Rilievo 3D della Tensa Capitolina mediante metodologia laser scanning

Nell’ambito del rilievo tridimensionale di oggetti di interesse archeologico, artistico, architettonico ed ingegneristico, è sempre più frequente l’utilizzo di metodologie laser scanning e fotogrammetriche terrestri1. Tali metodologie consentono di acquisire elevate quantità di dati in tempi brevi, ad alta risoluzione e con precisioni elevate; le informazioni ottenute sono utilizzate per la ricostruzione virtuale della geometria e della morfologia delle superfici degli oggetti di interesse, per scopi di archivio e conservazione, analisi strutturale, studi dettagliati, navigazione e fruizione virtuale ecc…2. La metodologia laser scanning si avvale di strumenti hardware dotati di una sorgente laser, il cosiddetto “mezzo attivo”. Gli strumenti che vengono utilizzati possono essere suddivisi in tre differenti classi: laser scanner a tempo di volo, a differenza di fase e a triangolazione. Nel primo caso, i punti vengono acquisiti misurando il “tempo di volo” (Time Of Flight – TOF) di un impulso laser che percorre la distanza strumento-oggetto in andata e in ritorno; in quelli a differenza di fase vengono confrontate le fasi di un determinato segnale in partenza ed in arrivo, in quelli a triangolazione vengono misurati gli angoli in uscita ed in entrata tra il raggio laser e lo strumento. In ogni caso, vengono utilizzati specchi rotanti che, mediante piccole rotazioni, permettono di direzionare il raggio laser verso le superfici dell’oggetto e orientarlo nello spazio con micro spostamenti per acquisire grandi quantità di punti ad alta densità. Questi strumenti sono detti a scansione in quanto proiettano sulla superficie esposta dell’oggetto un segnale laser puntuale o a striscia, orizzontale o verticale. Il passaggio del segnale sulla superficie dell’oggetto definisce una griglia regolare con un passo di campionamento scelto in funzione dello scopo del rilievo e che corrisponde alla risoluzione della misura; questa griglia risulta strettamente dipendente dal tipo di laser scanner, dall’ottica utilizzata e dalla distanza strumento-oggetto, i cui nodi rappresentano i punti che vengono poi acquisiti sulla superficie dell’oggetto. Di ognuno di questi vengono calcolate le coordinate X, Y, Z rispetto ad un sistema di riferimento la cui origine è posta all’interno dello strumento, in corrispondenza del centro di emissione del raggio laser: l’insieme dei punti acquisiti viene definito “nuvola di punti”. Generalmente risulta però più semplice poter lavorare con superfici continue: le nuvole di punti nella fase di post-processamento vengono convertite in superfici dette mesh. L’operazione di meshing, infatti, realizzata con strumenti software dedicati, costruisce tali superfici a partire dall’interconnessione tra i punti acquisiti creando così una rete di poligoni irregolari, normalmente triangoli, da cui l’acronimo TIN (Triangulated Irregular Net). In questo modo è possibile procedere con le successive fasi di costruzione di un modello virtuale dell’oggetto rilevato ed ottenere il Modello Digitale delle Superfici (Digital Surface Model – DSM)