Consolidamento di una cavità carsica attraverso il rilievo laser scanner 3D

Rilievi laser scanner di una cavità carsica

Analisi della stabilità di una cavità carsica

I rilievi laser scanner tridimensionale sono un ottimo metodo per il Consolidamento di una cavità carsica. Difatti spesso gli ambienti carsici presentano geometrie estremamente articolate dove le forme più differenti si manifestano sotto forma di stalattiti, stalagmiti, drappeggi, cascate, et. In questi contesti realizzare un progetto di Consolidamento di una cavità carsica è estremamente complesso e non può prescindere da un accurato rilievo geometrico.

I rilievi geometrici nelle cavità carsiche sono spesso eseguiti con tecniche speleologiche (bussola, inclinometro e metro) e, talora, con teodolite. Il problema di queste tecniche è la grossa approssimazione per i rilievi speleologici e la frequente impossibilità di esecuzione per problemi logistici per quelli con stazione totale. In questi contesti i rilievi laser scanner con scanner di ultima generazione – ovvero piccoli, leggeri, con sovrapposizione automatica delle singole nuvole di punti- sono ottimi strumenti di rilievo.

La metodologia del rilievo laser scanner consente di rilevare le superfici con una maglia di acquisizione sub-centimetrica. Il risultato è un modello tridimensionale di punti caratterizzati dalle coordinate XYZ, dalla “riflettanza” legata alla tipologia del materiale rilevato (calcare, tufo, ecc.) e dai valori di colore (RGB). Il risultato è un «fermo immagine» (CRISTALLIZZAZIONE) della scena alla data dell’acquisizione, facilmente navigabile e condiviso attraverso il servizio di cloud-computing. I dati acquisiti con i rilievi laser scanner (LST) sono elaborati con software di post-processing dedicati, al fine di unire le scansioni effettuate dalle differenti scan position.  L’unione delle scansioni viene eseguita utilizzando i target di riferimento. La georeferenziazione avviene attraverso ground control points installati nell’intorno dell’area in esame. Le coordinate sono acquisite con stazione totale e GPS. Il modello numerico reale, ottenuto dalle unioni delle scansioni, sarà poi filtrato da elementi ridondanti e spuri. La nuvola di punti ottenuta dai rilievi laser scanner viene, successivamente, sottoposta, attraverso diversi programmi di modellazione 3D, alle seguenti elaborazioni:

• DECIMAZIONE consiste nella riduzione dei punti a vari livelli di dettaglio, in modo da poter realizzare modelli triangolati con diverso passo di campionamento, per renderli utilizzabili in vari contesti di visualizzazione e fruizione, in funzione anche della risoluzione richiesta per le scale di rappresentazione previste
• TRIANGOLAZIONE e costruzione della TIN alla risoluzione scelta
• Dalla nuvola di punti risultante da i rilievi laser scanner si crea una MESH TRIDIMENSIONALE dell’area rilevata impostando il grado di dettaglio dei triangoli che la compongono, che dipende dalla risoluzione iniziale delle scansioni.
• Ulteriori elaborazioni dei rilievi laser scanner sono rappresentate da:
  • elaborazione modelli TIN tematici – Attraverso l’interpolazione della nuvola di punti opportunamente disposta in un sistema di coordinate definite (relativo o assoluto, planimetrico e prospettico) è possibile, grazie all’utilizzo di software topografici e GIS, eseguire analisi spaziali dei dati che permettano di ricavare informazioni utili alle analisi tematiche.
  • confronto tra nuvole dei punti acquisiti in fase successiva alla “fase 0“
  • calcolo degli spostamenti nel campo bidimensionale (confronto tra sezioni)
  • calcolo degli spostamento del campo tridimensionale (confronto tra superfici) e mappatura degli scostamenti.