Il confronto tra laser scanner, MMS SLAM e fotogrammetria sferica per la valorizzazione e la sicurezza del patrimonio ipogeo
Introduzione alla modellazione 3D delle cavità artificiali
La modellazione 3D delle cavità artificiali costituisce uno strumento fondamentale per lo studio e la tutela delle strutture ipogee.
Nel centro storico di Gravina in Puglia, un complesso di cavità scavate nel tufo calcarenitico è stato oggetto di un’indagine comparativa basata su tecniche geomatiche avanzate.
Obiettivo della ricerca è stato valutare la precisione, l’efficienza e l’applicabilità di tre approcci: Terrestrial Laser Scanning (TLS), SLAM-based Mobile Mapping System (MMS) e fotogrammetria digitale con camera sferica.
Caratteristiche delle cavità e contesto storico-architettonico
Le cavità artificiali di Gravina in Puglia derivano da secoli di scavo nella Calcarenite di Gravina, materie prime per abitazioni rupestri e strutture di servizio come cisterne e cantine.
La modellazione 3D delle cavità artificiali permette di ricostruire planimetrie e profili, offrendo indicazioni utili per l’analisi geomeccanica e per la valutazione di rischi di cedimento.
Tecniche di rilievo per la modellazione 3D grotte artificiali
Tre metodologie sono state messe a confronto:
- TLS (Leica RTC360)
L’acquisizione ha previsto 15 stazioni di scansione, un tempo di circa 45 minuti e post-processing con algoritmo ICP. Il risultato è un modello di 30 milioni di punti con accuratezza locale di 3 mm. - MMS SLAM (KAARTA Stencil 2)
Il sistema SLAM ha acquisito in 4 minuti e 24 sognando un percorso a circuito chiuso. Dopo 7 minuti di elaborazione sono stati ottenuti 64 milioni di punti e una traiettoria di 159 m. La valutazione C2C ha evidenziato un errore medio di 3,18 cm. - Fotogrammetria sferica (Insta360 One RS)
Il flusso video a 6 K è stato processato in Agisoft Metashape estraendo 226 frame. Il modello ha restituito un RMSE di 6,8 cm sui punti di controllo con un GSD di 1,32 mm/pix.
Confronto delle prestazioni e impieghi per l’analisi geomeccanica
Nel confronto della modellazione 3D delle cavità artificiali la tecnica TLS rimane il riferimento per accuratezza, mentre MMS garantisce velocità e costi contenuti.
La fotogrammetria sferica si distingue per portabilità e rapidità di acquisizione, ma richiede un’adeguata copertura fotografica.
L’analisi delle sezioni trasversali e longitudinali ha confermato la resa qualitativa dei rilievi, consentendo l’integrazione di dati geomeccanici per simulazioni con elementi finiti e identificazione di zone a criticità strutturale.
Vantaggi della modellazione 3D delle cavità artificiali per la gestione del rischio
La modellazione 3D delle cavità artificiali consente di:
- Documentare in modo dettagliato lo stato di conservazione delle cavità.
- Eseguire monitoraggi nel tempo per rilevare deformazioni e cedimenti.
- Supportare verifiche geomeccaniche con modelli numerici a diversi livelli di risoluzione.
- Pianificare interventi di manutenzione e consolidamento in funzione del rilievo tridimensionale.
Conclusioni e prospettive future
L’indagine comparativa dimostra che la modellazione 3D delle cavità artificiali è ormai accessibile con tecnologie differenziate in base a esigenze di precisione, costo e rapidità.
L’integrazione tra TLS, MMS e fotogrammetria sferica offre soluzioni complementari per mappe tridimensionali e analisi geomeccanica.
Futuri sviluppi includono l’ottimizzazione dei workflow per acquisizioni in ambienti ipogei complessi e l’uso di tecniche di intelligenza artificiale per il riconoscimento automatico di instabilità strutturali.