Il rilievo dell'apparato volumetrico architettonico e decorativo della Chiesa Confraternita della Misericordia in Torino

Introduzione 

La rivoluzione informatica nel campo del rilievo architettonico ha come conseguenza una rapida evoluzione delle tecniche di acquisizione ed elaborazione dei dati. Il rilevatore ha a disposizione un’ampia scelta di strumenti e procedure, taluni in fase di sperimentazione, che richiedono di essere integrati tra di loro, talvolta con una certa dose di empirismo.  Si ritiene quindi sintomatico delle problematiche attuali il caso studio relativo al rilievo dell’interno della Chiesa Confraternita della Misericordia, condotto nel 2008 da un gruppo di ricercatori del Politecnico di Torino, di cui si vogliono illustrare le caratteristiche principali1. Il rilievo in oggetto infatti ha  richiesto l’integrazione di diverse tecniche digitali di rilevamento tridimensionale, all’interno di un flusso digitale di dati dall’acquisizione al modello finale. Il caso studio in questione non è tanto paradigmatico dell’applicazione di una procedura standard di rilievo, quanto piuttosto è sintomatico della necessità di ricercare la migliore integrazione di molte tecniche per ottimizzare il risultato rispetto ai vincoli imposti e alle mutevoli situazioni reali (quali i costi, i tempi, l’accessibilità dell’edificio). Con questo saggio si intende quindi descrivere il caso studio citato ritenendolo significativo per: - l’applicazione e la sperimentazione di tecniche e software innovativi per il rilievo metrico; - l’applicazione di procedure e strumenti propri della ricerca universitaria ad un caso di studio reale; - l’applicazione di strumentazioni e procedure avanzate per l’ottimizzazione dei tempi di realizzazione del rilievo; - la completezza del caso studio, dal rilievo metrico alla modellazione.  Prima di procedere alla descrizione delle fasi e delle problematiche del rilievo si descrivono brevemente le caratteristiche dell’edificio rilevato. Il rilievo riguarda l’interno della navata della Chiesa. Si tratta di una costruzione barocca del XVI secolo che presenta un’unica navata lunga circa 36 metri e larga tra 10 e 15 metri. L’aula è coperta con una successione di tre volte principali in muratura – volta a vela sulla zona dei fedeli, lanterna a fascioni sull’altare e volta a cupola semplice lunettata nella zona absidale – raccordate da brevi volte a botte lunettate. L’altezza del colmo delle tre volte principali è rispettivamente 16.5, 23 e 14 metri. Il piano di imposta delle volte è rappresentato da un cornicione continuo lungo l’intero perimetro interno della navata. L’apparato decorativo barocco è ovviamente molto ricco, caratterizzato da decorazioni a stucco in rilievo e da quadrature pittoriche a trompe d’oeil. Lo stato di degrado è caratterizzato da efflorescenze, infiltrazioni di umidità e acqua piovana, distacchi di intonaco e da una importante fessurazione nell’angolo nord-orientale a ridosso della parete di facciata.

La progettazione delle operazioni di rilievo e restituzione grafica 

L’integrazione di diverse tecniche e procedure di acquisizione e di elaborazione dei dati, il diverso formato dei dati e soprattutto la sperimentazione di tecniche e strumenti innovativi e ancora in fase di elaborazione ha richiesto un’attenta progettazione delle operazione di rilievo. Il progetto del rilievo ha dovuto tener conto dei vincoli e delle prestazioni richieste al rilievo, quali: - il livello di dettaglio dell’informazione grafica e della precisione metrica congruente con il contenuto proprio della scala 1:50; - la predisposizione di elaborati grafici 2D per l’appalto del progetto di restauro; - la scarsità di documenti d’archivio per riordino in atto dell’archivio della Confraternita della Misericordia; - l’inaccessibilità delle parti alte della navata; - la consegna degli elaborati in tempi differiti secondo il seguente scadenziario: - 15 giorni per le piante del piano terra e primo; -  20 giorni per le sezioni longitudinali (al di sotto del cornicione interno); -  15 giorni per le sezioni trasversali complete e il completamento delle sezioni longitudinali; -  7 giorni per la pianta delle volte; -  7 giorni per i dettagli in scala 1:20 (striscia di facciata corrispondente a fessura nel fianco della facciata). I tempi risultano piuttosto serrati e soprattutto caratterizzati da una ripartizione temporale sfavorevole al miglior impiego dei diversi specialisti del gruppo di ricerca.  Al fine di rispettare i tempi ottimizzando l’impiego delle strumentazioni e risorse umane, il progetto è caratterizzato da: a) utilizzo di tecniche di rilievo diverse nelle varie fasi per ottimizzazione dei tempi b) utilizzo sistematico di tecniche di telerilevamento: - Stazione totale - Laser scanner 3D - Ortofoto 3D - Fotografia solida c) sperimentazione di software per la fotografia solida sviluppato da uno spin-off del Dipartimento di Ingegneria per il Territorio, l’Ambiente e le Geotecnologie  (DITAG) del Politecnico di Torino;  d) creazione del modello di dati 3D per la modellazione virtuale.

Articolazione in fasi operative 

Il progetto del rilievo e della modellazione grafica prevede diverse fasi, differenziate le une dalle altre da un punto di vista cronologico (tempi successivi) oppure da un punto di vista operativo (fasi cronologicamente sovrapposte ma caratterizzate da operazioni e personale diversi). Le operazioni sono stata organizzate sulla base di una progettazione di tipo Gantt, fondamentale per il rispetto dei tempi richiesti. 

Fase 1 - 15 giorni: rilievo e restituzione delle sezioni orizzontali, mediante integrazione di rilievi topografici La fase 1 ha richiesto l’adempimento delle seguenti operazioni: 1. progettazione della rete di inquadramento, definizione del sistema di coordinate, misura e compensazione della rete di inquadramento planimetrica; 2. misura e compensazione della rete altimetrica; 3. rilievo celerimetrico di dettaglio dei punti interessati dall’intersezione con due piani orizzontali posti il primo 10 cm al si sopra delle basi delle colonne (sezione orizzontale di seguito denominata pianta del piano terra) e il secondo 10 cm al di sotto dei capitelli delle medesime colonne (sezione orizzontale di seguito denominata pianta del piano primo); 4. importazione dei dati topografici in un  programma di disegno assistito dal calcolatore; 5. restituzione grafica bidimensionale delle piante del piano terra e del piano primo. 

Fase 2 - 20 giorni: rilievo e restituzione parziali delle sezioni verticali longitudinali, mediante integrazione di rilievo topografico celerimetrico e  raddrizzamento digitale di immagini. La fase 2 è relativa al rilievo e restituzione grafica di due sezioni longitudinali parziali (fino all’altezza del cornicione continuo interno alla navata), aventi il piano di sezione verticale passante per l’asse longitudinale della navata, ma verso di proiezione opposto: l’una “guarda” il lato interno occidentale della navata, l’altra quello orientale. La fase 2 è caratterizzata dall’integrazione delle seguenti operazioni: a) rilievo topografico di dettaglio di tipo celerimetrico dei punti della superficie interna della navata interessati dall’intersezione con un piano di sezione verticale passante per l’asse longitudinale della chiesa; b) raddrizzamento digitale analitico di immagini fotografiche, relativo alle sole superfici piane presenti al di sotto del cornicione interno; c)  importazione dei dati topografici in un  programma di disegno assistito dal calcolatore; d)  restituzione grafica bidimensionale delle due sezioni longitudinali limitatamente alla fascia sottostante il cornicione interno.  Se per le zone facilmente accessibili l’osservazione diretta e il rilievo mediante tecniche distanziometriche rappresentano ancora oggi il metodo economicamente più conveniente per le zone difficilmente accessibili oggi è possibile pensare di utilizzare scansioni di punti acquisiti mediante tecnica LIDAR eventualmente integrate da immagini fotografiche referenziate sulla nuvola di punti stessa. Propedeuticamente alla successiva fase 3 è stato condotto il rilievo mediante laser scanner e si è costruito il relativo modello tridimensionale dei punti, secondo le seguenti operazioni:
- Rilievo LIDAR mediante laser scanner 3D. Attraverso l’utilizzo del laser scanner sono state eseguite scansioni da 4 diverse posizioni in modo da poter ricostruire nel modo più esaustivo possibile l’intero modello tridimensionale della fabbrica analizzata. - Costruzione del modello di dati 3D derivanti da 4 scansioni laser, previa filtratura e georeferenziazione delle scansioni operata sperimentando il software Sirio realizzato dal gruppo di ricerca del DITAG2. 

Fase 3 - 15 giorni: rilievo e restituzione delle sezioni verticali trasversali e completamento di quelle longitudianli, mediante integrazione di rilievo topografico celerimetrico, rilievo LIDAR, “ foto solida”. La fase 3 è relativa al rilievo e restituzione di tre sezioni trasversali e al completamento di quelle longitudinali con le parti voltate sovrastanti il cornicione continuo interno alla navata. Per la fase 3, cronologicamente successive alla 2, sono stati impiegati gli stessi sistemi di rilievo e rappresentazione grafica, integrandoli però con i dati derivanti dalla nuvola di punti generata dal rilievo LIDAR effettuato con laser scanner 3D e con i dati desumibili dall’interpretazione della “foto solida”, come di seguito descritto.  L’apporto del rilievo LIDAR e della foto solida sono risultati di fondamentale importanza per l’interpretazione geometrica della superficie delle volte. La presenza di un apparato decorativo di tipo barocco, con la compresenza sulla superficie delle volte di decorazioni in rilievo oppure di decorazioni pittoriche a trompe d’oeil, rende difficilmente interpretabile la geometria delle volte e la gerarchizzazione dei particolari decorativi. La nuvola di punti, importata in un programma di disegno, è stata impiegata, spesso utilizzandone delle sezioni3, per individuare le parti decorative in aggetto. Per la rappresentazione delle volte si è sperimentato l’uso della “fotografia solida”, ovvero di una tecnica sperimentale basata sulla correlazione tra una scansione laser e le prese fotografiche ottenute da un apparecchio fotografico solidale con il laser scanner4.  In particolare i ricercatori responsabili delle operazioni di restituzione grafica hanno condotto sperimentazioni di vettorializzazione dell’immagine solida, testando il software Sirio (versione beta) elaborato da SIR, Spin Off del Politecnico di Torino. 

Fase 4 -, 7 giorni: restituzione della pianta volte mediante ortofotoproiezione  I dati della nuvola di punti del rilievo LIDAR e le immagini fotografiche prese con asse zenitale sono stati integrati per l’ottenimento di un’ortofotoproiezione delle volte. Per l’interpretazione e selezione dei particolari decorativi da restituire si sono utilizzate le sezioni della nuvola di punti.  Fase 5 - 7 giorni: rilievo e restituzione di dettaglio mediante integrazione di ortofotoproiezioni, modello di punti 3D e rilievo diretto  Una procedure simile a quella adottata per la restituzione della pianta delle volte (ortofotoproiezione) è stata adottata per il rilievo e la restituzione di dettaglio in scala 1:20 della striscia di prospetto interno in corrispondenza della fessurazione da dissesto strutturale presente all’angolo nordorientale. 
Considerazioni conclusive  Al termine del rilievo della Chiesa Confraternita della Misericordia – lotto A – è possibile affermare che: - al momento attuale il flusso di dati digitali dagli strumenti di acquisizione (stazione totale, laser scanner, fotocamere calibrate) fino al modello virtuale e alla restituzione grafica non è automatico, e soprattutto in presenza di vincoli esterni tipici dei casi reali il tempo richiesto all’impegno umano per integrare le diverse procedure è largamente superiore ai tempi di acquisizione ed elaborazione automatizzata; - la vettorializzazione delle immagini solide è sicuramente efficace per le superfici continue, mentre è di difficile realizzazione per le superfici discontinue. Nel caso di una architettura dall’apparato decorativo complesso occorre quindi prevedere di integrare le informazioni derivanti dall’immagine solida con altri sistemi; - la predisposizione di elaborati grafici bidimensionali di tipo tradizionale non sfrutta appieno le possibilità di modellazione tridimensionale favorite dai moderni strumenti di acquisizione.   Per indagare un più efficace utilizzo dei dati tridimensionali, il gruppo di ricerca sta conducendo sperimentazioni di modellazione virtuale a partire dai dati del rilievo sinora condotto5. Inoltre i dati geometrici del rilievo sono utilizzati anche a scopi didattici per l’insegnamento della gestione dei dati tridimensionali ai fini della costruzione di modelli tridimensionali virtuali6.  Il Politecnico di Torino – DISET ha in progetto, in collaborazione con la Confraternita della Misericordia, di sviluppare la ricerca indagando le possibilità offerte dalla modellazione virtuale per la verifica e il monitoraggio delle fasi del cantiere di restauro, con un’attività che perdurerà per tutta la durata del cantiere e che sarà sviluppata nell’ambito del Dottorato in Beni Culturali.

Nato a Savigliano (CN) il 22 maggio1973. Ingegnere Edile laureato presso il Politecnico di Torino nel 1997. Dottore di Ricerca in Disegno e Rilievo del patrimonio edilizio, nel 2002 presso l’Università di Roma “La Sapienza”. Attualmente ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria dei Sistemi Edilizi e Territoriali, I Facoltà di Ingegneria, Politecnico di Torino, nel settore disciplinare ICAR/17 Disegno.  L’interesse per le problematiche del recupero e del rilievo del patrimonio storico si è manifestato a partire dalla tesi di Laurea (“Rilievo e progetto di recupero del complesso ambientale di Palazzo Danna D’Usseglio e piazza Turletti in Savigliano”) , è proseguito nella tesi di Dottorato (“Il disegno dell’architettura diffusa – Problematiche, esempi e proposte di rilievo dell’edilizia comune”) e attualmente si attua nell’attività didattica e scientifica.  L’attività didattica prestata riguarda svariate tematiche del rilievo e della rappresentazione architettonica presso diversi atenei (Politecnico di Torino, Politecnico di Milano, Università degli Studi di Padova, Università degli Studi di Brescia) e a diversi livelli (lauree triennali, laurea specialistica, master di II livello, dottorato di ricerca). E’ stato docente titolare dei corsi di: Rilievo dell’Architettura/Rilievo Urbano e Ambientale; Tecniche della rappresentazione; Laboratorio di Informatica Grafica e Fotogrammetria; Teoria e storia delle forme di rappresentazione;  Tecniche digitali di rappresentazione dell’esistente e del progetto  Fondamenti e applicazioni di geometria descrittiva  Tecniche avanzate e metodi matematici per la rappresentazione   Disegno. E’ docente del Corso di Dottorato in Beni Culturali del Politecnico di Torino   L’attività scientifica ha interessato diverse tematiche del Disegno, in particolare legate al rilievo e alla rappresentazione a livello urbano.