Scan to BIM: dalle nuvole di punti al modello digitale (seconda parte)

(Leggi la prima parte)

Quale che sia la tecnologia utilizzata, l’impiego dei laser scanner consente di raccogliere un numero elevatissimo di informazioni relative al manufatto oggetto di analisi, con un livello di dettaglio virtualmente limitato solo dalle esigenze alla base del rilievo. Naturalmente tali dati si riferiscono esclusivamente all’involucro dell’edificio, alla sua sola parte visibile, ad esclusione quindi degli interni e delle porzioni occultate alla vista. Altrettanto ovviamente le informazioni così ottenute rappresentano dati grezzi, che necessitano di una successiva rielaborazione e contestualizzazione attraverso una sorta di “reverse engineering”, una modellazione inversa sulla base della o delle nuvole i punti rilevate dai laser scanner utilizzati, impiegando piattaforme software funzionali al risultato e al livello di dettaglio che si desidera ottenere (ad esempio per ricreare superfici e texture, comparare diverse rilevazioni, rilevare eventuali interferenze, creare modelli navigabili, ecc.).

Primo passo del processo di elaborazione dei dati è l’unione delle diverse nuvole di punti raccolte in un’unica nuvola che rappresenta l’oggetto rilevato, garantendo il massimo livello di precisione possibile e una riduzione al minimo dei margini di errore tramite il corretto allineamento delle nuvole rilevate attraverso l’utilizzo di una serie di punti di riferimento. Nel corso di questa fase è consigliabile verificare la dimensione, e quindi la gestibilità, della nuvola di punti ottenuta per controllarne l’adeguatezza in funzione del livello di dettaglio desiderato, eventualmente riducendo la quantità di dati per facilitare la successiva gestione del modello ottenuto sulla loro base. Un’ulteriore operazione è la creazione di una mesh sulla base della nuvola di punti, ovvero di superfici composte da poligoni i cui vertici sono i punti stessi della nuvola e i lati sono i segmenti che li collegano; ciò permette di ottenere superfici che descrivono la forma dei manufatti rilevati, la cui risoluzione sarà tanto maggiore quanto più numerosi saranno i punti (e quindi i poligoni). Ovviamente, a una maggiore complessità della mesh corrisponderà la necessità di una potenza di calcolo più elevata per la sua gestione. E’ inoltre possibile che la mesh presenti errori, difformità o ridondanze rispetto a quanto rilevato o a quanto richiesto, ma in ogni caso è comunque possibile intervenire manualmente per correggere tali discrepanze. Il passo successivo alla creazione della mesh è il suo completamento con texture, che in genere provengono dalle immagini fotografiche riprese in fase di rilievo e consentono di creare una rappresentazione tridimensionale contenente sia le informazioni geometriche che quelle relative all’aspetto degli elementi rilevati; ciò permette di ottenere simulazioni realistiche e rendering del manufatto rilevato, ma soprattutto utilizzabili all’interno di un software di modellazione BIM con tutto il loro patrimonio di informazioni geometriche.

Dalla nuvola al modello
La modellazione tridimensionale sulla base di una nuvola di punti non è naturalmente un processo automatico. Quest’ultima è infatti costituita da un insieme di elementi corredati delle relative informazioni geometriche e spaziali, che possono essere utilizzati piuttosto come base di partenza per generare il modello del manufatto rilevato attraverso l’impiego di una serie di strumenti del software di modellazione BIM. In alcuni casi, ad esempio, si procede tramite il riconoscimento delle intersezioni tra le superfici rilevate sulla base della disposizione dei punti nella nuvola, operazione che consente di individuare delle linee che interpolano questi punti e offrono la base per la costruzione di altri elementi; in altri casi l’analisi può riguardare la texture e il colore di un elemento, che consentono di discriminare le superfici per tipologia di materiale e, per derivazione, distinguere le diverse aree che vanno a formare l’edificio. In sostanza, la nuvola di punti va analizzata in modo da individuare elementi e riferimenti che possono consentire un riconoscimento almeno parzialmente automatico di alcune porzioni dell’edificio rilevato, sempre ferma restando la necessità di un costante e importante intervento umano.

Vantaggi e utilizzi
Ciò detto, la metodologia Scan to BIM presenta una serie di importanti vantaggi rispetto al tradizionale rilievo, oltre a un potenziale di applicazione che se per il momento è ancora individuato soprattutto nell’ambito della riqualificazione e del restauro – quindi in particolare nel cosiddetto Heritage BIM – promette di potersi estendere anche ad altre discipline. Il primo e forse più evidente vantaggio è rappresentato dalla velocità e precisione, in quanto i laser scanner sono in grado di rilevare un numero elevatissimo di punti e, soprattutto nelle versioni più aggiornate e avanzate, possiedono una altrettanto elevata capacità di elaborazione dei dati raccolti, consentendo di ottenere file ricchissimi di informazioni ma al tempo stesso leggeri e perciò facili da gestire. Un secondo vantaggio è la possibilità di ottenere, grazie al citato reverse engineering della nuvola di punti, un modello contenuto in un unico file, con gli intuibili vantaggi sia in termini di gestione dei flussi di lavoro che di rapidità degli stessi. Direttamente connesso a quest’ultimo punto è un terzo vantaggio relativo ai costi di sviluppo del progetto che, pur dovendo considerare quelli derivanti dalla campagna di rilievo e dalla conseguente realizzazione del modello, traggono vantaggio dalla riduzione dei tempi necessari alla sua elaborazione.

Per quanto riguarda infine gli ambiti di utilizzo, non c’è dubbio che al momento il rilievo di manufatti esistenti a fini di riqualificazione e restauro sia il contesto d’elezione di questa metodologia; tuttavia non mancano già ora interessanti e documentate esperienze in altri contesti, ad esempio nelle attività di monitoraggio infrastrutturale, dove l’utilizzo di metodologie ad hoc consente una rilevazione estremamente accurata della geometria delle opere e del loro stato di conservazione ai fini della valutazione di eventuali interventi manutentivi.

 

 

Giornalista professionista della redazione di BIMportale, specializzato nel settore delle costruzioni, si occupa dai primi anni ’90 di tecnologie applicate alla progettazione e al cantiere. Ha all’attivo numerose pubblicazioni e collaborazioni con le principali testate di settore relative a tecniche costruttive, progettazione 3D, organizzazione e gestione dei processi di cantiere.