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Il Rilievo al tempo del BIM: laser scanner e restituzione grafica

Articolo pubblicato da Hilario Bourg il 29 giugno 2020

Un buon rilievo è l'inizio di un buon progetto, soprattutto lavorando in BIM, dove cominciare con dati certi porta ad avere il pieno controllo sull'opera.

La maggior parte dei progetti nasce da una preesistenza, soprattutto in un paese come l’Italia con un importante patrimonio edilizio storico, dove oltretutto abbiamo raggiunto il punto di quasi totale saturazione del fabbisogno edilizio e dell’occupazione del suolo.

La prima operazione da compiere quando iniziamo un nuovo progetto è quindi il rilievo dell’esistente. È un’operazione lunga e dispendiosa, si sa quando comincia ma non quando finisce. Una volta ultimato il rilievo e la sua restituzione grafica, anche a distanza di mesi e quando meno ce l’aspettiamo, ecco che salta fuori una misura non correttamente acquisita che può vanificare il lavoro svolto fino ad allora.

È proprio il caso di dire, e mai la saggezza popolare dei proverbi è stata tanto azzeccata, che chi ben comincia è a metà dell’opera. Prima ancora di considerare i diversi metodi di rilievo, bisogna valutare l’approccio alla materia: eseguire un rilievo fai da te con gli strumenti tradizionali (la bindella, per intenderci), oppure affidarsi a dei professionisti del rilievo che utilizzano le stazioni totali o il laser scanner.

rilievo in cantiere

Il rilievo fai da te apparentemente non comporta costi aggiuntivi (se non consideriamo il tempo speso in cantiere) ma lascia ampi margini di errore: inesattezza del dato, aree che non sono raggiungibili, conoscenza non approfondita delle tecniche di rilievo, ecc. Oggigiorno i margini di guadagno sono tanto risicati rispetto al passato che l’unico modo per essere in attivo è di non commettere errori e non ritardare nelle consegne, il che richiede una corretta pianificazione della commessa e l’uso consapevole degli strumenti.

Affidarsi a professionisti, invece, comporta una spesa iniziale ulteriore; ma a medio-lungo termine è sicuramente vantaggiosa per la certezza del risultato e della spesa preventivata. Rimanendo sui proverbi, è il caso di dire che chi più spende meno spende. Purché, ovviamente, lo si faccia bene.

Fra le tecniche di rilievo professionali, l’uso della stazione totale ha tempi più lunghi in cantiere (bisogna rilevare uno per uno i punti nello spazio) ma permette una restituzione grafica (almeno 2D) più veloce, perché è possibile generare automaticamente le linee nel CAD. Il rilievo laser è più veloce in cantiere, ma in studio bisogna “ripassare” la nuvola di punti ottenuta.

Consideriamo comunque che i tempi di restituzione grafica della nuvola di punti non sono poi così lenti, soprattutto usando software di modellazione BIM come ARCHICAD. Inoltre, in questo modo non corriamo il rischio di trascurare alcune aree del cantiere o alcuni elementi: con la nuvola di punti abbiamo sempre tutto a disposizione, anche quegli elementi che non consideravamo importanti in un primo momento.

rilievo-BIM-gif

 

Le fasi di un buon rilievo con Laser Scanner

Le operazioni da compiere sono essenzialmente 3.

1) Pianificazione del rilievo

Il tecnico deve pianificare il rilievo individuando i punti in cui posizionare la stazione laser in modo che non rimangano zone scoperte. I punti di rilievo sono fra loro connessi tramite la registrazione della nuvola di punti, ogni porzione della nuvola è legata cioè alle altre tramite il posizionamento reciproco di ogni punto di rilievo.

2) Operazioni sulla nuvola di punti
Si possono compiere alcune operazioni sulla nuvola prima di cominciare a lavorarci, utilizzando diversi software di elaborazione.
  • Si può registrare assegnando le coordinate reali, così che quando verrà importata nel tuo file di progetto verrà posizionata nella posizione esatta;
  • Nuvole di punti troppo grandi e pesanti si possono scomporre in singole parti per gestirle più facilmente. Per alleggerire la nuvola è possibile anche togliere le informazioni relative ai colori;
  • Si possono separare gli elementi della nuvola che corrispondono a diversi oggetti nella scena, così da gestire da un lato l’edificato, dall’altro il contesto con la vegetazione o alcuni manufatti quali arredi urbani, lampioni, ecc.;
  • Si possono ricavare anche delle ortofoto, ad esempio per riportare più facilmente lo stato di degrado di una facciata;
  • Si possono ricavare delle mesh, geometrie a poligoni, dalla nuvola di punti, ma è un’operazione che viene effettuata su singole porzioni di nuvola perché le geometrie ottenute rischiano di essere piuttosto pesanti. Nell'immagine qui sotto abbiamo lasciato volutamente la visualizzazione di tutti gli spigoli che avremmo invece potuto rimuovere, proprio per evidenziare il gran numero di poligoni che deve essere gestito in questo tipo di importazioni;mesh e oggetto
  • È anche possibile vettorializzare delle sezioni della nuvola di punti ottenendo delle linee CAD dalla interpolazione dei punti.

Il più delle volte, gli stessi strumenti laser sono corredati di un proprio software di editazione. In questo video vediamo all'opera Trimble RealWorks, grazie a Spektra Srl con cui abbiamo collaborato per la restituzione della chiesa qui riportata. Un'alternativa OpenSource è CloudCompare.

Chiesa

 

 

3) Restituzione grafica della nuvola di punti

La fase di restituzione grafica inizia con l’importazione della nuvola. Innanzitutto, considera la posizione:

  • tramite inserimento automatico nel caso la nuvola sia registrata con le coordinate reali;
  • altrimenti, tramite posizionamento manuale relativo a un punto di inserimento del contesto.

Per una guida passo su come importare la nuvola di punti in ARCHICAD, puoi seguire questo video tutorial del nostro Luca Manelli.

A seguire, imposta i piani in corrispondenza dei livelli dell’edificio.

rappresentazione pianta laser scanner

Prima di iniziare il lavoro di “rilucidatura” vero e proprio, considera lo scopo del modello da cui dipende il grado di dettaglio necessario: diverso è un modello destinato a una ristrutturazione o al restauro conservativo di un’opera vincolata. In ogni caso non eccedere mai con i dettagli, ci metterai più tempo e appesantirai inutilmente il file. Il più delle volte è sufficiente riportare la posizione, le dimensioni e la forma degli oggetti, a maggior ragione se lavori in un processo BIM dove la granularità del dato viene regolata attraverso norme codificate e concordate.

Nel caso di geometrie particolarmente complesse, sarai probabilmente tentato di importare delle mesh ottenute direttamente dalla nuvola di punti. Attenzione però al peso degli oggetti ottenuti, che rischia di rallentare (anche significativamente) il tuo lavoro. Piuttosto è utile spendere del tempo per comprendere la natura dell’oggetto e riprodurlo partendo dal suo principio costruttivo; ad esempio, le volte di copertura di una chiesa possono essere riprodotte all’interno del tuo software o tramite il supporto di strumenti di modellazione avanzata come Grasshopper.

volte parametriche


Per l’apparato decorativo valgono le considerazioni fatte prima, ricordando che la nuvola è sempre a disposizione su un lucido apposito da spegnere e accendere secondo necessità. Spesso l’aspettativa che si crea rispetto a una nuova tecnologia è molto alta, forse troppo, e ciò non permette di percepirne il reale potenziale in relazione alle proprie necessità. Prima del rilievo laser probabilmente non avremmo preso in considerazione di riprodurre le volute di un capitello corinzio, anzi, non ne avremmo sentito nemmeno l’esigenza.

Per quanto riguarda le ortofoto, si possono usare applicate a prospetti e sezioni oppure direttamente sul modello 3D.

ortofoto 3D

 

Vantaggi e funzioni del rilievo laser

Ora che hai virtualizzato l’edificio con margini di errore limitati (e di cui sei pienamente consapevole), hai il pieno controllo del tuo progetto: puoi riprodurre, misurare, modificare ogni minimo e remoto anfratto dell’edificio, valutandone l’aspetto e il degrado. Di fronte a qualsiasi contestazione, sia dell’impresa che del committente, avrai la certezza, senza spostarti dallo studio, di aver operato correttamente. La nuvola di punti è lì a testimoniarlo, oggi e fra dieci anni.

Il rilievo laser è utilizzato anche nei cantieri per la verifica dell’As Built confrontando l'avanzamento reale dei lavori con le disposizioni del progetto. È possibile federare la nuvola di punti con i modelli prodotti e a necessità condurre l’analisi delle interferenze per individuare automaticamente le discrepanze fra reale e virtuale, impostando il grado di tolleranza voluto.

Il rilievo laser può essere abbinato all’uso dei droni per rilevare porzioni di edificio altrimenti irraggiungibili. In tal caso può essere conveniente utilizzare il rilievo fotogrammetrico che impiega l’interpolazione di più fotografie con tempi di risposta molto più veloci ma con precisione inferiore rispetto al laser: la combinazione droni + aerofotogrammetria è infatti l’ideale per scansioni a scala urbana o territoriale. Per saperne di più potete riguardare questo webinar di qualche tempo fa ma che troverete di sicuro interesse. Ecco un piccolo assaggio.

 

rilievo aerofotogrammetrico

 

 

Il rilievo laser conviene sempre?

A partire da quale dimensione del progetto o della commessa il rilevo laser conviene effettivamente? Esiste una dimensione o un importo lavori al di sotto dei quali non è il caso di sobbarcarsi questo ulteriore onere?

Probabilmente, per ristrutturare un piccolo appartamento l’uso del rilievo laser è superfluo. Ma come sempre accade con le nuove tecnologie, la soglia è destinata a scendere e quello che fino a qualche anno fa era esclusiva di realtà importanti, diventa invece uno strumento accessibile ai più, anche per progetti di medie o piccole dimensioni.

Abbiamo distinto inizialmente due approcci al rilievo: il fai da te con strumenti tradizionali e l’impiego di strumenti avanzati tramite professionista incaricato.

Esiste una terza via, che è l’utilizzo in proprio del Laser Scanner. Sempre più spesso i fornitori della tecnologia noleggiano la strumentazione, che diventa di sempre più facile utilizzo: la registrazione delle posizioni reciproche dei punti di rilievo è ormai un’operazione che viene eseguita in automatico e l’utilizzo dei software di post produzione è decisamente più semplice rispetto al passato.

sezione 3D

In un possibile scenario, lo Studio (anche un piccolo studio o un singolo professionista), in vista di un incarico importante, noleggia l’attrezzatura e svolge il rilievo da sé, pur con il supporto dei tecnici della ditta fornitrice. Dopo il rilievo che gli ha permesso di ammortizzare la spesa, almeno in buona parte, l’attrezzatura resta a disposizione per ulteriori rilievi per i propri lavori, oppure come servizio offerto ad altri studi. Quel che è certo è che, dopo averlo provato, difficilmente riuscirete a tornare indietro.

Se volete approfondire l'argomento e vedere più da vicino il progetto che avete visto qui rappresentato, potete vedere la registrazione del webinar Il rilievo al tempo del BIM sul canale Youtube di GRAPHISOFT ITALIA.

 

 

 


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Topics: Il Metodo BIM

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