Il palazzo detto “della Zecca” , Ferrara

Nell’agosto 2003, durante l’analisi dell’edificio detto “della Zecca” sito nel contesto storico di Ferrara presso Porta Paola, si è fatto uso dello scanner laser per il rilievo delle superfici esterne del palazzo, allo scopo di integrare il rilievo diretto effettuato all’interno tramite trilaterazione.
Si è approfittato dell’occasione per sperimentare l’utilizzo dello strumento nel rilievo delle quinte urbane, qui caratterizzate da un tessuto storico mediamente saturo.
Il rilievo si è sviluppato a due scale: quella urbana e quella architettonica.

Rilievo urbano

Si è operato in modalità differenti per ogni strada, con diversi gradi di completezza: si è appurato come una singola scansione fornisca una nuvola di punti in grado di generare sezioni stradali per oltre cento metri, con particolare efficacia nell’individuazione delle altezze di gronda. Per l’ottimizzazione dei tempi sarebbe preferibile poter posizionare lo scanner al centro della strada per far rientrare contemporaneamente nel campo ottico dello strumento i due fronti edificati.
I risultati migliori si sono ottenuti con due stazioni poste agli antipodi tra loro rispetto all’area di scansione; in tal modo si ottiene la copertura pressochè completa dell’intera cortina muraria di entrambi i lati della via.
Si è verificato come le posizioni preferibili per lo scanner siano a media sopraelevazione (3-5 metri), per esempio una finestra, evitando così, almeno in parte, il disturbo del traffico e soprattutto degli autoveicoli parcheggiati. Non si è operato al posizionamento di divieti di sosta con il preciso scopo di dimostrare la relativa semplicità e velocità di realizzazione della campagna.
Con due sole stazioni e tre ore di lavoro è possibile ottenere il rilievo di una strada e delle relative quinte con una maglia 3x3 cm.
Per l’acquisizione dei target si è sfruttato l’appoggio topografico, con la possibilità, quindi, di inserire il rilevato all’interno delle planimetrie catastali attraverso i punti fiduciali presenti nell’area.
Grande importanza assumono in questo tipo di scansioni i raffittimenti. Operando sempre in situazione di forte scorcio dello strumento, la griglia di scansione va calcolata in funzione dell’angolo tra scanner e cortina muraria; lo scopo è quello di ottenere una maglia proiettata quanto più possibile regolarizzata. L’equazione per ottenerla risulta essere:

Gx = Gy senα
dove:
Gx è il passo orizzontale della griglia
Gy è il passo verticale della griglia
α  è l’angolo (indicativo) tra la proiezione orizzontale dell’asse dello scanner e la quinta stradale da rilevare.
Per la restituzione dei prospetti è stata utilizzata la rasterizzazione della nuvola di punti; la precisione è dovuta, oltre a quella del dato rilevato, anche alla risoluzione dello snapshot con cui viene esportata. Al puro dato metrico si unisce quello della riflettanza, relativo alla risposta luminosa del materiale alla luce del raggio laser.

Rilievo architettonico

L’edificio è stato scansito con una maglia 1x1 cm, posizionando tre stazioni sulle impalcature di un cantiere adiacente e ottenendo così anche il rilievo del coperto.
Si è optato per una maglia uniforme e priva di raffittimenti in funzione dell’ottenimento di una banca dati utilizzabile per scopi molteplici, anche non previsti al momento della campagna di scansioni.
La ristrettezza dell’ambito in cui ci si è trovati a operare ha reso necessario l’appoggio topografico (si sono utilizzati i target a terra già piazzati); qui si aggiunge la problematica dell’errore dovuto alla mancanza di target a quote superiori: l’effetto cerniera portava ad errori a quota cornicione (+11 m) superiori a 3 cm, nonostante un errore sul target inferiore a 4 mm.
Per ovviare a questa problematica e a quella dell’impossibilità di inserire in stazione totale i target in quota, si è optato per il posizionamento di sfere, collocate a livello del piano nobile (+7 m), registrate poi per sovrapposizione. Grazie a questo espediente l’errore sul punto si è ridotto a valori inferiori al centimetro.
Nell’integrazione con il rilievo diretto degli interni lo scopo del rilievo laser 3D è stato quello di creare una “scatola” in cui inserire gli ambienti trilaterati. E’ stato possibile estrapolare i dati relativi agli elementi fittili decorativi non raggiungibili manualmente, con restituzione sia tramite CAD 2D che un modello tridimensionale tradizionale.
Dalle sezioni ottenute dalla nuvola di punti è stato possibile ricavare fuoripiombo e spanciamenti delle strutture, che permettono di costruire un modello di deformata; la presenza di una maglia 1x1 cm ha garantito una precisione media di molto superiore a quella sul singolo punto. La nuvola di punti è stata esportata sotto forma di una griglia di sezioni tracciate lungo le tre direzioni delle strutture portanti (muri e solai).  Il modello è stato utilizzato per un’ipotesi di intervento volto al consolidamento.
Logisticamente si è operato con due automobili per il trasporto del materiale e del personale. Si è utilizzato:
- laser scanner;
- batteria;
- treppiede;
- gruppo elettrogeno;
- teodolite;
- 2 treppiedi per teodolite;
- cavi di prolunga (circa 40 m);
- tanica carburante;
- target autoadesivi;
- sfere
- attrezzatura fotografica;
- notebook PC.
- 2 ricetrasmittenti
Il rilievo è stato condotto da due squadre, una addetta al laser scanner e una al posizionamento dei target, che è avvenuto contemporaneamente alle scansioni; per un totale di quattro unità impegnate per cinque giorni (35 ore complessive).
Il rilievo topografico è stato eseguito l’ultimo giorno, con i target già posizionati; le condizioni ambientali hanno causato la perdita di circa il 5% dei target, rientrante nel gap ipotizzato.