Academic literature on the topic 'Rilievo, Modellazione tridimensionale, Survey'

Le soluzioni tecnologiche rese oggi disponibili dalle discipline della moderna Geomatica, offrono opportunità di grande interesse per il rilevamento nel settore dei Beni Culturali, sia per quanto riguarda il momento primario del rilievo, cioè la fase di acquisizione del dato metrico, sia per quanto concerne la questione della rappresentazione per oggetti di interesse archeologico, artistico, architettonico. Lo studio oggetto della presente tesi si propone, sulla base di numerose esperienze maturate nel corso del Dottorato dal Laboratorio di Topografia e Fotogrammetria del DISTART, di affrontare e approfondire le problematiche connesse all’utilizzo della fotogrammetria digitale e del laser a scansione terrestre per applicazioni nell’ambito dei Beni Culturali. La ricerca condotta è prettamente applicata, quindi è stata primaria l’esigenza di avere a disposizione reali casi di studio su cui sperimentare le tecniche di interesse; è però importante sottolineare che questo è un campo in cui ogni esperienza presenta proprie caratteristiche e peculiarità che la rendono interessante e difficilmente descrivibile con schemi convenzionali e metodologie standardizzate, quindi le problematiche emerse hanno di volta in volta indirizzato e spinto la ricerca all’approfondimento di certi aspetti piuttosto che altri. A tal proposito è stato evidenziato dalle esperienze effettuate che il campo dei Beni Culturali è forse il più emblematico delle potenzialità rese oggi disponibili dalle moderne tecnologie della Geomatica, e soprattutto dalle possibilità offerte da un approccio integrato e multi – disciplinare di tecniche e tecnologie diverse; per questo nell’Introduzione si è voluto sottolineare questo aspetto, descrivendo l’approccio metodologico adottato in molti lavori in contesto archeologico, che include generalmente diverse tecniche integrate tra loro allo scopo di realizzare in modo veloce e rigoroso un rilievo multi – scala che parte dal territorio, passa attraverso l’area del sito archeologico e degli scavi, ed arriva fino al singolo reperto; questo approccio è caratterizzato dall’avere tutti i dati e risultati in un unico e ben definito sistema di riferimento. In questa chiave di lettura l’attenzione si è poi focalizzata sulle due tecniche che rivestono oggi nel settore in esame il maggiore interesse, cioè fotogrammetria digitale e laser a scansione terrestre. La struttura della tesi segue le fasi classiche del processo che a partire dal rilievo porta alla generazione dei prodotti di rappresentazione; i primi due capitoli, incentrati sull’acquisizione del dato metrico, riguardano quindi da un lato le caratteristiche delle immagini e dei sensori digitali, dall’altro le diverse tipologie di sistemi laser con le corrispondenti specifiche tecniche; sempre nei primi capitoli vengono descritte le caratteristiche metodologiche e tecnico – operative e le relative problematiche delle due tipologie di rilievo. Segue un capitolo sulle procedure di calibrazione delle camere digitali non professionali, imperniato sull’utilizzo di software diversi, commerciali e sviluppati in house per questo scopo, prestando attenzione anche agli strumenti che essi offrono in termini di risultati ottenibili e di controllo statistico sugli stessi. La parte finale della tesi è dedicata al problema della rappresentazione, con l’obiettivo di presentare un quadro generale delle possibilità offerte dalle moderne tecnologie: raddrizzamenti, ortofoto, ortofoto di precisione e infine modelli tridimensionali foto – realistici, generati a partire sia da dati fotogrammetrici sia da dati laser.

Le soluzioni tecnologiche rese oggi disponibili dalle discipline della moderna Geomatica, offrono opportunità di grande interesse per il rilevamento nel settore dei Beni Culturali, sia per quanto riguarda il momento primario del rilievo, cioè la fase di acquisizione del dato metrico, sia per quanto concerne la questione della rappresentazione per oggetti di interesse archeologico, artistico, architettonico. Lo studio oggetto della presente tesi si propone, sulla base di numerose esperienze maturate nel corso del Dottorato dal Laboratorio di Topografia e Fotogrammetria del DISTART, di affrontare e approfondire le problematiche connesse all’utilizzo della fotogrammetria digitale e del laser a scansione terrestre per applicazioni nell’ambito dei Beni Culturali. La ricerca condotta è prettamente applicata, quindi è stata primaria l’esigenza di avere a disposizione reali casi di studio su cui sperimentare le tecniche di interesse; è però importante sottolineare che questo è un campo in cui ogni esperienza presenta proprie caratteristiche e peculiarità che la rendono interessante e difficilmente descrivibile con schemi convenzionali e metodologie standardizzate, quindi le problematiche emerse hanno di volta in volta indirizzato e spinto la ricerca all’approfondimento di certi aspetti piuttosto che altri. A tal proposito è stato evidenziato dalle esperienze effettuate che il campo dei Beni Culturali è forse il più emblematico delle potenzialità rese oggi disponibili dalle moderne tecnologie della Geomatica, e soprattutto dalle possibilità offerte da un approccio integrato e multi – disciplinare di tecniche e tecnologie diverse; per questo nell’Introduzione si è voluto sottolineare questo aspetto, descrivendo l’approccio metodologico adottato in molti lavori in contesto archeologico, che include generalmente diverse tecniche integrate tra loro allo scopo di realizzare in modo veloce e rigoroso un rilievo multi – scala che parte dal territorio, passa attraverso l’area del sito archeologico e degli scavi, ed arriva fino al singolo reperto; questo approccio è caratterizzato dall’avere tutti i dati e risultati in un unico e ben definito sistema di riferimento. In questa chiave di lettura l’attenzione si è poi focalizzata sulle due tecniche che rivestono oggi nel settore in esame il maggiore interesse, cioè fotogrammetria digitale e laser a scansione terrestre. La struttura della tesi segue le fasi classiche del processo che a partire dal rilievo porta alla generazione dei prodotti di rappresentazione; i primi due capitoli, incentrati sull’acquisizione del dato metrico, riguardano quindi da un lato le caratteristiche delle immagini e dei sensori digitali, dall’altro le diverse tipologie di sistemi laser con le corrispondenti specifiche tecniche; sempre nei primi capitoli vengono descritte le caratteristiche metodologiche e tecnico – operative e le relative problematiche delle due tipologie di rilievo. Segue un capitolo sulle procedure di calibrazione delle camere digitali non professionali, imperniato sull’utilizzo di software diversi, commerciali e sviluppati in house per questo scopo, prestando attenzione anche agli strumenti che essi offrono in termini di risultati ottenibili e di controllo statistico sugli stessi. La parte finale della tesi è dedicata al problema della rappresentazione, con l’obiettivo di presentare un quadro generale delle possibilità offerte dalle moderne tecnologie: raddrizzamenti, ortofoto, ortofoto di precisione e infine modelli tridimensionali foto – realistici, generati a partire sia da dati fotogrammetrici sia da dati laser.

Egnazia è un importante sito archeologico localizzato in Puglia sul litorale adriatico tra Bari e Brindisi. La frequentazione più antica del territorio è datata all’età del Bronzo (XVI secolo a.C.). Il centro si dota della prima sistemazione di tipo urbano e fra l’età di Augusto e il I secolo d.C. si realizzano gli spazi e le strutture tipiche di una città romana. Alla fine del VI secolo l’abitato torna a restringersi entro l’antica acropoli e perdura fino al XIII secolo. All’interno del sito è presente un articolato sistema viario caratterizzato da un’arteria principale, la via Traiana, che attraversa Egnazia in direzione Nord Ovest-Sud Est, separa le aree pubbliche dagli spazi residenziali e produttivi e prosegue alla volta di Brindisi, divenendo un asse di rilievo anche nell’organizzazione del territorio. Da quest’ultima si snodano degli assi viari secondari con la funzione di collegare tutti i settori della città. In questa tesi vengono presentati i risultati di una ricerca multidisciplinare effettuata con lo scopo di comprendere l’articolato sistema viario della città tramite lo studio integrato di mappe storiche e moderne, l’analisi di immagini aeree e satellitari multispettrali, multi temporali, multi scalari (MIVIS, QuickBird e Google Earth), prospezioni geofisiche elettromagnetiche e rilievi tridimensionali (laser scanner) di un importante struttura quale il criptoportico. L’integrazione di più metodologie ha aumentato la probabilità di successo della ricerca poiché ha fornito informazioni oggettive tramite la valutazione della convergenza di più parametri che descrivono la stessa situazione. Questo tipo di approccio, scientifico, tecnologico ed innovativo, grazie alla collaborazione con diversi istituti di ricerca nazionali ed internazionali, è stato trasferito ed applicato infine in numerosi contesti archeologici localizzati in territorio internazionale (città romana di Doclea (Montenegro), la Fortezza di Ighram Aousser (Marocco) e i siti archeologici di Tell El Maskhuta (Egitto), Umm ar-Rasas (Giordania) e Gur (Iran)) caratterizzati da peculiari condizioni geologiche e geografiche.
Egnazia is an important archaeological site located in Puglia on the Adriatic coast between Bari and Brindisi. The oldest human settlement is dated back at the Bronze age (XVI century B.C.). The first urban system was created between the IV and III century B.C. and the typical roman structures were built between the Augustan age and the I century A.C. After the half of the IV century the settlement reduces its size in the old acropolis and it lasts until the XIII century A.C. In the roman city there is a complex road system characterized by a main road that travels through Egnazia towards North West-South East; it separates the public, productive and economic areas from the residential zone and it proceeds in the direction of Brindisi becoming an important point in the organization of the territory. This road has access to secondary axis which join or unite all the sectors of the city. In this thesis the results of a multidisciplinary research are presented. It was carried out with the purpose of understanding the road system of the city through the study of historical and modern maps, the analysis of multispectral, multi-temporal, multi-scalar aerial and satellite images (MIVIS, QuickBird, Google™ earth images), electromagnetic geophysical data and tridimensional survey (laser scanner) of an important structure like the cryptoporticus. The integration of different methodologies has enhanced the probability of success of the research since has provided objective information through the evaluation of diverse parameters describing the same situation. This scientific, technological and innovative multidisciplinary research was transferred and applied in different archaeological sites (the roman city of Doclea (Montenegro), the fortification of Ighram Aousser (Morocco), the archaeological site of Tell El Maskhuta (Egypt), Umm ar-Rasas (Jordan) and Gur (Iran) located in international countries and characterized by different geological and geographical conditions, with the collaboration between Italian and international institution of research.

The aim of this study is to investigate night Ankle Foot Orthoses, commonly prescribed to Duchenne Muscular Dystrophy patients to understand if there are margins to increase their comfort, aesthetic customization and psychological acceptance by the users, but even to improve their manufacturing process and to reduce costs. Duchenne is a rare form of muscular dystrophy affecting 1 on 3.500 male children that, at about 8 to 12 years old progressively become wheelchair bounded and with an expectation of life on the late 20 or 30 years old, since usually cardiac or pulmonary complications occur. Due to muscles’ weakening, Achilles tendon takes over on muscle tissue and starts to thicken and shrink, causing plantar flexion and retractions, while the function of AFOs is for applying a stretching force that can delay equine deformation of the feet. It is scientifically demonstrated that a constant use of night Ankle Foot Orthosis, together with physiotherapy, can extend the independent ambulation by up to two years and delay the occurrence of other complications. The PhD study was conducted from 2012 to 2014 thanks to a partnership between the Department of Architecture of Ferrara University and Parent Project Onlus for Duchenne and Becker. Moreover the thesis was endorsed by the Neuropsychiatric Department specialized in Duchenne of the Policlinico Gemelli in Rome, orthoses manufactures, experts in 3D survey, parametric design, and solid prototyping and, last but not least, by the direct contact with final users and their families. The core of the thesis was organized in three parts. In the first one, after a brief recognition on the disease, a market analysis on all the lower limb orthoses available on Italian, European and North American market was conducted. The elaborated interactive database was essential to understand the state of art, the Italian picture and the most advanced innovations and ongoing experimentations. All these data were a crucial tool in the design process. The second part focused on cultural and methodological approaches in the design of the AFO. After an overview on theories that frame the research, as Customer Centered and User Centered Design, as well as Universal Design, Inclusive Design, Design for All and Design for disabilities, a Quality Function Deployment process was chosen to translate theories into design directives. Relating user needs, technical requirements and comparison with the competitors, the scheme provides the guidelines for the design of a really innovative dorsal night AFO for DMD patients. The results of the research and future perspective are exposed in the third part. The analysis of the handcraft current processes of manufacturing suggested the opportunity of investigating the application of modern technologies aimed at the optimization of the process and the final product. Indirect survey techniques of photo-modelling or laser scanner are used to accurately reproduce the shape of the leg, while the user is sitting on a particular bench designed to acquire the foot in a stretching position and to entertain the child as he was on a rocking horse. The 3D virtual reconstruction of the limb, combined with 15 control points, is elaborated in an algorithm of parametric design to obtain a customized AFO that can be 3D printed with complete freedom of personalization to meet the tastes of the child. The results are highly promising and deserve to be further developed in future experimentations on field.

This research was focused on the exploration of 3D survey techniques at high resolution and their integration with other geophysical methods, aiming at the characterization of the archeological goods. The work was done in a multidisciplinary team, involving also the Department of Archeology of the University of Padova (prof. Jacopo Bonetto), that has been working in the archeological site of Nora (Sardegna) since many years. In particular the thesis was focused on three important ruins of the Nora site: the roman theater, the temple of Esculapio and the roman temple. With the Survey and Geomatic Laboratory, state of the art survey methodologies were applied, such as 3D laser scanner and photogrammetry. The large amount of information collected were then elaborated and processed to obtained more simple, informative and readable products of these archeological ruins. Furthermore, to investigate the material composition and the degree of conservation of the archeological manufactures, geophysical investigations were performed in collaboration with the department of Geophysics of the University of Napoli (prof. Rosa di Maio). Finally, the results from the different technologies utilized were compared and integrated to evaluate the whole status of conversion (both visible and materical) of this inestimable archeological heritage.
La ricerca è focalizzata sull’individuazione delle potenzialità’ del rilievo integrato ad alta risoluzione per la caratterizzazione del sito e del manufatto archeologico, con un'impostazione interdisciplinare e multimetodologica, per fornire una documentazione misurabile ma facilmente interpretabile, in base alle diverse esigenze di conoscenza, tutela, conservazione e valorizzazione. Grazie alla collaborazione con il prof. Jacopo Bonetto, del Dipartimento di Archeologia dell’Università di Padova, l’indagine ha riguardato tre edifici allo stato di rudere nel sito archeologico di Nora, in Sardegna: il teatro romano, il Tempio di Esculapio e il Tempio romano. In collaborazione con il Laboratorio di Rilevamento e Geomatica sono state applicate nuove metodologie ad alta risoluzione del rilevamento tridimensionale, tra cui topografia classica, fotogrammetria architettonica e laser scanner terrestre, ottenendo un'enorme quantità di dati e dimostrando la necessità di un pesante intervento dell’operatore nella loro gestione a causa della geometria spesso complessa degli oggetti rilevati. Per ampliare lo studio sull’integrazione di diverse metodologie di investigazione ad alta risoluzione per la conoscenza delle costruzioni archeologiche, la caratterizzazione materica e la valutazione del loro stato conservativo, si sono applicate tecnologie di prospezione geofisica e termografiche in collaborazione con la prof. Rosa Di Maio, e con l'ing Carosena Merola. dell'Università degli Studi di Napoli Federico II.

Technological developments available in the field of the Scientific Documentation, have given great new opportunities not only for the general subject of the Survey of the Architecture, but especially in the Cultural Heritage Survey field. New technologies have improved specific methodologies for the acquisition of information relating to the object of investigation, it represents the acquisition phase of the metrical information, and also they have given an important improvement related to the question of the representation and dissemination. This Ph.D. work thesis proposes, on the basis of many experiences developed during the Ph.D. course, thanks to the participation in many research activities of the Laboratory of Survey and of the Joint Laboratory LS3D of the University of Florence, to address and investigate through the problems related to the use digital photogrammetry and laser scanning methods for applications in the specific field of Cultural Heritage, trying to solve the main problems related to the representation techniques and linked to the use of digital systems for archive data. The research is strictly experimental and based on direct experiences and experimentations. That’s the reason why one of the primary need was to collect real study cases on which test and improve technical approaches and methodologies. At the same time it was important to emphasize that the scientific field of the Survey of the Architecture presents its own characteristics and peculiarities and it cannot hardly be approached with conventional schemes and standardized methodologies. Problems emerged during the research phases have addressed and helped the research, pushing the scientific activities in deep. The experiences performed has showed that the field of Cultural Heritage is perhaps the most emblematic in terms of presence of numerous potential available today thanks to the presence of detection technologies, and especially thanks to the possibilities offered by an integrated, multidisciplinary approach with sophisticated and different technologies. For this reason were highlighted several aspects carried out in archaeological contexts, describing the methodological approach adopted in many works. In this field usually it’s necessary to use different integrated techniques in order to rigorously implement a multiscale survey that starts from the huge metric scale of the territory, through the archaeological site “medium” metric scale until the detailed an singular excavation, down to the individual findings. This approach is characterized by having all the data and the related processing in a single, well-defined reference system. Through this constant exercise, the attention can be focused on the analysis of the two techniques which are today the most used: photogrammetry and the digital and terrestrial laser scanning methods. The thesis structure follows the classic stages of the process that from the survey lead to the representation and to the generation of the final outputs; the second and the third chapters, geared to the acquisition of the metric data, concerning the acquisition methods with laser systems and the acquisition through digital sensors; during the first chapters there are described the methodological and technical-operational characteristics and related issues of the two main survey techniques. The fourth chapter is devoted, through the illustration of the selected case studies, to the problem of two-dimensional vector and raster representation systems; the fifth chapter aims to present, through the previously illustrated case studies, an overview of the possibilities offered by modern technologies for photo-realistic three-dimensional representation, generated either from photogrammetric data, both from the laser scanner data directly and indirectly through nurbs modeling. The final part of the thesis concerns the output and in particular the systematization of the acquired and processed data for any further use. In fact, borrowing the concept of ‘smart city’, theorized over a decade ago by William J. Mitchell, the possibility to have and manage informations with digital systems allows to take advantage with the ability to integrate informations and processes quickly in a single instrument, and they can then readily make available to the end user; however, this implies a careful design of the database structure that contains the information itself. In the final part of this work is treated the problematic of the storage procedure, related to the use of the metric data that, starting from the construction of a system of three-dimensional models capable of returning scientifically correct information and re-usable also for management purposes, becomes a kind of object container real that appears completely virtual. This is not meant to be a duplicate of the reality but a system that enriched with new meanings the model itself. 3D models then are not thought of as “isolated systems”, as a pure object that might remain identical to itself over time, but they constitute a collection of digital three-dimensional models designed as an “evolving dynamic systems”, able not only to set the date, but also able to be an effective tool for the future management thanks to the return of the geometrical shape, their own materiality, in addition to being a cognitive architectural system within a georeferenced information system created for the object of the investigation. With this kind of operative system this scientific approach will be applied to an historical town center, to an archaeological site or definitely to a Cultural Architectural Heritage. Gli sviluppi tecnologici messi a disposizione nel campo della documentazione, danno notevoli opportunità per il rilevamento dell’Architettura e soprattutto per il rilievo nel settore dei Beni Culturali, sia per quanto riguarda l’acquisizione delle informazioni riferite all’oggetto d’indagine, cioè la fase di acquisizione del dato metrico, sia per quanto riguarda la questione della rappresentazione e divulgazione. Lo studio oggetto della presente tesi si propone, sulla base di numerose esperienze maturate nel corso del Dottorato e partecipando alle attività del Laboratorio di Rilievo e dal Laboratorio Congiunto LS3D dell’Università di Firenze, di affrontare e approfondire, oltre che le problematiche connesse all’utilizzo della fotogrammetria digitale e del laser a scansione terrestre per applicazioni nell’ambito dei Beni Culturali, le problematiche inerenti la rappresentazione, la fruizione e l’archiviazione dei dati digitali. La ricerca condotta è prettamente applicata, quindi è stata primaria l’esigenza di avere a disposizione reali casi di studio su cui sperimentare le tecniche di interesse; è però importante sottolineare che questo è un campo in cui ogni esperienza presenta proprie caratteristiche e peculiarità e difficilmente può essere affrontata con schemi convenzionali e metodologie standardizzate; le problematiche emerse hanno di volta in volta indirizzato e spinto la ricerca all’approfondimento di certi aspetti piuttosto che altri. A tal proposito è stato evidenziato dalle esperienze effettuate che il campo dei Beni Culturali è forse il più emblematico delle potenzialità oggi disponibili dalle tecnologie di rilevamento, e soprattutto dalle possibilità offerte da un approccio integrato e multidisciplinare di tecniche e tecnologie diverse; per questo si è voluto sottolineare questo aspetto, descrivendo l’approccio metodologico adottato in molti lavori in contesto archeologico. In questo settore si presenta generalmente l’esigenza dell’utilizzo di diverse tecniche integrate tra loro allo scopo di realizzare in modo rigoroso un rilievo multiscala che a partire dal territorio, passa alla scala del sito archeologico e degli scavi, ed arriva fino al singolo reperto; questo approccio è caratterizzato dall’avere tutti i dati e le relative elaborazioni in un unico e ben definito sistema di riferimento. In questa chiave di lettura l’attenzione si è poi focalizzata sulle due tecniche che rivestono oggi nel settore in esame il maggiore interesse, cioè la fotogrammetria digitale e il laser a scansione terrestre. La struttura della tesi segue le fasi classiche del processo che a partire dal rilievo porta alla rappresentazione ed alla generazione dei prodotti finali; il secondo ed il terzo capitolo, incentrati sull’acquisizione del dato metrico, riguardano da un lato l’acquisizione mediante sistemi laser e dall’altro l’acquisizione mediante i sensori digitali; sempre nei primi capitoli vengono descritte le caratteristiche metodologiche e tecnico-operative e le relative problematiche delle due tipologie di rilievo. Il capitolo quattro è dedicato, attraverso l’illustrazione dei casi studio selezionati, al problema della rappresentazione bidimensionale vettoriale e raster, il quinto capitolo ha l’obiettivo di presentare, attraverso i casi studio precedentemente illustrati, un quadro generale delle possibilità offerte dalle moderne tecnologie per la rappresentazione tridimensionale fotorealistica, generata a partire sia da dati fotogrammetrici, sia da dati laser, in maniera diretta e in maniera indiretta attraverso la modellazione nurbs. La parte finale della tesi riguarda l’output ed in particolare l’archiviazione e la sistematizzazione dei dati acquisiti ed elaborati, per eventuali ulteriori utilizzi. Infatti, prendendo in prestito il concetto di ‘smartcity’, teorizzato oltre un decennio fa da William J. Mitchell, disporre di contenuti in forma digitale permette di trarre vantaggi dalla possibilità di integrare informazioni e processi rapidamente in un unico strumento e poterli poi facilmente rendere accessibili al fruitore finale; tuttavia questo implica una progettazione accurata della struttura del database che contiene l’informazione stessa. In questa ultima parte viene trattata la problematica dell’archiviazione in funzione della fruizione del dato metrico che, partendo dalla costruzione di un sistema di modelli tridimensionali capaci di restituire informazioni scientificamente corrette e riutilizzabili anche per scopi gestionali, diventa una sorta di contenitore dell’oggetto reale che qui appare completamente virtuale. Questo non vuole essere un duplicato del reale ma un sistema che arricchisce di nuovi significati il modello stesso. I modelli poi non sono pensati come sistemi isolati, alla stregua di un oggetto puro destinato a rimanere identico a se stesso nel tempo, ma costituiscono una collezione di modelli tridimensionali digitali pensata come un sistema in evoluzione, capace non solo di fissare l’oggi, ma anche di essere strumento efficace per la gestione futura grazie alla restituzione della conformazione geometrica, della matericità del quale è costituita, oltre ad essere sistema conoscitivo architettonico georeferenziato all’interno di un sistema informativo creato per l’oggetto stesso dell’indagine, sia questo un centro storico, un sito archeologico o un bene culturale del patrimonio architettonico.

Rock slope instabilities represent a major hazard for human activities, often causing economic losses, property damages and maintenance costs, as well as injuries or fatalities. Rock slope stability is so one of the most important issue in mountain areas and mines. Although, in fact, rock falls along highways and railways in mountainous terrains do not pose the same level of economic risk as large-scale failures (which can cause the closure of major transportation routes for several days), the number of people killed by rockfalls tends to be of the same order as people killed by all other instabilities affecting rock slopes. An accurate characterisation of the rock mass discontinuities allows to understand the most probable failure mechanism and individuate the source area, since the local orientation of the mesh of the 3D model of the slope. A proper geostructural survey, together with a high definition 3D model of the slope, allows, in fact, to evaluate the position of source area; the geostructural survey permits also the modelling of the volume distribution of the removable blocks. The position of the source area, the position of the blocks and the high definition 3D model of the slope are fundamental parameters for the modelling of the run out of the blocks, defining so the trajectory of the blocks and the associated kinetic energy for the design of the most appropriate protection works. The estimate of the blocks volume can be conducted by means of codes that use the structural features of the rock surface to identify the boundaries of the polygons that represent the blocks. An accurate geomechanical characterisation is therefore crucial to gather information about the most probable failure mechanism, the position of source area and the volume of removable blocks. Semiautomatic methods in addition to manual methods for discontinuities extraction, have allowed to reduce the user-dependant subjectivity and the consume of time over the last few decades, to obtain details of the rock mass structures. The thesis shows the application of different tools for the structural characterisation and the stability assessment on a number of different walls affected by rockfall in open pit mines in Australia. 3D models of walls have been built since close range photogrammetric surveys using Siro3D code (Datamine SiroVision). SiroJoint (in built in the Siro3D package) has been used to manually detect the discontinuities, while DiAna, Facets plug-in of CloudCompare and I-site Studio (Maptek) codes have been used for the semiautomatic discontinuities extraction. Stereoplots of the discontinuities extracted by manual and semiautomatic methods have been so compared and kinematic indices for plane failure, wedge failure, block toppling, and flexural toppling have been calculated. The structural survey has been then used to perform the distribution of the block volume thanks to a multi-function discrete fracture network (DFN) generator and to describe removability and stability of the blocks using the Block Theory (Goodman & Shi) and the Factor of Safety (Hoek & Bray). This stability analysis has been carried out with SiroModel software (developed by CSIRO within Large Open Pit-LOP project). 3D kinematic analysis has been then performed using DiAna-K code, since the semiautomatic geostructural survey carried out with DiAna and the high definition 3D model of the slope. DiAna and DiAna-K codes has been developed within the Department of earth Sciences of the University of Florence. The integration of the 3D kinematic analysis with the stability analysis of the blocks extracted with a DFN allows to objectively quantify since remote survey data the main geometric input parameters necessary for a complete and reliable rockfall hazard analysis, such as slope high resolution morphology, source areas and volume of unstable blocks, thanks to which is possible to calculate the kinetic energy along the run out. The study is aimed to: i) evaluate how artificial cuts affect the reliability of semiautomatic discontinuities extraction methods in comparison to manual discontinuities extraction methods; ii) compare stereoplots of semiautomatic and manual discontinuities extraction in case of artificial cuts; iii) integrate 3D kinematic analysis with the stability analysis of the blocks extracted with a multi-function discrete fracture network generator. The comparison of the stereoplots of the discontinuity planes produced with SiroJoint and DiAna shows results somehow comparable; moreover, this application revealed a number of interesting advantages and drawbacks of manual and semiautomatic methods, which can be useful to overcome some current limitations and improve the quality of the remote geostructural survey and then of the rockfall simulations. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La stabilità di versanti in roccia costituisce un tipo di frana che presenta un rischio elevato. Tale rischio è elevato in considerazione della probabilità che si abbiano vittime o feriti, dei tempi di interruzione dell’infrastruttura danneggiata e dei costi della sua messa in esercizio, oltre che di installazione dei più idonei sistemi di protezione. La caduta massi è infatti uno dei rischi maggiori in aree montane, così come anche in aree minerarie. Malgrado infatti i volumi di versate mobilizzati dai crolli siano in genere minori rispetto ai volumi dei corpi di frana di altri fenomeni di versante, l’elevata velocità del fenomeno fa sì che il numero di vittime avute a causa di caduta massi sia dello stesso ordine di altri fenomeni di versante. Un’attenta caratterizzazione delle discontinuità presenti all’interno dell’ammasso roccioso consente comprendere quali meccanismi cinematici siano più probabili ed individuare le possibili aree fonte dei distacchi. Pertanto, un corretto rilievo geostrutturale, insieme ad un modello 3D ad alta definizione del pendio, costituisce un dato di input essenziale per la corretta modellazione del run out dei massi in termini di percorsi e di energie cinetiche in gioco, permettendo quindi la progettazione delle contromisure di protezione più appropriate. Sono pertanto essenziali alcuni dati per la corretta modellazione 3D della rockfall analysis: un modello del terreno 3D di alta definizione (ricavato con rilievo fotogrammetrico o laser scanning), la posizione delle aree di distacco dei blocchi ed il volume dei blocchi instabili. Un accurato rilievo geostrutturale è alla base dell’individuazione dei meccanismi e quindi delle aree la cui esposizione risulta più favorevole all’innesco di caduta massi: un accurato rilievo geostrutturale è quindi alla base di una corretta valutazione del rischio caduta massi. Negli ultimi decenni ai metodi di rilevamento manuale delle discontinuità si sono aggiunti i metodi semiautomatici di estrazione delle discontinuità, che consentono di individuare le discontinuità a partire da parametri geometrici settati dall’operatore, riducendo molto la soggettività del rilievo ed il tempo necessario. Il rilievo geostrutturale consente quindi di calcolare gli indici di pericolosità cinematica e di avere la distribuzione del volume dei blocchi rimovibili. Gli indici di pericolosità cinematica consentono di attribuire un valore a ciascuno dei cinematismi posibili (scivolamento planare, civolamento di cunei, ribaltamento di blocchi, ribaltamento di flessure) in funzione dell’orientazione del versante; se si dispone di una mesh sarà quindi possibile capire quali porzioni siano più esposte al distacco di blocchi, in ragione della loro esposizione. Il rilievo geostrutturale consente inoltre di ricavare la distribuzione del volume dei blocchi mediante l’utilizzo di codici di calcolo che costruiscono una rete discreta di discontinuità all’interno dell’ammasso roccioso, mediante una modellazione di tipo stocastico. La tesi analizza e confronta l’applicazione di diversi codici per la caratterizzazione geostrutturale e per la successiva valutazione della stabilità di versante, su vari versanti in roccia situati in miniere di tipo open-pit in Australia. I modelli 3D dei versanti in roccia sono stati ricavati tramite fotogrammetria con il software Siro3D (Datamine SiroVision). Il codice SiroJoint (Siro3D package) è stato utilizzato per il rilievo manuale delle discontinuità, mentre per il rilievo semiautomatico delle discontinuità sono stati utilizzati i codici DiAna, Facets (CloudCompare) e I-Site Studio (Maptek). Sono stati quindi ricavati e gli stereoplots delle discontinuità estratte con metodi manuali e automatici e sono stati calcolati e confrontati gli indici di pericolosità cinematica per ciascun cinematismo. Il rilievo strutturale effettuato è stato utilizzato per ricavare tramite un generatore multifunzione di un sistema di fratture continue (discrete fracture network, DFN) all’interno del software SiroModel (sviluppato da CSIRO all’interno del progetto LRGE Open Pit mines – OPS), che ha consentito a partire dalla Teoria di Goodman e Shi sulla rimovibilità dei blocchi e dal calcolo del Fattore di Sicurezza (Factor of Safety; Hoek & Bray, 1981) di comprendere la distribuzione del volume dei blocchi instabili, stabili grazie all’attrito e stabili (Type I, II e III della classificazione dei blocchi di Goodman & Shi). I blocchi sono stati estratti mediante una modellazione stocastica a partire dall’orientazione e dalla persistenza delle discontinuità. L’analisi cinematica 3D è stata condotta tramite DiAna-K, usando come dati di il rilievo semiautomatico delle discontinuità ed il modello 3D del terreno ottenuto con tecnica fotogrammetrica. I codici DiAna e DiAna-K sono stati sviluppati dal Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Firenze. L'integrazione dell’analisi cinematica 3D e dell’analisi di stabilità finalizzata alla definizione del volume dei blocchi rimovibili permette una definizione quantitativa ed oggettiva dei principali dati geometrici necessari per la modellazione del rischio di caduta massi, consentendo quindi di definire le traiettorie, la velocità e l’energia cinetica dei blocchi per una corretta progettazione degli interventi di mitigazione del rischio. Lo studio è stato finalizzato a: i) Valutare come la presenza di tagli artificiali influenzi l’applicabilità di metodi semiautomatici per l’estrazione delle discontinuità, rispetto a metodi manuali; ii) Confrontare gli stereoplot e gli indici di pericolosità cinematica dei rilievi geostrutturali effettuati con metodi manuali o con metodi semiautomatici di estrazione delle discontinuità; iii) Integrare l’analisi cinematica 3D con l’analisi di stabilità dei blocchi estratti grazie a DFN.

3D survey and advanced modeling in the study of the Forts of Rome: the Forte Monte AntenneIn the studies the authors are conducting on the entrenched camp of Rome, 3D surveys and digital models are used as means to understand constructions with the aim of developing restoration and re-utilization projects. For Forte Monte Antenne (1882-1891), the authors have carried out systematic studies of the formal and structural aspects. The data acquired from a direct survey and with laser scanner, drone and photogrammetry, integrated with data obtained from iconographic and bibliographic sources, were integrated in the creation of a digital model, which made the classification of the various elements in a structured database possible, including the verification of the relationship among the parts at varying levels, and the system of aeration ducts. Convective motions and the thermo-hygrometric and visual comfort within some of the environments, as well as thermographic surveys of the walls were conducted. The BIM model was integrated, therefore, with a MEP model. The hypothesis of restoration and possible adaptation to new functions cannot disregard the analysis of those parameters which complete the picture of environmental quality and thus of the effective potentials in repurposing of the structure.

Survey and digital modeling: a critical approach for the enhancement of the Castle of IschiaThe development and dissemination of ICT have also influenced the cultural heritage sector. In the last decade, for this reason and not only, the way of doing scientific research, documentation and enhancement has quickly changed, to such a degree to question the real benefits brought by the digitization and virtualization of the historical buildings, in the fields just mentioned. The paper is part of a research field linked to the analysis of the metric and formal reliability of 3D integrated surveying and digital modeling of architectural heritage, and to the critical evaluation of the photogrammetry and laser scanning as tools for the deep knowledge and for the dissemination of the object of study. In particular, the focus is on the majestic Aragonese Castle of Ischia –whose origins date back to the fifth century BC, located in the eastern part of the island, on an area of over 5 hectares– and on the ruins of the Cathedral of the Assumption, of the fourteenth century, preserved inside. Starting from particular analysis and coming to general methodological considerations, the research had different objectives: comparing qualitatively and quantitatively the goodness of image-based and range-based surveys of single environments, determining the spatial location of some volumes compared to others, analyzing the “Castle-Cathedral system” through the development of virtual reality applications built from photo-modeling and laser scanning at the urban scale.

The walls and moats of the city of Otranto. An integrated three-dimensional survey for studying the architectural and archaeological evidenceThe system of fortifications that rings the old town of the city of Otranto (Puglia, Italy) conserves the still visible traces of structures belonging to various historical periods, attesting to the evolution of the settlement’s defensive system from the Messapian period (fifth century BC) to the Aragonese period (sixteenth century). As part of a recent urban renewal project targeting the area of the moats, new archaeological, historic and architectural investigations were conducted. These included a painstaking analysis of the circuit of defensive walls and the broad and deep moat, which contains valuable archaeological and architectural evidence that has never before been studied. The use of advanced surveying technologies such as 3D Laser Scanners, parametric and georeferenced, enabled a holistic, synoptic and comparative reading of the structures, recording the distinctive features, building techniques, materials, alignments, range of thicknesses and losses of continuity in the walls, all of which are necessary for a correct identification of the construction phases. In addition, the data arising from the study and three-dimensional survey of some subterranean tunnels, entirely excavated in the rock in the area of the moats surrounding the Aragonese castle, have also enriched the framework of knowledge regarding specific military and defensive dynamics.

Questo scritto illustra il risultato di 3 anni di sperimentazioni e ricerche svolte in un’area urbana di prioritaria importanza nella formazione della città di Roma troppo spesso, in ragione della sua posizione non baricentrica rispetto all’attuale centro storico, trascurato dagli studi di settore. L’area presa in esame è stata una porzione del centro storico: uno stralcio del rione Monti, noto storicamente con il toponimo Suburra; nel dettaglio quella parte del Rione rimasta inclusa fra la via Panisperna, la via Cavour e via dei Fori Imperiali, che ha conservato in modo più autentico le caratteristiche del tessuto storico originario. La ricerca ha quindi attivato un processo di conoscenza della città intesa come approfondimento e analisi delle trasformazioni urbane attraverso l’indagine storico-archivistica, la lettura delle cartografie e dei documenti, lo studio tipologico, il controllo strutturale delle architetture messo in relazione alla conformazione geomorfologica del territorio ed alle trasformazioni subite dal tessuto edilizio. Contestualmente all’applicazione e verifica dei dati raccolti attraverso il rilievo e la sistematizzazione grafica. Per rendere più accessibile ed immediata la lettura di questo processo si è scelto di utilizzare la modellazione 3D per comunicare efficacemente e rendere agevole il confronto tra le successive epoche col fine di accogliere e dare una risposta innovativa alle istanze richieste dall’applicazione delle ICT nella documentazione del Cultural Heritage (Horizon 2020 - ICT for digital content and creativity). La modellazione, resa possibile dall’integrazione dei dati desumibili dalle fonti con il rilievo diretto, è stata estesa all’intera area oggetto di studio e si è soffermata sulla ricomposizione di determinati momenti della time-line. This paper shows the results of 3 years of research developped on a urban area of priority importance in the formation of the city of Rome, too often overlooked by the sector’s studies because of its not barycentric position in comparison to the actual historical center. The area is an excerpt of the Rione Monti, historically known with the toponym Suburra; in detail that Rione portion included among via Panisperna, via Cavour and via dei Fori Imperiali, which has preserved the original historic fabric characteristics. The research has then enabled a process of knowledge of the city meant as analysis of urban transformation through the historical-archival investigation, the maps and documents reading, the typological study, the architecture's structural control, all correlated to the geomorphological conformation of the territory and the urban farbic transformations. With the simultaneous application and the collected data examination through the survey and the graphic systematization. To make the reading of this process more accessible and immediate it has been chosen to use the 3D modeling to communicate and facilitate the comparison between the successive eras in order to receive and give a innovative response to the instances required by the application of ICT in the documentation of Cultural Heritage (Horizon 2020 - ICT for digital content and creativity). Modeling, possible by the integration of the data produced from the sources with the direct relief, was extended to the entire studied area and it’s been focused on the reconstruction of certain moments of the timeline.