Nuvola di punti, dal BIM al GIS: l’intervento di ACCA software al TDA

ACCA software protagonista nella Conferenza TDA – Technologies & Digital Artefacts for Cultural Heritage, con un interessante intervento sul connubio BIM e GIS

Il 22 marzo si è tenuta a Napoli nella fantastica Aula Magna della Suor Orsola Benincasa la Conferenza Internazionale su TDA – Technologies & Digital Artefacts for Cultural HeritageACCA è stata protagonista con un intervento su metodologie di rilevo 3D e connubio tra BIM e GIS, tenuto dall’ing. Nicola Furcolo.

ACCA software al convegno TDA - Nicola Furcolo

ACCA software al convegno TDA

Dal rilievo alla nuvola di punti

L’intervento è iniziato con brevi cenni teorici sui concetti di fotogrammetria applicati all’architettura. In particolare sono stati illustrati i concetti di base fino ad arrivare alle innovative tecniche di “Structure from Motion“, che consentono di ricostruire la tridimensionalità proprio a partire dal movimento della camera.

Sono stati analizzati i droni, le caratteristiche principali ed è stato illustrato un esempio di rilievo di un edificio esistente con l’integrazione di rilievo da laser scanner.

Nuvola di punti sparsa e densa

L’analisi delle immagini scattate da drone, dopo le operazioni di allineamento, portano alla generazione di un insieme di punti tridimensionali che associano ad ogni punto informazioni di posizione (X, Y, Z) e colore (RGB). Si ottiene la cosiddetta nuvola di punti (point cloud). In pratica una nuvola di punti è un file con l’informazione della posizione nello spazio di parecchi punti che rappresentano qualcosa che è stato rilevato: un oggetto, un’area, una parete di roccia o un edificio.
Generalmente i formati di file delle nuvole di punti sono: LAS, LAZ, PLY, BIN, XYZ.

I punti di una nuvola elaborata da un rilievo fotogrammetrico hanno anche l’informazione del colore (vale anche per i laser scanner che sono integrati da una macchina fotografica) e siccome i punti rappresentati sono davvero tanti (si parla anche di nuvola densa), la percezione è estremamente realistica.

A partire da dati non strutturati, come la nuvola di punti, il software genera dati strutturati, la mesh. In sostanza si passa da punti a superfici. Con la creazione delle mesh si passa da un insieme disordinato di punti a una superficie continua, che compone il modello 3D vero e proprio. Partendo dai punti della nuvola viene generata  una mesh composta da un insieme di poligoni triangolari, i cui vertici corrispondono ai punti della nuvola di punti.

La mesh è quindi un insieme di poligoni definiti ciascuno da tre vertici descritti da coordinate tridimensionali x,y,z.

Dalla nuvola di punti al BIM

Il passaggio finale per la vera digitalizzazione del modello è la ricostruzione del modello BIM di quanto rilevato.

Si tratta certamente della fase più delicata e complessa.  Infatti, da una superficie tridimensionale (costituita da mesh) che raffigurano l’opera rilevata occorre passare a un modello 3D parametrico, composto da oggetti quali:

  • muri
  • finestre
  • porte
  • ringhiere
  • scale
  • ecc.

Considerando poi che gli edifici esistenti quasi mai presentano caratteristiche di regolarità e ripetitività, diventa operazione alquanto complessa il riconoscimento automatico di tali oggetti.
A tale scopo si potrebbero sfruttare metodologie di analisi innovative, basate su Big Data Analytics, AI (intelligenze artificiali) e algoritmi di Machine Learning.

Al momento queste tecnologie sono ancora in fase di studio/sperimentazione I moderni software sono in grado di supportare le operazioni di generazione del modello BIM da nuvole di punti attraverso specifiche funzioni di vettorializzazione e dal riconoscimento semplificato di mesh e di punti di sovrapposizione tra modello digitale BIM e modello digitale rilevato dalla costruzione esistente.

L’inserimento di elementi vettoriali sui punti del rilievo consente il riconoscimento ed il posizionamento semplificato degli oggetti da usare per la modellazione BIM.

Funzioni avanzate di AI consentono, quindi, il riconoscimento di oggetti uguali nella nuvola di punti del rilievo e la riproposizione automatica di oggetti nel modello
BIM corrispondente. Funzioni specifiche per la sovrapposizione tra nuvola di punti e modello BIM consentono di sovrapporre i materiali della costruzione reale al modello digitale.

Generazione del modello BIM a partire dalla mesh

Connubio BIM/GIS

Le piattaforme GIS consentono di associare informazioni a un qualsiasi punto del territorio. Esse rappresentano, inoltre, una soluzione utile anche per le scelte strategiche: amministrazioni locali, gruppi industriali, organizzazioni non governative e aziende di tutto il mondo hanno a disposizione dati di vario genere.

È possibile analizzare indicatori di performance, trend e connessioni spaziali che influiscono sull’operatività, valutare gli asset, ottenere informazioni localizzate, studiare i pattern e la diffusione di fenomeni sul territorio, ottenendo nuove informazioni utili.

A questo punto ci si chiede se l’ACDat, l’ambiente di condivisione dati di un modello BIM – anche detto CDE (Common Data Environment) – possa in qualche modo interagire con una piattaforma GIS al fine di avere un quadro completo.

Integrazione BIM/GIS – ACCA software ed Esri

Ciò consentirebbe analisi a livello territoriale di assoluta utilità; grazie ai dati forniti dal BIM al GIS sarebbe possibile condurre:

  • analisi multicriteriali su scala territoriale
  • analisi di vulnerabilità sismica del patrimonio esistente, sia pubblico che privato
  • analisi di tipo energetico (con la visualizzazione di tutto il patrimonio edilizio nazionale e dei consumi energetici)
  • valutazioni sulla qualità del costruito e sulle zone da riqualificare (energeticamente, a livello sismico, a livello architettonico/paesaggistico, ecc.).
  • analisi sui livelli di isolamento acustico
  • piano di gestione e manutenzione delle infrastrutture pubbliche.

Esempio di visualizzazione classe energetica edifici

In definitiva, si aprono una serie di scenari finora inimmaginabili, sia per la verifica e il controllo del territorio, sia per la pianificazione.

 

 


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1 commento
  1. Antonio Gulino dice:

    Mi piace pensare che Acca stia lavorando ad una evoluzione di Edificius per progettazioni civili di tipo infrastrutturale (strade, ponti, etc.). Gli elementi di base sono già tutti presenti in Edificius, occorrerebbe implementare ed ampliare la possibilità di inserire e creare DTM di estensioni maggiori, creare dei tool specifici della progettazione stradale come le verifiche di norma, etc. etc.
    Credo che sia un progetto assolutamente alla portata di Acca e che, visto l’ecosistema di software esistente nella famiglia Acca, a mio avviso riscontrerebbe un enorme successo tra i progettisti di infrastrutture che vogliono usare Primus e Certus per tutti gli altri aspetti di cui si compone un progetto…
    Io ci spero.

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