RILEVAMENTO ARCHITETTONICO E URBANO

RILEVAMENTO ARCHITETTONICO E URBANO

- Diversi tipi di rilevamento. L’evoluzione del rilevamento architettonico e urbano

Il r. a. e u. è un’operazione complessa che comprende la misurazione di un edificio o di una sua parte, ovvero di una parte di città o di territorio, e la sua rappresentazione grafica: è dunque, al tempo stesso, analisi, selezione, sintesi e graficizzazione della realtà costruita; si distingue fra rilevamento diretto, che si avvale di semplici strumenti di misurazione, e rilevamento indiretto, che, adoperando strumentazioni più complesse, consente letture a distanza. Il rilevamento ottenuto mediante laser scanner, costituisce attualmente la base di ogni percorso progettuale basato sul building information modeling (v. BIM): viene così introdotto un nuovo livello di utilizzo del laser scanner nel campo dell’industria delle costruzioni, legato sia agli interventi di conservazione, restauro e trasformazione di edifici preesistenti, sia alle nuove realizzazioni. I software BIM sono infatti in grado di gestire, simultaneamente e in maniera coerente, diversi livelli di iconicità, integrando fra i primi concepts ideativi, i rilievi (elaborati mediante laser scanner), le rappresentazioni progettuali bidimensionali e tridimensionali, la relativa quantificazione di superfici e volumi, le specifiche tecniche esecutive, i cronoprogrammi nonché i cosiddetti as built (i grafici che registrano la configurazione finale dell’edificio e le sue eventuali, successive modificazioni), coordinando ogni fase della vita di un edificio dalla sua prima ideazione fino, teoricamente, alla sua demolizione, e integrando le tre dimensioni dello spazio architettonico tradizionale con le variabili legate ai tempi e ai costi di realizzazione e gestione del manufatto.

All’interno di tale processo (workflow), il rilevamento appare almeno due volte: una prima nella fase iniziale in cui si procede con il rilievo dell’esistente; una seconda volta dopo la fine dei lavori, quando vengono cioè redatti i grafici as built. Nei fatti, il processo è reiterabile un gran numero di volte, con consistenti vantaggi.

Diversi tipi di rilevamento. – Da un più generale punto di vista geometrico, il rilevamento è la tecnica di misurazione orizzontale e verticale delle distanze fra oggetti diversi, della misurazione di angoli formati da rette diverse, della determinazione della direzione delle rette, della individuazione di punti rispondenti a misure angolari o lineari predeterminate e così via. L’effettivo prelievo delle misure è accompagnato da una serie di calcoli matematici: distanze, angoli, direzioni, posizioni, quote, aree e volumi, a partire dai dati forniti dal rilievo; tali dati vengono elaborati graficamente con la costruzione di piante, prospetti e sezioni.

Normalmente si distingue fra rilevamento geodetico, che considera la vera forma della superficie terrestre, e rilevamento piano, in cui la superficie terrestre, trascurandone la curvatura, è considerata invece piana. Si distingue inoltre fra operazioni aventi caratteri diversi, come il control survey, per stabilire le posizioni orizzontali e verticali di punti scelti arbitrariamente; il rilevamento dei confini, per determinare lunghezza e direzione dei segmenti di retta giacenti sul terreno e individuarne la posizione; il rilevamento topografico per raccogliere dati in modo da poter elaborare mappe che mostrano la configurazione del suolo e il posizionamento di oggetti naturali e artificiali; il rilevamento idrografico per la rappresentazione delle masse d’acqua per la navigazione, delle riserve idriche e delle costruzioni subacquee; il rilevamento minerario per il controllo, il posizionamento e la mappatura delle parti sia sotterranee sia superficiali per lavori di estrazione mineraria e così via.

L’evoluzione del rilevamento architettonico e urbano. – In ambito architettonico e urbano, la tecnica del rilevamento indiretto si è, di recente, rapidamente evoluta con la sempre più frequente integrazione fra il GPS (Global Positioning System), la stazione totale e il laser scanner. Il primo è un sistema satellitare di navigazione e ricerca della posizione di una persona o di una cosa, in grado di fornire il posiziona-mento di un punto espresso in latitudine e longitudine e la sua posizione relativa (in forma vettoriale); riconosce l’unità superficiale minima di un metro quadro, consentendo in tal modo un elevato standard di definizione. Ai fini del rilevamento, i satelliti funzionano come punti di riferimento dai quali far partire la trilaterazione della posizione di interesse (la trilaterazione consente di determinare la posizione di un punto a partire dalla misura dei lati di un triangolo; la triangolazione consente di determinare la posizione di un punto a partire dalla misura degli angoli di un triangolo). Sul mercato sono oggi disponibili una grande quantità di ricevitori solitamente classificati in tre categorie: da rilevamento, mappatura e navigazione, a seconda del livello di precisione richiesto. La stazione totale, che rimane lo strumento più comunemente utilizzato per il rilevamento indiretto, non è che l’evoluzione tecnologica del tradizionale teodolite ottico-meccanico, dal quale si differenzia per la dotazione di un distanziometro elettronico e di un computer per la memorizzazione e il calcolo dei dati. Consente di misurare angoli e distanze di una serie di punti e determinarne la collocazione spaziale rispetto a un sistema di coordinate predefinito. Il laser scanner, infine, associa in automatico immagini ad alta risoluzione (10 Mpixel) alle nuvole di punti che rappresentano la geometria 3D delle architetture. Lo scanner ha la capacità di acquisire una elevatissima quantità di dati, permettendo di rilevare un edificio fino a una risoluzione di 6×6 mm, ricostruendone rigorosamente la geometria e consentendo di ottenere una banca dati tridimensionale che è alla base dell’elaborazione di ogni progetto di conservazione o di restauro. In fase di postelaborazione dei dati, è possibile dunque ricavare: la nuvola dei punti 3D (ogni punto viene colorato con il dato RGB – modello cromatico descritto dalla CIE, Commission Internationale de l’Éclairage nel 1931 – del pixel dell’immagine digitale); la mesh (il sistema formato da vertici, spigoli e facce che definiscono la forma di un oggetto) texturizzata (la nuvola dei punti viene triangolata in modo da formare una superficie alla quale applicare l’immagine digitale geo-referenziata); le ortofoto 2D e 3D (che successivamente possono essere vettorializzate per estrapolarne i prospetti); il modello tridimensionale (con il quale è possibile interagire con i più comuni CAD in commercio per documentare e quantificare superfici, volumi, sezioni, prospetti ecc.). Il laser rileva, in modo automatico, una quantità pari a 2000 punti al secondo, mentre la stazione totale, oltre a richiedere l’intervento continuo dell’operatore, ha un tempo di acquisizione notevolmente maggiore. Inoltre, l’enorme numero di punti che il sistema laser riesce a fornire, permettendo un campionamento sovrabbondante, incrementa di conseguenza qualità e precisione del rilevamento.

Il passaggio dai dati risultanti dal processo di scansione al modello BIM è caratterizzato da tre fasi: nel corso della prima una serie di scansioni multiple vengono effettuate da diverse stazioni; nella seconda tali scansioni vengono assemblate con un lavoro di postproduzione o di registrazione; nella terza fase, il software BIM (o CAD), può essere utilizzato referenziando opportunamente la nuvola di punti. Alcuni software sono in grado di riconoscere le superfici, utilizzando semplici algoritmi. La complessità (e la lunghezza) della operazioni con il laser scanner, consigliano una loro attenta pianificazione, evitando, per es., il rilevamento di elementi troppo piccoli per risultare significativi. Il rilevamento costante dei lavori in via di esecuzione, cui si è accennato sopra, una volta trasformato in grafici 3D o 2D, è utilissimo sia per certificare ciò che è stato fatto, sia per ottimizzare ciò che resta da fare. In questo senso, il rilevamento entra attivamente a far parte del processo di costruzione del nuovo in maniera storicamente nuova, all’interno di una più generale trasformazione dei modelli rappresentativi dell’architettura e della città in modelli che ne consentono la simulazione. Si parla anche spesso, in proposito di leverage, cioè di ‘far leva’, o di ‘effetto leva’, indicando con ciò tutto quanto consente di ottimizzare le previsioni e le stime relative a tempi, quantità e costi. Una attendibile rappresentazione 3D, consente infatti di passare al 4D e al 5D. Si parla di 4D scheduling per programmare e tenere sotto controllo i tempi di costruzione e di 5D quantity and cost per prevedere e controllare invece le quantità da produrre e i relativi costi di tale produzione. Si parla infine di 6D facility model per tutto ciò che riguarda la gestione e manutenzione dell’edificio: il fatto che tali operazioni possano essere pianificate sul modello digitale prima di intervenire fisicamente sul campo significa lavorare di più sui software e meno sull’hardware, determinando evidenti quanto consistenti risparmi di tempo e di denaro e riducendo sostanzialmente i rischi.