- Attività svolte: rilievo e restituzione digitale in BIM
- Caratteristiche immobile: caserme dei carabinieri e del commissariato
- Località: Colleferro (RM)
- Anno: 2021
- Software: Leica Cyclone, GeoSLAM Hub, Revit, Termo
Qualche mese fa abbiamo partecipato a un progetto per alcune Caserme del Lazio insieme ai partner Polo Progetti, 3TI, Studio Speri, Engaging Places.
L’Agenzia del Demanio – Direzione Regionale Lazio aveva, infatti, affidato esternamente i “Servizi di verifica della vulnerabilità sismica, diagnosi energetica, rilievo geometrico, architettonico, tecnologico ed impiantistico, da restituire in modalità BIM, e progettazione di fattibilità tecnico-economica, da restituire in modalità BIM”.
Nello specifico, ci siamo occupati del rilievo e della restituzione digitale in BIM della Caserma di Colleferro e di altre situate nei dintorni.
Qui raccontiamo nei dettagli l’iter metodologico tramite cui siamo arrivati a ottenere informazioni dettagliate sullo stato di fatto della Caserma di Colleferro tramite l’uso di laser scanner, software specifici e del BIM.
La Caserma dei Carabinieri di Colleferro
La caserma è composta da tre elementi:
- un edificio principale sul lato est che ospita tutte le funzioni operative
- l’edificio retrostante più piccolo, sul lato ovest, dove si trova il dormitorio
- una torre che svetta sulla copertura praticabile.
L’edificio secondario e quello principale – formato da quattro piani – sono architettonicamente e strutturalmente indipendenti, per cui sono serviti da accessi autonomi. Uno degli accessi all’edificio principale è preceduto da un porticato.
L’iter metodologico
Abbiamo organizzato il lavoro in tre fasi:
- rilevazione metrica strumentale sul posto
- elaborazione e restituzione dei dati tramite specifici software
- restituzione digitale in ambiente BIM.
1. L’uso del laser scanner per rilevare lo stato di fatto
Per il rilievo della Caserma dei Carabinieri di Colleferro, in provincia di Roma abbiamo scelto di usare tecnologie di rilievo avanzate come le scansioni laser-scanner in modo da poter costruire, poi, un modello molto preciso dello stato di fatto vista la complessità dell’edificio.
Nello specifico abbiamo utilizzato due diversi laser scanner per acquisire i dati delle superfici visibili:
- Leica RTC360
- Leica BLK360 per l’acquisizione del dato geometrico delle superfici visibili.
Con i laser scanner abbiamo potuto rilevare tutto ciò che serviva per una successiva restituzione grafica molto precisa:
- le ampiezze di ogni singolo vano,
- le altezze interne
- gli spessori
- le dimensioni degli infissi interni ed esterni
- gli elementi strutturali a vista (travi) i dislivelli.
Abbiamo, inoltre, ottenuto una fotografica panoramica a 360° a colori e ad alta risoluzione di ogni stanza a cui abbiamo avuto accesso.
Il vantaggio dell’uso di laser scanner
Ecco alcuni motivi, ovvero vantaggi, per cui abbiamo preferito usare i laser scanner:
- Oltre alla misurazione del singolo punto, prima della scansione, ogni strumento effettua una serie di fotografie ad alta risoluzione attraverso tre fotocamere poste sul lato che tramite il software vengono unite in un’unica immagine panoramica a colori di alta risoluzione. Le foto permettono di creare un modello interrogabile in cui per ogni stazione si può vedere la relativa immagine panoramica.
- Portatili e facili da trasportare, sono automatizzati, e intuitivi.
- Registrano automaticamente le scansioni in tempo reale sul tablet e sono forniti con un software per ufficio. Possono acquisire immagini HDR (High Dynamic Range) a 360°.
- Catturano gli ambienti in 3D tramite l’acquisizione diretta della posizione nello spazio di centinaia di milioni di punti e della loro colorazione. Le stazioni sono collegate fra loro tramite la tecnica del “cloud-to-cloud”.
- L’uso di rilievo laser scanner è integrato nello sviluppo del progetto secondo le modalità BIM. Il risultato dei rilievi? Nuvole di punti complete che vengono restituite dall’operatore lavorando direttamente in ambiente BIM.
2. Rielaborazione dei dati
Terminati i rilievi sul posto, abbiamo trasferito i dati acquisiti dalle memorie interne dei rispettivi supporti in una serie di workstation allestita all’interno della struttura operativa.
Una volta copiati, abbiamo importato i dati all’interno di progetti individuali, suddividendo così per lotti le nuvole di punti non registrate. In ogni singolo progetto abbiamo raggruppato le stazioni per piano di appartenenza in modo da semplificare la comprensione dei singoli livelli.
Il software Cyclone Field 360 permette una “pre-registrazione” delle singole stazioni in modo da poter dare una coerenza ai dati rilevati.
A partire da questi dati abbiamo collegato le stazioni rimaste orfane fino ad ottenere una maglia completa come quella nell’immagine sotto, che si riferisce ad uno dei piani superiori della Caserma Colleferro.
I cerchi rossi indicano le stazioni, mentre le linee verdi i collegamenti esistenti fra di esse. A lato sono indicate le statistiche del gruppo di registrazione che danno un’idea della precisione della rilevazione in modo tale da poter monitorare costantemente l’andamento degli allineamenti.
Creazione dei loop tra stazioni
Connessioni delle stazioni di rilievo
Sono stati implementati quanti più collegamenti possibili fra stazione e stazione, creando dei loop e connessioni anche ridondanti in modo da ottenere la maglia più rigida possibile, riducendo di conseguenza l’errore di misurazione generale. Il software impiegato è Leica Cyclone REGISTER360.
Con la sua interfaccia grafica è possibile riconoscere il valore di saldo di ciascun collegamento e, grazie a una legenda di tipo semaforico che rende chiara la percentuale di affidabilità della sovrapposizione tra le scansioni, è possibile accettare il collegamento o rifiutarlo per ottenere una maggiore robustezza roto-traslando manualmente le scansioni.
Il risultato finale è una nuvola in cui è possibile ispezionare la posizione di ciascun punto, il suo colore reale acquisito dalla macchina fotografica oppure la sua intensità di riflettanza.
Nuvola di punti dell’esterno
L’immagine precedente illustra una delle nuvole di punti risultanti dall’assemblamento delle varie stazioni relative all’esterno della Caserma di Colleferro.
Nuvole di punti per la restituzione digitale in BIM della Caserma di Colleferro
Abbiamo esportato separatamente ogni piano in un file RCP per agevolare l’importazione in Autodesk Revit 2019. Per ogni piano abbiamo incluso una o più stazioni che si ripetono al piano inferiore e superiore in corrispondenza dei vani scala, per facilitare l’allineamento successivo all’interno del software BIM.
Oltre al formato RCP è stato prodotto un file LGS, formato che contiene, oltre alla nuvola di punti, anche le fotografie panoramiche. Il formato LGS si può aprire con software gratuito fornito da Leica ed è adatto alla condivisione con utenti terzi. Nell’estratto del file LGS possibile riconoscere la posizione delle singole stazioni (triangoli gialli). In blu è indicato il cono ottico della telecamera virtuale all’interno della scena.
Estratto del file LGS
Il file contiene sia le foto che la nuvola di punti sottoimposta: è quindi possibile prendere misure direttamente sulle immagini panoramiche. La porta nella figura sotto risulta essere alta 210 cm circa.
Inoltre, è possibile sezionare da ogni parte la nuvola di punti nella visualizzazione tridimensionale, muovendo i lati di un parallelepipedo ideale che la contiene. Questa funzionalità permette di facilitare operazioni di verifica della natura degli oggetti o delle relazioni tra gli elementi che compongono lo spazio.
Esempio di misurazione tridimensionale eseguita sull’immagine panoramica acquisita
3. Restituzione digitale in BIM della Caserma di Colleferro
Per la restituzione digitale in BIM della Caserma abbiamo utilizzato la tecnica del ricalco 1:1 del modello virtuale costituito dalle nuvole di punti con degli oggetti intelligenti tipici della modellazione BIM. Grazie alla sovrapposizione a monitor è possibile allineare le pareti a quelle catturate dalla nuvola o misurare altezze e spessori creando delle sezioni temporanee di lavoro.
Il primo passo è l’allineamento di tutte le nuvole dei singoli piani in un unico modello.
Modello in 3D visto da Revit
Nella sezione del modello della Caserma di Colleferro ogni nuvola di punti (evidenziata con un colore proprio) definisce un perimetro interno compatibile con quelle ai piani inferiori e superiori. Ciò significa che i dati sono affidabili e non si è incorsi in errori di rilievo.
Composizione delle nuvole di punti (sezione)
La nuvola di punti sezionata mostra una distribuzione di punti concentrata in piccoli spessori nel caso delle superfici come muri e solai.
Considerando di volta in volta la linea che meglio approssima la distribuzione dei punti è possibile identificare l’interfaccia esterna della muratura, e avendo a disposizione una nuvola completa, abbiamo identificato la posizione del lato opposto, definendo così uno spessore per l’elemento.
Questo procedimento è stato ripetuto per tutte le superfici fino alla individuazione di tutti i muri, i solai visibili, gli intradossi dei controsoffitti, gli elementi metallici della struttura esterna, le dimensioni degli infissi, i livelli di piano e le pavimentazioni, delle travi e dei pilastri visibili.
Restituzione digitale in BIM di grandi complessi
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