I sistemi a scansione 3D per la documentazione metrica e lo studio diagnostico dei Beni Culturali. Dalla scala edilizia alla scala urbana. I casi studio della Basilica dell’Umiltà di Pistoia e delle Torri di San Gimignano

L’attività di ricerca si è sviluppata con l’obiettivo di sperimentare i metodi e le tecniche di acquisizione, gestione e rappresentazione tridimensionale mediante l’uso del laser scanner per offrire un valido supporto alla documentazione e alla diagnostica finalizzate alla conservazione del nostro patrimonio culturale costruito. L’ampia diffusione delle tecniche di scansione non ci consente ancora di considerare concluso un tema di ricerca che erroneamente oggi si identifica soprattutto con la fase di “acquisizione dei dati”. Il problema è in realtà posposto alle fasi successive di elaborazione e rappresentazione e sono molti i quesiti a cui si cerca di rispondere in un tentativo di integrazione culturale tra restauro, geomatica ed elettronica: è insieme una sfida e una opportunità dove si tenta di superare le barriere linguistiche, dovute a differenti ambiti culturali, diversi approcci metodologici e vari percorsi formativi. Lo studio è condotto a livello multi-scala: a scala dell’edificio, con la Basilica di Santa Maria dell’Umiltà di Pistoia, nell’ambito della convenzione di ricerca stipulata tra il Laboratorio di Geomatica per i Beni Culturali dell’Università degli Studi di Firenze e la Soprintendenza per il Patrimonio Storico Artistico ed Etnoantropologico per le province di Firenze, Pistoia e Prato, in vista del restauro e del consolidamento dell’importante struttura rinascimentale; a scala urbana, con le Torri di San Gimignano, in occasione del progetto “RIschio Sismico negli Edifici Monumentali (RISEM)” finanziato dalla Regione Toscana e coordinato dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università degli Studi di Firenze, per la definizione del rischio sismico. I casi studio analizzati hanno portato alla consapevolezza che, a partire dalla banca dati tridimensionale, sempre aggiornabile e interrogabile, è possibile modulare l’elaborazione in funzione degli obiettivi interdisciplinari condivisi. Si propone, pertanto, un utilizzo nuovo della tecnica di rilievo laser scanning: l’attenzione non si pone specificatamente sugli elementi artistici e architettonici e lo scopo non è solo restituire in modalità tridimensionale un oggetto al fine di effettuare valutazioni qualitative di natura storica e culturale. L’idea è approcciarsi al dato laser con occhio critico nei confronti della struttura stessa e delle geometrie più o meno complesse. L’attenzione si sposta sugli elementi costitutivi e costruttivi, su eventuali testimonianze di fessurazioni e deformazioni critiche per l’effettiva stabilità della struttura. La necessità di disporre di un “modello irrefutabile”, a cui riferire le scelte progettuali, costituisce l’ossatura portante della ricerca. Goal of the research has been to test laser scanning acquisition, management and threedimensional representation methods and techniques to provide a valid documentation and diagnostics support aimed at the preservation of our cultural built heritage. The widespread use of scanning techniques does not allow to consider concluded yet a research topic that today is mistakenly identified especially with the phase of data acquisition. Actually the problem is postponed to the later stages of processing and representation and there are many issues partially solved through an attempt of cultural integration between restoration, geomatics and electronics: it is both a challenge and an opportunity, which carries along an effort to overcome language barriers, due to different cultural backgrounds, methodological approaches and educational paths. The study has been conducted with a multi-scale approach: at the building scale, with focus on the Basilica of Santa Maria dell’Umiltà in Pistoia, within the research agreement signed by the Laboratory of Geomatics for Cultural Heritage of the University of Florence and the Soprintendenza per il Patrimonio Storico Artistico ed Etnoantropologico per le province di Firenze, Pistoia e Prato, in view of the restoration and reinforcement of the relevant Renaissance architecture; at the urban scale, within the project “Seismic Risk in Monumental Buildings (RISEM)” funded by the Region of Tuscany and coordinated by the Department of Civil and Environmental Engineering of the University of Florence, for the seismic risk evaluation related to the San Gimignano towers. The above-mentioned case-studies raised the awareness that, on the basis of the 3D data set, which can be updated and queried at any time, it’s always possible to adjust the processing phase according to the fixed interdisciplinary goals. It is therefore proposed a new use of the laser scanning surveying technique: attention is not specifically given to the artistic and architectural elements and the aim is not only to represent an object in three-dimensions in order to make qualitative assessments on its historical and cultural value. The idea is to read data from laser scanning with the intent to review critically the structure and the more or less complex geometries. Focus is shifted on the constituent and constructive elements, on any evidence of cracks and deformations which may weaken the stability of the structure. The need for an “irrefutable model”, which can be used to orient any restoration plan, globally frames the research.