Il modello numerico che ha richiesto tempi di elaborazione più rapidi è stato il modello a nuvola di punti proveniente dal laser scanner. Per questo
lavoro ci si è concentrati, in sede di processamento, sull’analisi dei tappeti
musivi, lasciando l’interpretazione dei cedimenti strutturali delle murature
a lavori futuri.
A differenza di analoghi lavori sulla documentazione dei mosaici (Fregonese, Monti 2012; Ajioka, Hori 2014), nel nostro caso per eseguire il rilievo laser scanner delle strutture è stata utilizzata un’asta pneumatica con lo scopo di elevare lo strumento a circa 5 m di altezza: in tal modo è stato possibile misurare anche le creste delle murature più alte, altrimenti non facilmente rilevabili con lo strumento montato su un comune treppiede (Fig. 4). Questo accessorio, appositamente progettato e costruito, ha consentito di effettuare i rilievi 3D da punti di osservazione che attualmente vedono l’impiego di droni, rimanendo tuttavia inalterato il vantaggio della correttezza geometrica e metrica che solo l’impiego di strumenti di misura laser può offrire.
In generale, i laser scanner sono strumenti che nascono principalmente per eseguire scansioni in ambito architettonico e ingegneristico e quindi la loro applicazione ottimale è principalmente indirizzata a tutto ciò che è elevato dal piano di calpestio (murature, soffitti e arcate). Risulta invece poco efficiente per rilevare strutture che sono poste sul piano orizzontale (pavimenti, mosaici, buche, avvallamenti e scavi). Con questo espediente è stato possibile cambiare l’angolo di incidenza del raggio laser sulla superficie piana pavimentale con il risultato di aver ottenuto misure geometriche di maggiore attendibilità. La qualità dei punti rilevati dal laser scanner è fortemente legata all’angolo con cui il raggio laser incide sulla superficie da rilevare. Se l’angolo di incidenza è prossimo ai 90° può verificarsi che il segnale di ritorno non sia esatto o perfino che non venga effettuata la misura. Una vista il più possibile perpendicolare migliora la qualità del modello (Sgrenzaroli, Vassena 2007).
Si è dunque reso necessario effettuare dei calcoli sulla differenza di resa del laser scanner a diverse altezze, per quantificare al meglio i vantaggi che si sarebbero ottenuti ponendo il laser a una altezza di 5 m: come si può notare dal grafico (Fig. 5), ponendo il laser all’altezza di 5 m il raggio avrà un angolo di incidenza di ca 65° a 10 m di distanza dallo strumento; viceversa con il laser a una altezza di 1,50 m, a 10 m di distanza l’angolo di incidenza sarà circa di 80°, con un segnale di ritorno di attendibilità inferiore. Per questo motivo in fase di pulizia delle nuvole, sono stati eliminati i punti sul pavimento lontani più di 10 m dal centro di proiezione del laser.
Dopo l’allineamento e la pulizia delle nuvole di punti, è stato realizzato il DEM con un intervallo di valori sulla Z di ± 0,10 m, al fine di mettere meglio in evidenza le discontinuità sulle due superfici pavimentali (Figg. 6-7).
Il risultato ottenuto evidenzia zone dei tappeti musivi caratterizzate da forti stress e di conseguenza significativi avvallamenti sul terreno che mettono a repentaglio la conservazione del mosaico stesso. Sarà in questi punti dove, nelle campagne future, bisognerà effettuare le indagini geofisiche.
Ottenuto il modello 3D di tutto il complesso, attraverso l’allineamento delle varie scansioni, e generate da questo le mesh, si è proceduto alla creazione di piante e sezioni (Figg. 8-9).
Data la mole di fotografie necessaria a coprire le superfici delle due chiese, i modelli numerici dei pavimenti delle chiese del Vescovo Sergio e di Santo Stefano, realizzati in fotogrammetria, hanno richiesto tempi di elaborazione molto lunghi, in alcuni casi anche 4 giorni. Dopo aver effettuato la corretta calibrazione dei colori di ciascuna presa fotografica, queste sono state inserite nel software Agisoft Photoscan insieme al file di
calibrazione della macchina, necessario a limitare le distorsioni dell’obiettivo. L’errore medio dei modelli, ottenuto in seguito all’inserimento delle coordinate x, y, z del laser scanner per punti omologhi, oscilla tra 0,01 e 0,02 m.
Considerando la difficoltà di elaborazione dati per la loro quantità e che a ciò va sommato un possibile errore aggiuntivo nel posizionamento dei target sul modello, il risultato finale rientra all’incirca nei limiti d’errore calcolati sulla base della scala di rappresentazione architettonica. Il prodotto ottenuto risulta essere maggiormente affidabile nelle porzioni centrali dei pavimenti, dove insistono un maggior numero di acquisizioni; la ricostruzione laterale è meno attendibile, in particolar modo per le porzioni adiacenti alle strutture murarie e a quelle sottostanti le passerelle turistiche sopraelevate, dove gli scatti sono stati acquisiti in maniera non agevole.
I due modelli fotogrammetrici hanno permesso di ottenere le ortofoto dei due pavimenti a grandissima risoluzione di dimensioni 1:1. Il contenuto fotografico descrive in modo continuo, uniforme e dettagliato la superficie dell’oggetto. La dimensione del pixel nei fotogrammi scattati nelle condizioni descritte, rapportata alla scala dell’oggetto, risulta infatti inferiore al mezzo millimetro. Accuratezza, velocità, ripetibilità in tempi rapidi, massima completezza dei particolari si sommano infine alla possibilità di impiegare le immagini ottenute quale texture del modello; da questo ne scaturiscono i benefici relativi ai rilievi fotografici nell’apprezzamento delle caratteristiche materiche e delle condizioni di conservazione dei mosaici.
Roberto Gabrielli, Damiano Portarena, Mauro Franceschinis