Per realizzare questa documentazione si è proceduto utilizzando una serie di tecniche e metodologie investigative diverse allo scopo precipuo di sperimentare la loro rispettiva integrazione e per sfruttare al meglio la complementarità dei risultati.
La sperimentazione condotta su una piccola porzione di pavimento (abside della chiesa di Santo Stefano) nella missione 2013 aveva evidenziato la necessità di approntare un dispositivo che consentisse di realizzare una battuta di riprese fotogrammetriche in maniera agevole a una distanza costante dal pavimento. Il dispositivo fotogrammetrico, messo a punto nel tempo intercorso tra le due missioni, è costituito da una macchina da ripresa calibrata con sensore da 20 MP Full Frame e una ottica da 28 mm, montata su un’asta a spalla. La macchina da ripresa è stata tenuta costantemente a un’altezza di 170 cm, ottenendo in tal modo un ottimo compromesso nell’accuratezza delle prese fotogrammetriche e sufficiente dimensione dell’area ripresa (circa 2.0 m² per ogni ripresa). L’elaborazione delle prese fotografiche è stata eseguita con Agisoft Photoscan.
Si è preferito scegliere di operare con un dispositivo sperimentale più agevole negli spostamenti considerando che si andava ad agire su una superficie estremamente delicata e che lo scopo principale del lavoro era documentare il degrado ed evitare il danneggiamento del monumento. Inoltre la presenza di strutture metalliche (passerelle) in situ in molti casi ha creato delle difficoltà di ripresa e costretto il gruppo ad operare a quote decisamente minori (ciò ha comportato la necessità di scattare fotogrammi con maggiore frequenza). In particolare sono state utilizzate tecniche che, per il numero di scatti, possono essere definite di “micro-fotogrammetria”, necessarie per una migliore definizione cromatica delle superfici e un migliore dettaglio fotografico. In generale una buona qualità di scatti è la migliore garanzia di un risultato finale in cui la mappatura del modello sia di buon livello.
Per ognuno dei pavimenti sono stati campionati circa 2000 fotogrammi, con l’obiettivo di andare a coprire in modo esaustivo le superfici delle due chiese indagate (Santo Stefano 242,26 m²; Vescovo Sergio 226,12 m²).
L’utilizzo di un colorchecker ha permesso, inoltre, il bilanciamento del bianco fatto via software in un raw converter. Ad ogni spostamento l’operatore, prima di effettuare lo scatto, doveva assicurarsi che la macchina da ripresa fosse perfettamente stabile ed immobile, priva di oscillazioni, e che i relativi spostamenti consentissero un’adeguata sovrapposizione in modo da garantire in fase di elaborazione dei dati il montaggio dei fotogrammi. Va inoltre segnalato che ad ogni cambiamento delle condizioni di luce è stato ricalibrato il colore con l’ausilio del colorchecker, per evitare differenze cromatiche tra una strisciata di campionamento fotografico e l’altra.
L’applicazione del software, basato sulla tecnica nota come Structure from Motion (Remondino et al. 2014), non rende metrico il modello restituito, per cui è necessario stabilire un rapporto di scala sulla base dei dati topografici a disposizione; si è quindi abbinato al rilievo fotogrammetrico il rilievo laser scanner (Cundari 2012). Le scansioni sono state tutte eseguite con un laser scanner Focus120 3D, prodotto dalla Faro, che appartiene alla famiglia degli scanner a differenza di fase, con risultati di elevata accuratezza, a scapito delle tempistiche di scansione. All’interno dello strumento è stato settato un profilo “Outdoor oltre i 20 m” con risoluzione impostata ad 1/2 della massima e acquisizione della componente RGB attiva. In questa configurazione per ogni scansione sono stati necessari circa 30 minuti; considerando la durata complessiva di 8 ore delle due batterie a disposizione e le tempistiche di spostamento dell’asta pneumatica con lo strumento, sono state eseguite circa 10-12 scansioni al giorno.
La registrazione delle scansioni (software Faro Scene per un primo allineamento attraverso l’utilizzo dei target sferici e JRC Reconstruct per le successive elaborazioni) è stata eseguita utilizzando un doppio processo di allineamento, il primo basato sul riconoscimento automatico di opportuni target 3D (sfere), forniti da Faro Spa, con diametro di 20 cm, di colore bianco ad alta riflettenza e dotati di una calamita alla loro base, pensati quindi per essere attaccati a strutture metalliche 1; il secondo tramite complessi algoritmi matematici che prevedono l’affinamento di questi allineamenti iniziali. Quando si esegue un rilievo con questa tecnica, se si vuole ottenere un buon allineamento automatico, bisogna tener conto di tre fattori: che tra due scansioni adiacenti siano visibili almeno tre sfere, che abbiano una distribuzione spaziale adeguata e che il laser trovi abbastanza punti per riconoscerle e calcolarne il centro con precisione. Una volta allineate le scansioni attraverso le sfere, il software procede in modo automatico al riconoscimento di almeno duemila punti comuni per affinare tale allineamento, ottenendo un errore medio nell’ordine del mm.