Tecnologie per la mappatura delle grotte: innovazione, fotogrammetria e modelli 3D georeferenziati al servizio della speleologia
Nuove tecnologie per la mappatura delle grotte: evoluzione e sfide speleologiche
Nel settore della speleologia, il rilievo e la mappatura delle grotte rappresentano una delle sfide tecniche più complesse, complicata da spazi angusti e luce scarsa. Tradizionalmente, sono stati impiegati strumenti topografici come stazioni totali o laser scanner terrestri, spesso difficili da trasportare e utilizzare in ambienti sotterranei. Negli ultimi anni, la mappatura delle grotte con metodologie più “agili” ha guadagnato interesse, grazie all’affidabilità crescente di soluzioni basate su fotogrammetria digitale e tecniche di Structure from Motion (SfM).
Rilievo ipogeo tramite fotogrammetria digitale: metodologia flessibile per modelli dettagliati
La fotogrammetria digitale rappresenta una delle principali innovazioni nella mappatura 3D delle grotte. La tecnologia consente di realizzare modelli tridimensionali georeferenziati attraverso l’acquisizione di immagini o video. Viene utilizzata una fotocamera digitale (come una Nikon D800E con fisheye), spesso in modalità video, per registrare scene all’interno degli ambienti sotterranei. L’impiego di lenti grandangolari aumenta l’efficacia del rilievo in ambienti ristretti, riducendo il numero di immagini necessarie.
In sede di post-produzione, le immagini vengono elaborate con software come Agisoft Metashape, che automatizza l’intero workflow: orientamento delle immagini, calibrazione della fotocamera, generazione e densificazione della nuvola di punti. Il modello viene poi scalato e georeferenziato grazie all’uso di punti di riferimento rilevati tramite GNSS posizionati all’esterno della cavità. Questa procedura è stata applicata con successo nelle grotte archeologiche di La Sassa e Guattari, nel Lazio[1].
Case study: rilievi fotogrammetrici nella grotta di La Sassa e Guattari
La grotta di La Sassa è stata mappata in un’ora mediante 15 brevi video, ottenendo quasi 4.000 immagini. Dopo l’elaborazione in laboratorio, il modello 3D della grotta ha permesso di ispezionare la morfologia e di convalidare ipotesi archeologiche sull’accesso e sulla disposizione dei depositi. La grotta di Guattari è stata oggetto di un doppio test, con fotocamera e smartphone montati su una barra per confrontare le prestazioni delle due tecnologie in termini di accuratezza del modello e praticità di rilievo.
I risultati hanno confermato la funzionalità della mappatura 3D anche attraverso dispositivi a basso costo, con errori contenuti e modelli densamente popolati da milioni di punti. Il processo di acquisizione si è mostrato rapido rispetto ai rilievi basati su stazioni laser tradizionali. Le campagne di rilievo hanno generato modelli 3D idonei per interpretazioni morfologiche, pianificazioni di scavo e studi paleoambientali.
Vantaggi e limiti della mappatura delle grotte con fotogrammetria digitale
Le parole chiave come “mappatura grotte”, “fotogrammetria digitale delle grotte”, “modelli 3D ipogei” e “rilievo ipogeo” evidenziano come questa metodologia offra portabilità, velocità di esecuzione e costi ridotti, elementi fondamentali per le esplorazioni speleologiche contemporanee. La georeferenziazione permette inoltre di collegare i dati raccolti sotto terra a sistemi di riferimento globali. Il processo, pur efficace, richiede una buona pianificazione della luce, una calibrazione accurata e attrezzature adeguate, soprattutto per ottenere risultati georeferenziati precisi.
Errori di misura e deformazioni dei modelli possono insorgere in funzione della distanza dai punti di controllo, e le ombre o saturazioni nelle immagini possono incidere sulla qualità finale. La fotogrammetria digitale delle grotte si afferma come un metodo accessibile e replicabile, ma il supporto di personale formato e di controlli metrologici rimane cruciale.
Prospettive per il rilievo ipogeo e ruolo della fotogrammetria nella speleologia digitale
Negli scenari più complessi, la mappatura grotte basata su fotogrammetria digitale viene integrata a sistemi di georeferenziazione rapida e a sistemi software automatizzati, favorendo la diffusione della speleologia digitale. I modelli 3D vengono utilizzati per analisi stratigrafiche, monitoraggio ambientale, divulgazione tramite realtà virtuale e progetti didattico-scientifici.
Questa tecnologia democratizza l’accesso alle informazioni sulle cavità sotterranee, permette di coinvolgere enti di ricerca, università e gruppi speleologici e stimola nuove sinergie tra discipline. La mappatura grotte tramite fotogrammetria digitale rappresenta, oggi, il fulcro delle strategie di rilievo ipogeo della speleologia moderna.
[1] Alessandri, L., Baiocchi, V., Del Pizzo, S., Di Ciaccio, F., Onori, M., Rolfo, M. F., & Troisi, S. (2022). A flexible and swift approach for 3D image–based survey in a cave. Applied Geomatics, 14, 5–19.