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Archeologia L’Arco di Traiano a Benvento

L’Arco di Traiano a Benevento

Matteo Fabbri

Nei primi mesi del 2003 è stato avviato da parte del Nub Lab un ampio progetto di ricerca sulle superfici e sulla morfo-logia dell’ Arco di Traiano a Benevento, sulla base della convenzione stipulata tra la Soprintendenza ai Beni Archeolo-gici per le Province di Salerno, Avellino e Benevento e il Dipartimento di Architettu-ra dell’Università degli Studi di Ferrara.A partire dagli studi e dalle indagini ef-fettuate dalla Soprintendenza, che nel 2000 ha concluso i restauri dell’impor-tante monumento, sono stati definiti come obiettivi della ricerca: il rilievo stru-mentale dell’arco attraverso laser scan-

ner tridimensionali, la produzione di un modello tridimensionale, la realizzazione di indagini spettrofotometriche sui sup-porti lapidei e la riproduzione 3D di alcu-ne parti scultoree.L’organizzazione logistica per la scan-sione in contemporanea dell’oggetto con due diversi sistemi di scansione laser (Cyrax 2500 e Minolta VI-910) ha com-portato la scelta di opportune soluzioni tecnico-ambientali. Per il rilievo a scala architettonica con il laser scanner 3D Cyrax 2500 non si sono incontrate particolari difficoltà, data la buona visibilità del monumento da ogni lato dello slargo in cui è situata. Il rilie-vo di dettaglio presentava invece diverse problematiche: il Fregio superiore si tro-va infatti ad un’altezza di 9 metri rispetto

Una delle postazioni del laser scanner Cyrax 2500 di fronte all’Arco di Traiano.

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ArcheologiaL’Arco di Traiano a Benevento

al piano della pavimentazione. In questa circostanza non è stato pos-sibile montare un’impalcatura fissa al fine di non allungare le tempistiche del rilievo con il Cyrax 2500, intralciandone le operazioni. La velocità di acquisizio-ne del Minolta VI-900 (circa 2,4 secondi per range map) ha permesso di ovviare al problema mediante l’uso di una gru

mobile con cestello, capace di portare la strumentazione e gli operatori all’altezza adeguata.Grazie al primo sopralluogo preparato-rio, realizzato in data 27/03/2002, si sono delineate le esigenze logistico-operative e si è iniziato il progetto del rilievo inte-grato in tutte le sue fasi, avendo sempre presente le finalità delle operazioni di mi-

Schema planimetrico del posizionamento delle stazioni di scansione previsto nel sopralluogo e distribuzione effettiva delle stazioni, i coni di presa sono evidenziati da colori diversi .

A destra: Una stazione di scansione tipo; il Cyrax 2500 è “accompagnato” solamente dal gruppo batteria e dal laptop per il controllo del software, l’appoggio per l’operatore può avere spazi minimi.

I targets piani per la registrazione delle prese sono stati posizionati nel basamento senza l’ausi-lio di scale o ponteggi.

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sura stabilite in sede di convenzione. Ognuna delle tecnologie impiegate ri-chiede una peculiare organizzazione lo-gistica data la notevole quantità di attrez-zatura, consistente per dimensioni, peso e ingombro. Il progetto di rilievo ha mira-to in primo luogo all’ottimizzazione della quantità e dell’uso delle strumentazioni e degli operatori.L’attrezzatura per la campagna di rilievo comprendeva: il Laser Scanner Cyrax 2500, il Minolta VI-900, un PC portatile di supporto a ciascuno degli scanner, una

Workstation utilizzata sulla stazione mo-bile operativa per verificare, archiviare velocemente i dati raccolti e permettere una prima e rapida fase di registrazione.Per la documentazione fotografica si sono utilizzate tre fotocamere digitali ad alta risoluzione (Minolta Dimage 7, Kodak DC 4600 e Nikon Coolpix 995), mentre lo spettrofotometro Minolta 503C è stato impiegato per l’acquisizione dei dati colorimetrici di zone significative del paramento.Durante tutta la fase di rilievo è possibile verificare

il risultato del lavoro sul laptop di gestione dello strumento.

La versatilità dello strumento ha consentito di realizzare il rilievo del fornice senza alcun problema, posizionando lo strumento sulla base senza cavalletto.

La registrazione di tutte le scansioni

ha permesso di ottenere un modello completo dell’Arco e anche molti dettagli

dell’area circostante il monumento, ottenuti

con le scansioni di inquadramento a

maglia 5x5 cm.

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Un gruppo elettrogeno con prolunghe capace di alimentare lo scanner anche con la gru in estensione, e i targets piani e sferici con relativi sostegni conclude-vano la strumentazione necessaria. La missione di rilievo è iniziata alla fine

del mese di Aprile 2002, il team era com-posto da 5 operatori: 2 per il rilievo del-l’arco, 2 per il rilievo del fregio e 1 per la spettrofotogrammetria e la campagna di rilievo fotografico.Il rilievo dell’intero arco è stato eseguito

Le scansioni di dettaglio, con maglia

1x1 cm, realizzate per coprire tutto l’apparato

decorativo del monumento sono state registrate utilizzando i

targets sul basemento, realizzando un

modello estremamente dettagliato dell’Arco di

Traiano.

Vista palnimetrica del modello. Vista di dettaglio.

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con 24 ore di lavoro continuato da par-te di due operatori: sono state previste 4 stazioni in corrispondenza dei quattro vertici dell’oggetto per inquadrare l’og-getto nel suo contesto urbano. Sono state realizzate scansioni a tre livelli di dettaglio:

- maglia a 5 cm di inquadramento dell’Arco e del contesto urbano- maglia a 2 cm (effettivi sulla su-perficie) relativa a tutto il rilievo della su-perficie del manufatto- maglia a 1cm sul Fregio minore, come supporto ad una verifica incrociata dei dati prelevati con laser scanner Mi-nolta Vivid 900.

I targets per la registrazione delle scan-sioni sono stati applicati al basamento dell’arco su tutti i lati e all’interno del fornice, fino alla massima altezza con-sentita senza l’uso di scale. Si è ritenuto non conveniente utilizzare la gru con il cestello per il posizionamento di ulterio-ri elementi ad un’altezza maggiore data

la sua ridotta velocità di spostamento. La quantità e la disposizione dei targets hanno consentito comunque una regi-strazione ottimale del modello.Le operazioni sono state organizzate in modo da non creare intralci reciproci nel-le due differenti campagne di scansione: lo scanner Cyrax ha perciò sempre lavo-rato sul lato dell’arco dove non era pre-sente la gru.

Il modello ottenuto può essere interrogato

dall’utente per realizzare sezioni o

immagini ortogonali ad alta risoluzione; oppure

è possibile realizzare una campagna di

rilievo “diretto” virtuale per ottenere misure

dove sia necessario.

La volta del Fornice con al centro la Vittoria che incorona l’Imperatore Traiano. Il modello della volta è stato separato dal modello globale e visualizzato in modelità “skinwrap”.

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Una stazione sotto il fornice con tre ro-tazioni dello scanner ha consentito di chiudere completamente il modello. Da ognuna delle stazioni d’angolo sono sta-te eseguite mediamente 30 scansioni, mentre dalla stazione nel fornice sono

state realizzate 8 prese, per un totale di 130 scansioni.La campagna di rilievo è rimasta piena-mente nei tempi previsti, circa 40 ore di lavoro consecutive per due operatori. Sono state particolarmente efficaci le ore di lavoro notturne grazie all’assenza di copertura dell’oggetto dovuta al traffico veicolare e la perdita minima di target (in particolare quelli sferici) che per periodi di maggior durata necessitano di sistemi di fissaggio indubbiamente non adatti al manufatto.La registrazione delle singole prese è av-venuta secondo la procedura standard, individuando cioè almeno tre targets (tra sferici e piani) comuni ad ognuna delle prese da registrare.Completata questa fase si è ottenuto un modello a nuvola di punti estremamente dettagliato; sono stati elaborati due dif-ferenti modelli: il primo contenente tutte

Immagine dell’apparato scultoreo interno al for-nice, la possibilita di separare parti del modello e di esportarle con una superficie triangolata è alla base del processo di prototipazione di modelli in scala.

Esemplificazione di BANCA DATI 3D.

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le scansioni e anche parte del contesto ambientale che circonda il monumento, e un secondo modello “ripulito”. In que-st’ultimo le scansioni sono state ripulite dall’intorno, dai dati del basamento che non riguardano la struttura (rete di pro-tezione cantiere e braccio meccanico) e dalle porzioni di dettaglio acquisite con maglia inferiore a 1 cm.Dai due modelli così ottenuti, come sem-pre, è possibile estrapolare con l’appo-sito software le informazioni richieste dall’operatore. Partendo da questi dati è stato sperimentata con ottimi risultati la prototipazione di una parte del monu-mento in scala 1:20. Le difficoltà logistiche incontrate nel rilie-vo metrico ad alta precisione del fregio superiore, realizzato con il laser scanner Minolta VI-910, sono state decisamente maggiori. Per la prima volta questa stru-mentazione eseguiva un rilievo di tali di-mensioni completamente in esterno: la quantità di luce ambientale riflessa dal marmo supera abbondantemente i 500 lux, valore massimo di operatività dichia-

La Banca Dati 3D si integra e si completa

con una banca dati fotografica digitale ad

alta risoluzione, le foto vengono archiviate e catalogate come

nell’esempio a lato.

I punti di lettura vengono numerati e catalogati,sia manualmente che con prese fotografiche in cui viene inserita una banda per il controllo cromatico. Attraverso appositi programmi i dati raccolti ven-gono restituiti in forma grafica (sotto) e catalogati in fogli di calcolo.

In bassoPer costituire una

banca dati funzionale al monitoraggio del

manufatto è necessaria anche una lettura del dato cromatico delle superfici; attraverso lo spettrofotometro vengono fatte delle

letture su zone

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rata dello strumento.Per garantire l’utilizzo dello scanner nelle condizioni ideali di funzionamento si è previsto di lavorare durante le ore notturne, in modo da eliminare comple-tamente la dominante solare nell’acqui-sizione del dato. Sono state inizialmente programmate sei notti di lavoro. A causa delle avverse condizioni metrologiche le campagne di rilievo “Minolta” sono state realizzate in due distinte missioni. Nella prima, oltre alle scansioni Cyrax, sono stati rilevati 2 fronti del fregio (una sola notte di lavoro) mentre i restanti due lati sono stati acquisiti nella seconda mis-sione (due notti di lavoro).Date le dimensioni limitate dell’area ac-quisita legata all’elevata precisione dello

strumento, sono state necessarie 750 scansioni per coprire tutta la processione che narra le gesta vittoriose di Traiano.Le procedure operative di questo rilievo sono state applicate per la prima volta

Per esegurire la scansione di dettaglio è stato necessario l’uso di un elevatore meccanico. Le scansioni sono state eseguite in contemporanea,la dettagliata oragnizzazione del-la missione ha permesso che non si intralciassero reciprocamente.

Il Fregio Minore dell’Arco di Traiano si trova ad un altezza di circa 9 m dal piano di calpestio. Il rilievo e la prototipazione hanno lo scopo non solo di costituire una banca dati per il monitoraggio, ma di offrire un nuovo punto di vista ravvicinato ai visitatori.

Sul Fregio Minore è stata eseguita una scansione con maglia 1x1 cm con laser scanner Cyrax 2500.

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dai nostri operatori: la gru con cestello abilitato al trasporto di due persone ha dovuto lavorare per molte ore consecu-tive e, per rispettare le norme di sicurez-za, si è resa necessaria la presenza di due operatori specializzati che ne curas-sero le manovre rispettando rigidi turni; il cestello doveva contenere lo strumento con il relativo cavalletto e due operatori (uno per l’esecuzione delle scansioni e l’altro per l’archiviazione delle prese su un laptop), in modo da non dover ripor-tare a terra il cestello ogni volta che le memory card erano piene. I dati Minol-ta sono stati scaricati, di tanto in tanto,

nella Workstation della stazione mobile dove un operatore ha archiviato e veri-ficato il materiale prodotto, riducendo al minimo la possibilità di errori o mancan-ze nel modello finale.

La registrazione delle prese operata in laboratorio è stata finalizzata alla realiz-zazione di un modello completo di cia-scuno dei fronti del Fregio. Il metodo di collimazione utilizzato è quello dei punti omologhi: su 2 prese adiacenti, attra-

Le scasioni sono state realizzate nelle ore notturne perchè durante il giorno la luce riflessa dal marmo del monumento superava abbondan-temente i 500 lux, soglia massima di acquisizione dello strumento. Nel cestello del braccio mobile ol-tre allo strumento e a due operatori trovava posto un laptop per l’archiviazione delle prese.

Confronto tra i due metodi di tipi di scasione: lo stesso dettaglio del fregio rilevato con Cyrax 2500 e Minolta VI-900, il dettaglio del primo è idoneo ad un tipo di scala di rappresentazione architettonica, ma per prototipare dettagli in scala 1:1,1:2,1:5, come richiesto dalla committenza è stato neces-sario utilizzare il secondo sistema.

La singola scansione Minolta cattura un’area ridotta, ma con dettaglio elevatissimo, e la texture, utile per la registrazione.

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verso il software Rapidform della Inus Tecnology, si individuano almeno 3 punti comuni e, in automatico, il programma ricollima correttamente le prese; il proce-dimento viene ripetuto fino al completa-mento del modello.La registrazione di un numero così ele-

La registrazione avviene individuando sulla textu-re di due prese adiacenti (e con un’area di sovrap-posizione) almeno 3 punti omologhi, attraverso cui il software provvede a far combaciare le prese.

Dettaglio del Fregio Minore pronto per la prototi-pazione. In blu piccole mancanze dovute al cono d’ombra e “chiuse” con in programma di modella-zione.

Dettaglio del Fregio Minore prototipato in scala 1:2 e tonalizzato per ottenere le informazioni di carattere morfologico (materiche-conservative) rilevabili sull’opera originale come richiesto dalla committenza.

Dettaglio del Fregio Minore prototipato in scala 1:1 .

Questa tecnica di riproduzione consente di ottenere da uno stesso modello virtuale più modelli in scale diverse senza perdere precisione nell’oggetto e senza procedure di rimodellazione, se non quella per lo spessore che va estruso con spessore idoneo alla scala scelta.

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vato di prese ha comportato alcuni pro-blemi di planarità del fronte dovute al cosiddetto “effetto cerniera”. Per tale ra-gione è stato sfruttato il dato di dettaglio della scansione Cyrax (maglia ad 1 cm).Sul modello finale sono state effettuate le operazioni di pulizia dal rumore (noise), di eliminazione delle parti non riguardanti il fregio, l’unione delle prese in un model-lo unico (merging) e infine la chiusura di eventuali piccole bucature generate da zone di particolare riflesso del materiale o da piccole zone d’ombra.La realizzazione di copie di parti scul-toree è stata oggetto di accurate valu-tazioni sulle tecniche di prototipazione attualmente disponibili. Dopo una serie di test si è individuata la tecnologia di stampa tridimensionale Z-Corporation che utilizza polvere gesso e collante, e realizza il modello per strati dello spes-

sore di 0.075 mm, garantendo l’assoluta precisione del risultato.È stato necessario condurre sul modello tridimensionale virtuale, utile ad essere prototipato, una seconda fase di elabo-razione mediante il software Magics, al fine di dare spessore al modello, rea-lizzare sostegni che ne consentissero

La registrazione di un così elevato numero

di prese comporta, nonostante le aree di sovrapposizione, un

lieve effetto “cerniera”; che tende a deformare l’andamento originario del fronte. Per questo

le prese Vivid sono state registrate sulla

scansione Cyrax che riproduce esattamente l’andamento del fronte.

Fronte Ovest prototipato in scala 1:5.

Parte del modello totale dell’Arco di Traiano sepa-rata ed estratta per realizzare un modello solido in scala 1:20.

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l’esposizione o, quando il modello fosse di grandi dimensioni, dividerlo in parti fa-cilmente ricomponibili.Con questo procedimento è stato pos-sibile ottenere modelli in qualsiasi sca-la richiesta dalla committenza, da 1:1 a 1:5, senza ridurre la precisione; inoltre, il materiale con cui sono realizzati i mo-delli (gesso infiltrato con colla cianacri-lica) ha consentito di dare il via a una sperimentazione sulla tonalizzazione dei pezzi prototipati seguita alle istanze di accentuazione delle caratterizzazioni cromatiche e materiche di alcuni detta-gli. Seguendo tali richieste, secondo i concetti e le tecniche nate per il restau-ro, sono stati utilizzati acquerelli e colori a tempera, ottenendo risultati di grande soddisfazione: la colorazione ha infatti dato maggior dettaglio ai pezzi prototipa-ti aprendo la strada ad una modalità in-novativa di concepire l’utilizzo del Rapid prototyping.

Il modello della porzione di Arco prototipato in scala 1:20. Il risultato ottenuto e il confronto con un modello in scala 1:2 conferma la validità del dato Cyrax per la prototipazione in scala “architettonica” dei dati acquisiti con questo sistema.

I modelli prototipati inseriti in uno scenario di alle-stimento museale come richiesto dalla committen-za e sperimentato dal D.I.A.P.Re.M al Salone del Restauro 2004 a Ferrara.

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dine dei capitelli è composito, sormontato da una trabeazione ionica con architrave tripartito, fregio continuo, istoriato dal corteo trionfale, e cornice dentellata e cassettonata di completa-mento. Il motivo della cornice dentellata, priva-ta delle mensole, è ripreso per il coronamen-to dell’attico, che riporta su ciascuna facciata l’iscrizione dedicatoria del Senato e del popolo risalente al 114 d.C., affiancata da due pannelli scolpiti. I due fronti dell’arco e l’interno del forni-ce sono decorati da pannelli ad altorilievo, che celebrano le opere e le imprese dell’imperato-re.

“In età medievale l’Arco venne ripetutamen-te incluso nelle mura della città e fu la porta d’accesso principale di Benevento, tant’è che è anche conosciuto con il nome di Porta Aurea per le sue iscrizioni in oro, successivamente depredate. Il primo intervento di restauro fu eseguito nel 1821-25 dall’architetto Giuseppe Valadier, che lo protesse con la costruzione di una tettoia.Fu papa Pio IX a volerne l’isolamento nel 1854 e solo nel 1894-99 fu liberata l’intera area circo-stante. In quest’epoca si attua il primo interven-to strutturale e si ricostruisce la cornice dell’atti-co, in gran parte perduta.Segue un secondo intervento nel 1932, in se-guito all’approvazione del piano regolatore di Benevento ed un terzo nel 1970, dove riceve il primo intervento di consolidamento con l’imper-niazione metallica dei blocchi.Il restauro dei marmi è stato possibile grazie alla legge 662/1996, sull’utilizzo di una quota dei proventi del Lotto per i beni culturali, ed è stato terminato nel 2002”.

A cura di: Arch. Anna Maria Geranzani

Nota storica

“L’Arco di Traiano a Benevento fu eretto per or-dine del Senato tra il 114 e il 120 d.C., in onore dell’imperatore che aveva consolidato i confini dell’impero e avviato una politica di pacificazio-ne nelle province. L’Arco è posto all’inizio della via di collega-mento con Brindisi, fatta costruire dallo stesso Traiano nel 109 e che da lui prende il nome (Mi-nucia Traiana). In questo modo fu abbreviato il vecchio tracciato della via Appia, favorendo l’espansione dei commerci con l’Oriente. Come conseguenza avvenne lo spostamento del centro urbano, sede del potere politico e amministrativo, nella parte alta della città ai pie-di dell’Arco, chiamata poi “Regio viae novae”. Gli ultimi tre anni della costruzione dell’Arco ca-dono sotto l’impero di Adriano, che compare in veste di successore di Traiano in due pannelli dell’attico.La ricchezza e la finezza della lavorazione, le caratteristiche stilistiche ne fanno un’opera uni-ca ed unitaria di eccezionale valore. L’autore, della cui identità si è molto discusso, viene indicato semplicemente come “Maestro dell’Arco di Traiano”, alle sue dipendenze era un’officina in cui operavano maestranze spe-cializzate e di cui sono distinte dagli studiosi le diverse mani.Sopra un basamento liscio di calcare si eleva l’arco ad un fornice interamente rivestito di la-stre di marmo pario. L’arco è scandito da quattro semicolonne sca-nalate, le cui basi attiche, finemente lavorate, poggiano su un basso zoccolo (stilobate). L’or-

Gian Paolo Panini (1740 - 1750).

Giovan Battista Piranesi (1770 - 1773).

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ArcheologiaL’Arco di Traiano a BeneventoCrediti:

La presente ricerca è oggetto di una Convenzione tra la Soprintendenza Archeologica per le Province di Salerno Avellino e Benevento e il Consorzio Fer-rara Ricerche.Soprintendenza Archeologica per le Province di Salerno, Avellino e Benevento (via Trotula De Ruggiero n. 6/7 – Salerno) - Soprintendente: Dott.ssa Giuliana Tocco, Responsabile scientifico dei lavori di Restauro dell’Arco di Traiano: Dott.ssa Giuseppina Bisogno, Responsabile dei lavori di Restauro dell’Arco di Traiano: Arch. Anna Maria Fusco Girarde, Gabinetto fotografico della Soprintendenza Ar-cheologica – Documentazione del Piccolo Fregio: Leonardo Vitola. Consorzio Ferrara Ricerche (Corso Giovecca n. 81 – Ferrara) e NubLab - Modeling Architectural Sur-veying & Research (Università degli Studi di Fer-rara • Dipartimento di Architettura- via Quartieri n. 8 - Ferrara)Responsabile scientifico della ricerca: Arch. Mar-cello Balzani (Direttore del NubLab); Indagini diagnostiche sullo stato conservativo delle superfici: Arch. Nicola Santopuoli; Collaborazione alle indagini diagnostiche sullo sta-

to conservativo delle superfici: Arch. Anna Maria Geranzani, Arch. Monica Sorrentino. Rilievo 3D dell’arco: Federico Uccelli, Ing. Sergio Tralli; Rilievo 3D del fregio: Dott.Arch. Matteo Fab-bri, Arch. Monica Bettocchi, Federico Uccelli, Dott.Arch. Alessandro Grieco.Modellazione 3D: Dott.Arch. Matteo Fabbri, Fe-derico Uccelli, Dott.Arch. Federico Ferrari, Arch.Monica Bettocchi; Prototipazione 3D: Dott.Arch.Matteo Fabbri, Dott.Arch.Federico Ferrari, Stefano Settimo.Tonalizzazione prototipi e trattamenti protettivi superficiali: Arch. N. Santopuoli, Dott.Arch. Mat-teo Fabbri, Gabriella Brunetti, Fabio Bevilacqua e Giuliana Veltroni della C.R.C. Restauri di Bologna, Dr.ssa Elisabetta Concina. Scenari di allestimento museale: Arch.Monica Bet-tocchi, Dott.Arch. Roberto Meschini, Dott.Arch. Matteo Fabbri.

Si ringrazia per la collaborazione e il supporto tec-nico: - Leica Geosystems HDS, Inc. (formerly Cyra Tech-nologies), San Ramon, California;- Minolta Italia Spa, Milano; - CMF Marelli Srl, Cinisello Balsamo (MI).

Scanner cyrax 2500

Stazioni5

Scansioni130

Space Grid2 x 2

Punti25.235.325

Operatori4

Ore lavoro36

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