte delle facciate laddove non sia possibile ricorrere a mezzi di elevazione o a punti rialzati, caratteristici del contesto edilizio in cui sorge la facciata. Il Laboratorio di fotogrammetria dell’Università Iuav di Venezia si è a lungo impegnato nel rilievo di fronti e facciate monumentali. Nel 2008, in occasione del 500° anniversario della nascita di Andrea Palladio, il laboratorio di fotogrammetria ha realizzato il rilievo sistematico delle facciate delle chiese palladiane a Venezia. In quella occasione sono state utilizzate diverse metodologie di rilievo come la topografia, la fotogrammetria analogica e digitale ed il laser scanner per individuare quella più efficace e per mettere in evidenza vantaggi e svantaggi di ognuna. Dalle esperienze condotte è stato confermato che tutti i metodi elencati, basandosi sull’uso di sistemi ottici di misura, a sensore attivo e passivo, presentano delle lacune nelle zone alte dei prospetti sia per la cattiva condizione geometrica della presa (immagini molto scorciate) sia perché si formano evidenti zone d’ombra causate dagli aggetti della facciata stessa. Questo problema viene generalmente risolto alzando il punto di acquisizione/ vista per mezzo di piattaforme elevatrici che richiedono però un notevole sforzo organizzativo e logistico. L’esperienza condotta a Venezia ha mostrato che in alcuni condizioni particolari, queste operazioni diventano molto impegnative. La collaborazione con il Museo Correr di Venezia ha permesso al laboratorio di fotogrammetria di affrontare nuovamente a distanza di alcuni anni il tema del rilievo delle facciate e di utilizzare nuovi strumenti e metodi sviluppati negli anni più recenti. La mostra, organizzata dal Museo Correr, per la primavera 2012 è incentrata sul ruolo della cultura camaldolese a Venezia e ha consentito di focalizzare l’attenzione sulla facciata della chiesa di San Michele in Isola, un tempo sede dell’ordine Camaldolese in laguna. Una sala dell’esposizione è infatti dedicata alla facciata rinascimentale, progettata da Mauro Codussi tra il 1468-79, di cui non esisteva un rilievo preciso. L’aspetto espositivo ha portato anche a riflettere non solo sulle metodologie di rilievo da applicare, ma sui metodi di rappresentazione più adatti per raggiungere non solo gli specialisti, ma anche un pubblico più vasto. Con questo obiettivo oltre al tradizionale prospetto, sono state elaborate altre rappresentazioni tra cui le ortofoto che coniugano la descrizione fotografica con la precisione metrica. Inoltre è stata realizzata una maquette in resina in scala 1: 500 della facciata per poter comprendere, in modo immediato, la plasticità della facciata e la tridimensionalità del progetto. In questo articolo si vuole descrivere il percorso svolto dal rilievo alla modellazione e alla stampa solida. In particolare si vuole porre l’attenzione sull’integrazione dei sistemi di acquisizione necessari per risolvere alcuni degli aspetti sopraccitati. Tra questi i sistemi laser a differenza di fase, l’uso di UAV (Unmanned Aerial Vehicle) per l’acquisizione fotografica e di software per il Dense Stereo Matching fino alla tecnologia di polimerizzazione per la stampa 3d della facciata.

I CAMALDOLESI E LA FACCIATA DI SAN MICHELE IN ISOLA La presenza dei monaci camaldolesi nella laguna veneziana, ed in particolare sull’isola di San Michele è attestata sin dal 1212. Qui i monaci costruirono una chiesa ed un eremo, che nel 1250 divenne monastero e verso la fine del secolo fu elevato ad abbazia. Dalla fine del Trecento sino a tutto il Quattrocento vi era attivo uno scriptorium dove numerosi monaci calligrafi e miniaturisti trascrivevano manoscritti da destinare alla biblioteca del monastero o alla vendita. Il ruolo dell’ordine camaldolese nella cultura veneziana, e non, è assai rilevante se si pensa che visse e lavorò a San Michele il famoso cartografo Fra’ Mauro, autore del celebre mappamondo. Nel 1468 i frati camaldolesi affidarono al giovane Mauro Codussi la ricostruzione della facciata della chiesa di San Michele. Si tratta di un progetto complesso poiché la chiesa sorge in una posizione molto particolare nella laguna, visibile da grandi distanze. Il Codussi progettò per i camaldolesi una facciata fortemente rinascimentale, una novità nell’ambiente veneziano. La facciata, realizzata in pietra d’Istria, è suddivisa in tre parti a richiamare la suddivisione dello spazio interno in tre navate. E’ composta da un’alta sezione centrale con un timpano semicircolare, collocato tra due quarti di cerchio corrispondenti alle navate laterali. Nella parte superiore le paraste sostengono una trabeazione completa, che percorre tutta la sezione centrale. Nella parte centrale, si trova un rosone centrale contornato da quattro oculi in marmo policromo. Nella parte inferiore della chiesa compare un bugnato che prosegue sia sulle pannellature principali sia sulle lesene. Numerosi sono gli elementi finemente decorati presenti sulla facciata: dai capitelli, al portale d’ingresso fino alle rosette in corrispondenza dei timpani ricurvi e alla cornice del rosone principale decorata con un motivo a catena. Per il rilievo della facciata sono state integrate diverse tecniche e strumenti con lo scopo di ottenere una rappresentazione metricamente corretta e controllata della facciata. Il rilievo Laser Scanner La prima parte del rilievo è stata condotta con un laser scanner a differenza di fase. Come già osservato in occasione del rilievo delle facciate veneziane, il laser scanner risulta uno strumento particolarmente adatto per la digitalizzazione dei prospetti perché consente di acquisire grandi quantità di dati in tempi contenuti. La nuvola di punti che si ottiene attraverso la scansione laser può essere considerata una rappresentazione della facciata di tipo continuo grazie all’alta risoluzione dei punti. L’acquisizione della facciata è stata condotta con lo strumento Faro Focus 3D. Questo laser scanner funziona con il principio della differenza di fase per la determinazione della distanza dal centro dello strumento. Si caratterizza per un’alta velocità di acquisizione (fino a 900.000 punti/ sec) e un’alta precisione (± 2 mm tra 10 e 25 m). Pur essendo un strumento a differenza di fase, il range di misura è piuttosto ampio: consente infatti di misurare fino a distanze di 120 metri. Oltre all’acquisizione della geometrica, il Focus 3D consente anche l’acquisizione del valore radiometrico attraverso il sensore integrato nel sistema. Nell’ultima versione lo strumento è caratterizzato dalla presenza di un sensore barometrico (per la quota) e da una bussola (per l’orientamento delle nuvole). Il Faro Focus 3D rappresenta inoltre un fenomeno interessante per il mercato perché ha un prezzo molto contenuto rispetto agli altri concorrenti.

L’acquisizione della facciata è stata progettata seguendo lo schema di prese già evidenziato nello studio delle facciate veneziane. Richiama infatti lo schema della fotogrammetria convergente monoscopica che prevede una presa centrale, una da destra ed una da sinistra per poter minimizzare le zone d’ombra (almeno quelle con andamento orizzontale). Si è scelto di fare le scansioni alla massima risoluzione per ottenere una nuvola di punti molto densa e consentire quindi di estrarre una simil-ortofoto ad alta risoluzione. Sono state realizzate 4 scansioni dello spazio esterno per poter contestualizzare il prospetto della chiesa. Inoltre sono state fatte altre 4 scansioni all’interno della chiesa per poter indagare il rapporto della facciata con l’interno della chiesa. In questo contesto è particolarmente efficace lo strumento poiché consente di acquisire l’intera calotta sferica, con un ricoprimento orizzontale di 360 gradi e verticale di 270 gradi (fig.1). La somma delle 4 scansioni ha permesso di avere, per la sola facciata, una nuvola di circa 45 milioni di punti con una passo nella parte inferiore di circa 1 mm e nella parte superiore attorno a 5 mm. La registrazione delle nuvole di punti è stata realizzata per via topografica. I target, riconosciuti in modo semiautomatico dal software dedicato Faro Scene, sono stati rilevati con una stazione totale per garantire la verticalità del sistema di riferimento locale e per la gestione di tutte le scansioni – dell’interno e dell’esterno - in un unico sistema di riferimento. La georeferenziazione inoltre è stata affinata aggiungendo alcuni vincoli geometrici. Ad esempio sono stati individuati alcuni piani con giacitura orizzontale e verticali che sono stati utilizzati come tie-plane tra le diverse scansioni. Primo risultato del rilievo è stato quindi la nuvola di punti ottenuta mediante laser scanner in cui sono evidenti le lacune determinate dagli aggetti della facciata. Nelle zone sovrastanti le trabeazioni (fig. 2) è infatti riconoscibile una fascia in cui non si hanno dati (circa 0.4 m l’ombra della prima trabeazione e fino a 1.2 m sulla seconda trabeazione). Nel caso di San Michele in Isola questo effetto è particolarmente evidente poiché il sagrato della chiesa ha una profondità contenuta (circa 8 metri) e quindi non è possibile effet-

tuare l’acquisizione da distanze maggiori. Le caratteristiche della facciata rendono particolarmente gravi queste lacune. Non si riesce infatti ad ottenere una rappresentazione completa delle conchiglie che sono poste in corrispondenza delle parti sommitali delle navate laterali Il rilievo UAV e fotogrammetria multi-image Per ovviare alle mancanze evidenziate nelle nuvole di punti generalmente si ricorre all’utilizzo di mezzi meccanici per alzare il punto di vista (carrelli elevatori o piattaforme mobili) da cui effettuare le prese fotogrammetriche o altre scansioni laser. In contesti particolari come quello veneziano, ricorrere a tali sistemi diventa molto complesso sia per la movimentazione dei mezzi, sia perché la portanza del piano di calpestio è assai limitata. Quest’ultimo aspetto obbliga ad utilizzare sistemi leggeri che non consentono di raggiungere grandi altezze e comunque sono relativamente instabili. Per tutte queste ragioni, in occasione di questo rilievo, si è scelto di ricorrere ai sistemi UAV (Unmanned Aerial Vehicle) che negli ultimi anni hanno avuto un notevole sviluppo per quanto riguarda la manovrabilità e la possibilità di volo stazionario in accordo con lo sviluppo elettronico. Questi sistemi sono caratterizzati da un limite di peso trasportabile, ma possono senza problemi montare camere digitali per le riprese dall’alto. In una seconda fase del rilievo le prese fotografiche dall’alto (fig. 3) sono state realizzate con strumentazione low cost e amatoriale: un elicottero Align Trex, equipaggiato con GPS e camera compatta Sony Nex 5 con ottica fissa 24 mm. Il velivolo è stato pilotato da terra seguendo delle traiettorie che potessero permettere di acquisire delle strisciate adatte ad una restituzione con un sistema multi-immagine. Il percorso e gli scatti della camera sono stati controllati e registrati tramite pc.

Figura 2 - Nuvola di punti della facciata acquisita solo attraverso laserscanner. Sono evidenti le zone d'ombra determinate dagli aggetti della facciata.

Figura 3 - Sistema UAV in volo vicino alla facciata.

Figura 4 - Vista aerea del complesso di San Michele in Isola.

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Figura 5, 6 - Schermata del software Agisoft Photoscan; (a destra) unione delle nuvole di punti. In blu la nuvola acquisita con laserscanner, in rosso quella acquisita con sistema multi-image da UAV

In questo caso, dovendo volare vicini all’architettura, si è preferito controllare manualmente l’elicottero e non tramite un sistema auto-pilot per evitare errori della traiettoria causati da eventuali perdite del segnale, che potevano causare danni alla facciata. Per le immagini si è preferito lavorare senza impostare un tempo di scatto prefissato, ma osservando l’inquadratura da terra e scattando in remoto in modo da poter avere un ottimo controllo del ricoprimento e del soggetto inquadrato. Le operazioni, condotte in tre sessioni di volo di circa 7 minuti ciascuno, sono state condotte nell’arco di una mattinata evidenziando così anche un notevole risparmio di tempo rispetto agli altri sistemi utilizzabili. Al termine dell’acquisizione le oltre 500 immagini sono state utilizzate per integrare i dati già acquisiti (fig.4). Tra le diverse possibilità, si è scelto di ricorrere alla fotogrammetria multi-immagine per ottenere una nuvola di punti da integrare con quella esistente. I fotogrammi sono stati elaborati con il software Photoscan di Agisoft per ottenere un modello tridimensionale della parte superiore della facciata, in particolare della zona che risultava in ombra nel modello ottenuto attraverso il laser scanner. Il software utilizza algoritmi robusti che consentono di orientare i fotogrammi anche se acquisiti con una configurazione non corrispondente ai principi fotogrammetrici. Le operazioni, che avvengono in locale e non attraverso un web server, sono completamente automatiche e l’operatore può impostare solamente alcuni parametri legati alla qualità dei prodotti desiderati (orientamento, costruzione del modello). Non vengono date indicazioni esplicite sul risultato dell’orientamento o della costruzione del modello, per cui le operazioni di verifica si basano sul confronto con modelli di riferimento (se disponibili) oppure attraverso un’osservazione di tipo qualitativo. Test condotti in precedenza dal Laboratorio di Fotogrammetria sul questo software e su altri sistemi di fotogrammetria multi-immagine hanno confermato che Photoscan permette di ottenere dei modelli accurati ed affidabili. E’ necessario tuttavia fare attenzione alla fase di scalatura del modello, per ottenere i migliori risultati. Per la ricostruzione della facciata, sono stati realizzati diversi modelli per completare le lacune evidenziate. Ad esempio nel modello della fascia immediatamente superiore all’architrave che comprende anche le conchiglie sono state utilizzate 21 immagini. Il modello di punti ottenuto è stato messo in scala utilizzando non una misura nota, ma ricorrendo ai punti acquisiti con il laser scanner. In questo modo la nuvola di punti ottenuta per via fotogrammetrica è stata non solo scalata ma anche georeferenziata rispetto ai dati laser (fig. 5 e 6). L’allineamento dei due dataset è avvenuto con scarti di 3mm. Altri modelli sono stati realizzati per i dettagli della facciata come le rosette in corrispondenza dei timpani curvi e la statua sulla sommità (fig. 7)

Figura 7 - Schermata con la ricostruzione virtuale della conchiglia.

Al termine delle operazioni di rilievo in campagna si è prodotto un’unica nuvola di punti, in cui i dati laser scanner sono stati integrati con quelli ottenuti attraverso il dense stereo matching. Sebbene la nuvola estratta per via fotogrammetrica sia più rumorosa di quella laser scanner, si è rivelata essenziale per poter colmare le lacune già evidenziate. Il valore RGB della nuvola ottenuta per via fotogrammetrica completa la descrizione geometrica data della facciata. PRIMI RISULTATI DEL RILIEVO 3D I primi prodotti elaborati dalla nuvola di punti totale sono stati il disegno della facciata in scala 1:20 e la quasi-ortofoto nella medesima scala. Per ottenere questi elaborati si è ricorsi ad una pipeline ormai consolidata nel trattamento delle nuvole di punti. E’ stato infatti utilizzato il software Pointools che permette di gestire grandi quantità di punti in modo molto efficace. In particolare è stato possibile ottenere una quasi-ortofoto attraverso la proiezione dei punti colorati su un piano parallelo alla facciata con un pixel size di 2 mm. Il plugin di Pointools permette inoltre di gestire la nuvola in ambiente Autocad e di elaborare in tempo reali sezioni e viste ortogonali che sono state utilizzare per il ridisegno della facciata secondo il linguaggio tradizione del prospetto d’architettura. Ogni singolo elemento è stato infatti restituito basandosi sulla nuvola di punti e su una nutrita documentazione fotografica di dettaglio. Sono stati rappresentanti non solo gli elementi dell’architettura, ma anche gli elementi scultorei (la madonna sopra il portale d’ingresso e la statua di San Michele sulla sommità della chiesa) e i dettagli come il bugnato. Infine si è scelto di rappresentare anche tutti i conci di cui è composta la facciata per consentire agli studiosi di valutare non solo gli aspetti figurativi, ma anche quelli tettonici. Gli elaborati, ortofoto e prospetto, sono stati infine sovrapposti per verificare la correttezza di tutte le operazioni.

Figura 9 - Restituzione vettoriale della facciata in proiezione ortogonale (scala nominale 1:20).

Figura 8 - Mappa di profondità della facciata in cui si evidenziano i fuori piombo.

La nuvola di punti e il prospetto hanno permesso inoltre di analizzare in modo più approfondito la facciata e di metterne in evidenza alcune caratteristiche. Dal disegno del prospetto risulta evidente infatti, se si segue l’andamento degli elementi orizzontali – ad esempio le bugne e la trabeazione – che la facciata è inclinata e tutte le linee “cadono” verso sinistra. Oltre alla rotazione sul piano proprio della facciata, con la nuvola di punti si è potuto mettere in evidenza il fuori piombo di alcune porzioni. La rappresentazione in falsi colori della facciata (fig.8) consente infatti di individuare alcune parti della facciata che presentano un comportamento di fuori piombo. Dalla lettura simultanea di questi due effetti si po’ supporre un cedimento che ha causato la rotazione e il fuori piombo di alcune parti. Sempre dalla mappa di profondità a falsi colori è inoltre possibile ipotizzare alcune scelte precise a livello progettuale. Alcuni storici ipotizzano intatti che Codussi abbia progettato la facciata tenendo conto dello stretto spazio antistante. E abbia quindi progettato la parte superiore leggermente aggettante rispetto a quella inferiore in modo da esser più visibile dal sagrato. LA MAQUETTE L’ultima parte del lavoro, tuttora in corso, riguarda la maquette della facciata. La scelta di realizzare un modello reale in scala 1:50 si inserisce nella lunga tradizione dei modelli d’architettura e nella prassi, verificata anche nel caso di Codussi per la chiesa di San Michele, di rappresentare il progetto attraverso una maquette. La scelta inoltre è supportata dal tentativo metodologico di individuare linguaggi di comunicazione per l’architettura che non siano solamente quelli degli esperti, ma che possano esser compresi anche dal pubblico non specializzato.

Per procedere con la stampa solida è stato necessario costruire un modello tridimensionale. La numerosità dei punti e l’integrazione con i dati estratti per via fotogrammetrica ha consentito di realizzare un modello per mesh dell’intera facciata. Infatti inevitabili piccole mancanze e zone con un rumore maggiore sono compatibili con la scala scelta per la stampa. Il procedimento per la realizzazione del modello è quello ben noto in letteratura. Dopo il trattamento esterno dei dati per avere tutte le nuvole (laser scanner e fotogrammetriche) nello stesso sistema di riferimento, ogni scansione è stata decimata e ripulita da outliers e rumore fino ad ottenere un’unica nuvola di punti. La triangolazione, la chiusura dei buchi e le indispensabili operazioni di pulitura della mesh hanno consentito di arrivare al modello pronto per la stampa.

Figura 10 - Il modello 3d diviso in 4 parti per poter essere stampato (la dimensione di stampa massima è di 267x165x203mm).

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Figura 11 - Fasi finali della stampa 3d in resina.

Figura 12 - Montaggio delle parti stampate.

Figura 13, 14 - Il modello unito della facciata è stato trattato con vernice acrilica bianca, passato con polvere di gesso e montato su una base che definisce l’intorno della facciata di san Michele (il piccolo campo affacciato sulla laguna nord di Venezia)

La stampa solida viene realizzata con la stampante Ultra 2 di Envisiontech basata sulla tecnologia della proiezione di immagini su resine foto polimerizzanti. Il modello infatti viene sezionato in slices molto sottili (spessore 50 micron) che poi vengono stampate singolarmente e vanno a comporre l’interno modello. Il materiale utilizzato permette infine di poter stampare il modello in più parti e rifonderlo assieme. Da inoltre la possibilità di personalizzare l’aspetto superficiale della maquette con prodotti acrilici e vernici. CONCLUSIONI Il percorso qui illustrato rappresenta una possibile alternativa nel rilievo delle facciate monumentali. Per quanto riguarda la fase di rilievo geometrico dell’architettura, la sperimentazione utilizza le tecniche più recenti nel campo della geomatica. Il laser scanner infatti viene affiancato a nuovi sistemi per cercare di colmare alcune lacune e difficoltà già messe in evidenza.

Lo sviluppo dei sistemi elettronici per il controllo degli Unmanned Aerial Vehicle e l’implementazione dei sistemi di dense stereo matching permettono di risolvere alcune difficoltà note da tempo nel rilievo dei prospetti. Soprattutto in particolari condizioni logistiche di difficoltà, questi sistemi si presentano molto efficaci e quasi risolutivi. Dal punto di vista della qualità del dato, gli algoritmi multi-immagine della computer vision implementati in diversi software Structure from Motion (come ad esempio Agisoft Photoscan) permettono di ottenere, partendo da foto acquisite in volo in maniera disordinata, nuvole ad alta risoluzione che, pur essendo più rumorose di quelle ottenute per via fotogrammetrica, diventano supporti molti utili. Il valore radiometrico estratto direttamente dalla nuvola sopperisce infatti, in alcune applicazioni, alle difficoltà legate alla parte geometrica. E’ auspicabile nello sviluppo di questi sistemi l’implementazione di sistemi che consentano anche qualche tipo di controllo metrico sulle operazioni e sui risultati. Nondimeno il lavoro qui presentato ha confermato la necessità di un controllo topografico di tutte le operazioni di rilievo che avviene attraverso una rete topografica di appoggio. Essa infatti materializza il sistema di riferimento unitario in cui georeferire le nuvole ottenute con laser scanner e per via fotogrammetrica per una completa integrazione. L’integrazione dei dati diviene possibile se le operazioni vengono condotte seguendo un approccio di tipo topografico per poter lavorare in un unico sistema topografico. Dal punto di vista della rappresentazione, la possibilità di integrare i classici disegni al tratto con maquette reali all’interno di grandi mostre, come quelle ospitate al Museo Correr, consente di abituare gradualmente il pubblico dei meno esperti al linguaggio tipico dell’architettura. Si ringraziano il laureando Federico Canella e la Neos per aver messo a disposizione la strumentazione UAV.

RIFERIMENTI • Adami A., Gnesutta M., Vernier P., “Dalla scansione laser al modello: il caso esemplare di San Francesco della Vigna, in Architettura delle facciate: le chiese di Palladio a Venezia. Nuovi rilievi, storia, materiali. by M. Borgherini, A. Guerra, P. Modesti, Venezia, Marsilio, 2010 pp. 195-206 • Balletti C., Pilot L., “Conoscere e misurare la forma: il rilievo delle quattro facciate palladiane a Venezia” in Architettura delle facciate: le chiese di Palladio a Venezia. Nuovi rilievi, storia, materiali. by M. Borgherini, A. Guerra, P. Modesti, Venezia, Marsilio, 2010 pp. 195-206 • Fassi F., Gaudio F., Achille C., “Multi-sensor data per il rilievo e la documentazione dei Beni Culturali” in Proceedings of Asita 2010 • McAndrew J., “Architettura veneziana del primo rinascimento”, Marsilio, 1995, pp. 202-226; • Guidi G., Russo M., Beraldin J.A., “Acquisizione 3d e modellazione poligonale” McGraw-Hill Companies, 2010 • Remondino F., Barazzetti L., Nex F., Scaioni M., Sarazzi D., “UAV photogrammetry for mapping and 3d modeling – current status and future perspectives“ in International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVIII-1/C22, UAV-g 2011, Conference on Unmanned Aerial Vehicle in Geomatics, Zurich, Switzerland, 2011 • H. Bendea, F. Chiabrando, F. Giulio Tonolo, D. Marenchino, Mapping of archeological areas using a low-cost UAV. The Augusta Bagiennorum test site, ia Atti del XXI International CIPA Symposium, Athens, 2007

ABSTRACT From survey to mock: the case of San Michele in Isola -The experience of San Michele in Isola is part of the research in the field of geomatics applied to the study of cultural heritage. The survey of a facade, an operation in traditional architecture, is characterized as a field of application for new technologies and tools, and as the possibility of verification for methodologies already established. After a few years the importance of the monumental facades of the churches of Palladio in Venice, the Laboratory of Photogrammetry has engaged in the survey of the facade of Codussi with the aim of integrating different methodologies. The Points Cloud, very useful tool in the production of drawings and three-dimensional models, in this case derives from the laser scanner and from the application of multi-image photogrammetry to images captured by an Unmanned Aerial Vehicle (UAV). In addition to the acquisition phases in this publication is presented for general communication of the architecture design the opportunity to join the survey with a maquette to fully understand all three-dimensional aspects.

PAROLE CHIAVE LASER SCANNING, UAV, FOTOGRAMMETRIA DIGITALE, DOCUMENTAZIONE.

AUTORI CATERINA BALLETTI BALLETTI@IUAV.IT ANDREA ADAMI

PAOLO VERNIER

AADAMI@IUAV.IT

UNIVERSITÀ IUAV

FRANCESCO GUERRA GUERRA2@IUAV.IT VERNIER@IUAV.IT

VENEZIA

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RESTAURO

L’ANTICA PIEVE DI CANTALOVO E I SEGNI DEL TERREMOTO: DALLE MAPPE DI DEFORMAZIONE ALLA STRATIGRAFIA NELLA RICERCA E IDENTIFICAZIONE DEI MECCANISMI DI CROLLO di Elena Bonali, Arianna Pesci, Giuseppe Casula e Enzo Boschi Figura 1 – Chiesa di Cantalovo a Bevilacqua (VR): foto del lato sud.

L’intervento di restauro non può prescindere dalla comprensione storica e strutturale del monumento ove il primo aspetto si esaurisce in un accurato studio delle fonti storiche e nella lettura dei segni architettonici mentre il secondo approfondisce gli assetti di equilibrio che nei secoli sono stati assunti dalla costruzione in risposta a mutati stati di equilibrio. Entrambi gli aspetti sono sintetizzati dalle mappe di deviazione ottenute dall’elaborazione dei dati del rilievo laser scanner e opportune primitive rappresentanti i macro-elementi in cui viene suddivisa la struttura. In particolare, coniugando la lettura delle mappe di deformazione con tecniche di lettura tematica del monumento si è sviluppato un metodo efficace per individuare precocemente i meccanismi di danno da terremoto e per ricostruirne la storia del danno. Tale metodo è ancora più utile in condizioni di pericolo in quanto esso si basa su tecniche che non necessitano del contatto con l’edificio. La pieve di Cantalovo (Verona, Italia), colpita da sisma nel XII sec. , è stata studiata portandone alla luce la storia dei danni e gli attuali meccanismi di danno in atto.

“

E’ fondamentale, nel campo del restauro, comprendere il comportamento della struttura, ovvero i suoi schemi di risorsa che sono degli stati di equilibrio con cui la fabbrica si è spontaneamente difesa, ma che durano da secoli per il contrasto e la solidarietà delle strutture murarie; il turbarli e l’avviare un diverso sistema di azioni porta talvolta alla necessità di rifare tutto” (Giovannoni, 1946). Nel campo della teoria del restauro gli assiomi di base hanno spesso richiesto decine di anni per concretizzarsi in metodologie applicabili ed efficaci e ciò è avvenuto praticamente sempre grazie ad un uso critico e creativo di nuove tecnologie. Il rilievo laser scanning è stato utilizzato in forma innovativa

superando il concetto di mera riproduzione e misurazione del monumento mediante l’intuizione che la sovrabbondanza di dati forniti è un dato statistico dal quale ricavare, a volte con malizia, le anomalie che in architettura sono indicatrici di un mutamento nella struttura. La costruzione di mappe di deformazione nasce dalla lettura di grafici di distribuzione “a forma di architettura”. I prospetti così interpretati permettono una lettura stratigrafica e l’individuazione, il riconoscimento e la contestualizzazione dei danni e dei meccanismi di danno come degrado potenziale nell’ottica di comprensione del comportamento strutturale del monumento (Doglioni, 2007; Milano, 2008).

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Tecnologie per i Beni Culturali LA CHIESA La pieve di Cantalovo (VI sec. D.C), costruita in laterizio in parte di epoca romana, presenta ancora oggi i segni della sua passata conformazione; è infatti visibile la ricucitura muraria sul lato nord dove era presente il campanile, probabilmente inserito nella struttura originaria durante i lavori di ricostruzione che seguirono il sisma del XII secolo che interessò l’area del veronese. Sempre sul lato nord è presente la pietra basale di un’antica apertura che fa collocare su questa parte della chiesa l’annessa casa parrocchiale la cui esistenza è testimoniata da documenti storici (Castagnetti, 1976; D’Arcais, 1981). Inizialmente si sono effettuate delle misurazioni sul modello per comprendere la geometria del monumento ed individuare possibili rapporti costruttivi caratteristici delle architetture dell’Alto Medioevo. La pieve (fig. 1) è liturgicamente orientata (abside a est) e presenta un rapporto 1:2 tra facciata (quadrata) e prospetto laterale; inoltre, confrontando le grandezze misurate con l’unità in piedi romani (0.269 m) utilizzata all’epoca della sua costruzione si è scoperto che l’intera fabbrica si basa sul numero sacro 7 (lo Spirito Santo) ed i suoi multipli. Queste semplici considerazioni possono essere di grande utilità per una datazione del monumento; se infatti si tiene conto dell’uso di volumi primitivi, del riutilizzo di materiale di epoca romana e dell’attenzione alla corrispondenza delle proporzioni con la numerologia sacra otteniamo le principali caratteristiche dell’architettura cristiana del primo Medioevo. Sono infatti S. Ambrogio e S. Agostino nel IV secolo ad indicare una numerologia sacra cui anche l’architettura doveva far riferimento. I rapporti dimensionali basati sui numeri 1,2,3 ritrovati in numerosi monumenti del V-VI secolo permettono di parlare di una “geometria teologica” quasi un memento architettonico.

Figura 2 – Studio mediante primitive per rappresentare i prospetti e crea-zione delle sezioni orizzontali.

33 LO STUDIO La fase centrale di studio si è sviluppata attraverso il confronto delle nuvole di punti ottenute con il laser scanner ILRIS 3D (Pesci et al., 2011a) di macro elementi individuati con primitive (piani e cilindro nel caso dell’abside) convenientemente scelte ed il calcolo della deviazione standard delle distanze punto-piano (Pesci et al., 2011bc). Una elevata deviazione individua un’anomalia nella struttura che va interpretata come deformazione (deviazione dalla regolarità) o come mutamento della struttura dovuto all’intervento dell’uomo. A questo scopo è utile incrociare il dato TLS con le informazioni storiche, l’osservazione diretta e mediante materiale fotografico nonché tecniche classiche come la datazione relativa e la mensio-cronologia. Da tale lettura “comparata” delle nuvole di punti e la realizzazione di cross-section si è arrivati a individuare dei tipici meccanismi di collasso delle murature. La precisione della misura permette di visualizzare tali meccanismi in fase preventiva, ovvero quando questi si presentano più come tendenza di comportamento della muratura che come comportamento in atto e quindi di considerarli come fattore di degrado su cui si può intervenire in maniera economica e poco invasiva. I RISULTATI Il macro-elemento timpano, confrontato con il suo piano interpolatore mette in evidenza una zona centrale di deformazione che è riconducibile ad un classico meccanismo di “battitura” della copertura dell’abside (vedi Fig. 2 e 3). Il prospetto settentrionale presenta un’area di apparecchiatura muraria dai contorni netti (zona verde) dove, con ogni probabilità, si trovava il campanile ed una zona centrale di fuori piano riconducibile anche questa ad un classico meccanismo di danno dovuto alla spinta della copertura non ancorata alla muratura. Anche le cross-section realizzate a diverse altezze su tale prospetto mostrano una lenta deformazione dovuta al carico prolungato rappresentato dal

Figura 3 – Scelta della primitiva di riferimento per lo studio della deformazione del prospetto nord. Il piano di FIT viene sostituito col piano verticale per una migliore comprensione della mappa delle deviazioni.

campanile, mentre, laddove si era ipotizzata la presenza della casa parrocchiale, un brusco mutamento che suggerisce un intervento antropico. La mappa del prospetto sud mostra chiaramente la tessitura muraria dei diversi interventi avvenuti nel corso dei secoli. Procedendo con la creazione di piani di sezione anche nel prospetto sud è possibile osservare, nella fascia di altezza compresa tra 1 metro e 3 metri un andamento regolare dell’apparecchio murario ed una lieve sporgenza rilevata dalla seconda sezione dovuta, con ogni probabilità, ad un fattore antropico di intervento sulla costruzione. Non casuale è la corrispondenza tra la porzione di muratura pressoché a piombo (in verde) dell’angolo destro superiore del prospetto ovest e dell’angolo contiguo nel prospetto sud.

Figura 4 – Mappe delle differenze (o deformazioni) e relativo schema dei meccanismi di crollo.

Tenendo conto che gli edifici venivano spesso costruiti in entro-piombo, tale conformazione è indice di un meccanismo “in nuce” di spostamento fuori piano della parete laterale vincolata efficacemente su due lati. La mappa del prospetto est mostra la presenza di zone di differenza positiva schematizzabili come una vulnerabilità che può portare all’attivazione di un meccanismo di rototraslazione della parte superiore dell’abside con distacco lungo un piano inclinato. La copertura esercita una spinta non compensata sui bordi dell’abside, favorendo l’attivazione del meccanismo. Per visualizzare meglio l’assetto attuale risultante è stata adottata una strategia basata su un cilindro interpolatore mobile di 1 m di altezza permettendo uno studio ancor più aderente alla vera conformazione dell’abside (Fig. 5). Al fine individuare i segni dei terremoti storici o di interventi passati sull’apparecchiatura muraria della pieve l’apporto di informazione da materiale fotografico ad alta risoluzione è infatti indispensabile per valutazioni di datazione e cronologia relativa.

Figura 5 – Sviluppo di uno studio con cilindro mobile per evidenziare le caratteristiche dell’abside.

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Tecnologie per i Beni Culturali

L’analisi delle dimensioni dei laterizi appartenenti alle zone individuate dell’apparecchiatura muraria e la loro elaborazione statistica hanno permesso di elaborare una stratigrafia degli interventi nel corso della storia del monumento. L’elaborazione statistica dei dati raccolti permette di assegnare misure medie rappresentative ad ogni unità, eliminando le variazioni dovute ai fattori casuali, e di ricostruire quindi l’andamento delle variazioni intenzionali avvenute nel tempo che diventa il vero e proprio strumento di datazione. Il dato della deviazione standard permette di individuare zone di riutilizzo dei materiali dall’incertezza della misura. Tale dato è rilevante soprattutto per quanto riguarda la lunghezza del mattone disposto a fascia poiché il materiale di riutilizzo veniva diviso a seconda dello spessore, che veniva mantenuto, e poi sbozzato in opera (Fig. 6 e 7).

Figura 7 – Stratigrafia relativa del lato nord.

CONCLUSIONI Il rilievo laser scanning della pieve studiata è stato trattato come dato statistico concretizzato nelle mappe di deformazione che, integrate con le indagini tematiche del restauro, hanno messo in luce i meccanismi di danno in atto nella struttura. L’interpretazione delle mappe ha permesso di individuare l’azione della copertura sull’apparecchiatura muraria sia nei prospetti nord e sud che nel timpano soprastante l’abside soggetta a rototraslazione nella sua parte superiore. Il dato TLS viene restituito mediante mappe di deformazione come uno strumento sinottico efficace. Esse infatti presentano la sinteticità di una tavola tematica e la semplicità ed intuitività nella sua interpretazione, ma allo stesso tempo sono uno strumento che racchiude i layers di informazione utili alle diverse figure professionali.

Figura 6 – Mensio-cronologia dei mattoni da campioni osservati e misurati mediante le immagini foto raddrizzate.

RIFERIMENTI

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Bonora, F., 1979. Proposta metodologica per uno studio storico dei mattoni, in: Il mattone di Venezia, Atti del Convegno presso Fondazione Cini,1979, pp. 229- 239 Castagnetti, A., 1976. La pieve rurale nell’Italia padana. Territorio, organizzazione patrimoniale e vicende della pieve veronese di San Pietro di «Tillida» dall’alto medioevo al secolo XIII, Roma, 1976, 36 D’Arcais, F.F., 1981a. Aspetti dell’architettura chiesastica a Verona tra l’alto e il basso medioevo, in Chiese e Monasteri nel territorio Veronese, Ed. G. Borelli (1981), Verona. Doglioni, F., Mazzotti, P., 2007. Codice di pratica per gli interventi di miglioramento sismico nel restauro del patrimonio architettonico. Integrazioni alla luce delle esperienze della Regione Marche, Ed. Regione Marche (2007), ISBN: 8890266902 Milano, L., Mannella, A., Morisi, C., Martinelli, A., 2008. Schede illustrative dei principali meccanismi di collasso locali negli edifici esistenti in muratura e dei relativi modelli cinematici di analisi, in: Allegato alle Linee Guida per la Riparazione e il Rafforzamento di elementi strutturali, Tamponature e Partizioni (2008) (accessed: 21 February 2012). Pesci, A., Teza, G., Bonali, E., 2011a. Terrestrial laser scanner resolution: numerical simulations and experiments on spatial sampling optimization. Remote Sens. 3, 167-184; doi:10.3390/rs3010167 Pesci A., Casula G., Boschi E., 2011b. Laser scanning the Garisenda and Asinelli towers in Bologna (Italy): detailed deformation patterns of two ancient leaning buildings, Journal of Cultural Heritage 12 (2) 117-127. Pesci A., Bonali E., Galli C., Boschi E., 2011c. Laser scanning and digital imaging for the investigation of an ancient building: Palazzo d’Accursio study case (Bologna, Italy). Journal of Cultural Heritage. doi:10.1016/j. culher.2011.09.004

RINGRAZIAMENTI Gli autori ringraziano sentitamente Don Gigi e lo Studio Giacomelli per il prezioso materiale fornito, per la disponibilità e per l’accoglienza presso la parrocchia di Bevilacqua. ABSTRACT The restoration is based on the comprehension of the monument architectural history and of its structural behavior. The first topic regards historical sources and architectural marks understanding while the second one focuses on changes in time of structural balance. The deviations maps, obtained from laser scanning data processing and representative macro-elements primitives, can summarize both. In particular it is possible to elaborate an efficient method to detect and study the damage mechanism, also providing information and dating past restorations, based on contactless and independent TLS and data imaging measurements. The method is applied to obtain the deformation state of Cantalovo’s church (Verona, IT), struck by earthquake on XII, pointing out both historical and present day damage mechanisms.

PAROLE

CHIAVE

Laser scanning, deformazione, pieve, terremoto.

AUTORI ELENA BONALI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI

BOLOGNA, DAPT.

ARIANNA PESCI PESCI@BO.INGV.IT

GIUSEPPE CASULA ISTITUTO NAZIONALE

GEOFISICA E VULCANOLOGIA, SEZIONE

ENZO BOSCHI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI

BOLOGNA, DIPARTIMENTO

FISICA.

BOLOGNA

INTERVISTA

DAVIDE

INTERVISTA A BORRA DI MIMOS a cura della Redazione

Dal 9 all'11 Ottobre, a Roma, MIMOS - Movimento Italiano Modellazione e Simulazione ha organizzato quel che si preannuncia il più grande evento italiano del settore; tre giorni di conferenze, tavole rotonde, incontri B2B, esposizione di tecnologie e soluzioni che hanno come obiettivo l'incontro e la "fertilizzazione incrociata" tra le competenze di discipline diverse, che hanno in comune l'uso degli strumenti della virtualità e della simulazione.

ono previste nove sessioni tematiche (Difesa, Sicurezza del Territorio, Ingegneria di sistema, Beni Culturali, Sistemi complessi, Medicina e Chirurgia, Supporto al cliente) con una sessione speciale per il Premio MIMOS alla migliore tesi di laurea e di ricerca . Completano il programma le tre tavole rotonde aperte al pubblico in cui i chairman delle singole sessioni discuteranno sul presente e soprattutto sul futuro di tre temi di ordine generale, Virtual Earth, Virtual Life, Virtual Industry, così da individuare le tendenze future ad uso della ricerca e dell’applicazione professionale. Sarà allestita anche un’area poster ed un’area B2B in cui gli espositori presenteranno al pubblico le ultime novità internazionali in fatto di hardware, software e soluzioni integrate. Sarà un’occasione unica per riunire aziende, università, centri di ricerca e operatori professionali che lavorano e creano innovazione nei settori della modellazione, simulazione e realtà virtuale, condividendo la cultura della virtualità ormai pervasiva e strategica per lo sviluppo produttivo. Ne abbiamo parlato con l’Arch. Davide Borra, attuale Presidente nonché coordinatore dell’area del Virtual Cultural Heritage. Abbiamo chiesto al Presidente Davide Borra di illustrarci lo “spirito” del Decennale e lo Stato dell’arte del Movimento.

contaminare positivamente settori diversi che usano strumenti analoghi con metodologie traducibili. Dieci anni fa far sedere allo stesso tavolo un ingegnere areonautico ed uno sviluppatore di videogames era davvero un’impresa difficile: ora lavorano nello stesso ufficio, sia per creare simulatori professionali che per sviluppare videogames. MIMOS aveva visto giusto e continuerà creare occasioni di contaminazione: la simulazione e la computergrafica 3D sono ormai permeate in ogni centro di ricerca e sviluppo grande o piccolo che sia. Chi vola, chi naviga, chi guarda la terra dall’alto, dal basso o dal sottosuolo oppure chi osserva l’uomo dall’infinitesimo piccolo delle molecole o dall’infinito lontano del tempo antico, ciascuno di queste professioni e tante (tutte) le altre, stanno dando lavoro al proprio lavoro sfruttando gli strumenti del virtuale. Di certo, dei nove soci fondatori dell’anno 2002, credo nessuno avrebbe immaginato di ritrovarsi dieci anni dopo con più di settanta corporate & partners a discutere di 3D e simulazione; sarà un’occasione unica anche solo per i curiosi di tecnologia e futuro, figuriamoci per le aziende interessate.

ARCHEOMATICA: Cosa significa festeggiare dieci anni di MIMOS?

DB.: L’attività di sostegno alla ricerca universitaria è stata sin dalla fondazione uno degli obiettivi associativi. In questi ultimi anni abbiamo anche voluto cimentarci con la co-organizzazione di corsi di specializzazione e master, in collaborazione con alcuni dei più qualificati dipartimenti di ricerca nazionali cercando sempre il punto di unione con l’impresa. Oltre a questo, siamo alla IV edizione ed il “Premio MIMOS per la miglior tesi di laurea e di ricerca” è stato assegnato verso metà Luglio a lavori che hanno tutte le caratteristiche per segnare il passo dell’innovazione nei rispettivi settori e non solo in Italia. Un paio di considerazioni esemplificheranno lo stato dell’arte: sono stati candidati 49 lavori, provenienti da tutto lo stivale, eterogenei per aree di interesse, quasi tutti di ottimo livello, alcuni di grandissima potenzialità. La commissione ha avuto davvero vita difficile nel trovare gli elementi di distinzione tra i due vincitori ed i finalisti tant’è che si è deciso non solo di dare due menzioni speciali, ma di dedicare una sessione specifica del Decennale alla presentazione dei risultati di queste ricerche e dei loro autori in un’azione di scouting di altissimo livello, alla quale invito tutte le aziende a partecipare perché sopra quel palco ci sarà un pezzo del futuro di questa disciplina.

DAVIDE BORRA: Pensare a questo bellissimo compleanno, quando MIMOS ha preso vita da un piccolo gruppo di aziende, era sicuramente un obiettivo davvero difficile da prevedere e, forse, più che un obiettivo era una speranza. Speranza di riuscire a concretizzare quel network della conoscenza nazionale sul Modeling & Simulation che dieci anni fa, appunto, non era affatto rappresentato in Italia, mentre oggi è divenuto un riferimento non solo nazionale. Pensiamo, ad esempio, al fatto che MIMOS è stato promotore e sarà partner dell’ITEC 2013, il più grande evento internazionale per l’industria del “training & simulation”, che si terrà a Roma nel Maggio del prossimo anno. Dieci anni passati a disseminare cultura creando eventi, azioni B2B e sollecitando le Università a far fare ricerca, premiando le migliori, il tutto senza scopo di lucro e mantenendo ancora la totale gratuità degli eventi e dell’accessibilità alle tante informazioni che vanno a farcire ghiottamente il portale web di MIMOS. Ecco perché il Decennale sarà una grande festa: perché in tutti questi anni l’associazione è stata alimentata da una volontà concreta di costruire quella cultura della virtualità che sta divenendo condivisibile tra aree disciplinari così distanti. A.: MIMOS è conosciuta per aggregare aziende di comparti molto diversi tra loro. DB.: Sì, da sempre l’associazione ha nello statuto la volontà di disseminare cultura sia in forma verticale che orizzontale. E’ quel che viene identificato nella “crossing fertilization”, ovvero la possibilità di

A.: Tra le attività che avete organizzato per i più giovani c’è il Premio MIMOS.

A.: Ci può illustrare brevemente i contenuti del Decennale? DB.: Ci incontreremo a Roma, nel nuovo Campus di Tor Vergata, dal 9 all’11 di Ottobre. Ogni giornata ospita due panel “verticali” i cui temi (Beni Culturali, Difesa, Navale, etc..) vedranno alternarsi ciascuna otto o nove relatori selezionati sulla base di una call nazionale già conclusa. Ogni sera attueremo un workshop aperto a tutti, sul cui palco vedrete i chairman delle sessioni che prima presenteranno

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sinteticamente i risultati della giornata e poi discuteranno sul futuro di tre temi di respiro generale cercando di evidenziarne le linee di tendenza: Virtual Earth, Virtual Industry, Virtual Life. E’ un modo, forse anche un po’ innovativo, per tentare di dare nuove vision alle imprese e nuovi stimoli ai ricercatori che festeggeranno con noi. A.: E per il B2B cosa avete previsto? DB.: Abbiamo organizzato un’area B2B che ospiterà stand aziendali, presentazioni commerciali e poster. L’elenco delle aziende che hanno già aderito rende merito già solo per i nomi alla qualità dell’innovazione che sarà presentata.. è sufficiente fare un salto sul portale dedicato all’evento www.mimos.it/decennale per avere tutte le informazioni. Lei è Presidente dal 2008 ed ha condotto l’associazione da un bacino quasi regionale a quello nazionale. Cosa prevede per il futuro di MIMOS? Le condizioni per far crescere un network culturale com’è MIMOS, non si costruiscono certo da soli: servono idee buone, obiettivi raggiungibili, il lavoro incessante di chi ci crede ed il sostegno di tutti coloro che abbiano la possibilità anche solo di spendere un’ora di tempo o un sostegno concreto, anche economico. E MIMOS non potrebbe oggi testimoniare la propria tendenza a crescere in modo strutturato se anche e solo una di queste condizioni non continuasse a sussistere. Siamo cresciuti, e questo è un dato numerico incontestabile, ma più dei numeri è la presenza ben distribuita sul territorio, il riconoscimento di un’identità e di un’eccellenza in materia, l’interesse dei maggiori organismi internazionali ed anche la mappa dei contatti via web che ci fa essere visitati da più dei tre quarti del mondo. Se questo è un buon risultato, il migliore di quelli che auspico per i prossimi anni, in qualità di Presidente o, nuovamente, di semplice associato è che questi riscontri si traducano in opportunità concrete per le imprese italiane del Modeling& Simulation, perché se di cultura della virtualità ce n’è bisogno, di occasioni per far valere le proprie competenze in ambito internazionale ce n’è necessità. E MIMOS può aggiungere alle proprie mission quello di ruolo di connettore strategico tra il mercato reale, quello potenziale ed il network delle competenze che rappresenta. A. Dieci anni di attività associativa spesi per fare rete tra pubblico e privato, grande impresa e singolo professionista. Com’è cambiata la virtualità e quali sono gli indicatori per il futuro? DB. In generale per l’informatica, il decennio passato ha un po’ il sapore di un’era geologica calcolata sui tempi dell’evoluzione naturale. Abbiamo vissuto il passaggio dall’uso sperimentale a quello quotidiano di qualche genere di device di calcolo, la progressiva capacità di replicare e simulare processi naturali con sempre maggior grado i verosimiglianza, la sempre miglior usabilità di strumenti collaborativi in tempo reale. Se poi focalizziamo l’analisi sulla computergrafica siamo ormai giunti a superare la soglia del reale, aumentando ciò che percepiamo con immagini, suoni ed oggetti dotati di autonomia cibernetica, totalmente coerenti con quelli che ci circondano. La prossima soglia che si supererà sarà quella della confidenza cibernetica in cui avatar virtuali non saranno più considerati estranei, ma alter-ego dotati di personalità, ai quali daremo fiducia. A.: Questi scenari come hanno a che fare con il patrimonio culturale? DB.: L’attività di disseminazione tra ambiti diversi che MIMOS ha nel proprio Statuto, ci obbliga piacevolmente a dover fare analisi incrociate sulle tendenze di molti settori produttivi e della ricerca. Dico questo perchè mai come in questo periodo ci si sta rendendo conto che il patrimonio culturale dev’essere concepito in forma collaborativa e sfruttando le reti della conoscenza che affiancano e supportano azioni divenute fondamentali: le analisi predittive, la progettazione tecnologica, l’impatto collaborativo degli utenti, il marketing culturale, le strategie economiche, l’integrazione della virtualità, sono solo alcuni degli argomenti che storicamente fanno parte di discipline diverse e che oggi possono essere messi a fattor comune. Affrontando il discorso possiamo associare alcuni elementi chiave, correlati al concetto generale di Patrimonio Culturale, con alcune caratteristiche peculiari delle nuove tecnologie della virtualità che sono centrali per molte discipline anche distanti per area d’applicazione, ma sono molto simili per possibilità di collaborazione e messa a fattor comune dell’esperienza. Parlo della robotica, dell’aeronautica, del navale, dell’ingegneria gestionale e legistica, ma potremmo aggiungerne altre. Qualche esempio. Chi opera rilievi nel campo del Cultural Heritage, oggi inizia a poter utilizzare droni volanti attrezzati con strumenti di scansione 3D, fotografia, misurazione, etc.. E sa di poter contare sugli strumenti di geolocalizzazione sviluppati in origine per il settore navale. Gli strumenti usati per il tracciamento

dei veicoli nei settori della logistica e della grande distribuzione, così come la geolocalizzazione GPS adottata per il rilievo, la troviamo a bordo dei telefoni di ultima generazione ma si sta per utilizzare sia per le indagini di marketing culturale all’interno dei musei (analizzando tempi e modi di percorrenza del visitatore), sia per innovare la didattica museale (adattando percorsi e profondità di informazione per ciascun visitatore grazie a dispositivi mobili geolocalizzati). Per concludere, possiamo immaginare che tra non molto tempo vedremo comparire robot-guida in capo ai gruppi dei turisti dei nostri siti archeologici. A.: Nello specifico, l’archeologia quali vantaggi potrà ottenere? DB.: Durante l’evento del Decennale avremo due sessioni che parleranno di Virtual Heritage. Si tratta, piacevolmente, del tema più affrontato durante il convegno e quello che seguo personalmente sia per attività professionale che nell’ambito del’area di interesse di MIMOS. Specifico il termine Virtual Heritage perchè è ormai sostanzialmente condiviso da parte della comunità internazionale della ricerca, di cui l’Italia è, oltretutto, tra le nazioni più rappresentate, attive e riconosciute. L’archeologia rappresente un campo di applicazione che ha saputo mantenere il proprio corpus dottrinale ben saldo sui precetti storici che dalla fine dell’800 ad oggi hanno definito le modalità di scavo e restauro, e contemporaneamente approfittare pienamente dell’innovazione tecnologica soprattutto per le operazioni di indagine, rilievo, gestione dei dati e comunicazione. A volte si tende a dimenticare che prima di poter gustare un bellissimo filmato in 3D della ricostruzione virtuale di un’antica città, ci sono stati anni di campi di scavo condotti a mano con trowel e piccozza, infinite indagini bibliografiche, comparazioni e lotte tra colleghi per individuare le ipotesi migliori e così via. L’archeologia ha, secondo il mio punto di vista, raccolto meglio di altre la sfida dell’innovazione degli strumenti e dei processi, mantenendo la propria identità di disciplina dalle radici ben piantate nel campo della ricerca scientifica. Ciò non toglie che i risultati siano tutti positivi, ma che gli archeologi e più in generale le professionalità correlate al patrimonio culturale, abbiano voluto ed in parte dovuto aver a che fare con riferimenti molto distanti dal loro corpus dottrinale, ottenendone un significativo balzo in avanti anche delle possibilità di nuove collocazioni lavorative. Grazie all’informatica grafica, tralasciando il campo del rilievo, un archeologo oggi può “aprir bottega” anche per i servizi di rendering e produzione videodocumentari per i musei. E sulla linea dell’orizzonte non è difficile prevedere che l’evoluzione dei modelli matematici predittivi da un lato e la prossima ondata di strumenti simulativi dall’altro, non possano condurre l’archeologo ad occuparsi anche di ricerca satellitare e anastilosi virtuali corroborate dalla statica delle costruzioni. A.: Quante aziende e centri di ricerca si occupano di virtualità applicata al patrimonio culturale in MIMOS e che genere di attività compiono? DB.: Attualmente MIMOS conta più di settanta tra aziende, centri di ricerca ed università e tra queste direi che all’incirca una dozzina hanno come campo di applicazione specifico i beni culturali. Tra queste, ancora, una filiera di sei imprese si è raggruppata nel “3D Company Network”, che rappresenta MIMOS durante fiere ed eventi quali il Salone DNA Italia di Torino, per esempio, in cui si organizza uno stand ed alcune attività coordinate di informazione commerciale al pubblico. Le attività spaziano dalle scansioni laser 3D, alla fotogrammetria, alla modellazione 3D, alla creazione di rendering e video stereoscopici, alla prototipazione rapida, alla creazione di applicazioni per device mobili, alla realtà virtuale ed aumentata, al supporto tecnologico per gli allestimenti nei musei e negli exhibit culturali. Della precedente edizione hanno fatto parte Geogrà, NoReal, Kairos3D, Protocube, GMaps e Projection Design, aziende che hanno saputo creare margini di dialogo tra loro, con il cliente e con il gestore culturale del patrimonio, innovando per uso saggio e misurato della tecnologia. E potrete incontrarle al Decennale. Per ulteriori informazioni: MIMOS - Movimento Italiano Modellazione e Simulazione www.mimos.it Sito web dedicato all’evento: www.mimos.it/decennale

UNIVERSITÀ

ATTIVITÀ DI RICERCA DEL

ARCHEOLOGIA

LABORATORIO

DELL’ARCHITETTURA

STRUMENTI

E METODI

di Andrea Fiorini Da qualche anno a questa parte il Laboratorio di Archeologia dell’Architettura del Dipartimento di Archeologia (Università di Bologna) conduce attività di ricerca nel settore del patrimonio architettonico di ogni epoca e funzione impiegando i principali metodi archeologici (stratigrafico, tipologico e mensiocronologico) integrati da quelli archeometrici, geoarcheologici e dall’esame della documentazione d’archivio. Inoltre svolge attività didattica per gli studenti universitari, attraverso un percorso formativo articolato in lezioni, attività sul campo e di laboratorio.

temi di ricerca riguardano in particolare: • le tecniche edilizie e la storia delle trasformazioni architettoniche dei castelli della Romagna; • il riconoscimento dei litotipi e l’identificazione dei luoghi di provenienza del materiale costruttivo; • le tecniche di archiviazione e l’analisi di documenti iconografici e cartografici; • i sistemi di misura impiegati nel dimensionamento di elementi costruttivi (metrologia antica); • le ricostruzioni sperimentali di strutture murarie secondo tecniche antiche; • le piattaforme GIS per la gestione di dati territoriali; • i sistemi di gestione informatizzata della documentazione archeologica di una stratificazione edilizia; • le tecniche di rilevamento archeologico.

Un primo dossier sui risultati raggiunti fino ad ora è stato presentato il 19 aprile 2012 in occasione del workshop Documentare l’archeologia 2.0 presso il Dipartimento di Archeologia di Bologna (Fig. 1). L’obiettivo dell’incontro era di scambiare informazioni sulle piccole e grandi innovazioni apportate, in questi ultimi anni, ai metodi di documentazione archeologica. Al centro del dibattito: i tablet per la registrazione grafica e l’archiviazione dei dati sul campo; i “droni” (micro elicotteri) per il rilievo aerofotogrammetrico; gli scanner laser 3D di ultima generazione (più economici e leggeri); i formati standard internazionali per lo scambio di modelli interattivi dello scavo archeologico

Figura 1 - – Il manifestino del workshop Documentare l’archeologia 2.0.

(PDF3D e simili); gli strumenti per il rilievo 3D delle superfici archeologiche e per la restituzione grafica tridimensionale della stratigrafia muraria (PhotoModeler e simili); gli strumenti e i metodi per il telerilevamento archeologico. Maurizio Cattani (Dipartimento di Archeologia, Università degli Studi di Bologna) ha introdotto i vari argomenti del workshop con particolare attenzione al potenziale informativo della componente tridimensionale del dato archeologico. Nell’intervento di Andrea D’Andrea (Centro Interdipartimentale di Servizi di Archeologia, Università degli Studi di Napoli “L’Orientale”) si sono potuti valutare i pregi e i difetti delle principali metodologie di rilevamento tridimensionale dello scavo archeologico. Dei vantaggi e degli svantaggi nell’uso di tavolette digitali in archeologia si è occupato, invece, Enrico Cirelli (Dipartimento di Archeologia, Università degli Studi di Bologna) mentre Antonio Curci e Alberto Urcia (Dipartimento di Archeologia, Università degli Studi di Bologna) hanno descritto un sistema integrato per la documentazione dell’arte rupestre. Per l'elenco completo degli interventi si rimanda agli atti (in corso di stampa). Chi scrive ha presentato un contributo dal titolo Tablet PC, fotogrammetria e PDF 3D: strumenti per documentare l’archeologia (Fiorini c.s.). In questo lavoro vengono dettagliati i risultati di varie ricerche finalizzate alla definizione di nuovi protocolli operativi per la documentazione archeologica dello scavo e delle architetture. IL TABLET PER L’ARCHEOLOGIA Il tablet in dotazione (Apple iPad 2) viene utilizzato a supporto di varie attività archeologiche, in particolare, rilevamenti topografici, fotogrammetrici e stratigrafici. Nel rilievo topografico con stazione totale il tablet viene adoperato, in primo luogo, per operare, a mano libera, uno schizzo proporzionato ma non in scala (eidotipo) del luogo e per annotare i punti misurati. Il valore aggiunto del tablet, rispetto ai supporti cartcei, consiste, ovviamente, nella possibilità di gestire in modo più accurato e ordinato i dati raccolti sul campo. Adottando questo dispositivo, inoltre, si evita l’accumulo di un numero voluminoso di fogli, spesso soggetti a facile logoramento o smarrimento.

ArcheomaticA N° 2 giugno 2012

Tecnologie per i Beni Culturali Come noto, nel rilievo fotogrammetrico si misura (con una stazione totale) la posizione di almeno 4 punti dell’oggetto. In fase di elaborazione dei dati, il riconoscimento sulle foto di questi punti è indispensabile. Pertanto, durante il rilevamento, il tablet consente di annotare (con la massima chiarezza possibile) la posizione di questi punti direttamente sull’immagine fotografica. Questo dispositivo si è dimostrato molto utile anche per la registrazione dei dati nell’ambito di una particolare disciplina: l’archeologia dell’architettura. In questa pratica conoscitiva, le “schede da campo” ricoprono un ruolo fondamentale in quanto permettono di registrare (in modo ordinato e razionale) una quantità di dati, spesso, piuttosto corposa. Esistono, ad esempio, schede per l’annotazione delle componenti di un complesso architettonico (i corpi di fabbrica, gli ambienti, i prospetti, gli elementi architettonici, ecc.) e quelle per la documentazione speditiva della stratigrafia muraria. Il primo test d’impiego del tablet per la compilazione di queste schede ha fornito risultati molto interessanti. La possibilità di disegnare i perimetri delle Unità Stratigrafiche (US) direttamente sull’immagine a colori di una architettura costituisce un enorme passo in avanti rispetto alle soluzioni tradizionali (Figg. 2-3).

Figura 1 - – Il manifestino del workshop Documentare l’archeologia 2.0.

L’inserimento dei dati tramite applicazioni informatiche, infatti, può condurre a una documentazione più ordinata e già in formato digitale riducendo, inoltre, i tempi di permanenza sul sito e i costi del materiale (in genere si scattavano le foto, le si stampavano a colori e vi si annotavano sopra i perimetri delle US). LA FOTOGRAMMETRIA ARCHEOLOGICA Per quanto riguarda il rilevamento fotogrammetrico, in questi ultimi anni le ricerche si sono focalizzate sulla sperimentazione di sistemi in grado di fornire un controllo dell’inquadratura sempre più accurato. Per documentare, ad esempio, la facciata di un edificio servono inquadrature a piano verticale e il più possibile frontali. Queste condizioni sono rispettate grazie a un insieme di strumenti: la fotocamera è fissata sulla cima di un’asta telescopica di alluminio (altezza massima 8 m) e collegata tramite cavo a 1 - – Il manifestino del un monitor per vedere, da terra, Figura workshop Documentare l’arl’immagine ripresa; ottenuta la cheologia 2.0.

39 migliore inquadratura possibile, si impiega un radiocomando per attivare lo scatto della fotocamera. Tale sistema, che viene impiegato anche per il rilievo di superfici di scavo archeologico, velocizza notevolmente la fase di acquisizione dei dati fotografici e migliora la qualità metrica degli elaborati finali (Fig. 4). Da qualche anno è in corso di sperimentazione un altro strumento per il rilievo delle strutture archeologiche conservate in elevato. Si tratta di una asta orizzontale (guida lineare) di circa 1,4 m fissata a un treppiede fotografico piuttosto robusto (Manfrotto Triaut 058B). Lungo questa barra può scorrere liberamente un carrello sul quale è fissata, tramite una testa a sfera, una fotocamera reflex. Il movimento (non motorizzato) consente di realizzare coppie di fotogrammi nel pieno rispetto delle regole che stanno alla base della fotogrammetria stereoscopica (Fondelli 1992) (Fig. 5-6).

Figure 5, 6 -5)Treppiede fotografico per prese stereofotogrammetriche 6) Dettaglio del treppiede fotografico per prese stereofotogrammetriche: lungo una barra orizzontale di circa 1,4 m (1) può scorrere liberamente un carrello (2-3) che sorregge, tramite una testa a sfera (4), una fotocamera reflex.

La registrazione grafica delle evidenze stratigrafiche e il rilievo bidimensionale degli elementi strutturali di un paramento murario sono operazioni che si compiono sopra una base fotogrammetrica. La produzione di questa particolare immagine deve essere realizzata nel modo più accurato e preciso possibile, così da minimizzare la probabilità di introdurre dati forvianti nel processo interpretativo del manufatto archeologico. Per questa ragione, ai “fotopiani” si preferiscono le “ortofoto” ottenute tramite due diverse metodologie: 1) per raddrizzamento differenziale automatico (numero e dimensione dei piani raddrizzati dipendono dalla mesh ricostruita a partire dalla nuvola di punti); 2) per raddrizzamento differenziale selettivo (piani ottenuti per modellazione manuale). A seconda delle caratteristiche formali delle superfici architettoniche si adottano tre diverse tecniche di ripresa fotogrammetrica. Per le murature caratterizzate da un andamento pseudo-planare si eseguono una presa frontale e due convergenti (Fig. 7). In questo modo è possibile generare una ortofoto per raddrizzamento differenziale selettivo. Quando, invece, i paramenti murari presentano una curvatura piuttosto evidente è necessario applicare i dischi di plastilina lungo 3 (o più) allineamenti

Figura 10 - Schema di ripresa fotogrammetrica di una superficie muraria irregolare: la superficie elaborata a partire dalla nuvola.

Figura 7 - Schema di ripresa fotogrammetrica di una superficie pseudoplanare (un paramento murario di ca. 2x2 m).

orizzontali che corrisponderanno, in fase di elaborazione, alle curve di generazione della superficie. In questo modo l’ortofoto si ottiene per raddrizzamento differenziale di tutti i piani che formano la superficie curva. L’immagine, in altre parole, viene distesa su un piano a partire dalla conoscenza delle variazioni formali del modello tridimensionale (Fig. 8). Figura 8 Schema di ripresa fotogrammetrica di una superficie curva (un paramento murario di ca. 2x2 m).

Infine, quando la superficie presenta un andamento fortemente irregolare si opta per una ortofoto da acquisizione di prese stereofotogrammetriche. In questo caso la superficie viene modellata a partire dalle nuvole di punti (Fig. 9,10,11). La definizione di questi protocolli operativi non si basa su pochi casi di studio ma sulla pluriennale esperienza di rilevamento dei castelli medievali della Romagna (42 complessi architettonici dotati di forme e dimensioni differenti): un lavoro che si inserisce in un progetto più ampio di schedatura dei siti della regione (Augenti et al. 2010). In questi ultimi anni si sono sviluppate anche metodologie di rilevamento in grado di documentare lo svolgimento nello spazio tridimensionale della stratigrafia muraria e dei perimetri di ogni elemento strutturale. Di fatto, in un edificio le informazioni stratigrafiche, materiche e formali si distribuiscono nelle tre dimensioni. Figura 9 - Schema di ripresa fotogrammetrica di una superficie muraria irregolare: la nuvola di punti.

Figura 11 Schema di ripresa fotogrammetrica di una superficie muraria irregolare: la superficie texturizzata.

Per ottenere una rappresentazione grafica 3D di questi caratteri si impiega una metodologia fotogrammetrica basata sull’uso del software PhotoModeler Scanner (Fiorini, Archetti 2011; Fiorini, Urcia, Archetti 2011). In primo luogo, si modellano le superfici murarie, dopodiché si procede con il rilievo degli elementi e delle US. Questa operazione è piuttosto semplice: si disegna direttamente sull’immagine fotografica e si ottiene, in tempo reale, il perimetro già orientato nello spazio tridimensionale (Fig. 12).

Figura 12 -Chiesa di San Bartolomeo Apostolo (Cesena, FC). Rilievo tridimensionale degli elementi strutturali e della stratigrafia muraria. Visualizzazione dei dati in ambiente GIS (elaborazione dati V. Archetti).

Il sistema permette di documentare correttamente superfici archeologiche pseudo-planari, curve e irregolari. In genere, i rilievi 3D consentono una visione d’insieme dei volumi dell’oggetto, permettono di derivare i documenti tradizionali (prospetti, sezioni e piante), presentano una restituzione grafica più realistica delle US, offrono la possibilità di elaborare assonometrie utili alla comprensione del processo di posa in opera degli elementi costruttivi e forniscono un quadro dimensionale completo (lunghezza, spessore, larghezza) di aggetti, modanature ed elementi decorativi.

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Tecnologie per i Beni Culturali IL FORMATO PDF 3D: UNO STANDARD INTERNAZIONALE PER LO SCAMBIO DI MODELLI INTERATTIVI Il Portable Document Format (PDF) è senza dubbio uno dei formati più comunemente usati per lo scambio e la visualizzazione di documenti elettronici in tutti i contesti professionali. Continuamente migliorato nei suoi 17 anni di vita, il formato PDF è diventato formalmente uno standard aperto incluso nella categoria ISO (International Organization for Standardization). Nei documenti PDF è possibile incorporare i modelli tridimensionali generati da programmi di modellazione o CAD, ottenendo, così, documenti testuali corredati da immagini apparentemente bidimensionali con le quali è però possibile interagire durante la lettura (Fig. 13). Per visualizzare gli oggetti 3D e interagire con essi è sufficiente il software gratuito Adobe Reader X.

Figura 13 - – Modelli 3D interattivi nei file PDF: applicazioni in campo archeologico.

41 la scena il tetto di copertura di un edificio per visualizzare gli ambienti interni. Lo stesso effetto, inoltre, può essere ottenuto tagliando il modello con lo strumento Sezione Trasversale e salvando, anche questo risultato, in una vista tridimensionale e interattiva. In occasione della pubblicazione di un articolo sulle attività di rilievo tridimensionale condotte nel sito archeologico di Mursia (Pantelleria, TP) è stato elaborato il primo PDF 3D di una capanna (Fiorini 2010). Il modello di questa struttura abitativa (identificata dalla sigla B4) è stato ottenuto riunendo il prodotto di più rilevamenti stereofotogrammetrici. Con l’ausilio di target in plastilina gialla sono stati materializzati sulla superficie da rilevare i vertici di 19 settori quadrangolari. All’interno di ogni porzione di muratura si sono collocati altri 4/5 dischi di pasta modellabile di colore rosso. La loro posizione è stata determinata avendo cura che la distribuzione fosse uniforme all’interno del settore e che i target evidenziassero i dislivelli principali. Per ogni settore si sono eseguite 4 foto: una stereocoppia con asse ortogonale alla superficie e due prese inclinate. La fotocamera è stata posta a una distanza di circa 2 m dalla superficie muraria e fissata su treppiede per garantire stabilità in ripresa, ridurre il fenomeno del micromosso e ottenere la massima nitidezza di dettaglio possibile. La distanza tra le prese stereoscopiche, pari a circa 60 cm, è stata determinata con l’ausilio di un comune righello graduato in plastica rigida. Per indicare al software le dimensioni reali e la corretta posizione di ogni settore rispetto all’origine del sistema di quadrettatura dello scavo, si sono misurate (mediante una

Esistono alcune funzionalità particolarmente utili in ambito archeologico. In sede di confezionamento del PDF 3D è possibile applicare al modello delle informazioni testuali (commenti). Sfruttando questa opzione, ad esempio, si possono visualizzare direttamente sulle geometrie tridimensionali i numeri assegnati alle unità stratigrafiche e ai prospetti architettonici. Allo stesso modo, sempre in sede di allestimento del PDF, è possibile collegare alle geometrie del modello i risultati di misurazioni 3D. Queste informazioni vengono archiviate in particolari viste richiamabili dall’utente finale attraverso il semplice clic del mouse su alcune parole del testo (opportunamente evidenziate). Pertanto, durante la lettura di un documento PDF, si può passare con facilità da una vista 3D all’altra secondo le esigenze informative. È infine possibile nascondere e mostrare le parti del modello: così, ad esempio, si può escludere Figura 14 - La pagina di un articolo in formato PDF con incluso il modello interattivo di una capanna rinvenuta nel sito (temporaneamente) dal- archeologico di Mursia (Pantelleria, TP). I link testuali (parole sottolineate) richiamano particolari viste del modello.

stazione totale) le coordinate spaziali di tutti i target in plastilina gialla. La fase di acquisizione dei dati (metrici e fotografici) è durata complessivamente 475 min. Caricati il certificato di calibrazione della fotocamera e i fotogrammi nel software in dotazione (PhotoModeler Scanner) si sono marcati i punti omologhi (target) e generati i modelli di superficie (mesh) di ogni settore. Il modello tridimensionale della capanna è stato infine assemblato in ambiente GIS per la contestualizzazione dei dati di scavo. Parallelamente al lavoro di assemblaggio, il modello è stato allestito all’interno del software Adobe Acrobat 3D Version 8 Toolkit aggiungendo i rilievi dei vari settori, il simbolo relativo al Nord, la documentazione e la quadrettatura di scavo. Nel documento PDF, il modello digitale interattivo viene inizialmente visualizzato come immagine di anteprima bidimensionale. Facendo clic sul contenuto lo si attiva e dopo alcuni secondi vengono visualizzate la griglia di scavo (1x1 m), le strutture murarie della capanna e le piante quotate di alcune unità stratigrafiche. Con colori differenti si distinguono la roccia di base, i vespai di preparazione del pavimento, il battuto pavimentale, gli strati (unità terrose), gli elementi costruttivi litici, i materiali ceramici e quelli in ossidiana. Questi livelli informativi, in quanto parti del modello, si possono selezionare, isolare o nascondere. La metodologia di documentazione descritta è stata adottata anche nelle campagne di scavo successive per altre strutture abitative. In questo caso, i documenti PDF presentano una possibilità in più: tutte le viste 3D sono richiamabili cliccando direttamente su alcune parole del testo (opportunamente evidenziate), così come avviene nella consultazione di pagine internet (Fig. 14). NOTA Una parte di questo articolo è una rielaborazione del contributo, in corso di stampa, Tablet PC, fotogrammetria e PDF 3D: strumenti per documentare l’archeologia (Fiorini c.s.).

RIFERIMENTI • Augenti et al. 2010 = Augenti A., Fiorini A., Cirelli E., Ravaioli E. (2010) Insediamenti e organizzazione del territorio in Romagna (secoli X-XIV). Archeologia Medievale 37, 61-92. • Fiorini A. (c.s.) Tablet PC, fotogrammetria e PDF 3D: strumenti per documentare l’archeologia. Archeologia e Calcolatori 23. • Fiorini A. (2010) La documentazione tridimensionale dello scavo archeologico nell’abitato dell’Età del Bronzo di Mursia, Pantelleria (TP). IpoTESI di Preistoria 3 (2), 1-14. • Fiorini A., Archetti V. (2011) Fotomodellazione e stereofotogrammetria per la creazione di modelli stratigrafici in archeologia dell’architettura. Archeologia e Calcolatori 22, 199-216. • Fiorini A., Urcia A., Archetti V. (2011) The Digital 3D Survey as Standard Documentation of the Archaeological Stratigraphy, in DELLEPIANE M., NICCOLUCCI F., PENA SERNA S., RUSHMEIER H., VAN GOOL L. (eds.), VAST 2011. The 12th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage (Prato, Italy, October 18-21, 2011), Goslar (Germany): Eurographics Association, 145-152. • Fondelli M. (1992) Trattato di fotogrammetria urbana e architettonica, Roma-Bari: Laterza. • https://sites.google.com/site/labarcheoarchibo/home • h t t p : / / w w w. u n i b o . i t / S i t o We b D o c e n t e / d e f a u l t . htm?UPN=andrea.fiorini6%40unibo.it • http://www.adobe.com/it/products/acrobat/standards. html (Retrieved: 18.07.2012)

ABSTRACT The purpose of this paper is to describe methods of documentation of different archaeological contexts. The first part will show some solutions for the integration of tablet PC within the current standards of archaeological documentation. The second part will describe several techniques of photogrammetric survey for the documentation of burial, wall stratigraphy and structural elements. With the support of photo-modelling and stereophotogrammetry it is possible to record perimeter and surface of each Stratigraphic Unit in three-dimensional space also obtaining isomorphic reproductions of detected object. Moreover the last part will discusses first results of an experiment still in progress: the 3D PDF for publication of the archaeological record.

PAROLE

CHUAVE

ARCHEOLOGIA,

RILIEVO, FOTOGRAMMETRIA,

3D, IPAD.

AUTORE ANDREA FIORINI ANDREA.FIORINI6@UNIBO.IT

DOCENTE A CONTRATTO – UNIVERSITÀ DI BOLOGNA, ITALIA ASSEGNISTA DI RICERCA – UNIVERSITÀ DI BOLOGNA, ITALIA

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Light for Art Laser for Conservation

SOLUZIONI tecnologiche per il RESTAURO Il Gruppo El.En. S.p.A. contribuisce con i suoi sistemi laser alla conservazione del patrimonio storico e artistico ormai da due decenni, proponendo soluzioni sempre più innovative, sviluppate in collaborazione con i maggiori centri di ricerca nazionali. L’obiettivo dei ricercatori del Gruppo El.En. è quello di fornire ai restauratori la più completa e avanzata gamma di prodotti da impiegare sia in laboratorio che in cantiere nelle più diverse e difficili condizioni di lavoro. Affidabilità, praticità, flessibilità, elevate prestazioni e la costante validazione in campo da parte dei maggiori esperti del settore della conservazione, fanno sì che i sistemi laser del Gruppo El.En. siano i più diffusi e vengano impiegati nei più importanti cantieri di restauro in Italia e all’estero.

El.En. S.p.A. ELECTRONIC ENGINEERING www.elengroup.com - conservazione@elen.it

SCHEDA TECNICA

3D MINING COMPLEX VIRTUAL TOUR VIAGGIO VIRTUALE 3D INTERATTIVO ALL’INTERNO DI SITI MINERARI DISMESSI

La società Sjm Tech, su commissione dell’IGEA S.P.A., ha reso recentemente disponibile sul proprio sito (http://www.sjmtech.net/show_ min.html), una simulazione virtuale interattiva di alcuni complessi minerari, inseriti nel Parco Geominerario Storico Ambientale della Sardegna, riconosciuto patrimonio tecnico-scientifico d’importanza mondiale dall’UNESCO nel 1997. IGEA S.P.A. è la società che gestisce, in rapporto di house providing con la Regione Autonoma della Sardegna, la messa in sicurezza, la bonifica e la tutela del patrimonio minerario di competenza regionale, con lo scopo di valorizzare il sito di Porto Flavia e la Galleria Herny. Le simulazioni 3D sono state realizzate utilizzando i più recenti sistemi di rilievo nonché le più avanzate tecnologie di visualizzazione tridimensionale interattiva attraverso il web, e sono basate su dati cartografici ed orto-fotografici di precisione messi a disposizione dalla Regione Autonoma della Sardegna e da IGEA SPA. Il progetto è stato concepito per essere una rappresentazione fedele in ogni sua parte dei siti minerari, in modo da divulgarne la conoscenza, suscitare interesse e quindi stimolare la successiva visita “reale” da parte dell’utente. Sono state necessarie oltre 200 scansioni laser a 365°, per consentire una completa mappatura di tutti i percorsi oggetto dei tour, che hanno consentito la realizzazione dei modelli tridimensionali completi e fedeli degli interni delle galle-

rie e delle aree esterne limitrofe, comprese le strutture e le macchine esposte. Il modello realizzato è stato ottimizzato, texturizzato, e successivamente inserito all’interno del motore grafico 3D Unity, uno dei più recenti e performanti ambienti

di sviluppo grafico 3D in tempo reale multipiattaforma. Il tour virtuale è stato arricchito da info-point virtuali posizionati lungo il percorso, che possono essere interrogati dal visitatore per avere informazioni sul sito minerario. Sono stati ricostruiti virtualmente

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due siti minerari che hanno caratteristiche uniche per le tecniche di realizzazione e le soluzioni ingegneristiche adottate, e per gli affascinanti scenari naturalistici e geologico-paesaggistici in cui sono ambientati. Qui di seguito alcune informazioni sui siti: Sito minerario di Porto Flavia: “situato nei pressi di Masua (Iglesias), domina la costa sud-occidentale della Sardegna […] realizzato nel 1924 scavando la montagna per circa 600 metri, il complesso sotterraneo si compone di due gallerie sovrapposte e di un nastro trasportatore che riceveva i minerali dai depositi sotterranei per poi trasferirli, con un ingegnoso braccio mobile, nella stiva delle navi da carico. Un’ingegnosa soluzione che rivoluzionò, nel ventennio del Novecento, il sistema di imbarco dei minerali fino ad allora trasportati per mezzo di contenitori caricati a spalla.” (fonte sito IGEA, http://www.igeaspa.it/it/visita_guidata_a_porto_fl.wp). Sito minerario di Galleria Henry: “Questo tunnel scavato nella dura roccia si mostra imponente: le dimensioni furono determinate dall’impiego, nel lontano 1892, di una locomotiva a vapore. Questo ingegnoso sistema, grazie ad un avveniristica rete ferroviaria, soppiantò in un baleno i lenti e costosi trasporti con i muli e altri animali da soma …” (fonte sito IGEA, http://www.igeaspa.it/it/ visita_guidata_alla_galle.wp). I tour virtuali sono fruibili sui siti web delle società SJM Tech (http://www.sjmtech3d.com) e IGEA S.P.A (http://www.igeaspa. it), dove sono disponibili ulteriori curiosità, approfondimenti e informazioni per prenotare una visita guidata.

RIFERIMENTI

SJM TECH S.A.S. VIA SANT'EFISIO, 73 09124 - CAGLIARI ITALIA E-MAIL: INFO@SJMTECH3D.COM HTTP://WWW.SJMTECH3D.COM

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Università IUAV di Venezia

Dipartimento di Architettura Costruzione e Conservazione SdL Laboratorio di Fotogrammetria SdL Laboratorio di Cartografia e Gis

Master di II livello Archeologia Digitale

Il master vuole fornire ai laureati ed ai professionisti nel campo dell’archeologia e dei beni culturali una maggiore consapevolezza nell’uso degli strumenti informatici per il rilievo e la modellazione 3D. Nel campo professionale la conoscenza degli ausili forniti dal computer diventa sempre più rilevante. Lo spettro degli strumenti digitali è ampio e trova applicazione in diverse fasi dell’indagine archeologica (rilievo, documentazione, ipotesi ricostruttive, rappresentazione e comunicazione, divulgazione scientifica e museale, ecc). Il rilievo digitale diventa parte integrante del processo di conoscenza, soprattutto alla luce dei recenti sviluppi strumentali e metodologici per l’acquisizione di dati sul campo. Software specifici sono pensati per svolgere compiti diversi, che partono dalla fase di documentazione del sito di interesse per arrivare alla gestione integrata di tutti i dati raccolti e alla predisposizione di modelli rappresentativi ideati per rappresentazioni tematiche o dinamiche. Il master contribuisce alla formazione di figure professionali che, a partire da una comune formazione archeologica / umanistica, sappiano sfruttare a pieno le possibilità offerte dal digitale sia per la documentazione di un sito culturale. Per questo motivo, ci sarà un primo modulo di allineameto, destinato a portare gli studenti a un livello omogeneo di conoscenze per affrontare efficacemente il master. Le lezioni potranno essere differenziate in funzione delle necessità dei singoli studenti.

laser scanner a triangolazione laser scanner TOF e a fase fotogrammetria digitale sistemi multi immagine fotogrammetria da UAV

cartografia digitale georeferenziazione costruzione di database strumentazione topografica strumentazione gps

Docenti Francesco Guerra (Università IUAV di Venezia) Caterina Balletti (Università IUAV di Venezia) Stefano Campana (Università di Siena) Alessandro Capra (Università di Modena e Reggio Emilia) Fabio D’Agnano (Università IUAV di Venezia) Maurizio Forte (University of California) Attilio Mastrocinque (Università di Verona) Fabio Remondino (Fondazione Bruno Kessler) Fulvio Rinaudo (Politecnico di Torino) Luigi Sperti (Università Ca’ Foscari di Venezia) Camillo Trevisan (Università IUAV di Venezia)

modellazione 3D rendering texturing, luci e materiali anastilosi ricostruzioni virtuali

prototipazione digitale comunicazione virtuale dei dati ambienti immersivi ambienti collaborativi realtà virtuali e aumentate

scadenza domanda ammissione lunedì 15 ottobre 2012 responsabile scientifico Francesco Guerra Il master si avvale del supporto del Sistema dei laboratori Iuav sede Università Iuav di Venezia posti disponibili minimo 15 / massimo 25 contatti 041 2571508 Tolentini, Santa Croce 191 30135 Venezia archeologiadigitaleiuav@gmail.com info@masterardi.it

www.masterardi.it

RECENSIONI

UN MODO INNOVATIVO PER AVVICINARSI E ADDENTRARSI NEL MONDO ARCHEOLOGICO: IL PROGETTO

MUSINT

AUTORI: ANNA MARGHERITA JASINK, GRAZIA TUCCI, LUCA BOMBARDIERI EDIZIONE: FIRENZE, FIRENZE UNIVERSITY PRESS (2011) PAGINE: 294 PREZZO: € 36,90 ISBN: 978-88-6655-083-9

musei italiani sono generalmente visti come luoghi della cultura, sedi in cui si può apprendere attraverso gli oggetti, come le chiese nel medioevo che con i loro cicli pittorici erano d’insegnamento al volgo. Pensare in questo modo un museo è un limite sia per i beni culturali, ma anche per colui che si avvicina a tale istituzione. Perciò sarebbe meglio definire un museo un luogo della cultura, ma anche di svago, intrattenimento attraverso la conoscenza di ciò che esso contiene e non contiene. Perché contiene e non contiene? Perché alcune collezioni possono anche essere concepite solo in modo virtuale e non solo fisico. In alcune sedi museali non è possibile esporre tutti i reperti che si possiedono, in particolar modo questo discorso vale per i musei archeologici. I motivi sono tanti, ma neanche di difficile comprensione: sicuramente logistici, ma anche e soprattutto espositivi (ciò vale dagli ultimi anni per una scelta ben precisa e mirata del curatore del museo o mostra che sia). È infatti fuorviante esporre molti oggetti in un percorso museale, perché l’utente, bambino o adulto che sia, perde la concentrazione, non sa su cosa focalizzare la sua attenzione e pure se c’è un filo conduttore, un percorso, esso non viene seguito e compreso. È infatti provato che solo alcuni reperti richiamano la nostra attenzione e non per tutti vale lo stesso tempo di osservazione. Detto ciò introduco il progetto MUSINT che ho avuto modo di conoscere grazie ad un volume che mi è stato recentemente proposto da Renzo Carlucci, intitolato “MUSINT: Ricerche ed esperienze di museologia interattiva”. Il progetto in questione nasce dalla collaborazione tra il Museo Archeologico Nazionale di Firenze e la Facoltà di Lettere e Filosofia dell’Università degli Studi di Firenze, che ha previsto il coinvolgimento attivo di Storici, archeologi, architetti, disegnatori, rilevatori e informatici. MUSINT è nato dall’esigenza di rendere visibili al pubblico anche i pezzi della sezione egea e vicino-orientale del Museo nascosti in magazzino per mancanza di spazi espositivi.

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Come ho già ricordato, i magazzini dei nostri musei archeologici sono colmi di reperti, sicuramente inventariati e molte volte anche studiati. Celarli agli occhi dell’utente è un vero peccato, ma anche esporli tutti insieme non è la giusta soluzione. Una proposta a questo problema è stata creata dall’équipe sopra menzionata, con la finalità di rendere fruibili tali materiali a tutta la comunità e non solo agli addetti ai lavori, ma è l’approccio che stupisce ed è sicuramente da emulare. L’idea innovativa è stata quella di creare un museo virtuale, sicuramente meno invasivo dal punto di vista dello spazio e più preciso nell’esposizione. Nello specifico sono stati selezionati i materiali da esporre nel nuovo museo virtuale, sono stati digitalizzati attraverso scansioni tridimensionali ed infine sono stati creati dei contesti virtuali, il più possibile vicini alla realtà antica a cui i pezzi appartenevano. Contestualizzare un reperto è il modo migliore per rendere comprensibile il suo iter, la sua storia, la sua evoluzione o il suo abbandono. Abbandono è anche un sostantivo sbagliato, perché con queste nuove tecniche di studio ed esposizione si rende nuovamente utile un reperto e rientra a far parte del ciclo vitale. È bene ora parlare dell’importanza della realtà virtuale e di quanto sia stata fondamentale la scelta operata da questi studiosi fiorentini. Come ci insegna Francesco Antinucci (F. Antinucci, Comunicare nel museo, Firenze, 2006) ed altri pionieri prima di lui, la realtà virtuale applicata all’archeologia è una fonte di grande aiuto. Essa permette, infatti di percepire il reperto da ogni angolatura senza tralasciare alcun particolare. Si può zoomare sull’oggetto e vedere anche lati nascosti, particolari decorazioni, restauri o fratture. Il reperto, vaso, statua o moneta che sia può essere del tutto ispezionato e compreso. Gli oggetti possono essere anche manipolati, non realmente, ma con l’aiuto di un guanto da indossare o di dispositivi manuali.

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Tecnologie per i Beni Culturali

MUSINT. LE COLLEZIONI ARCHEOLOGICHE EGEE E CIPRIOTE IN TOSCANA Ricerche ed esperienze di museologia interattiva Anche se derivato dall’esito di uno studio di fattibilità il volume introduce una chiara risposta alle esigenze di realizzazione di musei digitali con i quali gli utenti possono interagire. Un argomento sollecitato molto negli ultimi anni sia dalla constatazione della grande quantità di reperti presenti negli archivi dei Musei, quasi per niente fruiti dal grande pubblico – e qui troviamo esempi in tutto il mondo - od anche in situazioni in cui si renda necessaria la chiusura per evitare ulteriori danni – come ad esempio nelle tombe egizie. Le tre sezioni complementari del libro, dedicate all'elaborazione dei contenuti e dei metodi del progetto MUSINT, alla descrizione di esperienze di percorsi museali interattivi già realizzati ed, infine, alla progettazione di nuove piattaforme di ricerca introducono l'uso di varie tecnologie per la fruizione da remoto di beni culturali riproposti in una dimensione virtuale. Interessante notare che la quantità e la differenza di forme e materiali dei reperti digitalizzati in 3D hanno portato ad un'ottimizzazione della metodologia di rilievo e di elaborazione dei dati, che si è tradotta poi nella stesura di lineeguida da esportare anche in contesti diversi. Utile pertanto sia a coloro che si accostino per la prima volta a tali problemi o a coloro che dovranno promuovere e vorranno gestire la realizzazione di collezioni digitali virtuali. (RC)

La realtà virtuale è utile anche per la ricostruzione di ambienti, infatti attraverso particolari dispositivi, generalmente caschi o occhiali è possibile entrare in una domus romana, percorrere strade antiche, guardare da ogni angolazione gli ambienti in cui si ha la sensazione di trovarsi realmente. È proprio il caso di dire che questo modo di concepire un museo è “tutta un’altra realtà”, appunto “virtuale”. Perciò sono a favore e promuoverò sempre l’uso di tecnologie avanzate nell’ambito dei beni culturali. Molti musei non sono visitati, sono luoghi di morte per i reperti in essi contenuti, sono dei contenitori privi di una funzione socialmente utile per la comunità e che portano all’oblio statue, gioielli, arazzi e così via. L’unico problema della realtà virtuale è che ha costi troppo elevati e molti musei che dipendo dai Ministeri o dai Comuni o dalle Province non hanno abbastanza fondi per munirsene, inoltre c’è ancora radicata nella mentalità degli studiosi italiani una visione del museo settecentesco. Spero che un giorno gli esempi del MUSINT e del Museo Archeologico di Castiglion Fiorentino diventino punto di ispirazione e partenza per la revisione dei vecchi e nuovi musei che nasceranno nel nostro territorio.

Recensione a cura di Claudia Gianni

EVENTI 9 ͳ 12 LUGLIO Istanbul (Turchia) 2nd InternaƟonal Conference on Chemistry for Cultural Heritage Web: www.chemch2012.org/

17 ͳ 21 SETTEMBRE Napoli XCVIII CONGRESSO NAZIONALE SIF - 5b Fisica per i beni culturali Web: www.sif.it/aƫvita/congresso/xcviii

10 LUGLIO Bressanone XXVIII Convegno Annuale Scienze e Beni Culturali Web: www.scienzaebeniculturali.it

18 ͳ 20 OTTOBRE Lucca Lu.Be.C. Lucca Beni Culturali VIII edizione Web: www.lubec.it

29 LUGLIO ͳ 3 AGOSTO West Dover (Vermont, USA) ScienƟfic Methods in Cultural Heritage Research Non-destrucƟve imaging and microanalysis in cultural heritage Web: www.grc.org

8 ͳ 10 NOVEMBRE Firenze Salore dell’arte e del restauro Web: www.salonerestaurofirenze.org

29 NOVEMBRE ͳ1 DICEMBRE 2012 Palermo Convegno Calce 2012 "La calce nelle decorazioni e nelle arƟ figuraƟve anƟche e moderne" Web: www.forumcalce.it

16 ͳ 17 NOVEMBRE Parma 6° Congresso Internazionale Colore e Conservazione Web: www.cesmar7.org

29 NOVEMBRE ͳ 2 DICEMBRE 2012 Venezia XVI edizione del Salone dei Beni e delle aƫvità Culturali e del Restauro Web: www.bbccexpo.it

5 OTTOBRE 2012 Napoli II Workshop su erosione cosƟera in siƟ di interesse archeologico www. erosionecosƟera.eu

7 DICEMBRE 2012 Lucca La conservazione dei sistemi ipogei: metodi, analisi e materiali www.associazioneaiar.com

2 ͳ 5 SETTEMBRE Milano VSMM 2012 - 18th InternaƟonal Conference on Virtual Systems and MulƟmedia Web: www.vsmm2012.org 10 ͳ 14 SETTEMBRE Vienna (Austria) 2012 IIC Vienna Congress Web: www.iiconservaƟon.org/ congress/2012vienna 13ͳ14 SETTEMBRE Bologna VIII CONFERENZA DEL COLORE Web: www.gruppodelcolore.it

7ͳ8 NOVEMBRE 2012 Napoli TechnologyBIZ Web: www.technologybiz.it 15ͳ18 NOVEMBRE 2012 Paestum XV Borsa Mediterranea del Turismo Archeologico Web: www.borsaturismo.eu

9ͳ11 OTTOBRE 2012 Roma Mimos Il Decennale Web: www.mimos.it/decennale

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