Occhi Speciali

7/28/2019 Occhi Speciali

1/28

OCCHI SPECIALI

Il CAMPANILE DEL DUOMO DI MIRANDOLA

DOPO IL TERREMOTO DEL 20 E 29 MAGGIO 2012

visto al Laser Scanning

Arianna Pesci e Elena Bonali

CHE COSA E IL LASER SCANNINIG

Il laser scanning una tecnica di rilievo che permette di misurare con precisione una quantit

elevatissima di punti distribuiti sulle superfici fisiche osservate. Un approfondito lavoro di ricerca

basato sulluso di questa tecnologia ha permesso, mediante un approccio sperimentale, di capire e

studiare a fondo tutte le caratteristiche legate al dato acquisito (precisione, risoluzione, ripetibilit e

stabilit) e di mettere a punto delle strategie di analisi standard e veloci per ottenere un risultato

affidabile.

Ogni scansione fornisce una nuvola di punti cio un insieme di milioni di coordinate di punti

misurati, fornite in un sistema di riferimento relativo, la cui origine il centro del sensore laser.

Lunione delle nuvole di punti permette una completa ricostruzione tridimensionale delloggetto

osservato e si ottiene mediante procedure iterative sofisticate ed efficienti.

Tecnica laser scanningIl laser a scansione terrestre o laser scanning (TLS) una tecnologia per il rilievo di precisione.

Questo tipo di strumentazione capace di acquisire milioni di punti distribuiti sulle superfici fisiche

osservate e di calcolarne in tempo reale le coordinate (x, y e z) mediante la misura del tempo di volo

e la conoscenza degli angoli di invio degli impulsi laser. Si pu immaginare come un

distanziometro laser capace di effettuare misure rapidissime non solo su alcuni punti di un prospetto

ma sulla superficie intera (purch visibile). Inoltre, ad ogni punto associato un valore di intensit

(in toni di grigio, tra 0 e 255) che identificativo dei materiali costituenti la zona rilevata. Di fatto

vengono realizzate delle vere e proprie scansioni inviando migliaia di impulsi secondo una


2/28

sequenza ordinata che, nel caso specifico dello scanner ILRIS 3D una successione di linee

orizzontali.

La possibilit di rilevare milioni di punti e di misurare quindi prospetti interi permette di avere

accesso a una eccezionale quantit di dati utile sia per una ricostruzione tridimensionale di dettaglio

del monumento studiato, sia per tutte le operazioni di conoscenza proprie di un intervento di

restauro (deformazioni, stratigrafia, ecc.).

Lo scanner ILRIS 3D rientra nella categoria degli strumenti very long range, cio capaci di operareanche a grande distanza (centinaia di metri e oltre) e questo lo identifica come estremamente adatto

per misure da effettuare in totale sicurezza. La precisione dei punti misurati di circa 5 mm e cresce

molto lentamente con la distanza, per questo motivo i risultati sono generalmente stabili e

confrontabili. Infine, va sottolineata una ulteriore peculiarit dello strumento utilizzato e cio il fatto

che non particolarmente sensibile alle acquisizioni realizzate con bassi angoli di incidenza,

garantendo quindi la bont della misura anche in condizioni non ottimali di rilievo.

Realizzare un modello completo di un monumento di interesse richiede spesso la realizzazione di

pi scansioni da punti di osservazione differenti (ogni scansione fornisce una nuvola di punti cio

un insieme di coordinate rappresentative delle zone osservate). Per unire tutte le scansioni e

costruire i modello finale occorre che i singoli rilievi abbiano alcune aree in comune. Su tali aree si

effettuano gli allineamenti, inizialmente in modo rozzo mediante la scelta di punti omologhi, cio didettagli corrispondenti sulle due nuvole di punti, per poi procedere agli allineamenti fini utilizzando

algoritmi specifici ICP (Iterative Closest Points) eccellenti e rapidissimi che garantiscono un errore

di allineamento di pochi millimetri prevenendo la possibilit di propagare lerrore durante le fasi di

aggancio di tutte le scansioni e assicurando cos una corretta geometria finale.

Studio delle deformazioni

Una strategia di ispezione e analisi dati molto accreditata, che ha permesso di raggiungere ottimi

risultati nei rilievi del post terremoto dellEmilia, consiste nella definizione di una procedura

standard basata sulla creazione di mappe di deformazione. Le analisi morfologiche dei prospetti

osservati sono infatti una grande opportunit di indagine specialmente quando non esistono modelli

precedenti per effettuare dei confronti diretti. La morfologia si ottiene calcolando le distanze di ogni

punto misurato dal piano di riferimento rappresentativo del prospetto. Le mappe delle differenze

punto-piano, illustrate nel seguito di questo report, sono considerate mappe di deformazione,

intendendo con questo termine tutto ci che si discosta dalla regolarit, in pura accezione

architettonica.

Le mappe negli esempi seguenti sono fornite con la scala di colore arcobaleno in cui i valori

negativi passano dal viola al blu fino allazzurro chiaro (vicino allo zero) ed i valori positivi passano

dal verde chiaro al giallo fino al rosso intenso.

Linterpretazione delle mappe di deformazione immediata e permette di individuare le anomalie

presenti: i dati ottenuti sono stati anche verificati per estrazione diretta di sezioni verticali e

orizzontali.

Le deformazioni post terremoto osservate sul campanile del Duomo diMirandola (MO)

Rilievo Laser Scanning terrestre (TLS) mediante strumentazione a lunga portata(ILRIS 3D) e analisi dati

Il rilievo laser scanning del campanile del Duomo di Mirandola stato realizzato indata 14 giugno 2012 tra le 11:00 e le 15:00 nella zona rossa con la presenza dei Vigili

del Fuoco e dellIng. Bertolani (Lavori Pubblici Comune di Mirandola).


3/28

Lo strumento utilizzato il very long range scanner ILRIS 3D.

Lintegrazione tra i risultati ottenuti dalle analisi laser scanning e le informazionifotografiche e visive rilevate sul campo hanno mostrato chiaramente effetti

riconducibili ad una avvenuta torsione in seguito alle numerose scosse di terremoto.

In particolare la parte compresa tra quota 20 m e quota 32 m (circa) evidentementeruotata (in torsione) rispetto alle zone sottostanti con differenze sui 10 cm che, intesesu una larghezza di circa 6.5 m corrispondono a circa 1 di rotazione.

Inoltre si evidenziano e misurano sia crepe allineate in parallelo nelle zone sottostantiche cedimenti dei conci di chiave e formazione di cerniere di rotazione, sempre ad

indicare il meccanismo di torsione.

I quattro punti di osservazione TLS


4/28

Strumento in acquisizione sul primo punto (via Roma).


5/28

Esempio di due nuvole di punti (scansioni): la prima acquisita da via Minzoni e laseconda dalla Piazza del Duomo. Le ombre sono dati mancanti causati dalla presenza

di edifici o altri ostacoli che non hanno permesso al raggio laser di colpire il prospetto

di interesse.


6/28

LATO SU VIA ROMA (PROSPETTO SUD)


7/28

Evidenza di crepe disposte in parallelo, distacchi delle coperture e cedimento dei

conci di chiave: indicazioni di torsione.


8/28

Creazione del piano di riferimento mediante la scelta di unarea suppostarappresentativa dellapparecchio murario.

Mappa di deformazione ottenuta mediante il calcolo delle differenze punto-piano sul

prospetto SUD. Mappa tra -0.5 m e 0.5 m


9/28

Mappa delle differenze tra -0.05 m e 0.25 m (range di 30 cm)

I bordi del prospetto tra le quote di 22 m e 31 m mostrano residui nettamentedifferenti (circa 10 cm) indicando un probabile effetto di torsione, in accordo con le

evidenze da rilievo fotografico.


10/28

Mappa delle differenze tra -0.05 m e 0.25 m (range di 30 cm): zoom.

I bordi del prospetto tra le quote di 22 m e 31 m mostrano residui nettamente

differenti (circa 10 cm) indicando un probabile effetto di torsione, in accordo con le

evidenze da rilievo fotografico.


11/28

Cedimento dei conci di chiave a quota 16 17 m.


12/28

LATO SU VIA MINZONI (PROSPETTO EST)


13/28

Crepe e lesioni parallele, distacchi per interazione campanile-chiesa e cedimento

conci di chiave: indicazioni fotografiche di probabile torsione


14/28

Creazione del piano di riferimento mediante la scelta di unarea supposta

rappresentativa dellapparecchio murario.


prospetto EST. Mappa tra -1 m e 1 m.


15/28


prospetto EST. Mappa tra -0.05 m e 0.25 m (range di 30 cm).


16/28

I bordi del prospetto EST tra le quote di 22 m e 31 m mostrano residui nettamente

differenti (circa 10 cm) indicando una probabile torsione.


17/28

Interazione campanile-chiesa con distacco di materiale murario, tra16 m e 20 m diquota.


18/28

LATO SU VIA CURTATONE

(PROSPETTO NORD)

da cortile canonica


19/28

Crepe e cunei di distacco: indicatori fotografici di possibili torsioni e cerniere di

rotazione


20/28

Creazione del piano di riferimento mediante la scelta di unarea suppostarappresentativa dellapparecchio murario.


prospetto NORD. Mappa tra -1 m e 1 m.


21/28




prospetto NORD. Mappa tra -0.05 m e 0.25 m (30 cm).


22/28


differenti (circa 10 cm). Cerniere di rotazione (17-19 m e 22-23 m).

Indicatori di probabile effetto di torsione.


23/28

Cerniere di rotazione (17-19 m e 22-23 m)


24/28

LATO SU VIA PICO (PROSPETTO OVEST)

da piazza Duomo


25/28

Crepe e lesioni


26/28



Mappa di deformazione ottenuta mediante il calcolo delle differenze punto-piano sulprospetto OVEST. Mappa tra -0.51 m e 0.5 m.


27/28


differenti (circa 10 cm). Cerniere di rotazione (23-25 m). Indicatori di probabiletorsione.


28/28

Cerniere di rotazione (23-25 m)

Occhi Speciali

Documents

Transcript of Occhi Speciali