La Fortezza della Verruca
Rilievo Architettonico, Fotogrammetria Aerea, UAV, Beni Culturali, Scansioni Laser
Tutti i dati del seguente caso studio sono stati gentilmente forniti dal Professor Giovanni Pancani del Dipartimento di Architettura DIDA dell’Università degli Studi di Firenze.
Il Prof. Pancani, coordinatore del progetto con il Dott. Ph.D. Matteo Bigongiari, ha eseguito il rilievo della Fortezza della Verruca insieme ad un gruppo di studenti del dipartimento.
La Fortezza della Verruca
La fortezza – o “Rocca” – della Verruca, è un’antica roccaforte militare in rovina, a pianta quadrilatera, situata in Toscana sui Monti Pisani, tra i comuni di Vicopisano e Calci. Malgrado la scarsa presenza di documenti originali che ne attestino con precisione il periodo di costruzione, la maggior parte degli storici ne colloca la nascita tra il XII e il IX secolo. La sua importanza in quei secoli era dovuta soprattutto alla sua posizione strategica in cima ad uno sperone roccioso e alla sua notevole altezza (525 m sul livello del mare), che la fecero diventare una struttura difensiva cruciale per la Repubblica Pisana, prima di essere abbandonata definitivamente nel XV secolo.
Infatti, ad oggi questa fortezza in pietra si presenta in un forte stato di degrado: in mezzo alla vegetazione si erge la cinta muraria (oggi solo parzialmente merlata) la quale collega i torrioni circolari e i bastioni dei quattro lati della rocca. Lo spazio interno, totalmente invaso da detriti, vegetazione, e massi rocciosi del Monte Verruca, comprende una piccola piazza d’armi e i resti di ciò che molti pensano fosse la struttura architettonica di una chiesa (Fig. 1).
Gli obiettivi del rilievo e la raccolta dati
La posizione non facilmente raggiungibile e a tratti inaccessibile della rocca della Verruca hanno chiaramente influenzato la scelta delle modalità di rilievo da utilizzare. In tal senso, la fotogrammetria e il laser scanner si sono fin da subito rivelati la soluzione ideale e non invasiva per ricostruire in 3D il rudere. Lo scopo finale del progetto consisteva nel ricavare tutta una serie di piante, prospetti, sezioni e ortofoto, indispensabili per operare analisi strumentali attraverso lo studio del profilo morfologico della rocca e individuarne il grado di lesioni e deformazioni.
La raccolta dei dati risale all’aprile del 2019, in cui è stato utilizzato un laser scanner Leica RTC360 e un drone Leica AX20 equipaggiato con una fotocamera mirrorless full-frame Sony α7R II, avente un sensore CMOS da 42,4 MP. Sono inoltre stati posizionati 9 target a terra di cui sono state ricavate le corrispondenti coordinate GPS.
L’utilizzo in sinergia di queste due tecnologie ha permesso, da una parte, di ottenere delle nuvole di punti altamente precise e scalate in un sistema di riferimento, e dall’altra, di integrare e sfruttare le informazioni fotografiche per estrarre ortofoto e prospetti alla massima qualità e risoluzione (Fig. 2 – 3).
Il drone ha coperto in volo la pianta interna e i bastioni esterni della rocca, effettuando 3 voli e raccogliendo un totale di 711 immagini in formato JPG con lunghezza focale fissata a 28 mm: il primo volo ha scattato foto nadirali al terreno seguendo un percorso preimpostato, mentre gli altri due voli sono stati svolti in modalità manuale girando attorno alla fortezza e scattando foto oblique per catturare i dettagli dei bastioni esterni.
I parametri della fotocamera utilizzati durante la fase di acquisizione corrispondono a quelli normalmente adoperati in fotogrammetria aerea con drone: tempi di esposizione molto rapidi (tra 1/500 e 1/200 sec.), diaframma tra f/5 e f/5.6, e ISO 100.
Output finali
Al termine della fase di raccolta dati, 682 immagini finali sono state importate e orientate in 3DF Zephyr durante il processo di ricostruzione 3D. La nuvola di punti fotogrammetrica è stata in seguito unita alla nuvola di punti da laser scanner per ottenere un modello ancor più dettagliato, oltre che scalato e georiferito. Sempre all’interno di Zephyr, sono stati estratti degli ulteriori output: una ortofoto della pianta dall’alto della rocca (Fig. 4) e i prospetti dei quattro i lati della cinta muraria.
Fig. 4. Ortofoto (sx) e pianta quotata e interrata a “filoferro” (dx), vista dall’alto – Scala 1:100. © Giovanni Pancani – DIDA UniFI
Da queste restituzioni sono state ricavate sezioni, particolari ed elevation maps (Fig. 5) delle superfici della rocca, grazie ai quali è stata svolta tutta una serie di analisi sulla sua morfologia strutturale. I dati ottenuti sono stati necessari per avere un quadro generale del suo stato di deformazione, in grado di permettere un corretto monitoraggio e approfondire, in futuro, l’analisi dei dissesti.
Qui di seguito potete guardare il video del modello finale 3D fotogrammetrico – nuvola di punti e mesh con texture – generato con 3DF Zephyr.
