Dal costruito al digitale: La rivoluzione nel rilievo architettonico

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Sviluppo

Dal costruito al digitale: La rivoluzione nel rilievo architettonico

Quali sono le sfide e le opportunità che vengono introdotte dalle tecnologie di rilievo laser e fotogrammetriche nel campo del rilievo? Ma soprattutto ne vale sempre la pena? Cerchiamo di fare un pò di chiarezza. E vediamo se ci riusciamo.

Servizi 4.0, BIM, Restituzione, Rilievo

di Nicola Tasselli Arch. PhD.

In 30 secondi

Il rilievo architettonico moderno, tramite scansione laser e Structure from Motion, trasforma gli edifici reali in modelli BIM e CAD. Questo processo, sebbene richieda un investimento iniziale e competenze specifiche, offre una precisione ineguagliabile e riduce i tempi per progetti complessi. I benefici includono una migliore gestione del patrimonio, qualità progettuale e risparmi a lungo termine, rendendo l’investimento conveniente per la maggior parte degli interventi significativi. In sintesi, è una metodologia che vale la pena adottare per l’efficienza e il valore aggiunto che apporta.

Nel testo poi ti spiego meglio.

Il passaggio dall’oggetto reale alla sua copia digitale in architettura, attraverso tecniche come la scansione laser e la Structure from Motion (SfM), rappresenta una vera e propria rivoluzione nel campo del rilievo e della gestione del patrimonio costruito. Queste tecnologie consentono di acquisire una mole impressionante di dati geometrici e visivi, che vengono poi elaborati per sintetizzare modelli tridimensionali BIM (Building Information Modeling) e rappresentazioni bidimensionali CAD (Computer-Aided Design).

Il processo di digitalizzazione: Tecniche e output
La scansione laser 3D si basa sull’emissione di raggi laser che misurano la distanza da migliaia di punti sulla superficie dell’oggetto, creando una nuvola di punti estremamente densa e precisa. La Structure from Motion (SfM), invece, utilizza una serie di fotografie acquisite da diverse angolazioni per ricostruire la geometria 3D dell’oggetto, estraendo informazioni sulla profondità da algoritmi di computer vision.

Una volta acquisita la nuvola di punti o il modello 3D generato dalla SfM, il passaggio successivo è la sua trasformazione in un modello BIM parametrico. Questo processo implica la modellazione di elementi architettonici (muri, solai, finestre, porte) a partire dai dati acquisiti, associando a essi informazioni non solo geometriche, ma anche di natura alfanumerica (materiali, proprietà termiche, costi, ecc.). Contemporaneamente, o in alternativa, è possibile estrarre dal modello 3D le tradizionali rappresentazioni bidimensionali CAD (piante, sezioni, prospetti), garantendo una coerenza geometrica impensabile con i metodi tradizionali di rilievo.

Implicazioni del passaggio dal reale al digitale

Il passaggio dal reale al digitale comporta diverse implicazioni fondamentali:

Perdita di Informazioni vs. Sintesi dei Dati: Se da un lato l’acquisizione digitale può sembrare una “fotografia” perfetta della realtà, è cruciale comprendere che ogni tecnologia di scansione ha i suoi limiti di risoluzione e precisione. Pertanto, c’è una sintesi dei dati in atto, in cui le informazioni più rilevanti vengono estratte e strutturate. La “perdita” si verifica solo se il processo di acquisizione o di modellazione non è adeguatamente pianificato per catturare tutti i dettagli pertinenti all’obiettivo finale. Paradossalmente, il digitale può anche rivelare dettagli che sfuggirebbero all’occhio umano o alle tecniche di rilievo manuale.

Apporto umano e competenza tecnica: L’idea che queste tecnologie rendano superfluo l’intervento umano è errata. L’apporto umano dei tecnici è non solo fondamentale, ma richiede la formazione di competenze specialistiche. Dalla pianificazione del rilievo, alla gestione dei dati, dalla modellazione BIM alla post-produzione delle immagini, la capacità critica e l’esperienza del professionista sono insostituibili per garantire l’accuratezza e l’utilità del prodotto finale.

Tempistiche, formazione e conoscenza acquisita

Tempi per le lavorazioni: L’investimento iniziale in termini di tempo e risorse per l’acquisto e la padronanza delle tecnologie può sembrare significativo. Tuttavia, per progetti di una certa complessità e dimensione, i tempi di lavorazione complessivi si riducono drasticamente rispetto ai metodi tradizionali. L’acquisizione dei dati è spesso più rapida e la successiva modellazione, sebbene impegnativa, beneficia della precisione e della completezza della nuvola di punti. La possibilità di estrarre in autonomia qualsiasi informazione geometrica dal modello 3D in qualsiasi momento è un risparmio enorme.
Formazione del personale: È indispensabile investire nella formazione del personale. Non si tratta solo di imparare a usare il software, ma di comprendere i principi alla base delle tecnologie, le loro limitazioni, le migliori pratiche di acquisizione e le metodologie di modellazione. Questo richiede un cambiamento di mentalità e l’acquisizione di nuove competenze professionali.
Conoscenza acquisita: Il risultato più prezioso è la conoscenza acquisita dell’oggetto architettonico. Il modello digitale diventa un gemello dell’edificio reale, un archivio dinamico di informazioni che può essere interrogato per scopi di progettazione, gestione, manutenzione, restauro, efficientamento energetico e valorizzazione.

Vale la Pena? Risultati attesi e soglia minima
Assolutamente sì, ne vale la pena! I risultati attesi per chi investe in questo processo sono molteplici e di grande valore:

  • Precisione e affidabilità: Rilievi e modelli con una precisione e affidabilità ineguagliabili, riducendo errori e imprecisioni.
  • Efficienza e riduzione dei costi: Minori tempi di rilievo in campo e di rielaborazione in ufficio, con conseguente riduzione dei costi operativi a lungo termine.
  • Gestione del patrimonio: Creazione di una banca dati completa e aggiornata del patrimonio immobiliare, fondamentale per la manutenzione predittiva, la gestione degli spazi e la pianificazione di interventi futuri.
  • Qualità progettuale: Supporto decisionale nella fase progettuale grazie alla disponibilità di dati completi e coerenti.
  • Collaborazione migliorata: Facilitazione della collaborazione tra i diversi attori del processo edilizio grazie a un modello informativo condiviso.
  • Valorizzazione del bene: Strumento potente per la documentazione e la valorizzazione di beni culturali e architettonici.

Esiste una dimensione minima per cui è conveniente investire in un rilievo basato su nuvola di punti?
Per quanto riguarda la dimensione minima per cui “ne vale la pena” (investimento/metro quadro), non esiste una risposta univoca, poiché dipende da numerosi fattori come:

  • Complessità dell’oggetto: Un edificio con geometrie complesse e molti dettagli trarrà maggiori benefici rispetto a una struttura semplice.
  • Scopo del rilievo: Se l’obiettivo è solo una documentazione sommaria, i metodi tradizionali potrebbero essere sufficienti. Se invece si punta a un restauro conservativo o a un intervento di efficientamento energetico, la digitalizzazione è quasi indispensabile.
  • Frequenza di utilizzo: Se l’azienda o il professionista intende utilizzare queste tecnologie regolarmente, l’investimento iniziale si ammortizzerà più rapidamente.
  • Valore dell’immobile: Per immobili di alto valore storico o culturale, l’investimento è sempre giustificato per la documentazione e la conservazione.

Tuttavia, si può affermare che, per progetti che superano una certa soglia di complessità o dimensione (ad esempio, edifici di medie e grandi dimensioni, complessi storici, infrastrutture), l’investimento in scansione laser e SfM, con la successiva modellazione BIM, diventa non solo vantaggioso ma spesso economicamente più conveniente rispetto ai metodi tradizionali. Anche per interventi su singole unità immobiliari, ma con l’esigenza di dettagli elevati o per integrazione in un contesto urbano più ampio, l’approccio digitale può risultare preferibile.

In sintesi, il passaggio dal reale al digitale nell’architettura non è solo un’evoluzione tecnologica, ma un cambiamento di paradigma che apre nuove opportunità per la gestione, la progettazione e la valorizzazione del costruito, richiedendo e al contempo premiando l’aggiornamento e la specializzazione delle competenze umane.

Simulazione di edifici digitali: Dal piccolo al grande

Capisco la tua esigenza di contestualizzare l’investimento in rilievo digitale per diverse tipologie e dimensioni di edifici. Non potendo fornire un calcolo preciso di costi per metro quadro – poiché questi variano enormemente in base alla complessità geometrica, al livello di dettaglio richiesto, alla destinazione d’uso e al contesto specifico (es. accessibilità, necessità di ponteggi) è possibile però simulare un’analisi qualitativa dei benefici e delle implicazioni per ciascun caso. Naturalmente si tratta di una approssimazione.

Caso 1: Edificio Residenziale (60 mq)
Tipologia:
Appartamento

Processo:
Per un edificio di queste dimensioni, il rilievo digitale (anche con scansione laser o SfM) può sembrare un’eccesso se l’unico scopo è una semplice pianta catastale. Tuttavia, diventa estremamente vantaggioso quando l’obiettivo è:

  • Ristrutturazione o efficientamento energetico: La nuvola di punti permette di creare un modello BIM preciso per calcolare i volumi, le superfici disperdenti, individuare le stratigrafie murarie (se si integra con indagini termografiche) e posizionare nuovi impianti o arredi su misura.
  • Variazioni catastali complesse: Per geometrie articolate o difformità da sanare, il rilievo digitale è più rapido e preciso del rilievo manuale.
  • Documentazione pre-vendita/affitto: Un modello 3D navigabile o render fotorealistici possono valorizzare l’immobile.

Benefici e Criticità:

Vantaggi: Rapidità di acquisizione, precisione elevata, possibilità di creare modelli BIM dettagliati per progettazioni complesse o per la gestione del “gemello digitale”.
Criticità: Il costo iniziale per la strumentazione o il servizio potrebbe pesare maggiormente sul budget rispetto a immobili più grandi se l’uso è occasionale. La dimensione contenuta potrebbe far percepire come eccessiva la tecnologia, ma in realtà è la complessità dei dettagli a determinarne l’utilità.
Costo/Beneficio: L’investimento è giustificato se si prevede un intervento di riprogettazione significativo o se il professionista utilizza regolarmente queste tecnologie per più progetti.

Caso 2: Edificio Residenziale (100-150 mq)
Tipologia: Appartamento ampio, villetta a schiera o bifamiliare.

Questa dimensione è spesso uno “sweet spot” per l’applicazione delle tecnologie di rilievo digitale.

  • Rilievo: Una o due giornate di scansione laser o rilievo fotogrammetrico con drone (per l’esterno) e camera (per l’interno).
  • Elaborazione: Da 2 a 5 giorni di post-produzione della nuvola di punti e modellazione BIM di base (murature, solai, infissi).
  • Output: Modello BIM as-built, piante, sezioni, prospetti precisi, misurazioni automatiche di superfici e volumi.

Benefici e Criticità:

Vantaggi: Ottimo rapporto costo/beneficio per progetti di ristrutturazione, ampliamento o manutenzione. La precisione riduce gli errori in fase di progettazione e in cantiere. Si possono estrarre in autonomia tutti i dettagli necessari in qualsiasi momento, riducendo la necessità di sopralluoghi aggiuntivi.
Criticità: Richiede comunque competenze specifiche e software dedicati. La fase di modellazione dal dato acquisito è quella più onerosa in termini di tempo, ma è anche quella che crea il valore aggiunto maggiore.
Costo/Beneficio: L’investimento è quasi sempre conveniente per interventi di riqualificazione o per chi vuole avere un controllo totale sull’immobile.

Caso3 : Edificio specialistico (500 mq)
Tipologia: Clinica, scuola, ufficio complesso, biblioteca, museo. Caratterizzato da impianti complessi, suddivisioni interne articolate e requisiti specifici.

Processo:
Qui il rilievo digitale diventa non solo vantaggioso, ma spesso indispensabile.

  • Rilievo: Più sessioni di scansione laser, spesso integrate con rilevamento di impianti (HVAC, elettrico, idraulico) e dettagli strutturali. Potrebbe essere necessaria una scansione aerea con drone per coperture e prospetti elevati.
  • Elaborazione: Settimane di lavoro per la pulizia della nuvola di punti, la segmentazione e la modellazione BIM dettagliata, inclusi gli impianti (BIM MEP – Mechanical, Electrical, Plumbing).
  • Output: Modello BIM federato (architettonico, strutturale, impiantistico), planimetrie di sicurezza, schemi impiantistici, supporto alla gestione dell’edificio (Facility Management).

Benefici e Criticità:

Vantaggi: Massima precisione per la gestione di spazi complessi e sistemi impiantistici interconnessi. Indispensabile per la manutenzione predittiva, la simulazione di interventi di efficientamento e la pianificazione di modifiche strutturali o impiantistiche. Riduzione drastica di errori e interferenze in fase di progettazione e cantiere.
Criticità: Costo iniziale elevato per l’attrezzatura o il servizio specialistico. Richiede team con competenze avanzate in rilievo 3D e modellazione BIM specialistica.
Costo/Beneficio: L’investimento è ampiamente ripagato dalla riduzione dei rischi, dall’ottimizzazione dei processi e dalla creazione di un asset digitale per la gestione a lungo termine dell’edificio. Per queste tipologie, non farla digitalmente significa quasi sicuramente andare incontro a problemi e costi maggiori in fase esecutiva.

Caso 4: Edificio industriale (1000 mq)
Tipologia: Capannone produttivo, magazzino, centro logistico. Spazi ampi, spesso con macchinari complessi, strutture prefabbricate, vie di fuga e sistemi antincendio.

Processo:
Il rilievo digitale è la scelta ottimale e più efficiente.

  • Rilievo: Scansione laser rapida e precisa delle grandi superfici e delle strutture portanti. Drone per rilievo di coperture, facciate e layout del sito. Particolare attenzione a eventuali vincoli strutturali o impiantistici.
  • Elaborazione: Pulizia e registrazione delle scansioni, modellazione BIM degli elementi strutturali, dei percorsi logistici e degli impianti principali (es. ventilazione, linee di produzione).
  • Output: Modello BIM per la pianificazione layout, l’installazione di nuovi macchinari, la verifica delle vie di fuga, l’aggiornamento della documentazione di sicurezza e la gestione delle manutenzioni.

Benefici e Criticità:

  • Vantaggi: Enorme risparmio di tempo e risorse rispetto al rilievo manuale per grandi superfici. Alta precisione per la pianificazione logistica e l’integrazione di nuove tecnologie o macchinari. Fondamentale per la sicurezza e la conformità normativa. Ottima base per la simulazione di flussi produttivi.
  • Criticità: La dimensione richiede strumenti professionali ad alta velocità di scansione. La mole di dati generata è considerevole e necessita di hardware e software potenti.
  • Costo/Beneficio: L’investimento è altamente redditizio. Permette di evitare blocchi della produzione per rilievi manuali prolungati e garantisce una pianificazione degli spazi estremamente efficiente.

In conclusione: Quando ne vale la pena?
Non esiste una “dimensione minima per metro quadro” universale, ma piuttosto una soglia di complessità e valore del dato.

Per progetti semplici di piccole dimensioni, se l’obiettivo è solo una documentazione base, il rilievo tradizionale potrebbe essere ancora sufficiente. Ma se si cerca precisione, velocità di acquisizione, riusabilità dei dati per scopi diversi (dalla progettazione alla gestione) e una riduzione degli errori, il digitale vince anche qui.
Per progetti di medie e grandi dimensioni, e per edifici con geometrie complesse o impianti articolati (edifici specialistici e industriali), il rilievo digitale è non solo conveniente ma spesso la scelta obbligata per garantire efficienza, precisione e una gestione ottimale del bene nel tempo.
L’investimento iniziale si ammortizza rapidamente non solo per il tempo risparmiato in campo, ma soprattutto per la qualità del dato che si ottiene, che permette di prendere decisioni migliori, ridurre i costi di rifacimento o di errori in cantiere e avere un asset informativo prezioso per tutta la vita utile dell’edificio.

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