(tratto da “FMI, Facility Management Italia” n.7, Maggio 2010)
La costruzione, la gestione e l’aggiornamento delle anagrafi dei patrimoni immobiliari e urbani – pur costituendo fasi strategiche di definizione delle basi conoscitive sottese ai processi di gestione e valorizzazione dei beni – sono di norma ostacolate se non inficiate da numerosi fattori di criticità legati a complessi aspetti di natura tecnica, organizzativa, funzionale ed economica. La recente introduzione sul mercato di nuove strumentazioni “laser scanning oriented” può innescare criteri e sistemi innovativi di rilievo e conoscenza sistematica dei beni, favorendo il superamento di tali problematicità e aprendo di fatto la strada anche a potenziali processi di avanzamento nei processi gestionali adottati tanto dai committenti quanto dalle imprese operanti nel campo dei servizi integrati di FM.
“Laser scanning oriented” instruments for the knowledge of patrimonies
The construction, management and updating of the computerised censuses of the real estate and urban patrimonies – even though representing strategic phases for the definition of the fact-finding bases underpinning the management and valorisation processes of the patrimonies – are frequently hindered if not invalidated by numerous critical factors connected to the complex aspects of a technical, organisational, functional and economic nature. The recent introduction of the new “laser scanning oriented” instruments onto the market can trigger important criteria and innovative systems for the systematic knowledge of property, facilitating the overcoming of such problems and also opening up the road to potential processes of advancement in the management processes adopted by clients as well as the firms working in the field of FM integrated services.
L’anagrafe conoscitiva come base per la gestione dei patrimoni
La gestione dei patrimoni immobiliari e urbani è stata caratterizzata negli ultimi anni da una rilevante evoluzione delle modalità e delle strategie di conduzione, attraverso l’individuazione e la sperimentazione di percorsi di trasformazione che tentano di affrontare le complessità delle metodologie attualmente in uso con nuove forme e modelli attuativi che – rispetto a processi tradizionali di tipo “verticale” – tendono sempre più a sviluppare processi concepiti ed applicati “in rete”.
In una nuova visione e concezione “globale” dei patrimoni, i beni immobiliari e urbani non devono essere più intesi come un insieme indistinto di “oggetti” su cui occorre svolgere mere attività di “mantenimento” e “conservazione” che richiedono e assorbono risorse “passive”; diversamente i patrimoni devono essere intesi ormai come vere e proprie risorse “attive” che necessitano di livelli sempre più approfonditi e strutturati di conoscenza finalizzati ad un adeguato mantenimento/innalzamento degli standard di qualità e ad una piena ed ottimale fruizione da parte degli utenti cui sono destinati, secondo criteri di gestione e valorizzazione improntati all’efficienza, all’efficacia e all’economicità.
In questo quadro evolutivo, l’anagrafe dei beni costituisce senza dubbio la fondamentale e propedeutica base di riferimento su cui impostare la programmazione, l’organizzazione e l’implementazione dei processi di conoscenza dei patrimoni al fine di delineare, progettare, pianificare, attuare e controllare sistemi sempre più mirati di attività e di servizi per la loro gestione e valorizzazione.
In termini di definizione e finalizzazione organica di questo strumento strategico appaiono di rilevante importanza in chiave metodologico-operativa le linee guida fornite attraverso la normativa volontaria prodotta in materia di gestione e manutenzione dei patrimoni immobiliari, principalmente attraverso le norme:
UNI 10604-1997 “Criteri di progettazione, gestione e controllo dei servizi di manutenzione di immobili”;
UNI 10951-2001 “Sistemi informativi per la gestione della manutenzione dei patrimoni immobiliari”;
UNI 11136-2004 “Global Service per la manutenzione dei patrimoni immobiliari”.
Sulla base delle indicazioni fornite dalla normativa, supportate e avvalorate da talune best practice settoriali sviluppate nel nostro paese specie nel corso dell’ultimo quinquennio, è possibile delineare una serie di aspetti-chiave che devono orientare lo sviluppo dell’anagrafe patrimoniale:
il criterio di “gradualità di implementazione” alla base dei processi di sua pianificazione e formazione;
il criterio di “aggiornamento continuo” che trasforma i processi di “rilievo” da “statici” in “dinamici”;
il criterio di “condivisione” dei dati informativi e conoscitivi tra i diversi soggetti operanti nei processi di gestione e valorizzazione dei patrimoni;
il criterio di “controllo incrociato” dei dati nel mentre vengono acquisiti o utilizzati, al fine di ovviare all’eterogeneità delle fonti di informazione e dei diversi livelli di qualità espressi.
Pur in presenza di un significativo corredo di linee guida tecnico-normative di indirizzo settoriale, l’elevato livello di complessità e di articolazione dei processi di rilievo dei beni, di recupero e di organizzazione dei dati e di loro restituzione ai diversi livelli di utenza, ha condizionato in negativo la maggior parte delle esperienze condotte nel campo dell’anagrafica patrimoniale, portando a risultati di norma limitati e frammentari e sovente non trasferibili direttamente nei processi di gestione e valorizzazione dei beni stessi.
In associazione a ciò, va segnalato come le metodologie di rilievo attualmente in uso determinano spesso tempi di restituzione e costi di servizio il più delle volte inadeguati rispetto alle aspettative dei committenti e alle risorse effettivamente disponibili.
Alla luce di queste considerazioni, si rende pertanto quanto mai indispensabile mantenere sempre attivo il livello di ricerca e di aggiornamento, non solo sui contenuti informativi attraverso cui organizzare i processi di conoscenza dei patrimoni, ma anche e soprattutto sulle metodologie e sugli strumenti innovativi in grado di apportare significativi miglioramenti nella costruzione, nell’utilizzo e nella gestione dell’anagrafe dei beni. In questo contesto meritano particolare attenzione le metodologie e le strumentazioni introdotte dalla tecnologia “laser scanning” che già da alcuni anni viene utilizzata in settori anche diversi dalla gestione e valorizzazione dei patrimoni immobliari e urbani e che appaiono potenzialmente in grado di attenuare se non risolvere quei fattori di criticità attualmente presenti nell’ambito dell’anagrafica dei beni.
I fattori di criticità
Volendo segnalare una griglia delle criticità che più condizionano le diverse fasi di progetto, costruzione, messa a disposizione e aggiornamento dell’anagrafe patrimoniale, occorre fare riferimento ai seguenti fattori:
tempo;
costo;
integrazione;
fruibilità;
verifica;
controllo;
aggiornamento;
precisione.
Fattore tempo
Nelle esperienze diffuse di appalti in cui è prevista la costruzione di un’anagrafe immobiliare, anche se parziale, a supporto di attività circoscritte (il servizio di pulizia, il servizio energia, il servizio manutentivo, ecc.), i tempi di restituzione dei risultati sono in genere superiori alle previsioni e comunque notevolmente in ritardo rispetto all’inizio dei servizi oggetto di appalto, rendendo così difficile l’“innesto” dell’anagrafe nella gestione degli stessi servizi.
Fattore costo
Il costo di un rilievo anagrafico e della sua restituzione è imputabile a diversi e complessi fattori e i singoli elementi che possono portare ad un suo eventuale contenimento sono difficilmente individuabili nell’ambito delle articolate fasi di strutturazione del censimento dei beni (raccolta dei dati esistenti, rilievo per l’inquadramento degli immobili, rilievo di tutti i singoli oggetti ritenuti rilevanti ai fini dell’anagrafe, predisposizione dei layout grafici ed alfanumerici, attività di verifica e collaudo, ecc.).
Fattore integrazione
Non sempre è possibile affrontare il progetto di anagrafe avendo già definito integralmente tutti gli elementi che si intendono rilevare, in quanto spesso i singoli servizi gestionali (pulizie, calore, manutenzione edilizia e impiantistica, gestione degli spazi, ecc.) vengono affrontati in tempi diversi e con interlocutori diversi; ciò comporta come diretta conseguenza l’obbligo di fatto di dovere procedere – ad integrazione dell’anagrafe precedentemente costituita e in tempi differiti – a operazioni di rilievo concernenti oggetti che, pur presenti nelle fasi precedenti di rilevamento degli stessi spazi, non si era ritenuto utile prendere in esame.
Fattore fruibilità
La semplicità di accesso all’anagrafe costituisce un requisito fondamentale per la fruibilità da parte dei diversi utenti che si trovano a dovere interagire con essa; gli utenti sono diversi in quanto è diverso il loro ruolo nei processi connessi alla gestione dei beni e, quindi, la loro conoscenza di cos’è l’anagrafe, di come è organizzata e di quali sono i suoi contenuti è spesso assai diversificata, comprendendo figure che hanno il compito di “formare” l’anagrafe, a figure che devono verificarne il livello di aggiornamento e la qualità, a figure tecniche che devono attuare e verificare i servizi da eseguire sui beni, e, da ultimo ma non certo per importanza, agli utenti stessi dei beni.
Fattore verifica
Durante l’intero processo di censimento e comunque prima della consegna degli elaborati finali, occorre procedere a verifiche mirate da parte del soggetto responsabile del rilievo; tali verifiche, che comportano la necessità di effettuare sopralluoghi sul posto, devono poter essere eseguite principalmente a campione e in quantità limitate stanti gli alti oneri di effettuazione.
Fattore controllo
Alla restituzione dell’anagrafe da parte del soggetto attuatore, il committente – sulla base di un piano di collaudo predefinito e in analogia a quanto svolto dallo stesso attuatore nella fase di verifica di competenza – deve procedere ad operazioni di controllo sull’intero contenuto dell’anagrafe, eseguendo direttamente sia controlli sui dati e sugli elaborati prodotti, sia sopralluoghi presso i beni al fine di verificare il livello di qualità e completezza raggiunto. E’ frequente invece nella realtà – stante la complessità e/o addirittura la carenza se non la completa assenza di tali operazioni di controllo – l’acquisizione di anagrafi che non conseguono i livelli di articolazione, configurazione, completezza e fruibilità prestabiliti e che pertanto risultano inadeguate rispetto alle funzioni per le quali sono state commissionate.
Fattore aggiornamento
L’aggiornamento dell’anagrafe costituisce uno dei fattori di più alta criticità in quanto l’apporto di modifiche ai dati grafici e alfanumerici comporta sia costi di significativo rilievo che complesse e difficilmente gestibili attività di “incrocio” tra le informazioni disponibili e quelle rilevate. Ciò determina sovente una sostanziale sporadicità e disorganicità dei processi di aggiornamento, con una conseguente accelerata “osolescenza” delle anagrafi.
Fattore precisione
Assai spesso la precisione geometrica dei rilievi eseguiti risulta di fatto di livello inadeguato rispetto alle funzioni attribuite all’anagrafica, stanti gli elevati costi collegati. Il che rappresenta senza dubbio un fattore di criticità specie se relazionato al supporto di servizi di gestione ad alta complessità ed integrazione e/o di servizi di valorizzazione comportanti interventi di manutenzione straordinaria, ristrutturazione o riqualificazione. In queste frequenti situazioni, la necessità di eseguire nel tempo ulteriori e non programmate campagne di rilievo post censimento determina rilevanti anche se indiretti costi anagrafici.
Le strumentazioni
“laser scanning oriented”
Il “laser scanning” costituisce una tecnologia strumentale tra le più efficaci per il rilievo digitale tridimensionale e come tale è stata introdotta e si è diffusa ormai da alcuni anni in diversi settori di mercato (modellazione industriale, archeologia, ingegneria, ecc.). Di recente è stata applicata con successo anche nell’ambito dei beni immobiliari, urbani e territoriali, essendo in grado di rilevare e di rappresentare, oltre che singoli manufatti edilizi (anche di notevoli dimensioni), intere aree e contesti ambientali (piazze, strade, elementi naturali, ecc.).
La tecnologia “laser scanning” consente di acquisire digitalmente oggetti tridimensionali di varie dimensioni sotto forma di “nuvole di punti”, con una descrizione geometrica digitale dell’oggetto di tipo “discreto”: quanto maggiore è la risoluzione impostata per l’acquisizione, tanto più densa risulterà la “nuvola di punti” e quindi più dettagliata la rappresentazione.
Stante la sensibile riduzione dei tempi di rilievo, la scansione laser può risultare considerevolmente più economica rispetto alle tecniche tradizionali in uso: l’elevata velocità di acquisizione di informazioni e l’accuratezza dei dati consentono infatti un notevole risparmio di tempo anche in presenza di configurazioni a geometria complessa. Una volta acquisiti i dati, ogni nuova eventuale successiva operazione di misurazione necessaria può essere inoltre eseguita intervenendo direttamente sulla “nuvola di punti” già predefinita, eliminando quindi l’obbligo di nuove operazioni di rilievo in situ.
L’utilizzo di questa nuova tecnologia permette di ottenere vantaggi considerevoli rispetto ai sistemi tradizionali in uso, considerando in particolare la possibilità di riduzione dei tempi della fase di rilievo e di utilizzo di personale dedicato e, al contempo, la possibilità di acquisizione di una notevole quantità di dati di elevato livello di precisione.
La “nuvola di punti” ottenuta con il rilievo ha due ambiti di possibile elaborazione e, quindi, di restituzione:
come insieme di valori da sottoporre a strumenti in grado di fornire elaborati specifici (modelli tridimensionali delle superfici e degli oggetti, trasposizione in 2D con restituzione di tipo CAD, ecc.);
come rappresentazione di tipo fotografico in cui ogni pixel è nella realtà un punto con caratteristiche spaziali (x, y, z) e di riflettanza specifiche.
Di recente sono stati introdotti sul mercato nuovi strumenti software in grado di offrire ancor più efficaci forme di restituzione delle “nuvole di punti” con un “rendering” di tipo fotografico. La restituzione di tipo fotografico permette la visione degli oggetti/spazi rilevati con un’interfaccia tramite la quale è possibile dotarsi di una vista panoramica di insieme in cui, a differenza di una tradizionale panoramica costruita con fotografie concatenate, i singoli pixel con cui vengono restituite le immagini rappresentano i singoli punti della stessa “nuvola di punti”, opportunamente elaborati e dotati di specifiche coordinate spaziali (x, y, z).
Le interfacce utilizzate del tipo “bubble view” consentono all’operatore di esplorare l’intero l’ambiente rilevato mediante comandi tali da favorire una navigazione “intuitiva” (senza esigere pertanto specifici e complessi livelli di formazione/addestramento) e permettono non solo di navigare all’interno della rappresentazione panoramica, ma anche – attraverso la semplice selezione di punti sull’immagine – di determinarne le singole coordinate o di misurare la distanza tra due punti di interesse (tale distanza è ottenuta geometricamente come distanza tra due punti nello spazio cartesiano, ciò comportando elevati livelli di precisione nella misurazione).
Alcune soluzioni di mercato hanno anche introdotto funzioni che consentono di associare specifici simboli a singoli punti della nuvola, dando così la possibilità di evidenziare oggetti ritenuti significativi direttamente sulla rappresentazione fotografica della “nuvola di punti”.
Al fine di estendere la disponibilità delle “nuvole di punti” vengono altresì adottati anche formati che, consentendo di effettuare una compressione dei dati, rendono accessibili gli stessi dati anche da postazioni remote, attraverso rete internet, in analogia con quanto avviene nella tecnologia DWG grazie al formato “leggero” DWF.
Queste ed altre caratteristiche, opportunità e strumentazioni collegate al “laser scanning” rendono assai interessante l’applicazione della tecnologia per la costituzione e la gestione delle anagrafi dei beni immobiliari e urbane.
Potenziali elementi
di innovazione nei processi
di gestione e valorizzazione
dei patrimoni
Il fondamentale elemento di innovazione potenzialmente presente nell’introduzione del “laser scanning” nei processi di gestione del patrimonio consiste nel rendere disponibile una strumentazione di rilievo analitico e “oggettivo” dei beni immobiliari e urbani, non solo per ciò che concerne le relative caratteristiche architettoniche ma anche per tutto ciò che risulta presente all’interno del bene stesso.
La “nuvola di punti” – che, come segnalato, attraverso la sua rappresentazione di tipo fotografico, costituisce una completa e dettagliata restituzione dello stato di fatto del bene in tutti i suoi dettagli – può costituire un sistema di riferimento completo a cui riferire tutti i livelli di conoscenza che una gestione del patrimonio richiede, permettendo di individuare quel fattore più generale che consente di inquadrare sia le informazioni di tipo puntuale su singoli oggetti, sia le informazioni grafiche di tipo planimetrico (2D), sia le informazioni di tipo territoriale.
Tutto ciò indipendentemente dalla necessità di costruire modelli 3D dei beni, che comunque risultano onerosi e non sempre hanno l’efficacia e la semplicità d’uso degli strumenti di consultazione oggi disponibili.
La caratteristica del rilievo (analitica nell’acquisizione della “nuvola di punti” e di semplice lettura nella restituzione di tipo fotografico) porta alla restituzione “totale” di quanto è presente nella zona di rilievo, ciò determinando significativi fattori di novità nel campo della gestione patrimoniale.
L’utenza che può usufruire direttamente e indirettamente delle risultanze del rilievo è notevolmente più estesa rispetto a quella di un rilievo tradizionale: le informazioni che possono essere acquisite dal rilievo, anche in tempi diversi, non sono infatti solo quelle specifiche prestabilite nel progetto di anagrafe, in quanto dall’esame mirato della restituzione possono essere puntualmente individuati tutti gli ulteriori elementi di potenziale interesse, comprese anche quelle informazioni non necessariamente legate al rilievo puntuale (riguardo, ad esempio, all’utilizzazione degli spazi, alla loro destinazione d’uso dei locali, alla loro pulizia, alla sicurezza sul posto di lavoro, ecc.).
Può essere inoltre risolto il problema della “contrapposizione” sovente presente nei processi tradizionali di anagrafe, per cui il contenuto del rilievo, dovendo rispondere ai requisiti della stazione appaltante, può non rispondere direttamente alle necessità dell’appaltatore, portando i due interlocutori a non condividere la stessa base di conoscenza e conseguentemente ad utilizzare riferimenti non coerenti, con ripercussione diretta quindi nei processi di gestione delle attività e dei servizi.
Di seguito vengono esaminati tre aspetti rispetto ai quali l’introduzione e la diffusione della tecnologia “laser scanning” può incidere apportando significative innovazioni:
la costruzione e la gestione dell’anagrafe immobiliare;
la consultazione dell’anagrafe stessa;
i processi di gestione dei servizi.
Costruzione e gestione
dell’anagrafe immobiliare
La “nuvola di punti” costituisce un elemento di importante innovazione nella fase di costruzione dell’anagrafe in quanto è utilizzabile, fin dalla sua prima acquisizione, per la definizione e la costruzione tramite CAD delle planimetrie 2D attraverso software specifici, fornendo al contempo un livello assai elevato di precisione. Gli evidenti vantaggi derivanti da ciò sono fondamentalmente:
la riduzione della complessità delle operazioni di misurazione sul campo;
il ridimensiomento, se non l’eliminazione, del problema della carenza o dell’imprecisione delle misure raccolte manualmente nella fase di rilievo;
la riduzione dei tempi di rilievo;
la riduzione dei costi di produzione degli elaborati.
Occorre tenere presente che la restituzione di tipo fotografico del rilievo può essere resa disponibile in progress, senza ulteriori lavorazioni, non solo agli operatori coivolti nelle operazioni di censimento dei beni, ma anche al committente, fornendo quindi in modo tempestivo una fondamentale base di lavoro e di conoscenza, senza dovere attendere il completamento del censimento stesso.
Le funzioni di consultazione delle “nuvole di punti” consentono, anche ad utenti non specializzati, l’individuazione e il censimento dei beni e delle loro componenti attraverso un esatto posizionamento spaziale, determinando così, in modo automatico, il loro preciso posizionamento nelle rappresentazioni sulle planimetrie 2D tramite CAD.
L’ulteriore opportunità da tenere in considerazione è data dalla possibilità – in tempi successivi e/o da parte di altri soggetti interessati – di integrare il censimento con nuovi elementi che in precedenza non si era ritenuti rilevanti e quindi non erano stati oggetto di rilevamento, il che non obbliga, in linea generale, la reiterazione del rilievo negli stessi luoghi.
Potendo essere restituiti gli elementi censiti direttamente sulla rappresentazione fotografica della “nuvola di punti” grazie a tematizzazioni specifiche, si rende disponibile uno strumento di verifica immediata del censimento stesso, attraverso la possibilità di “navigare” all’interno o all’esterno degli spazi oggetto di rilievo.
Tale opportunità può risultare particolarmente importante nella delicata fase di aggiornamento dell’anagrafe, in quanto è sufficiente a tal fine effettuare un rilievo con “laser scanning” degli ambienti che si ritiene abbiano subito modifiche: la nuova “nuvola di punti” generata risulta infatti sovrapponibile a quella in precedenza costruita, ciò consentendo di effettuare gli eventuali aggiornamenti del caso evitando l’effettuazione di verifiche in situ.
Consultazione dell’anagrafe
La consultazione dell’anagrafe del patrimonio può avvenire oggi attraverso strumenti che operano fondamentalmente mediante due diversi “punti di vista”:
l’albero di classificazione dei componenti e l’albero di scomposizione degli elementi edili;
la planimetria restituita con strumenti CAD o GIS.
La tecnologia “laser scanning” è in grado di fornire un terzo e fondamentale “punto di vista” attraverso la “nuvola di punti”: la sua natura tridimensionale è tale infatti da dotare l’anagrafe di una dimensione spaziale, dimensione all’interno della quale è possibile integrare i due tradizionali “punti di vista” (di tipo “puntuale” il primo, “geometrico- bidimensionale” il secondo), inquadrandoli in modo più esteso e più conforme alla visione “tridimensionale” della realtà.
Tale opportunità può di certo rendere l’anagrafe più facilmente accessibile attraverso il ricorso a nuove e più semplici funzioni di navigazione all’interno e all’esterno dei beni, funzioni – queste – che operando una restituzione di tipo fotografico, rendono possibile un utilizzo intuitivo e immediato della visione tridimensionale. Il che comporta una diretta e concreta possibilità di utilizzazione non solo da parte degli operatori tecnici coinvolti nei processi di gestione, ma anche da parte di utenti fruitori dei beni, i quali possono utilizzare le funzioni di consultazione solo occasionalmente per semplici necessità di conoscenza e di individuazione degli oggetti.
Processi di gestione dei servizi
Le modalità di consultazione della “nuvola di punti” offerte dal “laser scanning” possono essere utilizzate direttamente anche nei processi di gestione dei servizi rivolti al patrimonio: non solo per accedere ai dati di anagrafe relativi agli elementi funzionali e spaziali oggetto di applicazione dei servizi, ma anche per impostare ed effettuare quelle verifiche ed operazioni utili per la definizione e per la programmazione delle attività da eseguire sui singoli oggetti, ciò favorendo un’utilizzazione “attiva” anche da parte dei soggetti preposti all’erogazione degli stessi servizi sui beni immobiliari e urbani.
Le strumentazioni “laser scanning oriented” possono offrire in questo ambito nuove prospettive di utilizzazione, in particolare attraverso le possibilità:
di rendere disponibili su “architetture web” gli stessi strumenti e i corredi informativi collegati, il che consente potenziali notevoli livelli di diffusione, multi-fruizione e condivisione;
di conseguire una reale integrazione tra i diversi corredi di informazioni che vengono di norma implementati in forma “sparsa” e disaggregata, stante la diversità dei soggetti coinvolti, la natura eterogenea delle informazioni stesse e le diverse dinamiche di gestione;
di non dover necessariamente predisporre uno specifico presidio tecnico sui processi di rilievo così impostati, in quanto la restituzione non richiede particolare manipolazione dei risultati, consentendo inoltre una disponibilità degli stessi risultati in tempi assai ridotti;
di non dover di necessità attivare percorsi formativi ad hoc per gli utenti, in quanto le interfacce di utilizzo corrente sono “user friendly”;
di poter avere a disposizione dati ed informazioni che già in fase di costituzione dell’anagrafe sono implementati con modalità tali da consentirne un’utilizzazione diretta anche nelle fasi di successiva valutazione e verifica dei servizi posti in essere e/o di eventuale rimodulazione/riprogettazione di nuovi o pre-esistenti servizi;
di poter utilizzare i dati localizzativi e gli apparati grafici già presenti in anagrafi pre-costituite con l’utilizzo di metodi tradizionali, direttamente attraverso la relativa rappresentazione e individuazione sui nuovi rilievi a sviluppo tridimensionale.
Prospettive di sviluppo
Come si è visto, le metodologie e le strumentazioni “laser scanning oriented” sono in grado di favorire nuove condizioni e modalità di supporto decisionale ed operativo applicabili ai processi di gestione e di valorizzazione dei patrimoni immobiliari e urbani, con significative opportunità di innovazione e prospettive di sviluppo per il mercato.
I nuovi sistemi di rilievo – generando dati certi, condivisi e facilmente gestibili con riferimento al patrimonio immobiliare, urbano e territoriale – possono offrire una comune piattaforma informativo-conoscitiva aggiornabile e sviluppabile in progress alla molteplice comunità dei soggetti che operano nel mercato dei servizi integrati di gestione e valorizzazione.
Strategie e procedure di utilizzo personalizzate consentono di mantenere un alto grado di libertà d’interpretazione e di utilizzo finalizzato da parte di operatori con identità ed interessi differenti; i committenti, le imprese e gli utenti che si confrontano con una gestione complessa di beni e servizi, possono intraprendere percorsi di innovazione a partire da una conoscenza approfondita, certificata e disponibile dei dati. Nella fattispecie:
i committenti, pervenendo a forme e modalità di conoscenza “reale”, sistematica e oggettiva dei propri patrimoni tali da favorire l’esplorazione e la sperimentazione di modelli e sistemi più avanzati di gestione e valorizzazione dei propri patrimoni;
le imprese, essendo stimolate a sviluppare sistemi più evoluti di progettazione, gestione e controllo delle attività e dei servizi offerti, liberando così nuove potenzialità competitive;
gli utenti e i cittadini, potendo beneficiare di un patrimonio pubblico di beni e servizi evoluti che si offrono per il miglioramento della qualità della vita.
In definitiva per tutti i diversi soggetti che operano nel mercato si apre uno scenario in cui può essere ffettivamente costruito un nuovo sapere nell’ottica della co-progettazione e della collaborazione.
In questa direzione occorre sottolineare l’importanza dell’attivazione di ulteriori fasi di studio e di sperimentazione dei sistemi “laser scanning oriented” non solo nell’ottica e per gli interessi di utilizzatori operanti nel campo del rilievo e dell’analisi di situazioni patrimoniali esistenti, ma anche e soprattutto di potenziali utilizzatori interessati ad uno sviluppo più diffuso e mirato nel versante dell’applicazione ai processi di gestione dei servizi di Facility Management estesi agli ambiti urbani ed extraurbani.
Ciò, in particolare considerando come la forte componente territoriale e l’elevata necessità di integrazione di questa tipologia di servizi può trovare negli strumenti di rilievo “globali” – come quelli “laser scanning oriented” – un supporto-chiave altrimenti difficilmente disponibile con gli strumenti tradizionali GIS o CAD.
* Dirigente Settore Informatizzazione – Dipartimento Lavori Pubblici Comune di Bologna, Componente Comitato Tecnico-Scientifico Terotec
** Co-Coordinatore Patrimoni PA net Forum PA – Terotec, Componente Comitato Scientifico “FMI”
Una “nuvola di punti” al laser
I “laser scanner”
Il “laser scanner” è un apparecchio che consente di registrare informazioni sull’ambiente ad esso circostante, effettuando misurazioni a velocità elevatissima attraverso successive scansioni, utilizzando un fascio laser e rilevando automaticamente un oggetto nelle sue tre dimensioni.
Le misurazioni che un “laser scanner” è in grado di acquisire non richiedono, come nel caso di una stazione totale, un prisma riflettente posto dalla parte opposta rispetto al punto di posizionamento dell’apparecchiatura di rilievo: in generale, ogni superficie o elemento è misurabile nel suo stato naturale. L’oggetto del rilievo non è quindi solo un singolo elemento o un insieme predefinito di elementi, ma tutto ciò che risulta presente nel campo visivo.
Tenendo conto che i “laser scanner” operano con una logica di tipo panoramico, ad ogni scansione viene rilevato tutto ciò che è compreso nella sfera di azione dello strumento, esclusa ovviamente l’area occupata dal punto di appoggio dello strumento stesso.
Il prodotto della scansione è una cosiddetta “nuvola di punti’’ di coordinate (x, y, z), data dall’insieme delle singole misure effettuate e riproducente la forma dell’oggetto scelto e le sue caratteristiche notevoli (dimensioni, materiale, toni di colore, ecc.).
In questo contesto risultano di particolare interesse i “laser scanner mobili”, caratterizzati da dimensioni ridotte e, quindi, di facile trasportabilità e spostabilità: di norma si tratta di apparecchi da posizionare su un apposito treppiede (come per una videocamera) o di “pistole” laser simili a quelle utilizzate nei controlli stradali per rilevare la velocità di un veicolo. Esistono sul mercato diverse categorie di “laser scanner’’, ciascuna delle quali si distingue per portata, precisione e metodo utilizzato per la misurazione delle distanze. Il tipo di scanner detto a “tempo di volo” o TOF (“time of flight”) è quello dotato della portata maggiore (può arrivare a misurare oggetti a oltre 1.000 metri di distanza) e, per questo motivo, è quello più comunemente usato in topografia. Il principio di funzionamento dello scanner “a tempo di volo” è il seguente: l’apparecchio emette un impulso elettromagnetico (laser) direzionato su un punto dell’oggetto della scansione e misura il tempo trascorso tra l’emissione del segnale e la ricezione dello stesso segnale riflesso. Il valore del tempo viene usato (essendo nota la velocità dell’emissione laser) per ricavare la distanza che separa il punto dallo scanner stesso e, dunque, le coordinate spaziali (x, y, z). Questa operazione viene ripetuta migliaia di volte al secondo, dirigendo ogni volta il laser su un punto differente dell’oggetto; la densità dei punti da misurare (cioè la distanza massima tra un punto e l’altro) può essere scelta dall’operatore a seconda delle necessità di misurazione. Ovviamente, maggiore sarà la densità, maggiore sarà il numero dei punti rilevati e l’accuratezza dell’immagine finale.
Gli scanner oggi in commercio sono in grado di registrare, contestualmente alla distanza e quindi alle coordinate di ogni punto, ulteriori informazioni (come il valore di riflettanza o il colore), consentendo di ottenere un’immagine 3D più realistica e particolareggiata.
Altre categorie di “laser scanner’’ sono i triangolatori, molto accurati ma di bassa portata (< 25 metri) e dunque più adatti agli oggetti di dimensioni ridotte (vengono usati, ad esempio, per la catalogazione di reperti archeologici) ed i distanziometri a misura di fase, adatti per oggetti di medie dimensioni e dotati di una portata minore rispetto agli scanner “a tempo di volo” (60-80 metri).
La “nuvola di punti”
Il risultato di una scansione mediante “laser scanner” consiste in una notevole quantità (anche dell’ordine dei milioni) di punti che riproducono sullo schermo del computer l’oggetto della scansione (l’esterno di un edificio, una stanza, un impianto industriale, una scultura, ecc.). A ciascuno di questi punti sono associati precisi valori numerici, primi tra tutti i valori delle coordinate spaziali (x, y, z), originando un sistema cartesiano ortogonale tridimensionale. L’origine degli assi (punto di coordinate 0,0,0) viene posta in corrispondenza alla posizione del “laser scanner”.
Gli strumenti di questo genere oggi sul mercato permettono inoltre di rilevare anche informazioni sulla natura delle superfici degli oggetti: ciò avviene registrando l’indice di riflettanza di ogni punto sotto forma di un valore numerico da 1 a 256. La riflettanza permette di rappresentare l’immagine fotografica della scansione in diversi toni di grigio, rendendola quindi molto più dettagliata e realistica.
Ulteriori informazioni che è possibile associare ad ogni singolo punto sono il valore “true color” (colore “RGB”) e la “direzione normale” (utile a creare un effetto tridimensionale più netto nell’immagine finale; la direzione normale tuttavia non viene acquisita direttamente dallo scanner ma calcolata successivamente).
L’insieme di tutti i punti e dei valori (coordinate, riflettanza, ecc.) acquisiti durante una scansione con “laser scanner’’ è denominato “nuvola di punti” (“point cloud”).
Una “nuvola di punti” è pertanto un insieme “discreto”: ciò significa che tra due punti, per quanto vicini possano essere tra loro, esiste sempre un “vuoto” di informazioni. Per ovviare a questo problema, si ricorre ad appositi strumenti software in grado di generare “mesh” in grado di “riempire i vuoti” tra un punto e l’altro. Diffusamente utilizzate sono le “mesh triangolari”, che vengono impiegate nel seguente modo: per ciascun gruppo di tre punti vicini tra loro viene generato un triangolo avente come vertici tali tre punti; la superficie del triangolo viene quindi riempita con un tono di grigio o colore opportuno, a seconda dei valori di riflettanza o di colore dei tre vertici.
La “nuvola di punti”, oltre a fornire una rappresentazione visiva dell’oggetto della scansione, permette anche di effettuare misurazioni, contenendo anche le coordinate cartesiane di ogni punto: il che significa ovviamente poter misurare la distanza che intercorre tra qualunque coppia di punti della “nuvola” stessa.
E’ possibile unire tra loro più “nuvole di punti” formando una sola nuvola dotata di un unico sistema di coordinate. Per realizzare ciò si posizionano, nei punti di collegamento tra una scansione e l’altra, apposite “mire” (vale a dire dischetti di materiale catarifrangente e, dunque, fonte di un elevatissimo segnale di ritorno del laser) al fine di consentire di distinguere chiaramente i punti di unione tra due scansioni e – conseguentemente – tra due “nuvole di punti”.
Grazie a questo accorgimento è possibile non solo lavorare anche su scansioni di ambienti particolarmente estesi (l’esterno di un edificio o una piazza) ma anche unire tra loro scansioni dello stesso oggetto prese da più punti di vista, in modo da poter apprezzare un maggior numero di dettagli.
L’interfaccia “bubble view”
Per l’utente privo di esperienza può non essere agevole la navigazione nella “nuvola di punti” ottenuta da una scansione laser: un rimedio a questo inconveniente è dato dall’interfaccia “bubble view”. In un’applicazione dotata di interfaccia “bubble view”, la visuale dell’osservatore è posta al centro di una sfera (“bolla”) sulla cui superficie interna si trova la vista panoramica dell’oggetto della scansione, ricavata dalla “nuvola di punti”. Gli “occhi” dell’osservatore sono posti in corrispondenza alla posizione del “laser scanner”.
I movimenti possibili in un’interfaccia “bubble view” sono le rotazioni orizzontali e verticali di qualsiasi angolazione: come nella realtà, è possibile pertanto esplorare il panorama circostante ruotando la propria testa. L’operatore dispone inoltre di comandi di zoom avanti e zoom indietro.
I software più recenti che fanno uso di interfaccia “bubble view” sono dotati anche di un apposito comando per la misurazione. Ciò è possibile in quanto la “nuvola di punti” contiene le coordinate spaziali di ogni punto e risulta dunque immediato il calcolo della distanza tra qualsiasi coppia di punti dell’immagine.
Un’altra possibilità offerta all’operatore da un’interfaccia “bubble view” consiste nell’evidenziare oggetti direttamente sull’immagine fotografica tramite l’apposizone di determinati simboli, dei quali in genere l’utente può scegliere colore e/o forma, potendo in tal modo individuare a colpo d’occhio gli elementi ritenuti d’interesse.
