Riqualificazione per il Nuovo Museo di Arte Moderna di Brescia

Architettura, Fotogrammetria Aerea, Patrimonio Culturale
I dati del seguente caso studio sono stati gentilmente forniti da Nicola Liguori, laureando in Ingegneria Edile della School of Architecture and Construction Engineering del Politecnico di Milano.
La tesi di laurea rientra nell’ambito di un progetto architettonico di notevole importanza che si avvale della collaborazione del Museo di Santa Giulia, principale museo della città di Brescia. In particolare, il museo ha avvertito la necessità di ampliare i magazzini per le proprie opere artistiche: da questa premessa, la progettazione del nuovo Museo di Arte Moderna di Brescia ha avuto inizio, mediante il recupero delle “Casere”, edificio che forma parte dell’area degli ex Magazzini Generali di Brescia e attualmente in disuso.

Gli obiettivi del Progetto

“Il mio obiettivo è stato fin da subito quello di concentrare in un unico edificio più di una funzione pubblica. Progettare e pianificare un luogo per l’arte inteso come spazio per la comunità è il tema posto centralmente al recupero delle Casere.””

Il progetto di tesi di Nicola ha avuto una sua prima realizzazione concreta con la fase di rilievo dell’edificio (fig.1), e in particolare con l’utilizzo della fotogrammetria aerea per poter ricostruire fedelmente lo stato attuale delle Casere attraverso nuvole di punti, mesh con texture e ortofoto dei diversi prospetti. Ciò è stato possibile grazie all’ausilio di adeguati sistemi UAV per scattare foto aeree, di un brevetto di volo per le operazioni critiche e dell’utilizzo di 3DF Zephyr Aerial per la fase successiva di processamento e ricostruzione 3D del modello.
Grazie ai dati acquisiti con la ricostruzione 3D dello stabile, si è potuto mettere a punto un processo di definizione funzionale e composizione volumetrica che rispondesse alle esigenze del nuovo museo, con particolare attenzione anche all’innovazione ecologica e di risparmio dei consumi grazie all’utilizzo di materiali sostenibili.

Descrizione dell’area e fase di rilievo

Le Casere sono situate a sud-ovest appena fuori dal centro città di Brescia, tuttavia, nonostante si tratti di un ambiente urbano, l’assenza di particolari restrizioni aree e il possesso di un brevetto per le operazioni critiche hanno permesso lo svolgimento della fase di rilievo il 2 dicembre del 2018.
Per l’acquisizione fotografica è stato utilizzato un drone DJI Phantom 4 Pro Plus equipaggiato con una camera avente un sensore CMOS 1” da 20 MP e un obiettivo dalla lunghezza focale di 24 mm. Nel rispetto delle regole consentite dall’ENAC (Ente Nazionale per l’Aviazione Civile) e impostando un GSD teorico di 0.8 cm/pixel, sono state eseguite delle prime missioni di volo non programmate che hanno coperto tutta l’area di progetto. Successivamente, si è passati all’acquisizione di foto mirate a ricostruire solamente la copertura dell’edificio in modo più preciso e dettagliato: nello specifico, sono state scattate foto nadirali in formato JPG mediante due missioni programmate automatiche della durata di circa 17 minuti, mantenendo un livello di sovrapposizione dell’80%. La quota di volo era di 35 m e con una velocità pari a 10 km/h, per un totale complessivo di 924 fotografie nadirali.
A queste ultime sono state affiancate delle foto frontali per i diversi prospetti delle Casere, scattate con missioni di volo manuale a tre quote differenti di 4, 8 e 12 metri, mantenendo una distanza dall’edificio di circa 10/12 metri. Il livello di sovrapposizione era dell’80% tra foto della stessa strisciata e del 40% tra le diverse strisciate. In questo caso le foto sono state scattate in formato RAW, con un intervallo di circa 5 secondi tra uno scatto e l’altro ad una velocità di 4/5 km/h. Al termine sono state acquisite 514 foto per i prospetti Nord, Est, Ovest e Sud.
Al fine di monitorare la buona riuscita del rilievo, sono stati posizionati 30 target fissati al terreno e posti uniformemente attorno all’edificio; sfortunatamente però, in mancanza di strumenti come le stazioni totali, le coordinate dei target sono state rilevate con il sistema GPS integrato del drone. Per migliorare il suo livello di precisione, le coordinate sono poi state corrette leggermente utilizzando come riferimento quelle cartografiche del posto. L’accuratezza finale dei GCP risultò essere di 3/5 cm, la quale era sufficiente agli scopi del progetto.

Elaborazione dati e risultati

Per la fase successiva di processamento dei dati sono stati utilizzati i dataset ricavati dalle missioni di volo programmate e importati in 3DF Zephyr Aerial (versione 4.513) su un computer con le seguenti specifiche:

• Processore Intel i7-6700 3.4 GHz
• RAM 32 GB
• Schdea Video NVIDIA Quadro K4200
• SSD 512 GB

Innanzitutto, è stato creato un nuovo progetto importando il dataset delle sole foto nadirali dell’area per l’elaborazione della nuvola di punti sparsa: ciò ha richiesto un tempo di processamento pari a circa 8 ore e 45 minuti. In un secondo momento, sono state processate singolarmente le nuvole sparse dei 4 prospetti dell’edificio utilizzando i dataset delle foto frontali e, una volta terminate le fasi di orientamento, le nuvole sparse dei prospetti sono state integrate insieme alla nuvola sparsa del primo progetto mediante punti di controllo in comune.
Gli step successivi consistevano rispettivamente nella generazione della nuvola densa di 130.336.331 punti che ha richiesto un tempo di processamento dati di circa 12 ore, e nell’estrazione della mesh, con un tempo di ricostruzione di circa 15 ore.
Infine, è stata estratta una mesh con texture ad alta definizione avente 4.310.722 poligoni, con una risoluzione immagine del 100% e un tempo di ricostruzione di 13 ore e 30 minuti.
Come ulteriori output, sono state estratte ortofoto da mesh dei vari prospetti (fig. 2 e 3) dell’edificio e un’ortofoto con vista dall’alto dell’intera area di progetto (fig. 4). In questo ultimo caso infatti, è stato necessario integrare il modello 3D del solo edificio con un altro modello più esteso e ricostruito a partire dalle prime missioni di volo non programmate.

Le ortofoto si sono rivelate essenziali per realizzare le successive planimetrie CAD (fig.5) del rilievo con lo scopo ultimo di ricavare informazioni utili da un punto di vista geometrico, dei materiali e dello stato di degrado delle Casere.

Il recupero delle Casere

Giunti a questo punto, la strategia adottata per un recupero funzionale dell’edificio ha visto la scelta di mantenere il carattere architettonico esterno e a focalizzarsi soltanto sull’interno, il quale presentava uno stato di degrado avanzato. Come lo stesso Nicola ha spiegato, l’idea alla base era di creare un “nuovo edificio nell’edificio” per rivitalizzarne la struttura interna, obsoleta e inadeguata alla nuova funzione di museo che sarebbe andata a ricoprire. Per fare ciò si è lavorato principalmente sui volumi interrati, aggiungendo un nuovo volume che uscisse da quello preesistente; in questo modo, si è trovato il giusto compromesso tra innovazione architettonica e mantenimento degli stilemi stilistici caratterizzanti il vecchio edificio (fig.6).

Di seguito, alcuni render finali del progetto.