Integrazione di tecniche geodetiche per l’Historical BIM di Santo Stefano a Bologna

L’attività di ricerca affronta il tema della documentazione e della conoscenza approfondita dello stato di fatto di complessi storici monumentali finalizzata alla loro tutela e conservazione. Il caso in esame è la Basilica di Santo Stefano a Bologna (BO), conosciuta anche come “Complesso Delle Sette Chiese”, la quale rappresenta un complesso storico di edifici di culto di grande pregio con età che vanno dal V al XI secolo. Agli occhi dei tecnici, il complesso rappresenta un insieme di strutture modificatisi nel tempo e integratesi l’una con l’altra fino a creare l’attuale bellezza e allo stesso tempo l’attuale complessità strutturale. Considerando la prospettiva di coloro che sono deputati alla tutela e conservazione dei beni culturali, Santo Stefano esemplifica, quindi, molto bene la necessità di conoscere in modo accurato e completo la geometria dello stato di fatto con tutte le variazioni architettonico/strutturali che ha subito il complesso nel tempo con il fine di monitorare l’evoluzione del monumento, progettare interventi di consolidamento e restauro nonché programmare e gestire correttamente la manutenzione.

L’approccio che fin da subito è stato ritenuto necessario ed efficace per tutti questi scopi è la creazione di un modello geometrico BIM, Building Information Model. Il punto focale dell’approccio adottato è rivolto all’implementazione di tutti i dati acquisiti (geometrici, qualitativi, storici, testuali, fotografici, d’archivio e quant’altro) in un flusso di lavoro che li rendesse coerenti, confrontabili e accessibili per qualunque direzione di indagine. Le informazioni di natura tipicamente geometrica e morfologica sono confluiti nel Historical-BIM (H-BIM) così da poter essere interpretati secondo i comuni strumenti del mondo tridimensionale (modello 3D navigabile, piante/prospetti/sezioni, rendering) mentre i dati di natura qualitativa sono stati inseriti in un database online su piattaforma web interpellabile tramite criteri di ricerca testuali. L’aspetto unico e innovativo ricade principalmente nella metodologia, che ha permesso di applicare questo approccio alla straordinaria estensione e frammentarietà dell’intero complesso monumentale garantendo in uscita uno strumento di informazioni utilizzabile da procedure informatiche e tecniche di uso comune.

Le attività, svolte nel 2012, hanno consistito nell’integrazione di molteplici tecniche geomatiche finalizzate alla conoscenza e alla creazione, appunto, di uno dei primi esempi in Italia di H-BIM as built, ovvero di modellazione di un edificio esistente caratterizzato anche da tutte le anomalie geometriche tipiche di un edificio storico. Numerosi rilievi laser scanning sono stati effettuati utilizzando uno strumento a tempo di volo, modello C10 di Leica Geosystems, per la documentazione e la digitalizzazione dell’intero complesso. L’allineamento di una tale numerosità di scansioni è stato effettuato in maniera mista, adottando sia algoritmi di surface matching (ICP, Iterative Closest Point), sia un approccio indiretto basato sul vincolo creato da una rete di appoggio rilevata tramite stazione totale TCR1201+ di Leica Geosystems. Per quanto riguarda l’altimetria, è stata installata e rilevata una rete di livellazione geometrica di altissima precisione che ha avuto una doppia finalità: il collegamento ai vertici IGM (Istituto Geografico Militare) per vincolare il modello finale e fornire le quote ortometriche e il controllo dei livelli nei vari ambienti del complesso monumentale. Per completare il rilievo del campanile e di alcune porzioni di tetti è stato utilizzato l’approccio fotogrammetrico aereo con realizzazione di voli tramite UAV (Unmanned Aerial Vehicle). Una tale completezza di dati ha permesso poi sia di costruire il modello geometrico H-BIM sia di effettuare analisi dettagliate e specifiche sulla nuvola di punti con lo scopo di analizzare le anomalie geometriche di interesse strutturale (ad esempio le pavimenta- 32 zioni e alcuni strapiombi murari). Sono stati presentati i criteri con cui è stato progettato e realizzato il rilievo in maniera da permettere una corretta e accurata integrazione di tecniche geodetiche al fine di assolvere ai molteplici obiettivi imposti nonché alcuni risultati delle analisi effettuate. A completamento del lavoro di modellazione svolto, il complesso è stato scomposto nelle sue chiese principali e stampato in 3D a scopo dimostrativo di fruizione e valorizzazione.

Ce na parla Cristina Castagnetti dell’Università di Modena e Reggio Emilia: