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Drone survey of the Basilica Santi Medici in Alberobello, Italy

Come il geologo Gianluca Fallacara utilizza il BLK3D per il rilievo della Basilica Santi Medici di Alberobello, Italia.

Di serena.persichelli

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06/30/2021

La famosa città di Alberobello (Puglia), conta nel suo centro storico circa 2000 abitazioni in pietra dette “trulli”, dichiarate patrimonio dell’umanità dall’UNESCO nel 1996. Sono proprio queste costruzioni che rendono la città nota in tutto in mondo e meta di un costante flusso di visitatori.    

I famosi trulli non sono tuttavia la sola attrazione di Alberobello. Uno trai monumenti i più importanti della città, situato nella parte nord del centro storico, è la Basilica Minore dedicata ai Santi patroni della Città, i SS. Medici Cosma e Damiano.    

L’impianto attuale della basilica risale al 1885, opera del noto architetto Antonio Curri. Ma un importante elemento che non fu mai realizzato nel contesto del progetto iniziale, concluso nel 1914: la maestosa cupola, prevista al centro della pianta a forma di croce latina della chiesa. Nella simbologia la cupola è un elemento fondamentale in quanto rappresenta il cielo e l’universo, oltre che ad essere l’elemento centrale del monumento religioso.    

Dopo tanti anni, la cupola potrebbe finalmente trovare la sua realizzazione tramite un progetto tecnologicamente molto avanzato ed innovativo messa a punto dal dipartimento DICAR del Politecnico di Bari, nel rispetto della visione e della filosofia dell’architetto Antonio Curri della seconda metà dell’Ottocento. Il completamento della cupola rappresenta una sfida tecnica e tecnologica, che necessita di convergere diversi tipi di esperti in diversi settori dell’architettura, dell’ingegneria, e del rilievo e modellizzazione 3D.  

Gianluca Fallacara, Geologo con specializzazione in idrogeologia, geotecnica e rilievi topografici, e diversi anni di esperienza di fotogrammetria, è stato incaricato di effettuare un rilievo interno della chiesa, in particolare dell’ottagono (ovvero la base della cupola) e degli esterni, ovvero della parte sovrastante all’ottagono.

"Il mio compito era di ottenere le nuvole di punti interne ed esterne per avere un modello 3D che gli architetti andranno ad utilizzare per le varie fasi di progettazione. Per il rilievo della parte esterna della chiesa, dove la cupola verrà eretta, ho utilizzato la fotogrammetria con drone. Per il rilievo interno ho deciso di affidarmi al BLK3D."    

BLK3D montato su palina

BLK3D montato su palina da 5 metri

Fallacara, dopo aver realizzato il rilievo della sommità della basilica con drone, decide di effettuare il rilievo degli interni con il Leica BLK3D, sfruttando le potenzialità della funzione Image Group.

La funzionalità Image Group di BLK3D consente di acquisire fino a 500 coppie di immagini stereo che possono essere utilizzate per calcolare nuvole di punti e ortofoto basate su immagini. Questo metodo di acquisizione dei dati è molto efficiente, poiché le immagini acquisite con BLK3D vengono ridimensionate automaticamente e l'asse verticale viene impostato dai sensori di inclinazione integrati BLK3D. Inoltre, elimina la necessità di misurazioni di riferimento.    

"Ho deciso di testare il BLK3D in questo contesto, in quanto per gli interni non mi era consentito l’utilizzo di un drone, ma avevo tuttavia bisogno di ottenere una nuvola di punti e un modello 3D texturizzato, e di effettuare il rilievo in tempi rapidi."

Il target principale del rilievo era la parte sottostante alla cupola, ovvero l’ottagono. Per prima cosa Fallacara decide quindi di montare il BLK3D su una palina da 5 metri, per avvicinarsi il più possibile all’ottagono, controllando il BLK3D da remoto utilizzando un tablet connesso ad un hotspot.  

Per testare ulteriormente il BLK3D, Fallacara decide di effettuare il rilievo completo della chiesa, senza limitarsi all’ottagono. Utilizzando la funzione Image Group, scatta quindi 271 coppie di foto stereo, in maniera distribuita lungo le navate, senza concentrarsi troppo sulla tecnica di rilievo fotogrammetrico, e senza pensare troppo alle sovrapposizioni. Sull’ottagono della cupola ha invece utilizzato una sovrapposizione tra immagini del circa 70% per avere una buona maglia ed assicurarsi i migliori risultati.    

Il rilievo con 271 coppie di immagini è stato completato in circa 30 minuti, senza la necessità di utilizzare target.

Controllo remoto del BLK3D attraverso tablet.

Controllo remoto del BLK3D attraverso tablet.

Una volta in ufficio, Fallacara ha semplicemente importato la cartella contenente le 271 coppie di immagini stereografiche catturate con BLK3D, altrimenti detto “Gruppo di immagini”, nel noto software di fotogrammetria Agisoft Metashape, con il quale lavora regolarmente per elaborare la fotogrammetria da drone. Successivamente inizia a processare il gruppo di immagini per ottenere la nuvola di punti in Agisoft Metashape.  

"Ho avuto una restituzione eccezionale della nuvola di punti, oltre le aspettative.

Il GPS integrato nel BLK3D non prendeva all’interno della chiesa, ma il BLK3D si è connesso tramite la rete internet ad un punto “virtuale” GPS collegato alla rete. Questo ha permesso a Metashape di ubicare le immagini in maniera corretta, ricostruendo l’interno della chiesa, ed in maniera perfetta tutta la parte dell’ottagono.  

Con il BLK3D si ha il vantaggio di non dover usare target durante il rilievo, come si fa con drone, e di non dover correggere il modello 3D, perché già corretto e già calibrato. Questo fa risparmiare molto tempo in fase di rilievo e di elaborazione.    

Con l’elaborazione in Metashape del gruppo di immagini di BLK3D ho ottenuto il modello 3D che cercavo, che posso esportare nei formati richiesti dagli architetti. Per esempio, ho estratto il modello 3D mesh (modello obj) e la texture, ed ho ottenuto l’ortofotomosaico dell’ottagono con un’alta risoluzione grafica. Dall’ortofotomosaico sono riuscito a misurare e verificare tutte le dimensioni dell’ottagono con grande precisione."    

In fotogrammetria, un ortofotomosaico è un'immagine corretta geometricamente calcolata sulla base di più immagini, che può essere utilizzata come una pianta in scala.

Ortofotomosaico dell’ottagono

Ortofotomosaico dell’ottagono

Per avere un ulteriore conferma delle dimensioni dell’ottagono, Fallacara confronta la misura ottenuta dall’ortofotomosaico e dall’immagine 3D effettuata con la funzione Reality Capture. La funzione Reality Capture di BLK3D consente di misurare in tempo reale all’interno dell’immagine direttamente sullo schermo del BLK3D, sfruttando il principio della stereo-fotogrammetria.  

"Ho catturato un’immagine 3D utilizzando la funzione del BLK3D Reality Capture da usare come riferimento. Ho ottenuto lo stesso risultato che ho avuto dalla misura nella nuvola di punti, perfettamente coerente."  

Come passaggio finale, Fallacara ha unito le nuvole di punti ottenute con Metashape degli interni e degli esterni per creare un modello 3D totale della chiesa.

"Ho fatto lavorare i due progetti in Metashape in maniera separata. Ho unito attraverso Software dedicati, la nuvola di punti ottenuta tramite il rilievo fotogrammetrico da drone, con la nuvola di punti ottenuta tramite il gruppo di immagini catturate BLK3D. Ho ottenuto una sovrapposizione reale, perfetta."    

Modello 3D esterni (rilievo con drone)

Modello 3D esterni (rilievo con drone)

Ho poi fornito tutti i dati tecnici agli architetti, sia il modello 3D che le misurazioni delle dimensioni dell’ottagono. Gli architetti, basandosi sul modello 3D realizzato tramite gruppo di immagini di BLK3D hanno successivamente costruito il plastico in scala della cupola, con la sagoma perfetta dell’ottagono. A questo punto gli architetti hanno tutte le informazioni e i modelli necessari per lavorare sul progetto finale di costruzione della cupola."    

Questo è uno dei primi esempi al mondo dell’utilizzo del BLK3D in un progetto che include il campo architettonico, di rilievo tecnico e di realtà virtuale.

La prossima fase infatti consiste nell’utilizzare il modello 3D ottenuto con BLK3D per realizzare un’esibizione con Realtà Aumentata. Il progetto di costruzione della cupola è infatti una grande opera, impegnativo e complesso e verrà completato nei prossimi anni. Nell’attesa, il modello 3D di Fallacara sarà utilizzato per fornire ai visitatori della chiesa un’esperienza unica: tramite gli appositi occhialini, il visitatore potrà “visualizzare” la cupola nella sua realizzazione finale, ed immergersi completamente nell’atmosfera e nella visione originale di fine Ottocento.    

Il BLK3D è nato come strumento di misura, ma in realtà è molto di più conclude Fallacara.

Reputo il BLK3D tra i migliori strumenti in commercio per costo/beneficio. Ho avuto un risultato che in fotogrammetria, a parità di condizioni, non è possibile avere con altre strumentazioni. Inoltre, con il BLK3D ottimizzo i tempi, ottimizzo l’uso del pc ed in qualsiasi momento posso mostrare il modello ai miei clienti e committenti!    

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