Come usare laser scanner e droni nel rilievo digitale per lo Scan-to-BIM

Quando si interviene su un edificio, un impianto o un’infrastruttura esistente, la qualità del progetto dipende dall’affidabilità dei dati disponibili. Elaborati non aggiornati, misure parziali e differenze tra documentazione e stato reale possono generare errori, varianti e nuovi sopralluoghi.

I rilievi digitali permettono di acquisire la geometria dell’esistente e di costruire una base verificabile per i processi di Building Information Modelling (BIM). Il risultato dell’acquisizione non è però automaticamente un modello BIM o un gemello digitale: i dati devono essere controllati, organizzati e trasformati in funzione degli usi richiesti dal committente.

Il processo Scan-to-BIM collega il rilievo strumentale alla modellazione informativa. La nuvola di punti descrive lo stato di fatto attraverso milioni di punti referenziati nello spazio secondo un sistema di coordinate prescelto; il modello, sviluppato sulla base del rilievo, seleziona e struttura geometrie e informazioni secondo obiettivi e usi richiesti.

Il laser scanner terrestre misura la distanza tra lo strumento e le superfici attraverso impulsi laser, acquisendo rapidamente una grande quantità di punti. Per rilevare un ambiente o un manufatto vengono effettuate scansioni da più posizioni, poi registrate in un unico sistema di riferimento. A questo può essere integrata la realizzazione, in sede di scansione, di immagini HDRI a colori per la mappatura dei materiali. Il risultato è una nuvola di punti tridimensionale che documenta geometrie, ingombri, relazioni spaziali e materiali difficili da rappresentare con il solo rilievo manuale.

La precisione non deve però essere descritta come un valore sempre “millimetrico”. L’accuratezza effettiva dipende dallo strumento, dalla distanza dalle superfici, dal numero e dalla posizione delle scansioni, dai materiali rilevati, dalle condizioni ambientali e dalle modalità di allineamento e verifica dei dati. Anche la densità della nuvola di punti deve essere proporzionata allo scopo: un rilievo destinato alla progettazione impiantistica richiede informazioni diverse rispetto a una ricognizione generale per la gestione immobiliare.

Prima dell’acquisizione è quindi necessario stabilire l’uso finale del dato, le tolleranze ammesse, le aree prioritarie e il livello di approfondimento richiesto.

Il laser scanner è particolarmente adatto per ambienti interni ed esterni di opere puntuali quali, ad esempio edifici civili, locali tecnici, strutture, impianti e manufattiinterrati e fuori terra caratterizzati anche da geometrie articolate. Può supportare la verifica delle interferenze tra stato di fatto e nuovo progetto, la progettazione di interventi di riqualificazione, la restituzione as-is o as-built e l’aggiornamento della documentazione tecnica.

All’interno del workflow Scant to BIM, la nuvola di punti viene pulita, registrata, georeferenziata quando necessario e sottoposta a controlli di coerenza. Solo dopo queste attività può essere utilizzata per costruire il modello informativo, restituzione dello stato dei luoghi rilevato. Il modello non deve riprodurre ogni punto acquisito, ma tradurre gli elementi e gli attributi necessari agli obiettivi dell’incarico. In questo modo il rilievo digitale diventa uno strumento operativo di importanza centrale come base e come strumento di verifica della correttezza geometrica del modello informativo stesso.

I droni integrano il rilievo nelle aree esterne, sulle coperture, sui prospetti elevati e nei punti difficili o rischiosi da raggiungere da terra. A seconda dell’equipaggiamento e dell’obiettivo, possono acquisire immagini per la fotogrammetria oppure dati ottenuti con sensori Light Detection and Ranging (LiDAR). Il volo deve essere pianificato in relazione all’accessibilità dei luoghi, alla superficie da rilevare, alla risoluzione richiesta e alle condizioni operative.

Nella fotogrammetria, immagini sovrapposte vengono elaborate per ricostruire la geometria tridimensionale dell’area o del manufatto. Il processo può produrre nuvole di punti, modelli di superficie e ortofoto, cioè immagini geometricamente corrette e utilizzabili come base di misurazione. La qualità dell’output dipende dalla pianificazione del volo e dalla presenza di punti di controllo o riferimenti topografici.

Il drone è utile per superfici estese, coperture, aree esterne e porzioni non facilmente accessibili. Non va invece presentato come sostituto generalizzato del laser scanner o come soluzione per il rilievo degli interni. Le due tecnologie rispondono a esigenze differenti: il laser scanner offre un controllo diretto delle geometrie di dettaglio; il drone amplia la copertura e documenta zone che richiederebbero accessi complessi.

Nei progetti più articolati, l’approccio integrato permette di unire acquisizioni terrestri e aeree in un unico sistema di riferimento. È una soluzione utile per impianti, infrastrutture, patrimoni immobiliari e asset tecnici nei quali interni, coperture, prospetti e contesto esterno devono essere letti come parti dello stesso sistema.

Per Alfa Solutions, il valore dei rilievi digitali si inserisce in una strategia più ampia di digitalizzazione degli asset. Il focus non è produrre un modello complesso indipendentemente dalle necessità del cliente, ma costruire un processo graduale e scalabile, nel quale dati e livelli di approfondimento siano proporzionati alle finalità previste dall’incarico. Questo approccio è rilevante per multiutility, nella gestione di asset del ciclo idrico e dei rifiuti e dell’intero patrimonio impiantistico ed immobiliare, organizzazioni private e pubbliche nonché proprietari immobiliari che devono aggiornare la conoscenza del proprio patrimonio tecnico.

Dopo il rilievo, i modelli point cloud (nuvole di punti), possono essere gestiti nell’Ambiente di condivisione dati (ACDat) al pari dimodelli informativi e documenti, nel rispetto dei flussi informativi codificati dalle norme UNI EN ISO 19650. L’ACDat consente di gestire versioni, accessi, permessi, revisioni e responsabilità, rendendo disponibili informazioni affidabili ai soggetti autorizzati.

Un rilievo digitale efficace si misura quindi nella capacità di collegare l’acquisizione alla decisione. Laser scanner e droni sono strumenti diversi e complementari; il risultato dipende dalla scelta della tecnologia, dalle competenze e dagli standard qualitativi del fornitore, dalla possibilità di eseguire e documentare verifiche di correttezza e dalla definizione preventiva di obiettivi e usi del modello point cloud anche in rapporto ad un eventuale processo Scan-to-BIM. Solo così la rappresentazione dell’esistente può diventare una base concreta per progettare interventi, gestire la manutenzione e migliorare la conoscenza dell’asset.