I Sotterranei di Todi: droni, rilievi 3D e intelligenza artificiale

Le città nascoste: Todi racconta l’ipogeo con droni e intelligenza artificiale

Mercoledì 3 settembre 2025 | ore 17:00
TodiFestival Point – Sala Vetrata, Todi

L’Archeoclub d’Italia – sezione di Todi presenta un incontro dedicato alle tecniche più avanzate per lo studio e la documentazione dei sotterranei urbani.

Con il patrocinio della Federazione Umbra Gruppi Speleologici, la conferenza “I sotterranei di Todi: droni, rilievi 3D, intelligenza artificiale, una nuova frontiera” offre una panoramica sulle applicazioni di sistemi UAV, laser scanner e AI nella ricognizione degli ipogei cittadini.

Programma:

Introduzione a cura di Claudio Bianchi, Presidente Archeoclub Todi
Interventi di
Maurizio Todini (Gruppo Speleologico Todi)
Cristiano Ranieri (Gruppo Speleo Archeologico Vespertilio)

L’appuntamento rientra nel cartellone del Todi Festival 2025 (30 agosto–7 settembre), che anima la città con spettacoli teatrali, concerti, incontri culturali e mostre in sedi storiche come il Teatro Comunale, il Chiostro di San Fortunato e il Palazzo del Capitano.

Ingresso libero fino a esaurimento posti. Per il programma completo e aggiornamenti logistici, consultare il sito ufficiale del Todi Festival e del Comune di Todi.

Le nuove tecnologie stanno aprendo spazi operativi e conoscitivi prima inaccessibili per l’indagine di grotte e cavità artificiali in città: l’integrazione di droni, rilievi 3D e tecniche di imaging fisico consente acquisizioni rapide, sicure e ad alta densità di dati, con costi sempre più accessibili per missioni mirate rispetto ai rilievi tradizionali estesi. In ambito urbano, queste soluzioni riducono rischi per gli operatori, limitano interferenze con la vita cittadina e producono modelli digitali utili a tutela, pianificazione e protezione civile del sottosuolo storico e infrastrutturale [1][2][3][4].

Contesto urbano

In città, ipogei stratificati e accessi difficili impongono rilievi non invasivi e ad alta precisione: LiDAR e fotogrammetria su piattaforme UAV o portatili generano nuvole di punti ad alta risoluzione e gemelli digitali utili per monitoraggio e gestione del rischio, anche in presenza di coperture e vegetazione residua sopra tracciati ipogei [1][4].
Le missioni con droni riducono tempi e interruzioni rispetto a cantierizzazioni estese, con workflow che combinano RTK/PPK, fotocamere e sensori termici per intercettare vuoti e anomalie termiche compatibili con cavità superficiali, utile nei centri storici densi [1][2][5].

Strumenti e vantaggi

LiDAR SLAM indoor/outdoor: sensori come Hovermap ST?X acquisiscono fino a 1,92 milioni di punti/sec, con accuratezza ±10 mm e raggio fino a 300 m, abilitando volo assistito/autonomo in ambienti complessi e polverosi; ideale per ipogei, gallerie e spazi confinati urbani [3][4].
Fotogrammetria UAV con RTK: produce modelli 3D e ortomosaici ad accuratezza centimetrica in tempi contenuti, con buona convenienza per aree medie e addestramento diffuso degli operatori [5][1].

Costi indicativi

Servizi di rilievo con drone: per aree ridotte/medie, i preventivi pubblicati indicano fasce da circa 345–1.180 € a missione, a seconda di estensione, complessità e consegne; per progetti più ampi in ambito urbano i costi crescono con vincoli operativi, permessi e post?processing [6].
Setup “in house”: droni professionali fotogrammetrici e formazione possono partire da 1.500–1.600 € per piattaforme entry/prosumer, cui sommare software fotogrammetrici (es. licenze nell’ordine di migliaia di euro) e eventuali sensori avanzati; i LiDAR SLAM professionali sono ordini di grandezza più costosi ma disponibili anche come servizio [7][8][1].

Tre esempi tecnologici

Muografia (rivelatori di muoni): ha rivelato vuoti nelle Piramidi di Giza e abilita tomografie non invasive di grandi masse; progetti come ScanPyramids ed EGP impiegano grandi rivelatori a scintillatore e, con acquisizioni pluriennali, raggiungono sensibilità centimetriche per caratterizzare cavità; la metodologia è stata validata con GPR/endoscopia in controlli incrociati [9][10].
LiDAR SLAM sotterraneo: la famiglia Hovermap (Emesent) ha abilitato mappature autonome in miniere e ambienti ostili, con sviluppo software mirato per navigazione e ricostruzione 3D; le versioni recenti (ST?X) offrono prestazioni elevate e robustezza IP65 per ambienti ipogei urbani [11][3][4].
Fotogrammetria+termografia UAV: flussi operativi combinati consentono, in superficie, d’individuare segnali indiretti di vuoti prossimi al piano campagna (anomalie termiche/settoriali) e creare modelli 3D georeferenziati per correlazioni con dati storici e rilievi da terra, con risparmi di costo rispetto a campagne tradizionali estese [2][1].

Considerazioni operative

Sicurezza e permessi: in area urbana servono piani di volo, mitigazioni del rischio e coordinamento con enti; l’alternanza droni esterni/SLAM portatile interno ottimizza copertura e conformità [1][2].
Qualità dati e integrazione: la scelta tra LiDAR e fotogrammetria dipende da densità/occlusioni; LiDAR penetra vegetazione e restituisce geometrie in spazi poveri di texture, la fotogrammetria eccelle in resa radiometrica e costo/rapidità; l’integrazione con GPR o endoscopia eleva l’affidabilità interpretativa [1][9][2].

Impatto su tempi e budget

Per progetti urbani a scala di quartiere o complessi monumentali, l’adozione di servizi “Drone as a Service” e pipeline semi?automatizzate riduce tempi di campo e cicli di rilievo ripetuti, con migliore rapporto costo/beneficio rispetto a indagini esclusivamente da terra; l’onere principale si sposta su pianificazione, dati e modellazione [1][6][2].
Gli investimenti “capex” in LiDAR SLAM sono alti, ma si ammortizzano su portafogli multi?progetto; in alternativa, esternalizzare le fasi più specialistiche (muografia, LiDAR) e mantenere internamente fotogrammetria e integrazione dati può ottimizzare costi totali [1][9][6].

Glossario essenziale, orientato alla speleologia urbana e agli strumenti tecnologici per l’indagine di grotte e cavità artificiali.

Ambiente ipogeo

Ipogeo: ambiente sotterraneo naturale o artificiale, accessibile o meno dall’esterno.
Cavità artificiale: spazio sotterraneo realizzato dall’uomo (cisterne, cunicoli, cave, rifugi, gallerie).
Catasto ipogeo: archivio organizzato di schede, mappe e dati delle cavità di un territorio.
Stabilità/instabilità: condizioni geotecniche che descrivono il rischio di crolli o deformazioni.
Spazio confinato: ambiente chiuso con accessi limitati e possibili rischi per l’aria respirabile.

Metodi di rilievo

Rilievo topografico: misurazione geometrica e rappresentazione planimetrico-altimetrica degli ambienti.
Fotogrammetria: tecnica che ricostruisce modelli 3D da immagini sovrapposte.
LiDAR: tecnologia che misura distanze con impulsi laser, producendo nuvole di punti 3D.
SLAM: algoritmo che stima simultaneamente posizione e mappa in ambienti sconosciuti.
Georeferenziazione: associamento di dati a un sistema di coordinate reali.
Ortomosaico: immagine aerea corretta geometricamente, con scala uniforme.
Nuvola di punti: insieme di punti 3D che descrive la geometria di superfici e volumi.

Strumentazione

UAV/drone: piattaforma aerea per acquisizioni foto/LiDAR o termiche; utile per esterni e ingressi.
LiDAR SLAM portatile: sensore laser mobile per mappature in interni ipogei senza GNSS.
RTK/PPK: tecniche di correzione per posizionamento di precisione nei rilievi.
Termocamera: sensore che rileva differenze di temperatura superficiale, utile a evidenziare anomalie.
Rivelatore di muoni: strumento per muografia, tomografia non invasiva di grandi masse.
Laser scanner: strumento terrestre per misure densissime e precise in spazi interni.
Endoscopio: microcamera su sonda per ispezioni in fori o cavità non accessibili.

Dati e modelli

Gemello digitale: replica digitale dinamica di un ambiente, integrata con dati osservativi.
Mesh/ superficie triangolata: superficie 3D derivata da una nuvola di punti.
Texturizzazione: applicazione delle immagini a una mesh per resa fotorealistica.
Registrazione: allineamento e fusione di più scansioni o dataset.
Accuracy/precisione: vicinanza al valore reale; ripetibilità della misura.
Metadata: informazioni su acquisizione, strumenti, coordinate, qualità, licenze.

Analisi e diagnostica

Muografia: imaging con muoni cosmici per identificare vuoti e densità in strutture massicce.
Georadar (GPR): indagine elettromagnetica per mappare discontinuità nel sottosuolo.
Tomografia: ricostruzione di sezioni interne da misure indirette.
Inversione: processo matematico che ricava proprietà interne da dati osservati.
Anomalia: deviazione significativa nei dati che suggerisce vuoti, materiali differenti o degrado.

Operatività e sicurezza

Valutazione dei rischi: analisi dei pericoli legati ad accessi, aria, strutture, idraulica.
Ventilazione: tecniche per ricambio d’aria nei sotterranei.
DPI: dispositivi di protezione individuale (casco, lampada, autorespiratore, imbracatura).
Permessi e notifiche: autorizzazioni per operare in aree urbane e beni vincolati.
Piano di volo: documento operativo per missioni con UAV in ambito urbano.

Integrazione e gestione

Pipeline: sequenza organizzata di acquisizione, elaborazione e controllo qualità dei dati.
Multisensore: uso combinato di LiDAR, RGB, termico, GPR, muoni per interpretazioni robuste.
Monitoraggio: acquisizioni ripetute per confronti temporali e valutazione del degrado.
Interoperabilità: capacità dei dati di funzionare tra software e standard diversi.
Conservazione digitale: archiviazione a lungo termine e tracciabilità delle versioni.

Applicazioni in città

Mappatura dei vuoti: identificazione e tracciamento di gallerie, cisterne, cave sotto tessuti urbani.
Pianificazione urbana: supporto a lavori pubblici, cantieri, tutela monumentale e rete servizi.
Protezione civile: valutazione del rischio crolli e scenari di emergenza.
Valorizzazione culturale: ricostruzioni 3D per musei, didattica e fruizione virtuale.
Manutenzione predittiva: uso dei dati per prevenire danni a infrastrutture e edifici storici.

Costi e risorse

Opex/Capex: costi operativi (servizi, missioni, licenze) vs investimenti in hardware/sensori.
Scalabilità: possibilità di estendere le indagini da siti pilota a porzioni di città.
Outsourcing: esternalizzazione di fasi specialistiche (LiDAR SLAM, muografia, GPR).
Licenze software: abbonamenti per fotogrammetria, CAD/BIM, GIS e gestione nuvole di punti.
Standard: linee guida e formati (es. E57, LAS/LAZ, IFC, CityGML) per qualità e scambio dati.

Fonti
[1] Droni per rilievi fotogrammetrici e LiDAR https://www.novatest.it/drone-per-rilievi-fotogrammetrici-e-lidar/
[2] L’impiego dei droni nell’ingegneria civile: costi più bassi fino al … https://www.exposave.com/limpiego-dei-droni-nellingegneria-civile-costi-pia-bassi-fino-al-rispetto-ai-sistemi-di-rilievo-tradizionali-29235
[3] Hovermap ST-X: il LiDAR SLAM per la mappatura ed … https://www.quadricottero.com/2022/12/hovermap-st-x-il-lidar-slam-per-la.html
[4] LiDAR SLAM per la mappatura ed il volo autonomo – GSM https://geosmartmagazine.it/2022/12/28/hovermap-st-x-lidar-slam-per-mappatura-e-volo-autonomo/
[5] Droni per Fotogrammetria e Rilievo Topografico https://shop.dronebase.it/applicazioni/droni-per-fotogrammetria/
[6] Rilievo con drone: quale il prezzo https://www.edilnet.it/guida/rilievo-con-drone-quale-il-prezzo-649
[7] Rilievo con drone: “Fai da te” o chiedi a me https://afdrones.it/rilievo-con-drone-fai-da-te-o-chiedi-a-me/
[8] Rilievo aerofotogrammetrico con drone: quanto mi costi? https://www.archeodigital.it/blog/rilievo-aerofotogrammetrico-con-drone-quanto-mi-costi/
[9] Cosmic rays for cultural heritage https://cerncourier.com/a/cosmic-rays-for-cultural-heritage/
[10] Simulation of Muon Tomography Projections to Image the … https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10925390/
[11] Hovermap: Il drone speleologo che fa rilievi sotterranei e … https://www.scintilena.com/hovermap-il-drone-speleologo-che-fa-rilievi-sotterranei-e-costa-25-milioni-di-dollari/11/07/