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Patrimonio storico salvaguardia: telerilevamento da droni per la conoscenza e di emergenza

Tutela del patrimonio storico: telerilevamento tramite droni per conoscenza ed emergenza 

L’articolo presenta una tecnologia innovativa per la conoscenza del patrimonio storico che utilizza aeromobili a pilotaggio remoto, noti come droni. La tecnologia, chiamata LARS –

Low Altitude Remote Sensing – è capace di acquisire dati grazie a sensori montati su velivoli che operano a bassa quota. Le applicazioni presentate riguardano il monitoraggio

di una frana che interessa la collina su cui sorge un centro storico, la conoscenza dettagliata di un complesso edificio storico finalizzata ad un progetto di restauro e, infine, il

controllo dello stato di danno del patrimonio storico nell’emergenza post-terremoto

Nel mese di luglio 2012, gli autori, in accordo con il Comune di Bondeno, un piccolo paese in provincia di Ferrara, hanno condotto un test su edifici storici danneggiati dal terremoto dell'Emilia-Romagna. Il test ha verificato l'efficacia di Low Altitude Remote Sensing per il monitoraggio e la gestione delle emergenze terremoto il patrimonio storico.Gli studi hanno continuato nel corso del 2013, applicando la tecnologia in aree con frane pericolo per le indagini dettagliate e monitoraggio per la salvaguardia del patrimonio storico, e su porzioni di centri storici in concorsi complessi.Tecnologia di rilevamento a distanzaTelerilevamento include tecniche che permettono di estrarre informazioni su una realtà posta ad una distanza nota dal sensore; questa tecnica permette la conoscenza delle diverse caratteristiche degli oggetti indagati dall'osservazione di radiazioni elettromagnetiche o energia acustica mediante telecamere, laser e radar, dispositivi termici, ecc .; le piattaforme utilizzate per l'acquisizione dei dati sono satellitare, veicoli aerei senza equipaggio o aerei.

La metodologia telerilevamento indica non solo la cattura remota delle informazioni qualitative e quantitative relativamente territorio e dell'ambiente, ma anche l'insieme di metodi e tecniche per la successiva elaborazione e interpretazione [1].

Se l'acquisizione è ad elevata distanza si chiama Remote Sensing, se succede a distanza ravvicinata prossimale rilevamento o Low Altitude Remote Sensing.Low Altitude Remote Sensing

LARS (Low Altitude Remote Sensing) or UAV (Unmanned Aerial Vehicles) telerilevamento è

un insieme di tecniche per la raccolta dei dati mediante l'utilizzo di vari tipi di sensori che

operano a bassa quota. Il sensore di prossimità è utilizzato in tutti quei casi in cui non sia

possibile o conveniente usare le piattaforme tradizionali, satellitare e aerea, per

raccogliere dati da alta quota. La tecnologia viene utilizzata in quei contesti in cui può

essere utile per integrare dati provenienti da diverse altitudini di osservazione troppo.

Gamma Applications è dal campo di geo-archeologia, ingegneria, agricoltura, geologia

applicata alla conoscenza e il monitoraggio di edifici storici, il controllo di porzioni di

territorio con elevato dettaglio, in caso di emergenza a seguito di una calamità naturale o

antropica [1].

La piattaforma consente di acquisire, a bassa quota e ad alta risoluzione, dettagli

strutturali e architettoniche degli edifici, e anche per determinare lo stato di

conservazione, danni strutturali e collasso pericolo. La tecnologia è particolarmente utile

nei casi in cui gli edifici sono inaccessibili a causa di gravi danni.

La strumentazione utilizzata nelle prove presentate è costituito da un Quadricopter

propulsione elettrica e un elicottero a propulsione benzina (Figura 1). Su ciascun

aeromobile è stata installata una telecamera ad alta risoluzione. Il sistema dell'elicottero è

stato modificato inserendo un vetrino più grande di alluminio, una telecamera ad alta

definizione, comandante elicottero, sistema di stabilizzazione di volo, telemetria per la

visualizzazione in tempo reale dei livelli di altitudine, posizione e carburante [2].

Il quadricottero utilizzato (Figura 2) è stato dotato di uno strumento per il controllo

automatico di posizionamento e stabilizzazione, sia del velivolo e della telecamera, in

modo da avere l'intero sistema perfettamente ortogonale alla scena da catturare.

LARS per i dettagli analisi sul territorio e degli edifici: casi di studioIl primo caso di studio riguarda le acquisizioni di immagini della struttura frana su cui si trova il centro storico di San Martino in Pensilis, in Molise. L'area è situata in una zona collinare con litologia sabbiosa e argillosa. Nell'analisi di zona, indagine e il monitoraggio sono in corso al fine di estrarre informazioni sulla sistemazione frana.

I LARS è stato utilizzato per conoscere i dettagli degli elementi strutturali e decorativi, nel caso di un edificio complesso, nel centro storico di Caporciano, danneggiato dal terremoto in Abruzzo.

Un altro caso di studio si riferisce ad un test effettuato nel comune di Bondeno, dove sono state effettuate acquisizioni di edifici storici danneggiati dal terremoto in Emilia Romagna. Il test ha coinvolto due chiese e una torre fortificata, patrimonio mondiale dell'UNESCO

Studio geomorfologico di una frana complessa a San Martino in PensilisIl presente lavoro è parte di un progetto più ampio che mira alla tutela del patrimonio storico-architettonico e paesaggistico attraverso l'analisi integrata con le tecnologie per la sicurezza dei centri storici nella loro totalità e non come un insieme di edifici con valore diverso. I centri storici, infatti, oltre al valore economico individuale, hanno un valore storico, culturale e sociale che devono essere protetti in generale [5].

In questa prospettiva la valutazione della pericolosità da frana nel Comune di San Martino in Pensilis, che si trova ad una altitudine di 281 metri sul livello del mare in una regione collinare del Molise, si inserisce; nella zona è stato progettato rilievo e monitoraggio di

frana che colpisce un lato della collina su cui sorge il centro della città (Figura 3), per mezzo di sistemi integrati di rilievo fotografico e topografico.

Il centro storico di San Martino in Pensilis sorge su una collina con litologie sabbiosi-argillosi colpite da frane (paleo-frane e smottamenti quiescenti); l'area di studio ha una superficie di paleo-frane ricoperte di vegetazione e fattoria di albero, e un settore disciplinato da vegetazione naturale con sedimenti sabbioso-argillosi misti a discarica, che si trova nella parte alta di tali strutture. L'analisi preliminare geomorfologica è stata effettuata su fotogrammetria aerea, cartografia geologica e attraverso i dati di studi esistenti e di indagini in situ.Le acquisizioni droni sono associati a un sondaggio con la tecnologia di scansione laser terrestre [3]. Successivamente, il velivolo sarà dotato di una termocamera per individuare le zone a diversa umidità della frana e un possibile non efficace drenaggio dell'acqua piovana. I dati raccolti forniranno informazioni sulla distribuzione spaziale dei fenomeni idrogeologiche per la valutazione del pericolo nella zona.

La conoscenza di un edificio di aggregazione per il restauro post-terremoto nel centro storico di Caporciano (L'Aquila)Questa applicazione è stata utilizzata nel contesto di analisi integrata [4] in un edificio aggregata (Figura 6, ph. 2) nel centro storico di Caporciano (Figura 6, ph. 1), effettuate da ricercatori ENEA con Casa. studio di architettura di Pescara; lo studio ha previsto Rilievo laser scanner, test caratterizzazione dei materiali, le indagini con termo-camera e di dettaglio acquisizioni dei tetti attraverso droni.

L'edificio aggregato apparso molto complesso con diverse dimensioni e differenti tetti; poiché non c'erano punti di vista da altri edifici che permetterebbero una panoramica, una vista da UAV (Figura 7) è stata richiesta per verificare anche lo stato di conservazione.L'utilizzo di una metodologia integrata con tecnologia innovativa rappresenta un valido metodo di informazione per la valutazione della vulnerabilità del patrimonio architettonico, considerando il restauro e il consolidamento della costruzione in situazioni complesse come i centri storici [4].La tecnologia è stata utilizzata per rilevare e verificare lo stato di conservazione dei tetti degli edifici. Immagini a diversi angoli dell'edificio sono stati acquistati al fine di ottenere diversi punti di vista sui tetti e verificare il loro stato (Figura 8).

Emergency: patrimonio storico danneggiato dal terremoto dell'Emilia Romagna nel Comune di BondenoIl Comune di Bondeno, situata nella provincia di Ferrara, è stato colpito dal terremoto in Emilia-Romagna il 20 maggio e 29 e una grande parte del suo patrimonio architettonico è stato gravemente danneggiato [5].

Il territorio di Bondeno è stata duramente colpita dal terremoto, dal centro alla periferia: case, edifici industriali e edifici storici. Molti edifici sono stati dichiarati pericolosi soprattutto le strutture murarie, nel cuore della città. Tutte le chiese del territorio del Comune sono stati dichiarati sicuri e chiusi [5].

I test sono stati eseguiti in Rocca Possente, una fortezza militare, sulla chiesa e il campanile di San Giovanni, al di fuori del centro storico e la chiesa della Natività di Maria con il suo campanile, chiamato chiesa matildica, nel cuore del centro storico.

Rocca Possente, UNESCO World Heritage

La fortezza, patrimonio mondiale dell'UNESCO dal 1999, si trova a Stellata luogo, circondato da uno splendido paesaggio sulla riva destra del fiume Po. Quattro diverse acquisizioni sono state eseguite, una per ogni lato [6]. Tre acquisizioni sono state effettuate con l'elicottero, il quarto sulla facciata principale attraverso piccolo Quadricopter; infatti, la presenza della scala che porta al primo piano, un piccolo edificio di fronte alla rocca e la presenza di vari ostacoli non ha lasciato sufficiente spazio di manovra per l'elicottero, di dimensioni maggiori.

Le immagini acquisite, trasformato mediante analisi di immagine utilizzando un nuovo metodo di oggetto di classificazione orientata, permesso la conoscenza della conservazione e lo stato danni dell'edificio.

Church and Bell Tower of San Giovanni

La chiesa di San Giovanni si trova nel centro urbano, all'ingresso della città, provenienti da Ferrara. La facciata principale della chiesa subì una crepa grave dal architrave del portale d'accesso principale al timpano, visibile da terra [5]. Il campanile mostrato alcune crepe ma ispezionare la parte superiore delle cornici a diversi livelli del campanile non era possibile. Così è stato necessario un acquisto da distanza ravvicinata e in quota.

Le acquisizioni degli elicotteri ad alta risoluzione (foto 3 e 4 nella figura 12) hanno fornito i tecnici e progettisti con informazioni utili per l'intervento di sicurezza sul campanile.

Church of Natività di Maria

La Chiesa di Natività di Maria, chiamato Matildica Chiesa, cattedrale nel comune di Bondeno, è situato nel centro storico (Figura 13).

La chiesa ha avuto gravi crepe nell'abside e sulle volte con qualche crollo parziale. Nel campanile il distacco delle scale interne dalle pareti perimetrali si è verificato e le volte sono danneggiati [5]. Pompieri intervenuti sulla parte superiore della facciata della chiesa per rimuovere una lancia indipendente (ph. 1 e 2 nella Figura 14), per impedire il suo ribaltamento.

Le acquisizioni inclusi la facciata principale (ph. 2 in figura 13), i due prospetti laterali e il campanile della facciata verso la piazza (ph. 3 in Figura 13). Acquisizioni di dettaglio (Figura 14) hanno mostrato i danni provocati dal terremoto (ph. 2 in figura 14), ma anche lo stato di conservazione degli elementi architettonici e decorativi (ph. 3 in Figura 14).

Considerazioni

Il telerilevamento UAV è una tecnologia a basso costo, in termini di attrezzature e di manutenzione e viene utilizzato quando non è possibile o conveniente utilizzare le piattaforme tradizionali, satellitare e aerea, a raccogliere dati in zona impervia in altezza o comprimere danni o dopo un disastro naturale.

E 'possibile dotare gli aerei radiocomandati, con diversi sensori per molteplici acquisizioni come telecamere termiche e multispettrali, o sensori ambientali che consentono la raccolta dei dati in tempo reale o l'elaborazione di mappe di danno in situazioni di pericolo o emergenza.

The Low Altitude telerilevamento è quindi una tecnica in grado di integrare la consueta metodologia di indagine. L'analisi integrata diventa uno strumento di monitoraggio per la salvaguardia del territorio e del patrimonio storico, fornendo loro stato di conoscenza e di conservazione [4].

http://www.enea.it/it/produzione-scientifica/EAI/anno-2013/3-4-maggio-ottobre/historical-heritage-safeguard-remote-sensing-by-drones-for-knowledge-and-emergency