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“Canne di piombo ascose”. Tecniche geomatiche per un nuovo rilievo della grotta degli Animali della villa medicea di Castello

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Premessa Le criticità evidenziate in passato nella docu-mentazione dei giardini manieristi e degli appa-rati di fontane, grotte e ninfei che li connotano sono da riferirsi alla difficoltà di misurare e re-stituire quelle forme organiche che ne costitui-scono l'essenza, se non ricorrendo a rappresenta-zioni semplificative di ridotta capacità descritti-va 1. Le attuali tecnologie di digitalizzazione tridi-mensionale, proprie della geomatica, grazie alla elevata risoluzione di campionamento, consen-tono di dettagliare geometrie articolate senza ri-nunciare alla accuratezza metrica a condizione che si rispetti un rigore metodologico nel proces-so di acquisizione e trattamento dei dati. Il nuo-vo rilievo della grotta degli Animali, condotto dal GeCo Lab dell'Università di Firenze 2 nell'ambi-to di una convenzione di ricerca con il Polo mu-seale della Toscana ha costituito una nuova e in-trigante sfida sia per il superamento del proble-ma della forma, considerata un ostacolo episte-mologico prima della diffusione delle tecnolo-gie digitali 3D, sia per la comprensione del fun-zionamento originario della rete dell'impianto idraulico di cui è stata ipotizzata la riattivazione dei giochi d'acqua. Il presente contributo osserva dapprima il ruo-lo attribuito al rilievo dalle Carte del Restauro in genere e in particolare da quelle dei giardini storici; esamina quindi le criticità del rilievo dei giardini e delle grotte artificiali e i progressi resi possibili in questo ambito dalle tecniche di ac-quisizione automatica di dati spaziali, dando evi-denza anche di fattori che consentono di valu-tare la qualità del modello digitale ottenuto. La parte conclusiva è dedicata agli aspetti, meno consueti, della grotta degli Animali che il nuovo rilievo ha concorso a documentare. Il rilievo nelle Carte del Restauro e dei Giardini Le ben note 'Carte del Restauro' 3 rappresenta-no, anche nelle loro omissioni, una testimonian-za significativa dell'importanza attribuita al rilie-vo nel processo della conservazione. La Carta di Atene (1931) prescrive "precisi rilievi" solo per gli scavi archeologici destinati a essere rinterrati. Quella di Venezia (1964) parla di "rigorosa docu-mentazione, con relazioni analitiche e critiche, illustrate da disegni e fotografie", senza discrimi-nare tra la redazione di appunti sparsi e la rea-lizzazione di un rilievo metrico sistematico. La Carta italiana del Restauro (1972) indica, final-mente, i contenuti del progetto di restauro, affer-mando che "si baserà su un completo rilievo gra-fico e fotografico da interpretare anche sotto il profilo metrologico". Diventa quindi significativo che nella Carta dei Giardini storici (o Carta di Firenze, 1981), frut-to di un periodo di particolare impegno per la tu-tela dei giardini, uno "studio approfondito che va-da dallo scavo alla raccolta di tutta la documenta-zione concernente il giardino" sia ritenuto suffi-"Canne di piombo ascose". Tecniche geomatiche per un nuovo rilievo della grotta degli Animali della villa medicea di Castello In the past, the need to exhaustively document the gardens and artificial grottoes collided with the difficulty to survey and render their organic geometries. Also because of this reason, restoration Charters tended to overlook the issue of survey. The current geomatic techniques, through high resolution sampling, allow the acquiring of realistic and correct representations, also from a metric point of view. However, the use of digital models derived from automatic measuring tools does not guarantee their quality. This can be validated by strict control of the procedures and by means of metadata, i.e. the information describing the data and how they are obtained. The new survey contributed to the knowledge of the historical hydraulic system and its restoration and suggests that drawing A 1640v refers to the state before installation of the cladding. Future research will examine the narrow tunnels in the retaining wall around the grotto. ciente ad assicurare il "carattere scientifico" di un intervento di restauro o persino di ripristino, sen-za neppure prescrivere di verificare sul campo la consistenza delle parti superstiti per discernere se si tratti dell'una o dell'altra modalità di intervento. La "Carta italiana per il restauro dei giardini sto-rici", dello stesso anno, dà indicazioni più pun-tuali, indicando la necessità di studiare il giardi-no "in tutte le sue componenti (architettoniche, vegetali, idriche, geologiche, topografiche, am-bientali, etc.) e attraverso documenti e fonti sto-riche e letterarie, e attraverso rilievi, topografici e catastali antichi, nonché ogni altra fonte ico-nografica". Tra gli ambiti di indagine richiesti è quindi finalmente elencata l'informazione spa-ziale, suggerendo anche il ricorso alla tecnica to-pografica, in effetti la più idonea tra quelle allora diffusamente disponibili. Tecniche tradizionali VS tecniche digitali per il rilievo di grotte manieriste Nonostante tale indicazione, molti studi sui giar-dini sono stati eseguiti senza l'ausilio di una do-cumentazione grafica attendibile ed aggiornata, al limite solo per confrontare con la consistenza attuale le fonti documentarie proprie della ricer-ca storica. Una giustificazione può essere riconosciuta a co-loro che si sono trovati a studiare forme organi-che e complesse, come quelle dei giardini, delle loro architetture e specificatamente delle grotte Opus Incertum (2018) pp. 82-89 | ISSN 2239-5660 (print) ISSN 2035-9217 (online)
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Premessa
Le criticità evidenziate in passato nella docu-
mentazione dei giardini manieristi e degli appa-
rati di fontane, grotte e ninfei che li connotano
sono da riferirsi alla difcoltà di misurare e re-
stituire quelle forme organiche che ne costitui-
scono l’essenza, se non ricorrendo a rappresenta-
zioni semplicative di ridotta capacità descritti-
va1. Le attuali tecnologie di digitalizzazione tridi-
mensionale, proprie della geomatica, grazie alla
elevata risoluzione di campionamento, consen-
tono di dettagliare geometrie articolate senza ri-
nunciare alla accuratezza metrica a condizione
che si rispetti un rigore metodologico nel proces-
so di acquisizione e trattamento dei dati. Il nuo-
vo rilievo della grotta degli Animali, condotto dal
GeCo Lab dell’Università di Firenze2 nell’ambi-
to di una convenzione di ricerca con il Polo mu-
seale della Toscana ha costituito una nuova e in-
trigante sda sia per il superamento del proble-
ma della forma, considerata un ostacolo episte-
mologico prima della diffusione delle tecnolo-
gie digitali 3D, sia per la comprensione del fun-
zionamento originario della rete dell’impianto
idraulico di cui è stata ipotizzata la riattivazione
dei giochi d’acqua.
Il presente contributo osserva dapprima il ruo-
lo attribuito al rilievo dalle Carte del Restauro
in genere e in particolare da quelle dei giardini
storici; esamina quindi le criticità del rilievo dei
giardini e delle grotte articiali e i progressi resi
possibili in questo ambito dalle tecniche di ac-
quisizione automatica di dati spaziali, dando evi-
denza anche di fattori che consentono di valu-
tare la qualità del modello digitale ottenuto. La
parte conclusiva è dedicata agli aspetti, meno
consueti, della grotta degli Animali che il nuovo
rilievo ha concorso a documentare.
Il rilievo nelle Carte del Restauro e dei Giardini
Le ben note ‘Carte del Restauro’3 rappresenta-
no, anche nelle loro omissioni, una testimonian-
za signicativa dell’importanza attribuita al rilie-
vo nel processo della conservazione. La Carta di
Atene (1931) prescrive “precisi rilievi” solo per
gli scavi archeologici destinati a essere rinterrati.
Quella di Venezia (1964) parla di “rigorosa docu-
mentazione, con relazioni analitiche e critiche,
illustrate da disegni e fotograe”, senza discrimi-
nare tra la redazione di appunti sparsi e la rea-
lizzazione di un rilievo metrico sistematico. La
Carta italiana del Restauro (1972) indica, nal-
mente, i contenuti del progetto di restauro, affer-
mando che “si baserà su un completo rilievo gra-
co e fotograco da interpretare anche sotto il
prolo metrologico”.
Diventa quindi signicativo che nella Carta dei
Giardini storici (o Carta di Firenze, 1981), frut-
to di un periodo di particolare impegno per la tu-
tela dei giardini, uno “studio approfondito che va-
da dallo scavo alla raccolta di tutta la documenta-
zione concernente il giardino” sia ritenuto suf-
“Canne di piombo ascose”.
Tecniche geomatiche per un nuovo rilievo della
grotta degli Animali della villa medicea di
Castello
Grazia Tucci, Alessandro Conti, Lidia Fiorini
In the past, the need to exhaustively document the gardens and articial grottoes collided with the difculty to survey and render
their organic geometries. Also because of this reason, restoration Charters tended to overlook the issue of survey. The current geomatic
techniques, through high resolution sampling, allow the acquiring of realistic and correct representations, also from a metric point of view.
However, the use of digital models derived from automatic measuring tools does not guarantee their quality. This can be validated by strict
control of the procedures and by means of metadata, i.e. the information describing the data and how they are obtained. The new survey
contributed to the knowledge of the historical hydraulic system and its restoration and suggests that drawing A 1640v refers to the state
before installation of the cladding. Future research will examine the narrow tunnels in the retaining wall around the grotto.
ciente ad assicurare il “carattere scientico” di un
intervento di restauro o persino di ripristino, sen-
za neppure prescrivere di vericare sul campo la
consistenza delle parti superstiti per discernere se
si tratti dell’una o dell’altra modalità di intervento.
La “Carta italiana per il restauro dei giardini sto-
rici”, dello stesso anno, dà indicazioni più pun-
tuali, indicando la necessità di studiare il giardi-
no “in tutte le sue componenti (architettoniche,
vegetali, idriche, geologiche, topograche, am-
bientali, etc.) e attraverso documenti e fonti sto-
riche e letterarie, e attraverso rilievi, topograci
e catastali antichi, nonché ogni altra fonte ico-
nograca”. Tra gli ambiti di indagine richiesti è
quindi nalmente elencata l’informazione spa-
ziale, suggerendo anche il ricorso alla tecnica to-
pograca, in effetti la più idonea tra quelle allora
diffusamente disponibili.
Tecniche tradizionali VS tecniche digitali per
il rilievo di grotte manieriste
Nonostante tale indicazione, molti studi sui giar-
dini sono stati eseguiti senza l’ausilio di una do-
cumentazione graca attendibile ed aggiornata,
al limite solo per confrontare con la consistenza
attuale le fonti documentarie proprie della ricer-
ca storica.
Una giusticazione può essere riconosciuta a co-
loro che si sono trovati a studiare forme organi-
che e complesse, come quelle dei giardini, delle
loro architetture e specicatamente delle grotte
Opus Incertum (2018) pp. 82-89 | ISSN 2239-5660 (print) ISSN 2035-9217 (online)
© The Author(s) 2018. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0).
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“Canne di piombo ascose”. Tecniche geomatiche per un nuovo rilievo della grotta degli Animali della villa medicea di Castello Grazia Tucci, Alessandro Conti, Lidia Fiorini
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Fig. 1 Modello mesh dell’interno della grotta.
Fig. 2 Firenze, Villa medicea di Castello, Grotta degli
Animali. A sinistra in alto: intradosso della volta sopra
la vasca dell’Unicorno. Prima campagna di rilievo
GECO (9-10 agosto 2012) effettuata per rilevare
la volta a distanza ravvicinata da un ponteggio. A
destra in alto: seconda campagna di rilievo GECO (5
febbraio 2013) per rilevare la grotta da terra. A sinistra
in basso: terza campagna di rilievo GECO (9 ottobre
2013), per la prima fase di acquisizione degli scavi che
hanno messo in luce il sistema idraulico all’estradosso
della volta. A destra in basso: ultima campagna
di rilievo GECO (ottobre 2018) relativa alle
intercapedini circostanti la grotta e che contengono
parte dell’apparato idraulico; dettaglio del vano sotto
la statua del Gennaio. articiali, con gli strumenti del rilievo manuale
tradizionale che non offriva indicazioni su quelli
che oggi deniremmo protocolli di acquisizione
e gestione dei dati4.
La difcoltà di rilevare opere di tale complessità
è testimoniata nella relazione del rilievo dell’Ap-
penino del Giambologna, coordinato da Marco
Dezzi Bardeschi e Luigi Zangheri e realizzato da
Emilio Sacchini e Elisa Sambataro5 in cui i rile-
vatori riconoscono di essersi “accontentati” di un
sistema da essi denito “organico” che, a differen-
za di un consueto rilievo architettonico, permet-
teva solamente “veriche e raffronti” tra parti.
Claudia Conforti6 ha sostenuto che il rilievo di
grotte articiali, eseguito misurando i punti si-
gnicativi secondo il criterio della trilaterazio-
ne, non possa dare origine altro che a un “mo-
dello geometrizzato […] che tende inevitabil-
mente a evidenziare la matrice originaria e arti-
ciosa dell’oggetto, anteriore al processo di «natu-
ralizzazione»”. Nei rilievi proposti dalla studio-
sa la continuità tra i punti misurati è ricostruita
con curve tracciate a mano libera e privilegian-
do tecniche grache più evocative che oggetti-
ve quali gli sfumati, i chiaroscuri, i puntinati. Se
ciò era accettabile in anni in cui le restituzioni
erano necessariamente eseguite a mano, è me-
no comprensibile la scarsità di informazioni che
possono risultare essenziali per ricostruire la fase
più recente della vita di un’opera. Il rilievo del-
la grotta degli Animali7 è la prima rappresenta-
zione sistematica del complesso ed è importan-
te anche perché rappresenta l’andamento del
suolo prima dei lavori che nel 1994 hanno mes-
so in luce gli impianti all’estradosso della coper-
tura. Tuttavia, almeno nella forma pubblica-
ta, non sono visibili le quote e i piani di sezio-
ne, inoltre sono presenti i soli nomi degli esecu-
tori senza ulteriori informazioni sull’anno di rea-
lizzazione, se si tratti di un lavoro professionale
o eseguito da studenti, dove sia conservato, etc.
Se si considera che un rilievo può essere inte-
so come testimonianza dello stato odierno di un
manufatto, è evidente la necessità di tendere al
massimo grado di oggettività consentito dagli
strumenti disponibili e di fornire tutte le indica-
zioni utili a valutare l’afdabilità delle informa-
zioni che contiene.
Le tecnologie geomatiche, mediante il campio-
namento ad alta risoluzione8, permettono di su-
perare queste criticità, consentendo rappresen-
tazioni rigorose dal punto di vista metrico e del-
la rappresentazione graca indipendentemente
dalla complessità delle geometrie9.
Il modello di punti che ne deriva può essere uti-
lizzato come “replica” della realtà (o almeno di
alcune sue proprietà) per supportare varie fasi
del processo della conservazione10, dalla redazio-
ne del progetto di restauro11, alla realizzazione
di modelli interpretativi utili anche alle analisi
strutturali12 e alla simulazione di processi di varia
natura13. Il modello digitale deve essere quindi
inteso non solo come una mera rappresentazione
del manufatto, ma come archivio tridimensiona-
le di dati correlabili reciprocamente e strutturati
secondo convenzioni omogenee: un registro es-
sibile, integrabile, trasmissibile e condivisibile14.
Qualità del modello digitale
La verosimiglianza dei modelli digitali e il fatto
che provengano da strumenti automatici di mi-
sura non garantiscono in toto tuttavia la loro qua-
lità e possono anzi indurre a scelte fondate su da-
ti inafdabili.
Le fasi del rilievo, dall’acquisizione alla rappre-
sentazione, devono essere progettate in vista del-
la conoscenza e della corretta documentazione
di un bene culturale. È la progettazione del rilie-
vo che può e deve certicare la qualità del mo-
dello risultante attestandone l’idoneità all’inter-
no del processo complessivo di conservazione15.
Il progetto di rilievo dovrà indicare gli strumen-
ti per controllare e documentare l’acquisizione,
l’elaborazione e conservazione del dato e l’af-
1 Per un panorama delle problematiche del rilievo dei giardi-
ni nel periodo immediatamente precedente la diffusione del-
le attuali tecnologie si veda La rappresentazione del paesaggio
e del giardino nel rilievo e nel progetto architettonico, a cura di
E. Varon, Milano 1998.
2 Da anni il rilievo e la rappresentazione di insiemi polimate-
rici è oggetto di una specica linea di ricerca del laboratorio
GeCo che, grazie agli studi condotti su casi eccellenti come
quelli dell’Appennino del Giambologna ed altri manufatti del
parco mediceo di Pratolino, ha potuto sperimentare e deni-
re specici ussi di lavoro in grado di rispondere alle doman-
de delle molteplici professionalità che conuiscono nello stu-
dio dei giardini e del paesaggio, con i più aggiornati strumenti
scientici della conoscenza.
3 Per una raccolta delle Carte del Restauro si veda https://
www.icomos.org/en/charters-and-other-doctrinal-texts (in in-
glese).
4 G. T, Note sul rilievo dei giardini, in I tempi della natu-
ra. Restauro e restauri dei giardini storici, a cura di M.A. Giu-
sti, Firenze 1999, pp. 39-46.
5 M. D B et al., Note sui metodi di rilevamento
e restituzione graca dell’Appennino, in Risveglio di un colos-
so. Il restauro dell’Appennino del Giambologna, catalogo del-
la mostra (Pratolino, 22 luglio-25 settembre 1988), a cura di
C. Acidini Luchinat, Firenze 1988, pp. 75-77. Una più am-
pia selezione di tavole è pubblicata in L’Appennino del Giam-
bologna. Anatomia e identità del gigante, a cura di A. Vezzo-
si, Firenze 1990.
6 C. C, Il rilievo architettonico degli apparati del giar-
dino: esempi di grotte, in Arte delle Grotte: per la conoscen-
za e la conservazione delle grotte articiali, atti del convegno
(Firenze, 17 giugno 1985), a cura di C. Acidini Luchinat, L.
Magnani, M.C. Pozzana, Genova 1987, pp. 25-30.
7 C. C, La grotta “degli animali” o del “diluvio” nel
giardino di Villa Medici a Castello, “Quaderni di Palazzo Te”,
4, 1987, 6, pp. 71-80.
8 Nell’accezione relativa al rilievo, per digitalizzazione si in-
tende il processo con cui una supercie, caratterizzata da va-
lori continuamente variabili, è convertita in valori discreti
misurando le coordinate 3-D di punti che, nel loro insieme,
determinano un modello digitale della realtà. Entro i limiti
dell’accuratezza strumentale, minore è la distanza tra i pun-
ti, maggiore è la risoluzione e quanto più quest’ultima è ele-
vata, tanto minore è la differenza tra geometria reale e model-
lo virtuale.
Per una panoramica sul tema della digitalizzazione dei beni
culturali, G. G et al., Detailed 3D reconstruction of large-
scale heritage sites with integrated techniques, “IEEE Com-
puter Graphics and Applications”, 24, 2004, 3, pp. 21-29 e
P. G et al., Accurate documentation in cultural
heritage by merging TLS and high-resolution photogrammetric
data, in Videometrics, Range Imaging, and Applications XI,
conference proceedings (Munich, 23-26 May 2011), edited
by F. Remondino, M.R. Shortis, vol. 8085, 2011, p. 808508.
9 G. T, A. C, L. F, Scansione laser per il rilievo
dei giardini storici, “GEOmedia”, 17, 2013, 6.
10 G. T et al., Digital Workow for the Acquisition and
Elaboration of 3D Data in a Monumental Complex: the For-
tress of Saint John the Baptist in Florence, international sym-
posium paper (Ottawa, 28 August-1 September 2017), “In-
ternational Archives of the Photogrammetry, Remote Sens-
ing and Spatial Information Science”, XLII-2/W5, 2017, pp.
679-686.
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dabilità delle rappresentazioni proposte. Prima
di intraprendere l’azione mensoria, si dovrà me-
ditare sulle criticità del manufatto, chiarire quale
grado di completezza dei dati è richiesto e come
conseguirlo, come progettare una rete di misu-
razioni non limitata esclusivamente al raggiun-
gimento di un obbiettivo immediato ma che, in
potenza, possa essere ampliata e integrata, possi-
bilmente con un contenuto informativo tale da
poter essere interpretato anche secondo chiavi di
lettura inizialmente non previste.
La qualità di un dato e dunque del modello cui
appartiene può essere denita attraverso i ‘me-
tadati’, ovvero le informazioni che descrivono il
dato stesso e il metodo impiegato per il suo con-
seguimento16. I metadati devono quindi essere
considerati parte integrante e qualificante del
modello e accompagnarlo in tutti i suoi utilizzi.
Sotto il prolo metrico, il primo stadio di que-
sto controllo si esplica, come nel caso della grot-
ta degli Animali, con la misura di una rete topo-
graca, materializzata in modo permanente, per
la denizione una tantum di un sistema di riferi-
mento comune di tutti gli elementi, anche ubi-
cati a grandi distanze, per referenziare dati ac-
quisiti in tempi e con metodologie differenti e
per documentare le trasformazioni successive;
nel caso del rilievo della grotta ad esempio, du-
rante le varie fasi di scavo all’estradosso e di can-
tiere oppure per estendere successivamente il ri-
lievo anche ai cunicoli laterali e al sistema di rac-
colta e deusso dell’acqua.
Nel caso del rilievo di dettaglio, le singole scan-
sioni, inizialmente indipendenti, devono essere
allineate al sistema di riferimento comune. L’er-
rore complessivo sarà dato sia dagli errori di mi-
sura caratteristici di ciascuno strumento sia dai
residui dei calcoli effettuati con metodi statisti-
ci; questi valori devono accompagnare il model-
lo in quanto consentono di determinarne l’accu-
ratezza metrica.
Ulteriori parametri di valutazione della qualità
di un modello riguardano la completezza di do-
cumentazione delle superci rilevate, valutabi-
le analizzando l’estensione delle lacune residue
sul modello o l’entità del ‘rumore’, ovvero il di-
sturbo delle misure dovuto sia alle caratteristiche
intrinseche degli strumenti sia alle proprietà si-
che delle superci rilevate.
Il passaggio da modello discreto di punti ad un
modello di supercie (mesh), utilizzato in que-
sto caso per la rappresentazione delle parti in vi-
11 C. M et al., San Carlo Dei Barnabiti: Resto-
ration and Reinforcement of the Roong of a Florentine Ba-
roque Masterpiece, conference paper (Florence, 22-24 May
2017), “International Archives of the Photogrammetry, Re-
mote Sensing and Spatial Information Science”, XLII-5/W1,
2017, pp. 515-517.
12 M. K et al., An integrated Terrestrial Laser Scanner
(TLS), Deviation Analysis (DA) and Finite Element (FE) ap-
proach for health assessment of historical structures. A minaret
case study, “Engineering Structures”, 153, 2017, pp. 224-238.
13 G. T, A. C, L. F, 3-D Survey and Structural
Modelling: The Case of the San Giovanni Baptistery in Flor-
ence, in Digital Heritage. Progress in Cultural Heritage: Docu-
mentation, Preservation, and Protection, International Confer-
ence Proceedings (Nicosia, 29 October-3 November 2018),
edited by M. Ioannides et al., vol. 11196, 2018, pp. 271-280.
14 G. T, A. C, L. F, The Mock-up of the “Ratto
Delle Sabine” by Giambologna: Making and Utilization of a
3D Model, “ICONARP International Journal of Architecture
and Planning”, 2, 2015, 2, pp. 73-83.
15 M. S Q, Harnessing digital workows for
conserving historic places, conference paper (Florence, 22-24
May 2017), “International Archives of the Photogrammetry,
Remote Sensing and Spatial Information Science”, XLII-5/
W1, 2017, pp. 9-14.
16 La gestione dei metadati delle informazioni geograche è
denita dallo standard ISO19115. Tra le esperienze che ne-
gli scorsi anni si sono occupate dei metadati di beni cultura-
li si segnalano i progetti CARARE (M.E. M et al., 3D in
the CARARE Project. Providing Europeana with 3D Content
for the Archaeological and Architectural Heritage: the Pom-
peii Case Study, in VSMM 2012. Virtual Systems in the Infor-
mation Society, International Conference Proceedings (Mi-
lan, 2-5 September 2012), edited by G. Guidi, A.C. Addison,
2012, pp. 227-234) e 3D-ICONS (A. D’A, K. F,
3DICONS Metadata Schema for 3D Objects, “Newsletter di
Archeologia CISA”, 4, 2013, pp. 159-181).
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sta nelle sezioni verticali e orizzontali, deve con-
ciliare le esigenze opposte di risoluzione e ma-
neggevolezza17. In questo caso, il controllo del-
la qualità può essere eseguito vericando che la
differenza tra i due modelli (punti e mesh) non
ecceda i limiti di tolleranza pressati (gg. 1, 3).
Quando, per monitorare le trasformazioni avve-
nute, si intendono confrontare rilievi eseguiti in
periodi diversi di opere che, come le grotte arti-
ciali, sono prive di riferimenti visivi chiaramente
individuabili, occorre ricostruire con esattezza la
posizione dei piani di sezione utilizzati nei rilie-
vi precedenti e la loro indicazione esclusivamen-
te graca sui disegni in proiezioni ortogonali può
risultare insufciente. Occorre quindi che la lo-
ro giacitura sia annotata anche in forma analiti-
ca, ad esempio registrando la traslazione e rota-
zione dei piani rispetto al sistema di riferimento
locale o cartograco adottato.
Se si considera poi che il rilievo è la testimonian-
za di uno stato di fatto ad una certa data è indi-
spensabile che gli elaborati graci nali siano
pubblicati nella loro interezza, senza privarli di
intestazioni, legende, scale metriche, etc. per-
ché gli utilizzatori possano valutarne l’attendibi-
lità e non fraintenderne il contenuto.
Fig. 3 Modello mesh dell’interno della grotta.
17 Il passaggio da modello discreto di punti a modello di su-
percie (mesh, cfr. gg. 1, 3), ha richiesto diverse elaborazio-
ni successive: segmentazione e pulitura no ad ottenere circa
364 milioni di punti; decimazione no a circa 121 milioni di
punti; realizzazione di un modello mesh con l’algoritmo Sur-
face Reconstruction Poisson (circa 60 milioni di facce) a sua
volta decimato, al ne di produrre modelli a diverse risoluzio-
ni e conciliare opposte esigenze di risoluzione e maneggevo-
lezza. Il modello mesh complessivo, ad alta risoluzione, del-
la grotta è stato sezionato secondo i piani deniti per ottenere
ortoimmagini a integrazione delle sezioni (verticali e orizzon-
tali) vettorializzate in proiezioni ortogonali. In casi di minore
complessità geometrica questi elaborati sono spesso realizzati
con ortofoto ottenute con processo fotogrammetrico; in que-
sto caso, l’uso della mesh (con dati da scansione) si è rivelato
particolarmente efcace per garantire una geometria accura-
ta e priva di lacune in una tempistica sostenibile.
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Un modello digitale per la conoscenza e il
restauro
Un contributo alla conoscenza della grotta può
derivare confrontando18 il nuovo rilievo con il
noto disegno A 1640v conservato presso il Ga-
binetto dei Disegni e delle Stampe della Galle-
ria degli Ufzi, variamente attribuito a Giovan
Battista o a Francesco da Sangallo19. Considera-
ta la presenza di cambiamenti dello spessore del-
la muratura, che sembrano alludere a lesene sul
perimetro dello spazio interno, era stato ipotiz-
zato che il disegno si riferisse ad una idea proget-
tuale che prevedeva una partizione architettoni-
ca al posto del completo rivestimento rustico poi
realizzato. Questa ipotesi ha però trascurato la
presenza di un basso zoccolo che segue effettiva-
mente, seppure con tratti di lunghezza inferiore,
l’andamento spezzato del perimetro come ripor-
tato dal disegno, per cui questo potrebbe rappre-
sentare la struttura grezza antecedente la posa
dei “tartari”. Rimane da comprendere come mai
i tre bracci fossero rappresentati con terminazio-
ni absidate; per questo aspetto potrà risultare uti-
le il completamento del rilievo con l’acquisizio-
ne di tutti i corridoi che circondano la grotta.
Una peculiarità del rilievo eseguito è che non si
18 Per la sovrapposizione dei due disegni: tav. 12 Atlante.
19 Per la prima attribuzione: Conforti, La grotta “degli anima-
li”… cit., per la seconda: G. G, Firenze. loc. Castel-
lo. Villa Medicea, grotta degli Animali, in Atlante delle grotte
e dei ninfei in Italia. Toscana, Lazio, Italia meridionale e isole,
a cura di V. Cazzato, M. Fagiolo, M.A. Giusti, Milano 2001,
pp. 45-51. Si veda anche E. F, Acquedotti e fontane
del Rinascimento in Toscana, Firenze 2016, p. 194 e il saggio
di Marta Castellini in questo stesso volume.
88
“Canne di piombo ascose”. Tecniche geomatiche per un nuovo rilievo della grotta degli Animali della villa medicea di Castello Grazia Tucci, Alessandro Conti, Lidia Fiorini
è limitato a documentare lo stato degli spazi del-
la grotta degli Animali e delle sue superci poli-
materiche, ma è stato aggiornato seguendo le fasi
del progetto e del cantiere di restauro per fornire
informazioni immediatamente utili ai lavori, ad
esempio per vericare lo spessore delle volte o per
individuare gli elementi dell’impianto idraulico
storico e tentare di ricostruirne la distribuzione20.
Circa quest’ultimo aspetto, una prima difcol-
tà concerne proprio la visibilità stessa degli ele-
menti dell’impianto idraulico. Mentre i tratti
orizzontali delle condutture in cotto o in piom-
bo portate alla luce all’estradosso sono facilmen-
te riconoscibili nelle scansioni, è difcile indivi-
duare i punti da cui si diramano le “canne” che
attraversano la volta. Anche lo sbocco delle tu-
bazioni all’intradosso e gli “spilli” che spruzza-
vano acqua dal pavimento sono appena visibili,
sia perché erano intenzionalmente nascosti tra
le “spugne” del softto e le “frombole” che dise-
gnano il mosaico del pavimento, sia perché l’os-
sidazione e le incrostazioni di calcare le rendono
indistinguibili dalle pietre adiacenti. Per questo
motivo si è esclusa l’ipotesi di un rilievo per pun-
ti discreti, ad esempio topograco, che avrebbe
richiesto di conoscere a priori la posizione degli
elementi dell’impianto da rilevare, optando per
la scansione laser.
L’attuale grande diffusione delle nuvole di pun-
ti dipende in buona parte dalla immediata rico-
noscibilità di quanto rappresentato, le scansio-
ni sono istintivamente usate come memoria vi-
siva, come se si trattasse di fotograe rafforzate
dalla tridimensionalità e dalla misurabilità. So-
no sfruttate più raramente ulteriori potenzialità
delle nuvole di punti come strumento di indagi-
ne, ad esempio per mettere in evidenza aspetti
non percepibili a vista o, come in questo caso,
per acquisire la posizione nello spazio di oggetti
non immediatamente individuabili.
La parte più signicativa della progettazione del
rilievo della grotta degli Animali è stata naliz-
zata proprio al superamento di queste criticità21.
Si è scelto di eseguire un numero di scansioni su-
periore a quello generalmente sufciente in spa-
zi di pari dimensioni in modo che, acquisendo le
superci da molti punti di vista, fossero ridotte al
minimo le “zone d’ombra” prive di dati tra le spu-
gne (tab. 1). Approttando anche della presen-
za di un ponteggio completo, predisposto per la
manutenzione della volta, sono state preliminar-
mente individuate, con un attento esame diretto,
tutte le terminazioni delle condutture sul soft-
to e sul pavimento della grotta e la loro posizione
è stata evidenziata con sfere di polistirolo e rita-
gli di carta colorata (con colori diversi tra quelle
dotate o prive della nappa che diffondeva il get-
to), in modo che risultassero chiaramente rico-
noscibili nelle scansioni. Anche all’estradosso le
diramazioni delle condutture sono state messe
in evidenza con sfere di polistirolo, per eviden-
ziare la corrispondenza tra le parti dell’impianto
sulle due superci della volta e ricostruire l’an-
damento delle “canne” che la attraversano (g.
2). All’estradosso, le tubazioni in corrisponden-
za delle due nicchie laterali e della campata più
interna sono disposte pressoché in piano, invece
all’intradosso seguono l’andamento della volta e
quindi i tratti che attraversano la muratura han-
no lunghezza variabile. Queste “cadute” han-
no andamento verticale e sono disposte secon-
do una maglia piuttosto regolare. Il rivestimen-
to della volta è composto da “spugne” di piccole
dimensioni che a prima vista sembrano disposte
in modo casuale, tuttavia, una volta individuate
le tubazioni, si può comprendere che sono sta-
te messe in opera in modo da riempire gli spa-
zi tra esse e quindi seguendone l’allineamento.
In questo modo è stato possibile ricostruire il per-
corso dell’impianto in tutta la volta, tranne che
nella zona della crociera, dove all’estradosso si
trova una rete di tubazioni chiuse a un’estremità
e disposte a raggiera (tavv. 19-21 Atlante). In cor-
rispondenza di esse non si trova nessuna nappa
20 V. T, G. T, V. B, L. F, A. C, Laser
scanning and modelling of barely visible features: the survey of
the Grotto of the Animals at the Villa of Castello (Florence),
conference paper (Florence, 22-24 May 2017), “International
Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial
Information Science”, XLII-5/W1, 2017, pp. 343-349.
21 V. T, G. T, V. B, L. F, A. C, Il mo-
dello digitale di una “macchina idraulica” del ’500: la Grotta
degli Animali della villa medicea di Castello, atti della confe-
renza internazionale (Firenze, 22-24 maggio 2017), “Anan-
ke”, numero speciale GeoRes, 2017, pp. 63-68.
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“Canne di piombo ascose”. Tecniche geomatiche per un nuovo rilievo della grotta degli Animali della villa medicea di Castello Grazia Tucci, Alessandro Conti, Lidia Fiorini
all’intradosso, dove la decorazione presenta anzi
un disegno del tutto incompatibile, evidenzian-
do quindi un rifacimento successivo. Tra l’altro,
le tubazioni a raggiera sono disposte in leggera
contropendenza per seguire la curvatura della
volta e quindi probabilmente non hanno mai po-
tuto assolvere la loro funzione.
Per un esame più dettagliato delle tubazioni di
piombo antiche, è stato eseguito un rilievo foto-
grammetrico di alcuni pezzi signicativi (g. 4).
In relazione alla funzionalità dell’impianto, si è
osservato che i tratti orizzontali dei tubi sono fo-
rati nella parte superiore in corrispondenza del-
le diramazioni dei tratti che attraversano la volta,
forse per eliminare eventuali bolle d’aria. Quin-
di probabilmente era prevista una pavimentazio-
ne che consentiva la circolazione dell’aria e forse
anche la manutenzione dell’impianto22.
Gli “spilli” sul pavimento della grotta sono dispo-
sti secondo le longitudinali parallele che sugge-
riscono il probabile percorso delle tubazioni che
sono murate nel pavimento e quindi non ispe-
zionabili. La distanza tra gli ugelli è in qualche
caso irregolare per evitare che si trovino in corri-
spondenza delle lastre di pietra che delimitano i
campi dell’imbrecciato, il cui disegno non ha in-
vece relazione con le tubazioni. In riferimento ai
documenti che in differenti periodi menziona-
no la presenza nella grotta di automi, sculture e
fontane, si osserva che uno degli spilli si trova sot-
to la crociera proprio al centro del disegno della
pavimentazione, nel punto dove invece ci si po-
trebbe attendere che fossero collocate tali opere.
Nel campo del commesso più vicino all’ingresso
della grotta, dove la trama della ghiaia denota un
evidente rifacimento, anche gli ugelli sono dispo-
sti in modo irregolare, testimoniando una possi-
bile riparazione anche dell’impianto sottostante.
Sono attualmente in corso di realizzazione i ri-
lievi dei corridoi di servizio disposti su più livel-
li intorno e al di sotto della grotta degli Anima-
li (g. 2), da cui si auspica di ricavare anche in-
formazioni più dettagliate sulla struttura, gli im-
pianti idraulici e i giochi d’acqua. Le prime inda-
gini stanno fornendo nuove informazioni sulla
rete degli scarichi, tra cui tracce di strutture al di
sotto dell’ingresso della grotta forse connesse con
il meccanismo di chiusura automatica del can-
cello descritto da Agostino del Riccio23 e sman-
tellato nel corso degli interventi lorenesi.
Fig. 4 Modello mesh di un elemento del sistema idraulico
all’estradosso della volta (rilievo fotogrammetrico,
settembre 2015).
Tab. 1 Dati riepilogativi delle acquisizioni.
22 Riguardo la descrizione degli impianti della grotta e del
giardino: G, Firenze. loc. Castello… cit. e L. Z-
, Le “Piante de’ condotti” dei giardini di Castello e la Petraia,
“Bollettino degli Ingegneri”, XIX, 1971, 2-3, pp. 19-26.
23 Cfr.: Heikamp, D., Agostino del Riccio, Del Giardino di un
re. In: Il giardino storico italiano: problemi di indagine, fon-
ti letterarie e storiche, atti del convegno di studi, Siena – San
Quirico d’Orcia, 6-8 ottobre 1978, Ragionieri, G., (cur.). L. S.
Olschki: Firenze 1981.
Campagne di rilievo agosto 2012 (Intradosso volta da ponteggio e muro di contenimento)
febbraio 2013 (Grotta)
ottobre 2013 (Estradosso grotta, test SLAM sui cunicoli)
settembre 2015 (Estradosso grotta, progetti fotogrammetrici)
dicembre 2017 (Liv. superiore intercapedine)
settembre/ottobre 2018 (Liv. inferiore intercapedine, in corso)
Unità personale 4
Strumentazione Stazione totale reectorless precisione angolare 3”
Laser scanner distanziometrico a differenza di fase.
Precisione di Posizione* 6 mm con una portata da 1 m a 25 m;
10 mm con una portata no a 50 m
Precisione di Distanza* m4 mm con albedo del 90% no a 25 m
m5 mm con albedo del 18% no a 25 m
m5 mm con albedo del 90% no a 50 m
m6 mm con albedo del 18% no a 50 m
Precisione di angolo (oriz./vert.) 125 rad/125 rad, Sigma uno
*una portata compresa fra 1 m e 50 m, Sigma uno
Laser scanner distanziometrico a tempo di volo.
Precisione di Posizione *6 mm,
Precisione di Distanza * 4 mm,
Precisione di Angolo (oriz./vert.) 60 rad / 60 rad (12” / 12”)
*una portata compresa fra 1 m e 50 m, Sigma uno
Laser scanner distanziometrico a differenza di fase
Linearity error 1 ≤ 1 mm
Range noise black 14 % grey 37 % white 80 %
Range noise, 10 m 0.4 mm rms 0.3 mm rms 0.2 mm rms
Range noise, 25 m 0.6 mm rms 0.4 mm rms 0.3 mm rms
Range noise, 50 m 2.2 mm rms 0.8 mm rms 0.5 mm rms
Range noise, 100 m 10 mm rms 3.3 mm rms 1.6 mm rms
Camera reex APS-C
Camera reex Full frame
Testa panoramica motorizzata
Software Cyclone Leica (elaborazione range maps)
Star*Net (elaborazione dati topograci)
Bentley Microstation (CAD)
Autodesk Autocad (CAD)
ISTI-CNR MeshLab (elaborazioni mesh)
Gigapan Stitch (elaborazione immagini fotograche)
Numero Scansioni 22 (agosto 2012)
8 (febbraio 2013)
18 (ottobre 2013)
25 (settembre 2015)
23 (dicembre 2017)
80 (settembre/ottobre 2018)
Numero di punti totali 370.714.688 (agosto 2012)
369.353.135 (febbraio 2013)
713.732.636 (ottobre 2013)
864.683.723 (settembre 2015)
Campagne 2017-2018 in elaborazione
Risoluzione media 0.005 m a 5 m (agosto 2012 - febbraio 2013)
0.006 m a 10 m (ottobre 2013 - settembre 2015 - settembre/ottobre 2018)
0.12 m a 10 m (dicembre 2017)
Questo studio è stato eseguito nell’ambito del progetto GAM-
Her project: Geomatics Data Acquisition and Management
for Landscape and Built Heritage in a European Perspective,
PRIN: – Bando 2015, Prot. 2015HJLS7E.
La strumentazione utilizzata è stata fornita da NEMECH,
Centro di competenza sui beni culturali istituito da Regione
Toscana e attivato da MICC-UNIFI.
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Article
Full-text available
In recent years, the GeCo Laboratory has undertaken numerous projects to digitalize vast and complex buildings; the specific nature of the different projects has resulted in a case-by-case approach, each time working on past experiences and updating not only the hardware and software tools but also the management and processing methods. This paper presents the workflow followed for the survey of the Fortress of Saint John the Baptist in Florence, an on-going interdisciplinary project. Presently Florence’s main trade fair congress centre, at the same time it hosts various buildings that bear witness to the fortress’s life-history, combining constructions from the Medici and Lorraine eras with recently built exhibition facilities. Now new research has been required due to the realization of new pavilions and the regeneration of the whole complex. This has included a critical survey, material testing, diagnostic investigations and stratigraphic analyses to define the building’s state of preservation. The working group comprises specialists from different institutions, amongst which the Italian Military Geographic Institute, the University of Florence, the National Research Council Institute for the Preservation and Enhancement of the Cultural Heritage, and the Florence City Council.
Article
Full-text available
Within a project for the knowledge and preservation of the mock-up of Giambologna's Ratto delle Sabine housed in the Galleria dell'Accademia in Florence, the GeCO laboratory has made laser scanner acquisitions to create surface models at different resolutions for structural analysis, on which to check the coverage of the photographic campaign and to create a three-dimensional thematic mapping of data relating to investigations and restoration works. The PDF3D file format has been used to easily manage data on a platform immediately available to all operators.
Article
This paper presents a multi-disciplinary approach for identification of historic buildings structural health with combination of Terrestrial Laser Scanning (TLS) survey, Deviation Analysis (DA) and Finite Element (FE) numerical modelling. The proposed methodology was discussed through the application to an illustrative case study: an early medieval period brick minaret (Eğri Minaret) located in Aksaray (central Turkey). After standing upright for several centuries, the minaret has developed tilt, and today the structure is supported with steel cables. Precise direction of inclination, leaning angle, local deviations from circular building shape, deflections from vertical planes, local curvatures and related maps were obtained with high accuracy by DA, based on detailed point cloud 3D mesh model. Differently from traditional approaches in FE analysis, the paper discusses a method for direct transfer of high accuracy TLS based 3D model to FE structural analysis software, subsequently employed to interpret and verify structural health of the historic building. Through the discussion of the results, it can be considered that the integration of these different techniques (being the whole process non-destructive, effective and expeditious for surface analysis) is a promising methodology for health assessment and analysis of historic constructions.
Il restauro dell'Appennino del Giambologna, catalogo della mostra (Pratolino, 22 luglio-25 settembre 1988), a cura di C. Acidini Luchinat
  • Restituzione Grafica Dell'appennino
e restituzione grafica dell'Appennino, in Risveglio di un colosso. Il restauro dell'Appennino del Giambologna, catalogo della mostra (Pratolino, 22 luglio-25 settembre 1988), a cura di C. Acidini Luchinat, Firenze 1988, pp. 75-77. Una più ampia selezione di tavole è pubblicata in L'Appennino del Giambologna. Anatomia e identità del gigante, a cura di A. Vezzosi, Firenze 1990.
Il rilievo architettonico degli apparati del giardino: esempi di grotte, in Arte delle Grotte: per la conoscenza e la conservazione delle grotte artificiali, atti del convegno (Firenze
  • C Conforti
C. Conforti, Il rilievo architettonico degli apparati del giardino: esempi di grotte, in Arte delle Grotte: per la conoscenza e la conservazione delle grotte artificiali, atti del convegno (Firenze, 17 giugno 1985), a cura di C. Acidini Luchinat, L. Magnani, M.C. Pozzana, Genova 1987, pp. 25-30.
degli animali" o del "diluvio" nel giardino di Villa Medici a Castello
  • C Conforti
  • La Grotta
C. Conforti, La grotta "degli animali" o del "diluvio" nel giardino di Villa Medici a Castello, "Quaderni di Palazzo Te", 4, 1987, 6, pp. 71-80.
Accurate documentation in cultural heritage by merging TLS and high-resolution photogrammetric data
  • G Per Una Panoramica Sul Tema Della Digitalizzazione Dei Beni Culturali
  • Godin
Per una panoramica sul tema della digitalizzazione dei beni culturali, G. Godin et al., Detailed 3D reconstruction of largescale heritage sites with integrated techniques, "IEEE Computer Graphics and Applications", 24, 2004, 3, pp. 21-29 e P. Grussenmeyer et al., Accurate documentation in cultural heritage by merging TLS and high-resolution photogrammetric data, in Videometrics, Range Imaging, and Applications XI, conference proceedings (Munich, 23-26 May 2011), edited by F. Remondino, M.R. Shortis, vol. 8085, 2011, p. 808508.
Scansione laser per il rilievo dei giardini storici
  • G Tucci
  • A Conti
  • L Fiorini
G. Tucci, A. Conti, L. Fiorini, Scansione laser per il rilievo dei giardini storici, "GEOmedia", 17, 2013, 6.
International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science
  • Roque Masterpiece
roque Masterpiece, conference paper (Florence, 22-24 May 2017), "International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science", XLII-5/W1, 2017, pp. 515-517.
International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science
  • Santana Quintero
M. Santana Quintero, Harnessing digital workflows for conserving historic places, conference paper (Florence, 22-24 May 2017), "International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science", XLII-5/ W1, 2017, pp. 9-14.