Alessandra Avella, Pasquale Argenziano

Le presenti note focalizzano l’attenzione sul rilievo digitale integrato tridimensionale della “Torre di Mercurio” nel sito archeologico di Pompei che richiede un intervento di recupero strutturale per il quale è chiusa ai visitatori degli scavi da circa quindici anni.

Questo studio è condotto nell’ambito della più ampia ricerca in corso sul territorio di Pompei dal titolo Progetto Campus Pompei “Ecoturismo urbano per la fruizione sostenibile dei Beni Culturali in Campania”. Il rilievo condotto sulla Torre di Mercurio, così come su altri manufatti archeologici con diversa stereometria all’interno degli scavi archeologici quali l’Anfiteatro e la Villa dei Misteri, offre l’occasione per riflettere sull’approccio digitale integrato al rilevamento indiretto dell’Architettura e sulle diverse declinazioni metodologiche della modellazione tridimensionale.

In particolare, la Torre di Mercurio è stata sottoposta ad un programma di rilievo teso alla caratterizzazione geometrica e morfologica del manufatto per la creazione di un modello digitale tridimensionale di supporto a tutte le possibili analisi specialistiche da eseguire sul monumento per la caratterizzazione strutturale, conservativa e fruitiva dell’Architettura. Le presenti note, pertanto, descrivono una campagna di rilevamento digitale integrato che pone le sue basi su un approccio metodologico che non si limita alla mera restituzione geometrica dell’Architettura: le dimensioni metriche e visibili, infatti, vengono integrate con le acquisizioni che arricchiscono la diagnostica dell’architettura – dalla spettrofotometria o termografia per le analisi delle superfici alle misurazioni soniche ed ultrasoniche per le indagini sulle murature – al fine di orientare le possibili ipotesi progettuali e di recupero.

La Torre XI delle iscrizioni pompeiane, più comunemente denominata Torre della Via di Mercurio, è tra i primi elementi urbani riportati alla luce. Restaurata in più fasi nel corso degli anni, oggi appare complessivamente integra pur presentando ingenti problemi strutturali. La sua realizzazione risale all’ultima fase di costruzione delle fortificazioni pompeiane nel I sec a.C. (terzo periodo sannitico), quando vennero rafforzate con robuste torri inserite nello spessore stesso della doppia cortina terrapienata della cinta muraria della città classica dalla quale eccedono in entrambi i versanti di circa due metri in modo da dominare con il terzo ripiano i tratti di muro intermedio fra torre e torre. La Torre, posizionata tra Porta Ercolanese e Porta Vesuvio alla fine della Via di Mercurio nella Regio VI, è un parallelepipedo a pianta quadrangolare di 9,50 metri per 7,60 metri di lato per 13 metri di altezza, nel pieno rispetto della tecnica militare. Lo spazio interno è articolato in due ambienti a volta sovrapposti l’uno all’altro congiunti da una scala interna e sovrastati da una terrazza munita di merli ora distrutta. L’apparato murario è in opus incertum di piccole pietre di lava e di tufo legate con malta senza l’originario rivestimento di intonaco.[ii]

Constatata la morfologia, la scala, la materialità dell’oggetto del rilevamento oltre che la relazione spaziale tra l’opera e il suo contesto, il progetto di rilievo è stato suddiviso in due fasi di acquisizione in sito. La prima sessione di rilievo è stata eseguita all’esterno dell’edificio attraverso una sequenza continua di scansioni che a partire dall’area extra moenia aggirasse verso est l’edificio, scavalcando il muro urbano per raggiungere l’area intra moenia e quindi entrare nell’edificio attraverso il percorso a ballatoio realizzato nello scorso secolo. La seconda fase è stata dedicata agli interni della torre attraverso una sequenza continua di scansioni che a partire dall’ambiente voltato inferiore seguissero lo svolgimento plano-altimetrico dei corridoi, delle scale e dei vani voltati fino alla copertura piana. Con riprese fotogrammetriche digitali close-range sono state integrate le lacune delle acquisizioni laser.

L’orientamento relativo dei due progetti di scansione è stato assicurato da 31 target 2D cartacei, controllati anche attraverso 25 “punti naturali” che sono stati disposti ordinatamente nelle aree perimetrali e nei vani interni dell’edifico, con particolare attenzione negli spazi condivisi tra i due progetti, individuati alle tre quote significative dell’edificio: la quota stradale, l’apice della murazione, il piano di copertura. Le scansioni laser sono state eseguite secondo un percorso sequenziale così da sfruttare al meglio le caratteristiche tecnologiche del sensore che integra una bussola, un inclinometro ed un ricevitore GPS (attivo per le acquisizioni all’aperto). Tutti questi dati registrati in fase di acquisizione vengono utilizzati con le coordinate relative dei target omologhi, riconosciuti in modo semi-automatico nelle varie scansioni. L’orientamento delle nuvole di punti è quindi calcolato sulla base sia della posizione del sensore al momento della ripresa 3D sia della posizione dei target omologhi con un livello di controllo dell’errore di orientamento relativo delle nuvole trascurabile.

Dal modello nuvola di punti complessivo, composto da 515 milioni di punti, è stato successivamente elaborato un modello mesh attraverso operazioni di discretizzazione geometrica (meshing e razionale) [iii] dal quale successivamente sono stati estratti i disegni bidimensionali che illustrano questo paper.

È ormai noto alla comunità scientifica che detenere la morfologia di un oggetto attraverso le operazioni di scansione, orientamento e mappatura delle nuvole di punti non significa aver concluso il suo rilevamento: alla fase di acquisizione automatica deve necessariamente seguire quella di elaborazione critica della notevole quantità di dati tridimensionali acquisiti indistintamente durante la scansione laser, controllata secondo il Disegno di Architettura.

L’approccio ed il metodo che si sta conducendo mira ad una modellazione geometrica del dato acquisito eseguita sulla base delle informazioni che, attraverso l’analisi del dato di partenza, si intende trasmettere per consentire possibili studi specialistici sull’oggetto rilevato, il tutto sempre in un continuo rimando alla manualistica dei trattati di architettura. Ben sappiamo, infatti, che soprattutto nel caso di manufatti archeologici il rilievo e la restituzione tridimensionale da acquisizioni attraverso nuvola di punti va eseguito con riferimento alle tecniche costruttive, alle fasi di realizzazione delle opere stesse, nonché alle modificazioni ed integrazioni succedutesi nel corso dei secoli.

L’attività di rilevamento condotta sulla Torre di Mercurio è l’occasione proficua per una disamina critica – di certo senza presunzione di esaustività – dei parametri da valutare per adottare il metodo di restituzione tridimensionale da modello nuvola di punti più opportuno. A tal proposito dalle esperienze pubblicate in letteratura, occorre sottolineare che nelle applicazioni laser scanning terrestri non si è ancora assistito alla definizione di regole che possano univocamente guidare la costruzione di un modello geometrico da cui estrarre rappresentazioni architettoniche del rilevato.

Sulla base delle considerazioni e sperimentazioni metodologiche verificate nel corso del presente studio ed avviate in casi studio precedenti, i parametri ai quali si fa riferimento sono principalmente la specificità dell’oggetto architettonico sottoposto al rilievo, la scala nominale di rappresentazione e la finalità del rilievo. Quest’ultima incide sull’estrazione selettiva dei dati dal data-base tridimensionale discreto a seconda che il modello geometrico 3D estratto debba essere di supporto a tutte le diverse analisi specialistiche che studiosi ed operatori possono realizzare sull’opera architettonica originale, oppure alla visualizzazione virtuale dell’opera attraverso la percezione pseudo tridimensionale dell’architettura.

Nel primo caso l’approssimazione geometrica del modello nuvola di punti è controllata in continua relazione alle specifiche esigenze di ciascun operatore, ai parametri SW di interscambio dati propri di ciascun settore di indagine, al rispetto delle più diffuse tecniche di rappresentazione architettonica oltre che di quelle di modellazione geometrica più rispondenti allo specifico campo di diagnosi architettonica. Per la visualizzazione virtuale del manufatto, invece, al processo di modellazione geometrica non è richiesta la corrispondenza metrica puntuale tra oggetto fisico e modello geometrico, ma piuttosto una semplificazione che ne consenta la percezione pseudo tridimensionale. Tale semplificazione andrebbe in crisi quando il modello semplificato venisse fruito attraverso dispositivi di realtà aumentata. Attraverso l’uso di questi dispositivi la complessità del reale, a sua volta, metterebbe in crisi anche il modello mesh non semplificato.

Nello specifico del caso studio in esame, la stereometria dell’edificio di non particolare complessità, la composizione materica e l’irrazionale morfologia delle superfici interne ed esterne interamente realizzate in pietra, l’assenza di elementi architettonici di pregio o decorazioni hanno suggerito di operare direttamente sull’insieme dei dati 3D acquisiti, attraverso successive approssimazioni geometriche del modello discreto per la costruzione di un modello tridimensionale di supporto alle ipotesi di recupero strutturale.

Il presente studio, ancora in corso di elaborazione, vuole tracciare delle prime considerazioni su un metodo di analisi ed elaborazione dei dati 3D acquisiti attraverso rilievo digitale integrato implementabile ed estensibili ad altri contesti, archeologici e non.

Gambardella, Carmine. Pisacane, Nicola. Avella, Alessandra. Argenziano, Pasquale. Multisensor and multiscale surveying into Pompeii’s archeological site. Three case studies. In AA.VV. Proceedings of XIII Forum Internazionale di Studi_Le Vie dei Mercanti. Heritage and Technology. Mind Knowledge Experience. Napoli: La scuola di Pitagora editrice, 2015.

[ii] Maiuri, Amedeo. Studi e ricerche sulla fortificazione di Pompei, estratto dai “Monumenti Antichi” pubblicati per cura della R. Accademia Nazionale dei Lincei, Vol. XXXIII-1930, Roma.

[iii] AVELLA, Alessandra. La modellazione tridimensionale attraverso la discretizzazione geometrica ‘razionale’ delle forme nel disegno di architettura. Il caso studio dell’architettura cimiteriale a Napoli, in GAMBARDELLA, Carmine. GIORDANO, Paolo. CAMPANIA WORLD HERITAGE PROPERTIES Ancknoledged lands [material and immaterial] and Unknown fragments [built and natural]. Napoli: La Scuola di Pitagora Editrice, 2015