Un vasto progetto di digitalizzazione integra rilievo 3D, Scan-to-HBIM, gestione semantica dei dati e ambienti immersivi per costruire un sistema digitale di conoscenza della Certosa di Pavia. Un vero e proprio ecosistema nel quale rilievi, geometrie, informazioni storiche, dati sullo stato di conservazione e contenuti multimediali possono essere messi in relazione, aggiornati e utilizzati per finalità differenti.
È questo il risultato del percorso di ricerca presentato nella pubblicazione scientifica “The Certosa di Pavia Digital Ecosystem: A Massive Multi-Scale Digitization Framework Integrating 3D Survey, HBIM, and VR for Long-Term Preservation and Knowledge Dissemination”, firmata da Fabrizio Banfi, Ezio Arlati, Fabio Roncoroni, Stefano Della Torre, Rosario Maria Anzalone, Stefano Aiello, Silvia Zanzani, Marco Pela e Gabriele Minelle e pubblicata nell’agosto 2026 sulla rivista scientifica Heritage.
Lo studio, coordinato dal Politecnico di Milano nell’ambito del programma promosso dalla Direzione Regionale Musei Nazionali Lombardia del Ministero della Cultura, propone un metodo replicabile per la documentazione, la conservazione e la valorizzazione del patrimonio culturale.
Al centro dello studio c’è un tema sempre più rilevante nell’applicazione del BIM al patrimonio storico: come trasformare l’enorme quantità di dati generata dalla digitalizzazione di un bene complesso in una struttura informativa coerente, interoperabile e utilizzabile nel tempo.
La Certosa come banco di prova per l’HBIM
La Certosa di Pavia rappresenta un caso particolarmente impegnativo per sperimentare questo approccio. Dimensioni, stratificazione storica, complessità geometrica, tecniche costruttive differenti e presenza di ambienti accessibili e non accessibili concentrano nello stesso monumento molte delle criticità che caratterizzano la digitalizzazione del patrimonio costruito.
Per documentare il complesso è stata quindi sviluppata una campagna di acquisizione su una scala particolarmente ampia: oltre 1.500 scansioni laser terrestri, più di 200.000 fotografie e circa 50 miliardi di punti, riferiti a un complesso monumentale che si estende su quasi 331.000 metri quadrati. Il sistema sviluppato ha consentito di ricostruire anche geometrie architettoniche irregolari con accuratezza millimetrica.
L’aspetto quantitativo, tuttavia, è solo una parte del progetto. La questione centrale affrontata dalla ricerca riguarda infatti ciò che avviene dopo il rilievo: come evitare che nuvole di punti, modelli BIM, documentazione storica, dati diagnostici e applicazioni immersive rimangano sistemi separati.
Dal rilievo 3D a un modello HBIM della conoscenza
Il workflow sviluppato supera una concezione dell’HBIM limitata alla ricostruzione tridimensionale dell’edificio. I dataset ottenuti dal reality capture diventano il punto di partenza di una strategia ibrida Scan-to-HBIM, nella quale la modellazione deve mantenere non soltanto l’affidabilità geometrica, ma anche la coerenza semantica e la continuità delle informazioni.
Il modello viene così progressivamente arricchito con documentazione storica, caratterizzazione dei materiali, informazioni sullo stato di conservazione, indagini diagnostiche e metadati. Gli elementi geometrici si trasformano in veri e propri oggetti digitali della conoscenza, utilizzabili per supportare attività di conservazione, gestione e documentazione nel lungo periodo.
Il processo Scan-to-HBIM è inoltre accompagnato da verifiche continue. La ricerca riporta, fra gli altri risultati, un errore medio di registrazione di 4 mm su 1.230 scansioni TLS, mentre il confronto cloud-to-model permette di controllare l’accuratezza geometrica della ricostruzione HBIM.
L’interoperabilità al centro del processo
Uno dei contributi più interessanti dello studio riguarda proprio l’interoperabilità. La ricerca parte dalla constatazione che rilievo digitale, HBIM, GIS e applicazioni XR hanno ormai raggiunto livelli elevati di maturità, ma continuano spesso a essere utilizzati attraverso processi separati e conversioni successive dei dati. Il rischio è perdere, nei diversi passaggi, parte delle relazioni informative costruite nelle fasi precedenti.
Nel modello sperimentato alla Certosa l’interoperabilità viene invece affrontata su tre livelli: geometrico, per mantenere affidabilità metrica e coerenza spaziale; semantico, per preservare le relazioni fra gli oggetti HBIM e le informazioni associate; funzionale, per permettere agli stessi dati di essere riutilizzati per conservazione, analisi strutturale, facility management, documentazione, Digital Twin e applicazioni XR.
Un ruolo importante è affidato anche al Common Data Environment (CDE), utilizzato per coordinare la gestione delle informazioni, il controllo delle versioni, l’accesso collaborativo e la tracciabilità dei dati durante il workflow.
Dal modello HBIM alla realtà virtuale
La conoscenza digitale costruita attraverso l’HBIM non rimane confinata agli strumenti destinati ai tecnici. Il progetto estende infatti il workflow verso VR, AR e WebXR, aprendo la strada a nuove modalità di accesso e valorizzazione della Certosa.
L’obiettivo non è semplicemente ottenere una visualizzazione immersiva del monumento. Lo stesso dataset HBIM validato può alimentare differenti applicazioni: esperienze VR in tempo reale, sviluppi WebXR, visualizzazioni cinematografiche, futuri musei virtuali, installazioni interattive e ambienti Digital Twin. In questo modo si evita di creare modelli indipendenti per ciascuna applicazione.
Soprattutto, durante il passaggio verso gli ambienti immersivi vengono mantenute le relazioni informative definite nell’HBIM. L’utente può quindi esplorare non soltanto la geometria tridimensionale, ma accedere alle informazioni associate ai singoli elementi: identificativi, metadati descrittivi, documentazione storica, informazioni sulla conservazione e risorse multimediali.
Per lo sviluppo delle esperienze immersive sono stati utilizzati Twinmotion e Unreal Engine. Il primo consente di generare rapidamente ambienti destinati alla comunicazione e alla divulgazione, mentre Unreal Engine permette di introdurre navigazione adattiva e logiche di interazione. Attraverso il sistema Blueprint, gli elementi HBIM possono così evolvere in Interactive Virtual Objects, capaci di reagire alle azioni dell’utente conservando le informazioni semantiche provenienti dal modello.
Un modello digitale per conservare, gestire e raccontare il patrimonio
Il risultato è quindi molto più ampio della digitalizzazione tridimensionale di un monumento. La ricerca propone di considerare l’HBIM come un ambiente dinamico di conoscenza, capace di collegare geometria, storia, materiali, indagini diagnostiche e informazioni sulla conservazione e di accompagnare questi dati lungo le diverse fasi della vita del bene.
Il progetto si inserisce nel più ampio programma promosso e finanziato dalla Direzione Regionale Musei Nazionali Lombardia – Ministero della Cultura per accompagnare la transizione digitale della Certosa attraverso attività di conservazione, documentazione e innovazione. Le attività sono state affidate al Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito del Politecnico di Milano; il coordinamento scientifico è di Fabrizio Banfi e Stefano Della Torre, in collaborazione con la Direzione Regionale Musei Nazionali Lombardia.
La portata della ricerca va però oltre il singolo caso studio. Il framework è stato infatti concepito come indipendente dalle singole piattaforme e trasferibile ad altri beni culturali complessi. Non significa replicare ovunque lo stesso insieme di tecnologie, ma applicare principi comuni – affidabilità geometrica, coerenza semantica e interoperabilità – adattandoli alle dimensioni del bene, alle risorse disponibili e alle esigenze di conservazione.
