Federico Panarotto è ricercatore presso il Dipartimento dei Beni Culturali dell’Università degli Studi di Padova, dove svolge attività di ricerca nell’ambito del progetto ERC VeNiss (Venice’s Nissology). Nel 2021 ha conseguito il dottorato di ricerca in Ingegneria Civile presso il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura dello stesso Ateneo, discutendo una tesi dal titolo “BIM e ottimizzazione topologica: pratiche, scambio di informazioni e nuovi studi sperimentali”. La sua attività scientifica si concentra principalmente sul Building Information Modeling (BIM), con particolare attenzione alle applicazioni nel settore del patrimonio culturale. Su questi temi ha maturato una significativa esperienza partecipando, in qualità di assegnista di ricerca, a numerosi progetti tra il 2014 e il 2018 e, successivamente, dal 2021 a oggi. Nel corso della sua attività ha pubblicato diversi contributi scientifici dedicati alla ricostruzione digitale basata sui dati informativi, approfondendo in particolare metodologie e processi legati allo scan-to-BIM.
Come è arrivato a occuparsi di rappresentazione digitale, modellazione 3D e, in particolare, di BIM applicato al patrimonio storico?
Fin dal mio percorso di formazione accademica, e in particolare durante lo sviluppo della tesi di laurea, mi sono occupato di queste tematiche. Già in quell’occasione, l’implementazione della metodologia BIM applicata all’edilizia storica si è rivelata uno strumento fondamentale per la rappresentazione tridimensionale del complesso dei Musei Civici di Padova, ospitati presso i chiostri degli Eremitani. L’obiettivo del lavoro era quello di supportare il monitoraggio e la valutazione della vulnerabilità sismica del complesso attraverso un modello digitale interoperabile.
Successivamente, sono stato coinvolto in numerosi progetti di ricerca finalizzati alla valorizzazione, alla conservazione e alla conoscenza del patrimonio storico-architettonico. Tali attività hanno riguardato sia l’analisi di importanti edifici monumentali, come la chiesa degli Eremitani e la basilica di Santa Giustina a Padova, sia lo studio dei resti del castello di Canossa, in provincia di Reggio Emilia. Quest’ultima esperienza ha consentito di approfondire metodologie di indagine che si avvicinano ai principi dell’archeologia dell’architettura, integrando rilievo, analisi stratigrafica e modellazione digitale per la comprensione delle trasformazioni storiche del costruito.
Come nasce il progetto VeNiss* e con quali obiettivi?
Il progetto ERC Venice’s Nissology. Reframing the Lagoon City as an Archipelago (VeNiss)* nasce dalla volontà di mettere a disposizione della comunità scientifica e al pubblico generale uno strumento capace di analizzare in modo olistico le rappresentazioni digitali di insediamenti storici e architetture oggi scomparsi, indagandone le trasformazioni nel tempo e nello spazio. L’obiettivo è quello di integrare lo studio delle modificazioni geomorfologiche del territorio con l’insieme dei cambiamenti socio-economici, funzionali e insediativi che hanno contribuito a modellarne l’organizzazione materiale. In questo modo, il progetto mira a fornire una lettura multidimensionale dei processi storici che hanno interessato la laguna veneziana, favorendo una comprensione più approfondita delle dinamiche che hanno caratterizzato la formazione e la trasformazione del suo paesaggio antropizzato.
L’oggetto specifico dell’indagine di VeNiss è costituito dal complesso, finora poco studiato, di oltre sessanta isole di diversa estensione che, disseminate nella laguna veneziana, formano l’arcipelago di Venezia, ossia la fondamentale periferia d’acqua su cui si fonda l’identità storica e territoriale della città. Oggi questo ambiente peculiare versa in una condizione di profondo degrado: molte isole hanno subito significativi processi di abbandono, risultando progressivamente alienate non solo dal punto di vista fisico, ma anche da quello culturale e storiografico rispetto al centro urbano. La scomparsa o la radicale trasformazione di interi complessi insediativi, monasteri, conventi e monumenti architettonici rappresenta un contesto di ricerca particolarmente significativo per la sperimentazione di nuove metodologie di rappresentazione e visualizzazione digitale applicate alla storia urbana. In tale prospettiva, le tecnologie digitali offrono strumenti innovativi per ricostruire, analizzare e comunicare assetti territoriali e architettonici non più esistenti, contribuendo a una comprensione più approfondita delle dinamiche storiche che hanno modellato il paesaggio lagunare nel corso dei secoli.
Nel progetto Venice’s Nissology si è occupato della produzione dei modelli 3D e dell’integrazione BIM: qual è la sfida più complessa nel ricostruire digitalmente isole che spesso non esistono più nella loro forma originaria?
Nel processo di ricostruzione digitale di insediamenti storici di questo tipo, gli aspetti da considerare sono molteplici e strettamente legati alle specificità del sito oggetto di studio. In linea generale, tuttavia, la metodologia adottata si fonda su tre fattori principali. Il primo riguarda l’analisi delle strutture ancora esistenti attraverso lo studio della nuvola di punti ottenuta dalle campagne di rilievo, che consente di acquisire informazioni geometriche e morfologiche di elevata precisione. Il secondo consiste nella georeferenziazione della cartografia storica, fase
fondamentale per la ricostruzione dell’impianto planimetrico originario dei complessi e dei singoli manufatti architettonici. Il terzo fattore è rappresentato dall’utilizzo dell’iconografia storica e delle informazioni desunte dalle fonti periegetiche e documentarie, indispensabili per integrare e colmare le lacune derivanti dalla scarsità o dall’assenza di dati altimetrici. La coesistenza e l’integrazione di queste diverse componenti rappresentano la sfida più significativa dell’intero processo di ricostruzione. Se adeguatamente gestite e armonizzate all’interno di un quadro metodologico coerente, esse consentono di ottenere ricostruzioni digitali affidabili e scientificamente fondate, basate su un rigoroso percorso di analisi, confronto e interpretazione delle fonti eterogenee esaminate.
l progetto si basa su una forte integrazione tra GIS e BIM. Quali sono le soluzioni tecniche e metodologiche che avete adottato per far dialogare questi due mondi?
L’utilizzo dei sistemi GIS (Geographic Information Systems) riveste un ruolo fondamentale nel processo di georeferenziazione della cartografia storica, delle mappe e delle immagini aeree, consentendo di riferire tali documenti al sistema di coordinate del contesto territoriale attuale. Attraverso il software open source QGIS, i diversi elaborati cartografici vengono georiferiti e successivamente analizzati mediante la creazione di specifici strati informativi nei quali sono individuati e vettorializzati i perimetri degli edifici, delle terre emerse e degli altri elementi territoriali di interesse.
A ciascuna entità viene attribuito un identificativo univoco che viene successivamente ereditato all’interno dell’ambiente BIM, garantendo la continuità informativa tra i diversi sistemi e le differenti fasi del processo di modellazione. Questa procedura viene applicata a tutte le mappe storiche che documentano una isola nella sua interezza a ritroso nel tempo e consente di definire con precisione la successione delle diverse fasi cronologiche, che costituiscono la base per la successiva rappresentazione tridimensionale delle trasformazioni del sito. L’insieme di queste operazioni produce la struttura informativa necessaria alla realizzazione dei modelli BIM che, condividendo il medesimo sistema di riferimento geografico/cartografico (WGS84 / UTM Zone 33N), permettono di ricostruire non soltanto l’impianto planimetrico degli edifici, ma anche il loro sviluppo altimetrico e la loro collocazione spaziale all’interno del contesto lagunare.
Il sistema di identificazione adottato è stato inoltre progettato per registrare e gestire le modifiche intervenute nel tempo, tenendo conto di ampliamenti, demolizioni e trasformazioni che hanno interessato i manufatti nelle diverse fasi storiche. Nella fase finale del processo, le rappresentazioni bidimensionali e tridimensionali confluiscono all’interno della piattaforma integrata VeNiss nella quale GIS e BIM coesistono in un unico ambiente digitale esplorabile. Tale integrazione consente di interrogare simultaneamente dati geografici, storici e architettonici, favorendo una lettura multilivello delle dinamiche che hanno caratterizzato nei secoli le isole della laguna veneziana.
L’infrastruttura VeNiss integra cartografia storica, rilievi, archivi, iconografie. Come si costruisce un modello BIM quando le fonti sono frammentarie, contraddittorie o lacunose?
In un lavoro di questo tipo, le ricostruzioni tridimensionali vengono sviluppate facendo riferimento ai concetti di LOIN (Level of Information Need) e LOR (Level of Reliability), che definiscono rispettivamente il livello di dettaglio informativo richiesto e il grado di attendibilità delle rappresentazioni prodotte. Tali parametri costituiscono strumenti fondamentali per la gestione e la valutazione critica dei modelli digitali, poiché consentono di esplicitare con chiarezza sia la quantità di informazioni disponibili sia il livello di certezza associato alle ipotesi ricostruttive.
Il confronto sistematico e l’integrazione critica dei dati derivanti dai rilievi, dalla cartografia storica, dalle fonti iconografiche e dalla documentazione archivistica permettono di formulare ipotesi ricostruttive solide e coerenti, sulle quali si fonda il processo di modellazione digitale dei complessi edilizi presenti nelle isole. Questo approccio consente non solo di ricostruire configurazioni architettoniche oggi scomparse, ma anche di rendere esplicito il grado di affidabilità delle ricostruzioni proposte, garantendo trasparenza metodologica e rigore scientifico all’intero processo interpretativo. In tale prospettiva nella piattaforma VeNiss si prevede che i diversi livelli di attendibilità delle ricostruzioni siano comunicati attraverso specifiche modalità di rappresentazione grafica, permettendo all’utente di distinguere le parti fondate su evidenze documentarie dirette da quelle basate su processi interpretativi o ipotesi ricostruttive. Questa impostazione si ispira ai principi delle Extended Matrix, il linguaggio formale per la documentazione delle sequenze stratigrafiche e dei processi di ricostruzione virtuale sviluppato all’interno del nostro Dipartimento. L’adozione di tale metodo consente di tracciare in modo esplicito le relazioni tra fonti, interpretazioni e modelli digitali, rendendo il processo ricostruttivo pienamente verificabile e scientificamente documentato.
Qual è, secondo lei, il valore aggiunto dell’HBIM per lo studio della trasformazione urbana e architettonica di un territorio complesso come la laguna veneziana?
L’HBIM (Heritage Building Information Modeling) rappresenta una metodologia avanzata che consente di integrare all’interno di un unico ambiente di modellazione una vasta gamma di dati eterogenei, traducendoli in informazioni strutturate utili ai processi di conoscenza, analisi e interpretazione del patrimonio costruito. Tale approccio si basa su procedure di reverse engineering che sfruttano una delle principali caratteristiche del BIM, ovvero la modellazione parametrica, la quale garantisce l’allineamento spaziale e la coerenza geometrica degli oggetti digitali, assicurandone il corretto posizionamento e la possibilità di aggiornamento dinamico in relazione all’evoluzione delle ipotesi interpretative. L’impiego di librerie di oggetti BIM contribuisce inoltre alla costruzione di un repertorio articolato di elementi tridimensionali che, incorporando componenti costruttive e decorative tipiche dell’architettura veneziana, supportano la definizione di interpretazioni ricostruttive sempre più dettagliate e coerenti. In questo contesto, i modelli digitali non si configurano unicamente come rappresentazioni geometriche dell’ambiente costruito, ma come sistemi informativi complessi in grado di integrare anche dati temporali relativi agli edifici, quali date di costruzione e demolizione, oltre a ulteriori metadati necessari alla documentazione critica del processo. Tali informazioni consentono di strutturare una navigazione spaziale e temporale all’interno della piattaforma VeNiss, nella quale ogni elemento modellato è associato a specifiche informazioni storiche, tipologiche e interpretative.
Il progetto coinvolge storici dell’arte, architetti, GIS specialist, esperti di rilievo e modellazione. Come si lavora in un team così eterogeneo e come il BIM facilita il dialogo?
Una delle caratteristiche peculiari del BIM è quella di garantire l’interoperabilità tra diverse discipline coinvolte nel processo progettuale, facilitando lo scambio e l’integrazione dei dati. Uno degli aspetti più critici emersi nello sviluppo delle nostre rappresentazioni digitali riguarda la collaborazione e l’interfaccia tra il BIM specialist, responsabile della realizzazione dei modelli, e gli storici dell’arte e dell’architettura, incaricati dello sviluppo
delle ipotesi ricostruttive basate sull’analisi delle fonti documentarie. L’armonizzazione dei diversi ruoli e delle competenze specifiche all’interno del team risulta spesso complessa, poiché flussi di lavoro asincroni e la frammentazione delle informazioni storiche ostacolano frequentemente la collaborazione in presenza. Tale criticità viene superata mediante l’utilizzo di una piattaforma collaborativa che consente la condivisione dei modelli tridimensionali tra i membri del gruppo di ricerca attraverso un BIM management system accessibile online. Tale sistema, dotato di un’interfaccia intuitiva e di semplici strumenti di navigazione, non richiede particolari competenze nella gestione di ambienti tridimensionali. In questo modo, i membri del team, in particolare gli studiosi di storia dell’architettura, possono esplorare i modelli e analizzarne le geometrie attraverso strumenti di confronto semplici e immediati. Inoltre, mediante un applicativo integrato, è possibile inserire annotazioni puntuali associate a marker riferiti a specifiche posizioni del modello. Attraverso questa procedura è possibile indicare le modifiche da apportare, elaborare schemi esplicativi a supporto delle richieste, collegare eventuali documenti di riferimento, nonché definire il livello di criticità e lo stato di avanzamento della singola istanza. Le annotazioni così prodotte vengono esportate nel formato BCF (BIM Collaboration Format), che consente una gestione strutturata dello scambio informativo tra l’applicativo collaborativo e il software di BIM Authoring utilizzato. I modelli, realizzati secondo lo standard IFC per garantire un flusso di lavoro Open BIM, al termine del processo di revisione vengono validati e successivamente utilizzati dagli esperti di Digital Humanities per la loro integrazione all’interno della piattaforma VeNiss,
Nel paper si parla dell’uso della VR per la validazione dei modelli, ci può approfondire questo aspetto?
Le attività di continuo scambio informativo rappresentano una prassi consolidata nell’ambito delle metodologie digitali interoperabili, come il BIM, e negli ultimi anni risultano sempre più integrate con l’impiego di strumenti di Extended Reality (XR). Il dominio della realtà estesa — che comprende realtà virtuale (VR), realtà aumentata (AR) e realtà mista (MR) — sta infatti trasformando rapidamente le modalità di interazione tra mondo fisico e digitale, consentendo esperienze sempre più immersive e interattive sia per gli operatori del settore sia per gli utenti finali. Nel caso specifico del presente lavoro si è scelto di adottare sistemi di esplorazione in realtà virtuale (VR) che consentono ai membri del gruppo di ricerca di operare all’interno di ambienti immersivi condivisi, favorendo nuove modalità di collaborazione e confronto. Tale scelta non deriva dall’idea che le interazioni in ambiente VR siano intrinsecamente superiori a quelle ottenibili mediante strumenti di visualizzazione tradizionali su schermo, quanto piuttosto dalla possibilità che l’immersione spaziale offre in termini di comprensione complessiva dei modelli. La percezione immersiva, infatti, può facilitare la lettura della coerenza storica e geometrica delle ricostruzioni BIM, supportando in modo più efficace il processo interpretativo da parte degli studiosi che analizzano le fonti documentarie. In particolare, questa modalità di fruizione agevola il confronto tra modelli tridimensionali e materiali iconografici, rendendo più immediata la valutazione delle relazioni spaziali, delle trasformazioni storiche e delle ipotesi ricostruttive formulate all’interno del processo di ricerca.
Nota
*Il progetto Venice’s Nissology. Reframing the Lagoon City as an Archipelago: A Model for Spatial and Temporal Urban Analysis (16th-21st centuries), è condotto all’interno del Dipartimento dei Beni Culturali dell’Università degli Studi di Padova (DBC) in partnership con Harvard University e il Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi di Firenze (DIDA). Esso è risultato vincitore di un ERC Starting Grant (G.A. 101040474) finanziato dall’Unione Europea per cinque anni (2023-2027).
