Conference PaperPDF Available

Modelli descrittivi per la gestione degli interventi di manutenzione sulla facciata della basilica di San Michele a Pavia

Authors:

Abstract and Figures

La presente ricerca tende a verificare le potenzialità rappresentative dei modelli parametrici al fine di valutarne l’efficacia sull’edilizia storica monumentale. I sistemi di rilevamento digitale, laser scanner o fotogrammetrici, producono nuvole di punti nello spazio dalle quali è possibile ridisegnare elaborati tecnici particolarmente affidabili anche in presenza di elementi decorativi e motivi ornamentali complessi. In maniera analoga è possibile ottenere modelli tridimensionali che, sfruttando le coordinate dei punti ottenute dal rilievo laser, rappresentano l’imperfezione e l’irregolarità dell’architettura reale. Il trasferimento di queste capacità descrittive all’interno dei modelli parametrici è una delle sfide legate all’esigenza di ottimizzare le procedure operative nell’ambito del restauro e della conservazione del patrimonio. A tal fine sono state indagate le modalità operative per costruire uno strumento di programmazione degli interventi e di rappresentazione della facciata del San Michele di Pavia, a partire da un rilievo architettonico digitale relazionato a diversi tipi di banche dati. La facciata della basilica è stata scelta per la particolare ricchezza di apparati decorativi, per l’irregolarità del paramento e per la presenza di degradi, soprattutto connessi all’umidità e all’esfoliazione del rivestimento, che compromettono la lettura dei fregi e dei bassorilievi. In questo contesto il rilievo acquista un duplice significato: ricostruire un’immagine dell’architettura, per fissarla nel tempo, e sfruttare la complessità dell’oggetto per testare le potenzialità della modellazione. Obiettivo ottenere un modello tridimensionale per rappresentare efficacemente l’oggetto reale sfruttando le potenzialità di parametrizzazione fornite dalla tecnologia BIM, con la quale è possibile combinare elaborati grafici e informazioni eterogenee in un unico ambiente virtuale. La nuvola di punti laser scanner viene scomposta e frazionata per produrre, tramite software di reverse modelling, un modello con superfici poligonali (mesh) che, importato in Revit, costituisce la base del modello BIM associato ad una serie di parametri descrittivi o geometrici. La definizione di un workflow operativo per la produzione del modello parametrico ha permesso di sviluppare considerazioni comparative con strumenti GIS e casi studio analoghi per trarre considerazioni circa la funzionalità di tali sistemi rappresentativi dell’architettura storica
Content may be subject to copyright.
a cura di
Tommaso Empler
Progettazione
Design
Proposte
per la ricostruzione
Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
A cura di Tommaso Empler
3D MODELING & BIM
Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
D Modeling & BIM
3
23
Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
Il volume raccoglie i contributi, dei relatori e degli studiosi,
pervenuti in occasione del Workshop 3DModeling&BIM.
Progettazione, design, proposte per la ricostruzione, che si
è svolto a Roma, Facoltà di Architettura - Sapienza Universi-
tà di Roma, il 19 e 20 Aprile 2017.
La valutazione dei contributi pubblicati è avvenuta con la
modalità del double blind review.
This book collects contributions, of speakers and scholars,
received during the Workshop 3Dmodeling & BIM. Applica-
tions and possible future developments, which took place in
Rome, Faculty of Architecture - Sapienza University of Rome,
on the 19th and 20th April 2017.
Contributions are printed under double blind review
mode.
Organizing Commitee
• Director
Tommaso Empler, Sapienza Università di Roma (Italy)
• Scientific Coordinator 3D Modeling
Fabio Quici, Sapienza Università di Roma (Italy)
• Scientific Coordinator BIM
Francesco Ruperto, Sapienza Università di Roma (Italy)
• Coordinator Organization
Ivan Paduano, Sapienza Università di Roma (Italy)
Carlo Bianchini
Michele Calvano
Marco Carpiceci
Andrea Casale
Emanuela Chiavoni
Carlo Inglese
Elena Ippoliti
Alfonso Ippolito
Leonardo Paris
Graziano Mario Valenti
Scientific Commitee
Carlo Bianchini, Sapienza Università di Roma (Italy)
Cecilia Maria Bolognesi, Politecnico di Milano (Italy)
Paolo Capizzi, Udine 3D Forum (Italy)
Roberto de Rubertis, XY Digitale (Italy)
Tommaso Empler, Sapienza Università di Roma (Italy)
Donatella Fiorani, Sapienza Università di Roma (Italy)
Elena Gigliarelli, itabc-CNR (Italy)
Laura Inzerillo, Università di Palermo (Italy)
Elena Ippoliti, Sapienza Università di Roma (Italy)
Massimiliano Lo Turco, Politecnico di Torino (Italy)
Anna Moreno, ENEA (Italy)
Luca Nardone, Udine 3D Forum (Italy)
Giovanna Massari, Università di Trento (Italy)
Jean Pierre Monclin, moka-studio architectural
visualisation (Germany)
Anna Osello, Politecnico di Torino (Italy)
Ivan Paduano, Sapienza Università di Roma (Italy)
Leonardo Paris, Sapienza Università di Roma (Italy)
Sandro Parrinello, Università di Pavia (Italy)
Fabio Quici, Sapienza Università di Roma (Italy)
Manuel Ròdenas, UPCT Universidad Politécnica de
Cartagena (Spain)
Michela Rossi, Politecnico di Milano (Italy)
Francesco Ruperto, Sapienza Università di Roma (Italy)
Livio Sacchi, Università degli Studi “G. d’Annunzio” di
Chieti – Pescara (Italy)
Cettina Santagati, Università di Catania (Italy)
Alberto Sdegno, Università di Trieste (Italy)
Graziano Mario Valenti, Sapienza Università di Roma
(Italy)
Valeria Zacchei, PhD BIM Expert (Italy)
Graphic Design
• Atelier Crilo
Cristian Farinella, Lorena Greco
4D Modeling & BIM
35
Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
Indice
Summary
7
Sessione BIM
nelle nuove realizzazioni
BIM e nuove realizzazioni
BIM and new realizations
Francesco Ruperto
BIM e Opere Pubbliche. Lo schema di
decreto ministeriale di obbligatorietà dei
metodi e strumenti di modellazione
BIM in Public procurement. Italian
ministerial decree draft about methods and
building information electronic modelling
tools mandatory for public works
Francesco Ruperto
ECO.H. Il catalogo tecnologico come
strumento di guida e controllo del processo
di edificazione
ECO.H. Technological products catalogue:
a tool to steer and monitoring the building
process
Eugenio Arbizzani • Paolo Civiero
Presentazione
Anna Maria Giovenale
Carlo Bianchini
Introduzione
Progettazione, Design
e Proposte per la ricostruzione
Tommaso Empler
16
18
28
20
30
32
46
6D Modeling & BIM
3
Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
D Modeling & BIM
38
Validare il modello BIM per costruire
GIS-BIM
Valid the BIM model to build GIS-BIM
module
Cecilia Bolognesi • Alberto Pavan
Superfici Responsive e BIM
Responsive Surfaces and BIM
Michele Calvano • Mario Sacco
Realizzazione del Nuovo Ospedale della
Sibaritide: strategie di collaborazione per
le concessioni in ambiente BIM
Construction of the new Hospital of the
Sibaritide: collaboration strategies for
concessions in the BIM environment
Cristina Greco
La Casa Albero di Perugini - il BIM
ante litteram
Perugini’s Tree House - BIM
ante litteram
Alberto Raimondi • Fabrizio Ripoli
BIM e fabbricazione digitale per l’indu-
stria delle costruzioni in cold formed steel
BIM and digital fabrication for the con-
struction industry in cold formed steel
Sergio Russo Ermolli • Giuliano Galluccio
Stabilire una strategia vincente in un
processo BIM
Establish a winning strategy in a BIM
process
Andrea Reina Rojas • Matteo Sarrocco
Sessione BIM
nel patrimonio edilizio esistente
BIM per il patrimonio
edilizio esistente
BIM for the existing
building heritage
Graziano Mario Valenti
Un modello di rappresentazione
per il restauro
A representation model for restoration
Marta Acierno
La trasparenza dei modelli 3D: il caso del-
la Chiesa bizantina a Masada in Israele
The transparency of 3D models: the case of
the byzantine Church at Masada in Israel
Monica Bercigli
9
62 130
140
142
148
164
74
88
104
120
11 Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
D Modeling & BIM
310
Fotogrammetria e HBIM: un percorso per
la conoscenza e la conservazione di Villa
Sarmatoris a Salmour, Piemonte
Photogrammetry and HBIM for the knowle-
dge and conservation of Villa Sarmatoris in
Salmour, Piedmont
Filiberto Chiabrando • Stefania Farina
Alberto Galleano • Massimiliano
Lo Turco • Monica Naretto
Modellazione H-BIM e ricostruzione delle
trasformazioni del costruito storico
H-BIM modeling and historical recon-
struction of of architectural heritage
Antonella Di Luggo • Margherita
Pulcrano • Simona Scandurra
Cristiana Tarantino
Heritage BIM: riflessioni metodologiche
ed interoperabilità con le simulazioni
numeriche
Heritage BIM: methodological reflections
and interoperability with numerical
simulations
Filippo Calcerano • Michele Calvano
Luciano Cessari • Elena Gigliarelli
Francesco Ruperto • Mario Sacco
VRIM workflow: semantic H-BIM objects
using parametric geometries
Elisabetta Caterina Giovannini
Gestione e integrazione dei dati nel mo-
dello conoscitivo del patrimonio edilizio
esistente
Managing and integrating data for model-
ling the existent building heritage
Alberto Cristofolini • Giovanna A. Massari
Modelli descrittivi per la gestione degli
interventi di manutenzione sulla facciata
della basilica di San Michele a Pavia
Descriptive models for the management of
the maintenance work on the facade of the
Basilica of San Michele in Pavia
Chiara Miatton • Sandro Parrinello
POLIBIM. Il modello BIM AS-IS per il
facility management degli edifici del
Politecnico di Bari
POLIBIM. The BIM AS-IS model for the
facility management of Politecnico of Bari’s
buildings
Angela Dell’Acqua • Mario Di Puppo
Giovanni Mongiello • Riccardo Tavolare
Cesare Verdoscia
Sessione 3D Modeling
BIM e 3D Modeling
BIM and 3D Modeling
Fabio Quici
178
196
212
230
246
260
278
294
296
13 Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
D Modeling & BIM
312
La rappresentazione informatica per
l’analisi e la divulgazione dei trattati
storico scientifici del disegno
The digital representation for the analy-
sis and the dissemination of the historical
scientific treaties of drawing
Leonardo Baglioni • Marco Fasolo
Matteo Flavio Mancini
Un modello virtuale scientifico e filologi-
co per la ricostruzione del tessuto urbano
ottocentesco del Quartiere Alessandrino
nell’area Archeologica Centrale di Roma
A scientific and philological virtual model
for the reconstruction of the nineteenth
century urban fabric of the Alessandrino
Neighborhood in Rome’s Central Archeolo-
gical area
Daniele Calisi • Maria Grazia Cianci
Dal web al 3D Modeling. I3M per la descri-
zione dello spazio antropizzato
From web to 3d modeling. I3M for descrip-
tion of antropized space
Michele Calvano • Andrea Casale
Francesca Guadagnoli • Elena Ippoliti
Tra memoria e progetto. La modellazione
delle volte sul foglio 10 del Codice B di
Leonardo da Vinci
Between memory and project. Modeling
the vaults in the sheet 10 of the Codex B of
Leonardo da Vinci
Irene Di Bernardino • Marco Carpiceci
Fabio Colonnese
Fotografia e foto-realismo, sulla prove-
nienza del rendering fotografico
Photography and photorealism,
on the origin of photographic rendering
Cristian Farinella
Disegno, modello e natura:
il form-finding 100 anni dopo
crescita e forma
Drawing, model and nature:
form- finding one hundred years
after on growth and form
Fabio Bianconi • Alessandro Bu
Marco Filippucci
Il disegno degli olivi tra forma e luce.
Le potenzialità analitiche della rappre-
sentazione parametrica nell’interdiscipli-
narità della ricerca
Drawing form and light of olive trees.
The analytic potentiality of parametric
representation into the interdisciplinarity
of research
Fabio Bianconi • Marco Filippucci
Modeling with light.
Il ruolo della luce nella costruzione
dell’immagine rendering
Modeling with light. The role of light in the
construction of the rendering image
Lorena Greco
300
318
338
356
370
384
398
414
15 Progettazione, design, proposte per la ricostruzione
D Modeling & BIM
314
Il modello territoriale: dal rilievo laser
scanner alla stampa 3D
The territorial model: from laser scanner
survey to 3D printingresearch
Egidio Di Maggio • Mariangela Liuzzo
Tre ipotesi sugli sviluppi futuri della mo-
dellazione 3D
Three hypotesis about future development
of modeling 3D
Alessandro Luigini
L’architettura reale come tela per
l’architettura rappresentata:
il video mapping
The real architecture like a display for
the architecture represented: the video
mapping
Giovanni Mongiello • Alessandra Morea
Riccardo Tavolare • Cesare Verdoscia
Rilievo fotogrammetrico
e visualizzazione in autostereoscopia
di piccole sculture. La Venere di Frasassi
come pilot-case per i Musei Archeologici
Photogrammetric acquisition and
3d visualization of small sculptures.
The Frasassi’s Venus pilot case for
Archaeological Museums
Adriano Mancini • Romina Nespeca
Ramona Quattrini
Velodromo delle Cascine di Firenze tecno-
logia digitale al servizio dello sport
Velodrome of the Cascine of Florence digital
technology at the service of sport
Stefano Bertocci • Marco Ricciarini
Metodologie di modellazione digitale per
l’ottimizzazione del processo produttivo
navale
Digital modeling methods for nautical
production optimization
Michele Russo
La aziende informano
News from the sponsor
Il BIM – Questo noto sconosciuto
Tutto quello che avreste voluto sapere ma
non avete mai osato chiedere…
Graphisoft
Dal rilievo alla modellazione BIM,
dalla presentazione alla realtà aumentata
From survey to BIM-MODELING,
from presentation to virtual reality
Vectorworks
Pier Luigi Antonini • Zeno Da Ros
Virtual Design Construction
STR TeamSystem
Workshop Board
Organizers
Sponsor
Supported by
Partner
426
440
454
466
482
494
508
511
525
537
541
542
543
261 Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3260
Modelli descrittivi per la gestione
degli interventi di manutenzione
sulla facciata della basilica di San
Michele a Pavia
Descriptive models for the
management of the maintenance
work on the facade of the Basilica
of San Michele in Pavia
Chiara Miatton
Sandro Parrinello
Department of Civil Engineering and Architecture,
Università degli Studi di Pavia
AUTHORS
ABSTRACT
La presente ricerca tende a verificare le poten-
zialità rappresentative dei modelli parame-
trici al fine di valutarne l’ecacia sull’edilizia
storica monumentale. I sistemi di rilevamen-
to digitale, laser scanner o fotogrammetrici,
producono nuvole di punti nello spazio dalle
quali è possibile ridisegnare elaborati tecnici
particolarmente adabili anche in presenza
di elementi decorativi e motivi ornamentali
complessi. In maniera analoga è possibile ot-
tenere modelli tridimensionali che, sfruttan-
do le coordinate dei punti ottenute dal rilievo
laser, rappresentano l’imperfezione e l’irrego-
larità dell’architettura reale. Il trasferimento
di queste capacità descrittive all’interno dei
modelli parametrici è una delle sfide legate
all’esigenza di ottimizzare le procedure ope-
rative nell’ambito del restauro e della conser-
vazione del patrimonio. A tal fine sono state
indagate le modalità operative per costruire
uno strumento di programmazione degli in-
terventi e di rappresentazione della facciata
del San Michele di Pavia, a partire da un rilie-
vo architettonico digitale relazionato a diversi
tipi di banche dati.
La facciata della basilica è stata scelta per la
particolare ricchezza di apparati decorativi,
per l’irregolarità del paramento e per la pre-
senza di degradi, soprattutto connessi all’u-
midità e all’esfoliazione del rivestimento, che
compromettono la lettura dei fregi e dei bas-
sorilievi. In questo contesto il rilievo acquista
un duplice significato: ricostruire un’immagi-
ne dell’architettura, per fissarla nel tempo, e
sfruttare la complessità dell’oggetto per testa-
re le potenzialità della modellazione.
Obiettivo ottenere un modello tridimensiona-
le per rappresentare ecacemente l’oggetto
reale sfruttando le potenzialità di parametriz-
zazione fornite dalla tecnologia BIM, con la
quale è possibile combinare elaborati grafici
e informazioni eterogenee in un unico am-
biente virtuale. La nuvola di punti laser scan-
ner viene scomposta e frazionata per produr-
re, tramite software di reverse modelling, un
modello con superfici poligonali (mesh) che,
importato in Revit, costituisce la base del mo-
dello BIM associato ad una serie di parametri
descrittivi o geometrici. La definizione di un
workflow operativo per la produzione del mo-
dello parametrico ha permesso di sviluppare
considerazioni comparative con strumenti
GIS e casi studio analoghi per trar-
re considerazioni circa la funziona-
lità di tali sistemi rappresentativi
dell’architettura storica.
This research has the purpose to verify the
representative potentials of parametric mo-
dels, to evaluate the eectiveness on monu-
mental and historical buildings. Digital survey
systems, laser scanner or photo-modelling,
produce spatial point clouds from which is pos-
sible to re-draw particularly reliable technical
document, even in the presence of complex
ornamental patterns and decorative elemen-
ts. At the same time, it is possible to obtain
three-dimensional models that can use the
coordination obtained by laser survey to repre-
sent the imperfection and the real architecture
irregularities. The transfer of these descriptive
capabilities within the parametric models is
one of the challenges related to the need to
optimize the operating procedures in the re-
storation and conservation of heritage. To this
end, an operational workflow has been investi-
gated to build an intervention programming
tool (that will be also a representation tool) of
the façade of San Michele, starting from a di-
gital architectural survey related to dierent
types of databases. The facade of basilica was
chosen for the particular richness of the deco-
rations, for the irregularity of cladding and for
presence of degradation, especially related to
moisture and exfoliation of the coating, which
compromise reading of the friezes and sculp-
tures. In this situation, the survey acquires a
double meaning: to reconstruct an image of
architecture, to fix it in time, and take advanta-
ge of the complexity of the object to test the po-
tential of modelling. The aim to get a three-di-
mensional model to eectively represent the
real object using the parameter assignment
potential provided by BIM technology, with
which you can combine drawings and hetero-
geneous information into a single virtual envi-
ronment. The point cloud of laser scanning is
decomposed and fractionated to produce, by
means of reverse modelling soware, a model
with a polygonal surface (mesh) that, when it is
imported into Revit, constitutes the basis of the
BIM model associated with a series of descrip-
tive or geometrical parameters. The definition
of an operational workflow for the production
of parametric model has allowed developing
comparative considerations with GIS tools and
similar cases of study to draw considerations
about the capabilities of these historic archi-
tecture representative systems.
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
262 263
La gestione dei paramenti murari di
complessi monumentali
Il presente progetto rientra all’interno di una ricerca relativa allo
studio di sistemi di gestione per la pianificazione di interventi di
restauro o conservazione dei paramenti murari di complessi mo-
numentali che ha preso avvio con una collaborazione con l’Opera di
Santa Maria del Fiore di Firenze nel 2003. Il progetto, che riguardava
la creazione di disegni aidabili per la documentazione delle faccia-
te della cattedrale, ha visto impegnati docenti e ricercatori dal 2003
al 2011 e ha prodotto, nel 2006, un sistema di gestione che permet-
teva di archiviare informazioni storiche e documentarie sui singoli
elementi costruttivi per strutturare un sistema di interfaccia con il
quale navigare nella banca dati dei disegni prodotti su ciascun ele-
mento decorativo appartenente al complesso. Negli anni seguenti,
grazie alla relazione con alcune imprese di restauro coinvolte nel
laboratorio congiunto Università e Impresa Landscape Survey &
Design, si è tentato di verificare la funzionalità dei sistemi GIS sui
modelli tridimensionali di complessi architettonici per la costruzio-
ne di “libretti di cantiere” virtuali, nei quali fosse possibile interagi-
re giornalmente per raccogliere informazioni sulle operazioni pro-
grammate e al contempo registrare i dati prodotti dagli interventi
di restauro. Il database interattivo sulle piattaforme GIS, promosso
con maggior forza per i modelli di città o di territori, è risultato fun-
zionale anche alla scala architettonica nonostante allo sforzo per la
costruzione di archivi interattivi su singoli complessi edilizi non sia
sempre corrisposta una reale funzionalità del processo in quanto
gli strumenti di gestione generati risultavano poi complessi per un
uso costante da parte degli addetti ai lavori (imprese o amministra-
zioni).
Con lo sviluppo delle banche dati 3D prodotte da rilievi la-
ser scanner, o più recentemente dai rilievi fotogrammetrici SFM
(Structure From Motion), la volontà di far coesistere le informazio-
ni all’interno di un unico sistema di riferimento ha prodotto GIS e
banche dati applicate a nuvole di punti tridimensionali sia per com-
parti urbani che per spazi più contenuti come edifici o ambienti
monumentali, dando luogo a spazi virtuali a n dimensioni desinati
The wall surfaces manage-
ment of monumental com-
plexes
This project falls within research related to
the study of management systems for the
restoration or conservation of monumental
wall surfaces, which started with collabo-
ration with the committee on construction
of Santa Maria del Fiore in Florence in 2003.
The project, which aimed to create reliable
designs for the documentation of cathedral
facades, has involved teachers and resear-
chers from 2003 to 2011 and has produced,
in 2006,
a management system which was used
to store historical and documentary infor-
mation on the individual structural ele-
ments for structuring an interface system
with which to navigate in the drawings of
the products database on each decorative
element belonging to the complex.
In the following years, thanks to the re-
lationship with some restoration compa-
nies involved in the joint lab University and
Company Landscape Survey & Design, it has
attempted to verify the functionality of GIS
systems on three-dimensional models of ar-
chitectural complex for the construction of a
virtual “construction site booklets”, in which
a daily interaction to collect information on
planned operations and at the same time
record the data produced by restoration
was possible. An interactive database on
GIS platforms, promoted more forcefully for
models of cities or territories, was function-
al also on architectonical scale, although
Fig. 1 La banca dati per le facciate di
Santa Maria del Fiore, Il libretto in-
terattivo per il cantiere di restauro
delle terme il tettuccio a Monteca-
tini, un GIS applicato alla nuvola di
punti per alberature urbane.
Fig. 1 The database for the facade of
Santa Maria del Fiore, the interactive
book for the construction site of the
restoration of Tettucio’s Terme in
Montecatini, a GIS applied to the point
cloud for urban trees.
anche allo sviluppo di sistemi di valorizzazione connessi a modelli
di fruizione della banca dati per la creazione di musei virtuali o più
semplicemente di giochi destinati all’apprendimento tramite realtà
aumentata o immersiva.
Con l’aumento dell’interesse verso la modellazione parametrica
per lo sviluppo di banche dati sull’esistente utili alla gestione di in-
terventi di restauro o conservazione si è quindi deciso di sperimen-
tare l’eicacia dei modelli descrittivi per la gestione degli interventi
di manutenzione su un edificio campione: la basilica di San Michele
a Pavia. La basilica rappresenta una delle manifestazioni più com-
piute del Romanico italiano e presenta numerose problematiche
per manutenzione dei paramenti murari, prima fra tutte il danneg-
giamento del rivestimento in pietra arenaria, che interessa in parti-
colar modo l’apparato decorativo (fasce a bassorilievo e strombatu-
ra dei portali) presenti nella facciata principale. Alla perdita del dato
descrittivo, alla progressiva scomparsa delle tracce che segnano
l’apparato ornamentale, si aggiungono problemi legati all’umidità,
problemi strutturali e danni causati da interventi di restauro impro-
pri condotti in passato. Gli obiettivi della ricerca sono stati dunque
orientati per definire uno strumento che consentisse di facilitare i
futuri interventi di restauro (sfruttando gli apparati descrittivi pro-
dotti dal rilievo), di monitorare l’evoluzione del degrado nel tempo
the construction of interactive archives of
individual building complex was not always
practical because management tools were
then complicated by constant use by profes-
sionals (companies or administrations).
With the development of 3D databases
created by laser scanners, or, more recent-
ly, by SFM (Structure From Motion) pho-
togrammetrical surveys, the will to meld
information in a single reference system
has produced GIS and databased applied
to three-dimensional point clouds, for both
urban sectors and smaller spaces such as
buildings or monumental environments;
this process produced n-dimensions vir-
tual spaces, allocated to the development
of enhancement systems connected to the
use of the database templates for the cre-
ation of virtual museums or, more simply,
of games for learning through augmented
or immersive reality. With the surge of in-
terest in parametric modeling for the devel-
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
264 265
e di documentare l’immagine della facciata allo stato attuale al fine
di conservarne la memoria e facilitare in generale la gestione della
manutenzione programmata.
Il contributo aronta la comparazione di diversi percorsi meto-
dologici per lo sviluppo di uno strumento critico in grado di gestire
informazioni per far convergere diverse qualità di dati all’interno di
una piattaforma parametrica. La modellazione parametrica dell’ar-
chitettura storica risente di numerose complicazioni dovute all’esi-
genza rappresentativa delle irregolarità e della complessità delle
qualità morfometriche che risultano fondamentali ainché gli stes-
si modelli possano essere utili alle pratiche di pianificazione delle
azioni di conservazione e restauro. In tal senso risulta utile verificare
quali processi automatici possono essere condotti per trasporre il
dato delle modellazioni reality-based e delle banche dati tridimen-
sionali in forme complesse dalle quali ricavare modelli parametrici
aidabili. Dal disegno di componenti strutturali all’adattamento
delle librerie che approssimano in modo più o meno preciso il ma-
nufatto reale, il contributo verifica le potenzialità di una modella-
zione solida che sfrutta i dati ottenuti da un rilievo laser scanner
opment of databases on the existing for the
management of restoration or preservation,
it was decided to test the eectiveness of
descriptive models for the management of
maintenance operations on a pilot building:
the church of San Michele in Pavia.
The basilica is one of the most complete
examples of Italian Romanesque architec-
ture and presents numerous challenges for
maintenance of the wall surfaces, first of
all the damage of the coating in sandstone,
which aects particularly the decoration
(bas-relief bands and splayed portals) pres-
ent on the main facade. At the loss of the
descriptive data, the gradual disappearance
of the traces that mark the ornamental ap-
paratus, are added moisture-related prob-
lems, structural problems and damages
caused by improper restoration work con-
valutando protocolli metodologici per ridurre le perdite di dettaglio
e controllando l’approssimazione del dato al fine di costruire siste-
mi rappresentativi soddisfacenti in termini di descrittività del reale
e di interazione con le banche dati.
Il rilievo digitale, integrato da ricerche storiche e da un censi-
mento di dettaglio, ha prodotto una nuvola di punti della facciata
della basilica e una banca dati qualitativa che hanno costituito il
punto di partenza per la definizione delle procedure di post produ-
zione dei dati relative alle pratiche di modellazione e di interazio-
ne tra il rilievo metrico e la banca dati contenente le informazioni
censuarie. L’aspetto più significativo della modellazione BIM per gli
edifici esistenti riguarda la possibilità di gestire una grande quanti-
tà di dati eterogenei tali da costituire un archivio digitale utile alla
documentazione e alla conservazione dell’architettura assieme alla
possibilità di controllare i dati nel parametro temporale, interve-
nendo nei modelli ricreando una sorta di macchina del tempo inte-
rattiva. Si riportano a seguito le diverse procedure sperimentate al
fine di mettere in relazione il dato del rilievo tridimensionale con la
piattaforma parametrica.
Importazione in Revit della nuvola di punti
Il primo tentativo è stato realizzato cercando di ottenere un model-
lo BIM del portale della facciata utilizzando il dato grezzo della nu-
vola di punti laser scanner. In un qualunque modello architettonico
di Revit è possibile collegare una nuvola di punti e visualizzarla,
anche se di fatto risulta un elemento rigido: può essere ricalcata o
ridisegnata, ma non è possibile modellare elementi architettonici
solidi per estrusione e spesso il programma non riconosce gli snap
ad oggetto per i diversi elementi significativi nella morfologia tridi-
mensionale della nuvola.
Altro limite dell’importazione diretta delle banche dati 3D
nell’interfaccia di Revit è che una volta acquisita in un’ambiente tri-
dimensionale appartenente ad uno specifico progetto, modello ar-
chitettonico, la nuvola di punti, pur incrementata dei valori descrit-
tivi come oggetto singolo, non può essere esportata o impiegata per
altri progetti: il lavoro risulterebbe più utile se fosse possibile edita-
re una libreria (o famiglia) di elementi utilizzabili in diversi progetti
e adattabili parametricamente anche ad altre esigenze descrittive.
ducted in the past.
The research objectives were therefore
oriented to define a tool that would allow
facilitate future restoration (using descrip-
tive produced from the survey), to monitor
the evolution of degradation over time and
to document the image of the façade to the
state current to preserve its memory and
facilitate in general the management of
scheduled maintenance.
This contribution deals with the com-
parison of dierent methodological paths
for the development of a critical tool that
can handle information to bring together
various kinds of data inside a parametric
platform. The parametric modelling of his-
torical architecture suers for numerous
complications caused by the necessity to
represent the irregularity and the complex-
ity morphometric qualities of the reality,
that are essential to ensure that the same
models can be useful for planning of con-
servation and restoration actions practic-
es. In this sense it is useful to check which
automated processes can be conducted in
order to transpose the data of reality based
modelling and three-dimensional databas-
es into complex shapes from which derive
reliable parametric models. From the design
of structural components to the adaptation
of the libraries that approximate in a more
or less precise way the real architecture, the
contribution occurs the potential of a solid
modelling that uses the data obtained from
a laser scanner survey, evaluating method-
ological protocols to reduce losses of detail
and by controlling the approximation of the
data in order to build representative sys-
tems, useful in terms of descriptiveness of
Fig. 2 La facciata della Basilica di
San Michele Maggiore par ticolare
degli elementi ornamentali e rilievo
Laser Scanner 3D.
Fig. 2 The main façade of the San
Michele Maggiore church, detail of
the decorative elements and 3D laser
scanner survey.
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
266 267
Sulla base di queste considerazioni si è deciso di cercare di cre-
are una famiglia che rappresentasse gli elementi architettonici del
portale destro, si è scelto di importare la nuvola di punti nell’edi-
tor “masse” del soware, poiché si presta maggiormente ad una
modellazione di questo tipo (dall’editor masse è sempre possibile
importare gli oggetti modellati in una famiglia), e di procedere con
l’estrusione degli elementi.
Questa procedura presenta alcuni vantaggi tra i quali che, es-
sendo stato modellato l’intero oggetto in Revit, una volta importato
nell’editor famiglie (per esempio, nella famiglia delle porte) può es-
sere adattato e modificato dimensionalmente per adattarsi al pro-
getto.
Nonostante questi aspetti, è necessario tenere conto anche de-
gli svantaggi: la procedura richiede tempi di realizzazione proporzio-
nali alla complessità dell’oggetto, in più si tratta in qualsiasi caso di
un’approssimazione della geometria originaria mediante un solido
disegnato ex novo. Ciò implica che con questo sistema non sarà mai
possibile conservare tutte le asperità, le caratteristiche materiche e
decorative della superficie di partenza, non soltanto per questioni
legate alla tempistica, ma soprattutto perché il soware non è in
grado di riconoscere la nuvola di punti come un oggetto da model-
lare. Quando poi l’elemento architettonico risulta particolarmente
complesso diventa poco agevole ricostruirne la geometria. Per tutte
queste ragioni questa tecnica di modellazione è stata giudicata ina-
deguata e si è quindi deciso di procedere diversamente.
the real and interaction with databases.
The digital survey, supplemented by his-
torical research and a detailed study of the
artefact, produced a cloud of points of the
facade of the basilica and a qualitative da-
tabase, which formed the starting point for
defining the post-production procedures
related data the modelling practices and
interaction between the metric survey and
the database of census information. The
most significant aspect for BIM modelling of
existing buildings is the possibility to man-
age a large amount of heterogeneous data
which would be a useful digital archive to
the documentation and preservation of ar-
chitecture along with the ability to control
the data in the time parameter, speaking
models recreating a kind of interactive time
machine. In the following paragraphs are
reported the dierent procedures tested to
correlate the data of the three-dimensional
survey with the parametric platform.
Importing the point cloud in
Revit
The first attempt was made trying to get a
BIM model of the facade portal using the
raw data of the laser scanner point cloud. In
any Revit architectural model, it’s possible
to connect and display a point cloud, even
if in fact it is a rigid element: it can be traced,
or redesigned, but it is not possible to sha-
pe solid architectural elements for extrusion
and oen the program does not recognize
the object snap to the dierent significant
elements in the three-dimensional morpho-
logy of the cloud. Another limit of the direct
Fig. 3 Una porzione di nuvola d i punti della
facciata del San Michele importata in am-
biente Revit, lo strumento non consente di
lavorare con il blocco dell’elemento importa-
to. si evidenziano problemi di v isualizzazione
della nuvola in relazione allo spazio tridi-
mensionale del modello.
Fig. 3 A portion of San Michele’s point cloud
imported in Revit environment; the tool does not
allow to work with the imported element block;
display problems are noticed in relation to the
three-dimensional model space.
Approssimazione del dato per lo sviluppo di
un modello nurbs
Per ottenere una superficie NURBS a partire da una mesh sono state
sperimentate due diverse metodologie che hanno visto utilizzati i
soware Geomagic Design X e Rhino ReSurf. Nel primo caso dopo
aver isolato parte del modello della quale si vuole ricavare la super-
ficie, il programma ricava le curve limite dell’oggetto individuando il
volume e i “confini” della mesh. viene dunque generata una rete pa-
tch, con la quale la mesh può essere suddivisa in porzioni quadran-
golari sulla base delle curve limite. Il soware riesce a ricostruire la
superficie soltanto se le porzioni sono rettangolari o quadrate, per-
tanto potrebbe essere necessario correggere manualmente la rete
di patch la dove il soware non appare in grado di approssimare la
mesh correttamente. Viene così generata automaticamente una su-
perficie NURBS, che può essere esportata in .dxf e salvata in formato
.dwg, per poter essere importata in Revit. Se viene utilizzato il plug-
in di reverse engineering Rhino ReSurf è possibile generare una rete
di curve che approssima l’andamento della mesh che, in modo più
significativo rispetto al caso precedente, in virtù della complessità
della mesh prevede l’intervento dell’utente che, manualmente, cor-
regge o ridisegnare ogni singola curva ainché le porzioni in cui è
suddivisa la mesh siano eettivamente rettangolari. I tempi si allun-
gano e, anche una volta eseguita tutta la procedura di correzione,
un elemento architettonico ricco di decorazioni, bassorilievi o un
elevata complessità morfologica apparirà scarsamente rappresen-
tato. La nurbs ottenuta può essere importata direttamente in Revit
oppure è possibile ricavare un solido per estrusione da Rhino (che,
importation of 3D database in Revit is that,
once the cloud was acquired in the three-di-
mensional environment belonging to a
specific project, although increased by the
descriptive values as a single object, it can-
not be exported or used for other projects:
the work would be more useful if it were
possible to edit a library (or family) of ele-
ments that can be used in dierent projects
and also parametrically adaptable to other
informational needs. Based on these con-
siderations, it was decided to try to create
a family that represented the architectural
elements of the right portal, it has been cho-
sen to import the point cloud in the “mas-
ses” editor of the soware, since it is better
suited for a modelling of this type (masses
editor can always import the objects model-
led in a family), and proceed with the extru-
sion of the elements.
This procedure presents certain advan-
tages including that, having been shaped
the entire object in Revit, once imported
in the families’ editor (for example, in the
doors family), the object can be dimensio-
nally adapted and modified to suit the pro-
ject.
Despite these aspects, it is necessary to
consider also disadvantages: the procedure
requires realization times proportional to
the complexity of the object, in addition it
is in any case an approximation of the origi-
nal geometry by means of a solid designed
ex novo. This means that with this system
will never be possible to keep all the aspe-
rities, the textural and decorative characte-
ristics of the source area, not only for issues
related to the timing, but also because the
soware is not able to recognize the point
Fig. 4 Comparazione tra le diverse procedure di
elaborazione dati per l’ottenimento di model li
Nurbs in ambiente Revit tramite l’utilizzo di
software Geomagic Design X (sinistra) e Rhino
ReSurf (destra).
Fig. 4 Comparison between the various data
processing procedures for obtaining NURBS models
in Revit environment using software Geomagic
Design X (lef t) and Rhino RESURF (right).
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
268 269
a dierenza di Revit, riconosce l’oggetto come una superficie mo-
dificabile) ed importarlo poi nell’editor famiglie o masse. Il princi-
pale vantaggio legato all’impiego di nurbs è la relativa velocità di
realizzazione del modello, qualora si tratti di un oggetto piuttosto
semplice, tuttavia, una volta importata la nurbs (o il solido da essa
ricavato) in Revit, il soware non la riconosce come superficie, ma
solo come insieme di curve più o meno dense creando problemi di
visualizzazione e rielaborazione dell’oggetto.
Modellazione Parametrica utilizzando
superfici mesh
Per modellare dei solidi dalla superficie mesh, conservando un buon
livello di dettaglio, sono stati eseguiti alcuni tentativi importando
in Revit la superficie ed elaborandola secondo diverse procedure.
L’importazione diretta della mesh si può eettuare convertendo il
file in un formato con estensione .dwg che, una volta importato in
ambiente Revit, viene riconosciuto come una superficie e non come
un insieme di linee. Con questa procedura il problema è ottenere
dei solidi, perché dalla mesh non è possibile estrudere forme e l’u-
nica soluzione apparente è il ridisegno di ciascun elemento decora-
tivo, approssimando la mesh a solidi semplici, perdendo così quelle
qualità di descrizione dei dettagli richieste e allungando i tempi di
realizzazione con una notevole diicoltà nel ricalcare i contorni di
elementi suicientemente complessi. Tramite questa procedura il
soware che sovente non riconosce le superfici disegnate perché ri-
tenute troppo complesse e non consente di giungere all’ottenimen-
to dei solidi. Se i solidi vengono prima creati in Geomagic Design X e
poi importati, è possibile costruire il supporto di modello avviando
la procedura di auto segmentazione in regioni della mesh (prece-
cloud as an object that can be modelled.
Furthermore, if the architectural element is
particularly complex it becomes very dii-
cult to reconstruct its geometry. For all these
reasons, this modelling technique has been
deemed inadequate and it was decided to
proceed otherwise.
Approximation of the data
for the development of a
NURBS model
To obtain a NURBS surface from a mesh
two dierent methods have been tried: the
sowares Geomagic Design X and Rhino RE-
SURF. In the first case, aer having delimited
part of the model from which is necessary to
derive the surface, the program extracts the
object boundary curves identifying the volu-
me and the “boundaries” of the mesh. It is
therefore generated a patch network, with
which the mesh can be divided into qua-
drangular portions on the basis of limit cur-
ves. The soware can reconstruct the sur-
face only if the portions are rectangular or
square, so it may be necessary to manually
correct the patch of the network where the
soware does not appear able to approxi-
mate the mesh properly. It is thus automa-
tically generated a NURBS surface, which
can be exported in .dxf and saved in .dwg
format, in order to be imported into Revit.
If is used the plug-in of reverse enginee-
ring Rhino RESURF, is possible to generate
a network of curves that approximates the
mesh pattern which, in a more meaningful
way compared to the previous case, by vir-
tue of the complexity of the mesh provides
user intervention that, manually, corrects
Fig. 5 Importazione della mesh in Revit e gene-
razione di solidi in Geomagic Design X tramite
segmentazione in regioni con relativa attribu-
zione del colore e della forma da generare per la
creazione di solidi parziali.
Fig. 5 Mesh imported in Revit and generation of
solids in Geomagic Design X by segmentation into
regions with relative allocation of color and shape to
be generated for the creation of partial solids.
dentemente decimata e lisciata) nella quale vengono attribuiti co-
lori alle regioni che, secondo il programma, possono essere genera-
te con il medesimo solido. Selezionando le regioni contrassegnate
dello stesso colore e la forma da generare (tra cilindro, piano, toro
o piramide), il soware crea dei solidi parziali. Il limite principale ri-
scontrato riguarda la possibilità di ottenere forme scegliendo solo
tra le primitive di solidi proposte, in quanto il soware non è in gra-
do di riconoscere i profili della mesh come superfici da cui estrudere
nuove forme. Un altro difetto di questa elaborazione è la perdita di
dettaglio: il solido ottenuto (che sia un piano, un cilindro o un toro)
è delimitato da superfici lisce, di conseguenza tutte le asperità della
mesh non compaiono nel modello finale e, una volta importato il
solido in Revit, questo viene riconosciuto come un insieme di linee
di riferimento, quindi sarebbe comunque necessario ridisegnare l’e-
lemento.
Più eicace è apparsa la creazione di uno spessore alla super-
ficie sempre tramite l’utilizzo del soware di reverse engineering
Geomagic Design X, suddividendo la mesh in virtù di un’analisi to-
pologica del costruito. In relazione al portale del San Michele scelto
per la sperimentazione, al termine di questa procedura si sono ot-
tenute settantasette porzioni distinte, corrispondenti agli elemen-
ti architettonici (conci, capitelli, architrave…) costituenti la totali-
tà del portale. La generazione dello “spessore” avviene mediante
procedura automatica che produce un risultato molto simile ad
un’estrusione di un solido dalla mesh: il soware esegue un oset
della mesh di partenza e unisce le due superfici fino a formare un
solido. In questo caso, per la facciata della basilica, lo spessore è
stato approssimato a fini esclusivamente indicativi del metodo, non
conoscendo la profondità del rivestimento e non avendo eseguito
un rilievo dettagliato del sistema costruttivo del pacchetto murario.
Realizzati i solidi delle componenti costruttive, è possibile espor-
or redesign every single curve so that the
portions in which the mesh is divided are
actually rectangular. The times are getting
longer, and even once the entire correction
procedure is performed, an architectural
element rich of decorations, reliefs or with
high morphological complexity will appear
sparsely represented.
The NURBS obtained can be imported
directly into Revit or it is possible to obtain a
solid by extrusion from Rhino (which, unlike
Revit, recognizes the object as an editable
surface) and then import in the editor fami-
lies or masses.
The main advantage linked to the use of
NURBS is the relative speed of realization
of the model, in a case of a rather simple
object; however, once NURBS (or the solid
obtained from it) has been imported in Re-
vit, the soware does not recognize it as a
surface, but only as a set of dense curves,
creating problems in viewing the object and
reworking on it.
Parametric modelling using
mesh surfaces
To obtain solids from the mesh surface,
while maintaining an appropriate level of
detail, some attempts have been carried
out by importing into Revit the surface and
Fig. 6 La costruzione
dello spessore in Geoma-
gic Design X e l’impor-
tazione del modello in
ambiente Revit.
Fig. 6 The objects
thickness construction in
Geomagic Design X and
the model import into
Revit environment.
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
270 271
tare i modelli tramite il formato .dxf e da AutoCad ottenere un file
.dwg da importare in Revit. Quanto descritto corrisponde ad una
procedura di generazione di solidi piuttosto rapida dove la perdita
di dettaglio è nettamente inferiore se comparato con i casi prece-
dentemente descritti. Gli elementi architettonici, modellati singo-
larmente, vengono riconosciuti da Revit come solidi e visualizzati
come tali (scegliendo l’impostazione “ombreggiato con bordi”). Tra
gli svantaggi di questo percorso operativo la diicile gestione del
modello in quanto, una volta importati tutti i singoli elementi, il file
risultante può essere molto pesante e dunque diicilmente appli-
cabile ad un modello estensivo (EBIM). Per la visualizzazione del
prodotto viene poi riscontrata una diicoltà di visualizzazione per
la rappresentazione ad un livello di dettaglio inferiore ad una scala
1:5, problema che può essere risolto nascondendo i bordi degli og-
getti nelle opzioni di visualizzazione.
processing it according to dierent proce-
dures. The direct import of the mesh can be
made by converting the file into a format
with a .dwg extension that, once imported
into Revit environment, is recognized as
an area and not as a set of lines. With this
procedure, the problem is to obtain solids,
because from the mesh is not possible to
extrude shapes and the only apparent solu-
tion is the redesign of each decorative ele-
ment, approximating the mesh to simple
solids, losing those qualities of description
of the details required and lengthening the
timing of realization with a considerable dif-
ficulty in tracing the contours of suiciently
Fig. 7 Dati parame-
trici del modello 3D
in ambiente Revit
Fig. 7 Parametric
data associated to
the 3D model in Revit
environment.
La parametrizzazione del modello
Il modello tridimensionale generato, ottenuto dando un certo spes-
sore alla superficie mesh per ciascun elemento costruttivo del por-
tale, può essere assemblato in Revit importando i singoli modelli
nel medesimo sistema di riferimento. Questa procedura può essere
condotta utilizzando due diverse interfacce di lavoro e la dierenza
riguarda quale tipo di elemento tridimensionale si vuole creare. il
modello potrà essere configurato nell’interfaccia di progetto (più
completa), nella quale la sommatoria dei singoli modelli produrrà
un’insieme di oggetti esterni autonomamente importati e slegati tra
loro che non si caratterizzeranno come un unico portale o un unico
elemento architettonico, ma resteranno concettualmente separati
tra loro. Questa procedura permette di attribuire un numero infe-
riore di parametri al modello complessivo che sarà inoltre gestito
meno agevolmente dal soware perché più pesante in termini di
dimensione del file. Assemblando invece il modello ottenuto nell’in-
terfaccia delle famiglie (nell’interfaccia di progetto dei componenti)
si ottengono dei vantaggi perché il soware riesce a gestire con più
semplicità il modello generando file di dimensioni inferiori, ed è
possibile attribuire un numero maggiore di parametri in quanto l’in-
sieme dei singoli modelli si caratterizza come un unicum, un portale
e quindi vi possono essere attribuite le caratteristiche delle famiglie
portali proprie del BIM. La definizione dell’elemento famiglia per-
mette inoltre al singolo modello di essere duplicato in altri progetti
e replicato nelle sue finiture e qualità, anche se questa operazione è
in qualche modo in antitesi con lo sviluppo di sistemi rappresentati-
vi specifici in grado di proporre l’imperfezione singolare che la rap-
presentazione dei beni culturali architettonici richiede a fronte della
pianificazione di interventi di documentazione o restauro. Una volta
qualificata la regione tridimensionale come elemento parametrico
appare utile tentare di attribuire valori e definire descrittori non
solo per il portale nel suo insieme, ma anche per gli elementi, topo-
logicamente individuati, che lo compongono. Caratterizzare i singo-
li elementi costruttivi che compongono la regione “portale” implica
il voler trasformare il modello parametrico in un contenitore di dati
dai quali poter definire il livello di lettura in relazione alle proprie
esigenze specifiche, pianificando accurati livelli di informazione sia
complex elements. Through this procedure,
moreover, the soware oen does not reco-
gnize the drawn surfaces because they are
considered too complex and cannot lead to
obtaining of solids. If solids are first created
in Geomagic Design X and then imported, it
is possible to build the model support ini-
tiating the auto-segmentation procedure in
the mesh regions (formerly decimated and
smoothed) in which are attributed colours
to the regions which, according to the pro-
gram, can be generated with the same solid.
By selecting the regions marked with the
same colour and a shape to generate (in-
cluding cylinder, flat, bull or pyramid), the
soware creates the partial solids. The main
limitation encountered concerns the possi-
bility of obtaining solids volumes only cho-
osing between primitive forms, because the
soware is not able to recognize the profiles
of the mesh as surfaces from which extrude
new forms. Another flaw of this process is
the loss of detail: the solid obtained (which
is a plane, a cylinder or a bull) is delimited
by smooth surfaces, and consequently all
the roughness of the mesh does not appear
in the final model and, once imported the
solid in Revit, it is recognized as a set of refe-
rence lines, then it would still be necessary
to redesign the element.
The last attempt, the attribution of a
thickness to the surface using reverse en-
gineering soware Geomagic Design X, di-
viding the mesh according to a topological
analysis of the built form, appeared more
eective. In relation to the portal of San Mi-
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
272 273
in fase di progettazione che di disegno del modello, mediante l’at-
tribuzione di parametri condivisi all’interno della famiglia. Questa
operazione è possibile, tuttavia non produce risultati visibili (non si
modificano le impostazioni di visualizzazione dei modelli sulla base
dei parametri), in quanto questi elementi sono stati creati esterna-
mente e importati in Revit e il soware non li riconosce come oggetti
parametrici. Il modello così ottenuto è quindi parametrico soltanto
globalmente, ma non interrogabile per i singoli elementi costruttivi.
Dagli stessi elementi mesh con spessore, opportunamente
esportati, è stato ottenuto anche uno strumento GIS, che si com-
chele chosen for the experiment, at the end
of this procedure seventy-seven distinct
portions were obtained, corresponding to
the architectural elements (quoins, capi-
tals, architrave ...) constituting the totality
of the portal. The generation of “thickness”
is made by automatic procedure which pro-
duces a result that is almost like an extru-
sion of a solid from the mesh: the soware
executes an oset of the starting mesh and
Fig. 8 Carte tema-
tiche del portale
ottenute median-
te interrogazione
del modello in
ambiente GIS.
Fig. 8 Thematic
maps of the
portal obtained
by querying the
model in a GIS
environment.
pone di un modello 3D e di una banca dati (o database)
ad esso associata. Questo database comprende una serie
di informazioni eterogenee, qualitative e quantitative, che
descrivono le caratteristiche del modello e sono cataloga-
te in schede. Ad ogni elemento architettonico corrispon-
de una scheda, per un totale di 77 schede con i rispettivi
campi da compilare; terminata la compilazione, il data-
base deve essere esportato in formato .xls per poter es-
sere collegato al modello. La piattaforma GIS consente di
esplorare i dati associati al disegno e, interagendo su pun-
ti, linee e superfici del modello, cliccando su un generico
elemento costruttivo del portale, è possibile accedere ad
una finestra che riporta i valori della banca dati, alla sche-
da corrispondente, progettata utilizzando soware come
File Maker, nella quale sono visibili tutte le informazioni
precedentemente inserite. Il soware è anche in grado di
contare tutti gli elementi che possiedono un determinato
attributo e di visualizzare i vari attributi mediante carte te-
matiche.
Al contrario del BIM, uno strumento GIS consente di
creare un modello interrogabile: ad ogni elemento è pos-
sibile associare una scheda di un database e, sulla base dei
campi contenuti nella scheda è possibile produrre carte
tematiche che illustrano le caratteristiche dei componen-
ti. Il modello BIM quindi, nonostante le numerose poten-
zialità che ore, presenta ancora evidenti limiti (allo stato
attuale dell’arte) in quanto sono evidenti le diicoltà di co-
municazione, in termini di associazione di parametri, con
elementi provenienti da altri soware di modellazione 3D
e risulta particolarmente complesso per la progettazione
di modelli interattivi a diversi livelli di approfondimento.
In conclusione, ottenere un modello BIM di un ogget-
to architettonico qualsiasi (utilizzando, per esempio, il
soware Autodesk Revit) permette di comprenderne a fon-
do la morfologia, visualizzandone la configurazione tridi-
mensionale. Tuttavia, lo sviluppo di modelli reality based
in ambiente BIM risulta ancora un procedimento comples-
so e poco agevole: Revit (soware maggiormente utilizza-
to in ambito BIM) non “dialoga” ancora con altri soware
joins the two surfaces to form a solid. In this
case, for the facade of the basilica, the thick-
ness has been approximated exclusively
for indicative purposes of the method, not
knowing the depth of the coating and not
having performed a detailed survey of the
wall surface construction system. When the
solids of the construction components have
been realized, it is possible to export the
templates via the .dxf and, from AutoCad,
obtain a .dwg file to import into Revit. What
described corresponds to a solid generation
procedure that is quite rapid, where the loss
of detail is considerably lower when com-
pared with the cases previously described.
The architectural elements, modelled in-
dividually, are recognized by Revit as solid
shapes and displayed as such (by choosing
the “Shaded with edges” setting). Among
the disadvantages of this operating process
is the diiculty of model management as
aer having imported all the individual el-
ements, the resulting file can be very heavy,
so it can be diicult to apply this method to
make an extensive model (EBIM). For visual-
ization of the product it is found a diicul-
ty of comprehension the representation at
level of detail lower than 1: 5 scale, a prob-
lem that can be solved by hiding the objects
edges in the display options.
The model parametriza-
tion
The generated three-dimensional mo-
del, achieved by giving a certain thickness
to the mesh surface for each constructive
element of the portal, can be assembled
in Revit importing individual models in the
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
274 275
di modellazione 3D e, di fatto, qualsiasi oggetto ottenuto con altri
applicativi non risulta completamente parametrizzabile. In sostan-
za, è solo parzialmente un oggetto BIM.
Un altro aspetto riguarda la perdita di dettaglio: per agevolare
le fasi di modellazione è stato necessario ridurre la qualità della
nuvola di punti e, conseguentemente, della mesh. Questo comporta
una diminuzione della precisione del risultato; si rende quindi ne-
cessario definire preventivamente il “level of detail” da attribuire al
modello.
Appare evidente come la tecnologia BIM ora grandi potenzia-
lità nell’ambito della gestione delle informazioni; tuttavia presenta
ancora numerosi limiti nell’ambito della rappresentazione dell’ar-
chitettura storica.
Bibliografia
Peroni A., San Michele di Pavia (1967, testo a cura di), Ed. F.lli Fusi,
Pavia
Apollonio F., Gaiani M., Zheng S. (2012); BIM-based modeling and
data enrichment of classical architectural buildings, Scientific Re-
search and Information Tecnology vol. 2
Parrinello S. (2012), Il disegno dell’imperfetto. Esigenze descrittive
per l’analisi architettonica, in: APEGA_Asociación de profesores de
Expresión Gráfica Aplicada a la Edificación. Investigación Gráfica
Expresión Arquitectónica. vol. 1, p. 375-381, Editorial Universitat
Politecnica de València, ISBN: 9788483639641, Valencia, 29, 30 de
noviembre
Hicri N., Stefani C., De Luca L., Veron P. (25 – 26 Febbraio 2013);
Review of the “as-built BIM” approaches. International Archives of
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Scienc-
es, Vol. XLI-5/W1 2013, 3D-ARCH 2013 – Virtual Reconstruction and
Visualization of Complex Architectures, Trento
Barazzetti L., Banfi F., Brumana R., Previtali M. (2015), Creation of
parametric BIM objects from point clouds using NURBS. The Photo-
grammetric Record, dicembre
same reference system. This procedure can
be conducted using two dierent working
interfaces: the choice aects the charac-
teristics of the three-dimensional element
that will be obtained at the end of the pro-
cess. The model can be configured in the
project interface (more complete), in which
the sum of the individual models will pro-
duce a set of external objects imported in-
dependently and unrelated to each other. It
cannot be characterized as a single portal or
a unique architectural element, but will re-
main conceptually separated as a group of
imported elements. This procedure allows
assigning a smaller number of parameters
to the complete model that will also be less
easily handled by the soware because it is
heavier in terms of file size. However, by as-
sembling the model in the families’ interface
(where it is possible to create a project of
single components) some advantages may
be obtained, because the soware is able to
manage the model with more simplicity, ge-
nerating smaller files, and a larger number
of parameters can be assigned, because the
entire group of models is characterized as a
unique portal, so it is possible to give it the
attributes of the other BIM door families. The
definition of the family element also allows
the single model to be duplicated in other
projects and replicated in its finishing and
qualities, even if this operation is somehow
in contrast with the development of specific
representative systems, which aim to repre-
sent the singular imperfection, as required
by the representation of the architectural
heritage in view of the planning documen-
tation or restoration interventions. Once
qualified the three-dimensional region as
Erba L., San Michele Maggiore (2015, testo a cura di), Associazione
Il bel San Michele ONLUS, Pavia
Scianna A., Serlorenzi M. et al. (2015), Sperimentazione di tecniche
BIM sull’archeologia romana: il caso delle strutture rinvenute all’in-
terno della cripta della chiesa dei SS. Sergio e Bacco in Roma
Centofanti M., Brusaporci S., & Maiezza P. (2016), Tra “Historical
BIM” ed “Heritage BIM”: Building Information Modeling per la docu-
mentazione dei beni architettonici. REuso, Contributi per la docu-
mentazione, conservazione e recupero del patrimonio architettoni-
co e per la tutela paesaggistica. Pavia: Edifir, Edizioni Firenze
Chiarabrando F., Sammartano G., Spanò A. (2016, Historical build-
ings models and their handling via 3D survey: from point clouds to
user-oriented HBIM. The International Archives of Photogrammetry,
Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XLI-B5, XXIII
ISPRS Congress, 12-19 luglio, Praga, Repubblica Ceca
Inzerillo L., Lo Turco M., Parrinello S., Santagati C., Valenti G. M.
(2016), BIM e beni architettonici: verso una metodologia opera va per
la conoscenza e la gestione del patrimonio culturale; BIM and archi-
tectural heritage: towards an operational methodology for the knowl-
edge and the management of Cultural Heritage. DISEGNARE CON...,
vol. 9, p. 1-9, ISSN: 1828-5961
Lo Turco M., Santagati C. (2016), From structure from motion to his-
torical building information modelling: populating a semantic-aware
library of architectural elements. Journal of electronic imaging Gen-
naio/Febbario 2017, vol. 26
a parametric element, it appears useful to
grope to attribute values and descriptors,
not only for the whole portal, but also for
the elements, topologically identified that
compose it. To characterize the individual
components that make up the “portal” re-
gion implies the desire to transform the
parametric model in a data container, from
which you can define the level of reading
in relation to their specific needs, planning
accurate information levels both at the de-
sign stage and at the model design stage,
through the allocation of shared parameters
within the family. This operation is possible,
however it does not produce visible results
(the display settings of the models do not
change on the basis of parameters), as these
elements have been created externally and
imported into Revit, so the soware does
not recognize them as parametric objects.
The model thus obtained is then only jointly
parametric, but not queryable for individual
constructional elements
From the same mesh elements with
thickness, suitably exported, a GIS tool was
also obtained, which is composed of a 3D
model and a database associated there-
with. This database includes a number of
heterogeneous information, qualitative and
quantitative, which describes character-
istics of the model and is categorized into
data sheets. Each architectural element
corresponds to a data sheet, for a total of
77 data sheets with respective fields to be
filled; at the end of the compilation, the da-
tabase must be exported in .xls format to
be attached to the model. The GIS platform
allows explore the data associated with the
drawing and, interacting on points, lines
Sessione BIM nel patrimonio edilizio esistente
D Modeling & BIM
3
276 277
and surfaces of the model, by clicking on a generic portal construc-
tive element, it is possible to access a window that shows the values
of the database, the corresponding data sheet, designed using so-
ware like file maker, in which are visible all the information previ-
ously entered. The soware is also able to count all the elements
that have a certain attribute and display various attributes using
thematic maps.
Instead of BIM, a GIS tool makes possible to create a queryable
pattern: each element can be associated with a database data sheet
and, on the basis of the fields contained in each data sheet; it is pos-
sible to produce thematic maps illustrating the characteristics of the
components. The BIM model then, despite the numerous potentials
that it oers, still presents obvious limitations (at the present state
of the art), because there are obvious diiculties of communication,
in terms of association of parameters, with elements from other 3D
modelling soware and it is particularly complex for the design of
interactive models at dierent levels of detail.
If the BIM tool facilitates the architectural representation of
the object, because it makes possible a specific three-dimensional
configuration with a relatively short time of modelling, it is still a
very rigid tool for developing reality based models: the soware
communicates only with other Autodesk products, and several
attempts were needed to understand how it was possible to reco-
gnize objects imported as solids. The three-dimensional elements,
created in other programs, are always recognized as “import ob-
jects” and never become parametric Revit objects, so that, during
the point cloud and mesh rework steps, a lot of details get lost and
it is not possible to associate information or parameters to a single
object, but only to a component as a whole.
This modelling technique has great potential, but, at present,
it is diicult to apply to historical architecture because of soware
limitations.
References
Peroni A., San Michele di Pavia (1967, testo a cura di), Ed. F.lli Fusi,
Pavia
Apollonio F., Gaiani M., Zheng S. (2012) BIM-based modeling and
data enrichment of classical architectural buildings, Scientific Re-
search and Information Tecnology vol. 2
Parrinello S. (2012), Il disegno dell’imperfetto. Esigenze descrittive
per l’analisi architettonica. In: APEGA_Asociación de profesores de
Expresión Gráfica Aplicada a la Edificación. Investigación Gráfica
Expresión Arquitectónica. vol. 1, p. 375-381, Editorial Universitat
Politecnica de València, ISBN: 9788483639641, Valencia, 29, 30 de
noviembre
Hicri N., Stefani C., De Luca L., Veron P. (25 – 26 Febbraio 2013);
Review of the “as-built BIM” approaches. International Archives of
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Scienc-
es, Vol. XLI-5/W1 2013, 3D-ARCH 2013 – Virtual Reconstruction and
Visualization of Complex Architectures, Trento
Barazzetti L., Banfi F., Brumana R., Previtali M. (2015), Creation of
parametric BIM objects from point clouds using NURBS. The Photo-
grammetric Record, dicembre
Erba L., San Michele Maggiore (2015, testo a cura di), Associazione
Il bel San Michele ONLUS, Pavia
Scianna A., Serlorenzi M. et al. (2015), Sperimentazione di tecniche
BIM sull’archeologia romana: il caso delle strutture rinvenute all’in-
terno della cripta della chiesa dei SS. Sergio e Bacco in Roma
Centofanti M., Brusaporci S., & Maiezza P. (2016). Tra “Historical
BIM” ed “Heritage BIM”: Building Information Modeling per la doc-
umentazione dei beni architettonici. REuso, Contributi per la docu-
mentazione, conservazione e recupero del patrimonio architettoni-
co e per la tutela paesaggistica. Pavia: Edifir, Edizioni Firenze
Chiarabrando F., Sammartano G., Spanò A. (2016), Historical
buildings models and their handling via 3D survey: from point clouds
to user-oriented HBIM. The International Ar-
chives of Photogrammetry, Remote Sens-
ing and Spatial Information Sciences, Vol.
XLI-B5, XXIII ISPRS Congress, 12-19 luglio,
Praga, Repubblica Ceca
Inzerillo L., Lo Turco M., Parrinello S., San-
tagati C., Valenti G. M. (2016, BIM e beni ar-
chitettonici: verso una metodologia opera va
per la conoscenza e la gestione del patrimo-
nio culturale; BIM and architectural heritage:
towards an operational methodology for the
knowledge and the management of Cultural
Heritage. DISEGNARE CON..., vol. 9, p. 1-9,
ISSN: 1828-5961
Lo Turco M., Santagati C. (2016)., From
structure from motion to historical building
information modelling: populating a seman-
tic-aware library of architectural elements in
Journal of electronic imaging Gennaio/Feb-
bario 2017, vol. 26
Il 3D Modeling ed il BIM sono argomenti oggi centrali per
la progettazione. La modellazione 3D consente una prefi-
gurazione e visualizzazione degli elementi ed interventi che
trasformeranno il territorio, dalla piccola alla grande scala.
Consente al progettista di verificare le scelte progettuali ed,
eventualmente, apportare i necessari correttivi.
Il BIM con l’ultimo Decreto legislativo 18 aprile 2016, n. 50,
è diventato strumento necessario per la gestione digitale
dei processi informativi delle costruzioni. Il suo utilizzo, così
come quello delle figure professionali ad esso collegate, è
una delle nuove frontiere dell’ambito tecnico.
Nel volume sono raccolti i contributi di esperti, professionisti
e studiosi suddivisi in tre sezioni:
Tematiche connesse al BIM, con documenti che arontano
il BIM da molteplici punti di vista, andando dai più recenti
scenari normativi (D.Lgs 50/2016), ad approcci progettuali, di
rappresentazione o di gestione del processo edilizio;
3D Modeling, dove il tema dominante è quello della model-
lazione 3D e delle migliori forme di visualizzazione statiche
e dinamiche del progetto; 3D Capturing, 3D Modeling & BIM,
con trattazioni in cui la Modellazione 3D ed BIM sono trasver-
sali rispetto al rilevamento, al paesaggio, alla realtà aumen-
tata ed al cultural heritage.
3D modeling and BIM are key topics in design daily practice.
3D modeling allows a preview and display of items and inter-
ventions transforming the territory, from a small to a large
scale. It enables designers to verify their design choices and,
possibly, take corrective action.
BIM, with the latest legislative decree of 18 April 2016 no. 50,
has become an indispensable tool for the digital manage-
ment of information processes in the construction industry.
Its use is a new frontier for architects.
In the book are collected papers from experts, professionals
and scholars divided into three sections:
Issues related to BIM, with documents that address the BIM
from multiple points of view, going from the most recent
regulatory scenarios (Legislative Decree 50/2016), to desi-
gn approaches, representation or management of the con-
struction process;
3D Modeling, where the dominant topic is 3D modeling and
the best forms of rendering and dynamic visualization of the
project; Capturing 3D, 3D Modeling & BIM, where 3D mode-
ling and BIM are connected to survey process, to landscape,
augmented reality and cultural heritage.
ISBN 978 88 49645019
... In questi casi, è possibile scomporre il modello creando una famiglia per ogni sotto elemento, per poi riassemblare, le singole componenti del modello ed associare a ciascuna di queste le informazioni ritenute necessarie. [7] Il modello così ottenuto, oltre a presentare una difficile gestione del dato all'interno del software a causa delle dimensioni in termini di byte delle singole famiglie, risulta fine a se stesso e non riapplicabile in futuro per la realizzazione di modelli di oggetti appartenenti alla stessa categoria. [8] Nello specifico i manufatti, con le relative complessità morfologiche sono stati interpretati e semplificati, nelle loro geometrie, costruendo l'archetipo dell'oggetto stesso, ben individuabile per proporzioni, elementi, e composizione spaziale, ma privo di riferimenti circostanziali sulla vita "reale" dell'oggetto. ...
... In these cases, it is possible to break down the model by creating a family for each sub-element, and then reassemble the individual components of the model and associate to each one the information deemed necessary. [7] The model obtained in this way pre-thin the software, due to the size in terms of bytes of the single families, it is an end in itself and not reapplicable in the future for the realization of models of objects belonging to in the same category. [8] morphological complexity, have been in-tries, building the archetype of the object elements, and spatial composition, but deprived of circumstantial references on the "real" life of the object. ...
Conference Paper
Full-text available
The aim of the research is the creation of three-dimensional models to be inserted into informative databases to establish networks and virtual connections on Native American craftworks. In this paper we compare data acquisition and post-production methodologies for the development of information models on complex elements.
... In questi casi, è possibile scomporre il modello creando una famiglia per ogni sotto elemento, per poi riassemblare, le singole componenti del modello ed associare a ciascuna di queste le informazioni ritenute necessarie. [7] Il modello così ottenuto, oltre a presentare una difficile gestione del dato all'interno del software a causa delle dimensioni in termini di byte delle singole famiglie, risulta fine a se stesso e non riapplicabile in futuro per la realizzazione di modelli di oggetti appartenenti alla stessa categoria. [8] Nello specifico i manufatti, con le relative complessità morfologiche sono stati interpretati e semplificati, nelle loro geometrie, costruendo l'archetipo dell'oggetto stesso, ben individuabile per proporzioni, elementi, e composizione spaziale, ma privo di riferimenti circostanziali sulla vita "reale" dell'oggetto. ...
... In these cases, it is possible to break down the model by creating a family for each sub-element, and then reassemble the individual components of the model and associate to each one the information deemed necessary. [7] The model obtained in this way pre-thin the software, due to the size in terms of bytes of the single families, it is an end in itself and not reapplicable in the future for the realization of models of objects belonging to in the same category. [8] morphological complexity, have been in-tries, building the archetype of the object elements, and spatial composition, but deprived of circumstantial references on the "real" life of the object. ...
Conference Paper
Full-text available
Obiettivo della ricerca la creazione di modelli tridimensionali da inserire all’interno di banche dati informative per costituire reti e connessioni virtuali sull’artigianato dei nativi americani. Vengono qui comparate metodologie di acquisizione e post produzione dati per lo sviluppo di modelli informativi su elementi complessi.
Article
In recent years, we have witnessed a huge diffusion of building information modeling (BIM) approaches in the field of architectural design, although very little research has been undertaken to explore the value, criticalities, and advantages attributable to the application of these methodologies in the cultural heritage domain. Furthermore, the last developments in digital photogrammetry lead to the easy generation of reliable low-cost three-dimensional textured models that could be used in BIM platforms to create semantic-aware objects that could compose a specific library of historical architectural elements. In this case, the transfer between the point cloud and its corresponding parametric model is not so trivial and the level of geometrical abstraction could not be suitable with the scope of the BIM. The aim of this paper is to explore and retrace the milestone works on this crucial topic in order to identify the unsolved issues and to propose and test a unique and simple workflow practitioner centered and based on the use of the latest available solutions for point cloud managing into commercial BIM platforms.
Article
This paper presents an innovative procedure to create parametric building information modelling (BIM) objects from point clouds of complex architectural features. BIM technology requires an advanced parametric representation of the geometry involving spatial relationships, constraints and material properties. The aim of the procedure is a BIM-based reconstruction methodology that preserves the level of detail encapsulated in photogrammetric and laser-scanning point clouds, and relies on non-uniform rational basis splines (NURBS) curves. The particular case of architectural objects with irregular shapes is addressed due to the lack of commercial BIM software able to handle such buildings. An actual case study made up of 7·5 billion points is discussed to demonstrate the use of the proposed procedure with huge point-cloud datasets. © 2015 The Remote Sensing and Photogrammetry Society and John Wiley & Sons Ltd.
BIM-based modeling and data enrichment of classical architectural buildings
  • A Peroni
  • Pavia San Michele Di
Peroni A., San Michele di Pavia (1967, testo a cura di), Ed. F.lli Fusi, Pavia Apollonio F., Gaiani M., Zheng S. (2012) BIM-based modeling and data enrichment of classical architectural buildings, Scientific Research and Information Tecnology vol. 2
Heritage BIM": Building Information Modeling per la documentazione dei beni architettonici. REuso, Contributi per la documentazione, conservazione e recupero del patrimonio architettonico e per la tutela paesaggistica
  • A Scianna
  • M Serlorenzi
Scianna A., Serlorenzi M. et al. (2015), Sperimentazione di tecniche BIM sull'archeologia romana: il caso delle strutture rinvenute all'interno della cripta della chiesa dei SS. Sergio e Bacco in Roma Centofanti M., Brusaporci S., & Maiezza P. (2016). Tra "Historical BIM" ed "Heritage BIM": Building Information Modeling per la documentazione dei beni architettonici. REuso, Contributi per la documentazione, conservazione e recupero del patrimonio architettonico e per la tutela paesaggistica. Pavia: Edifir, Edizioni Firenze Chiarabrando F., Sammartano G., Spanò A. (2016), Historical buildings models and their handling via 3D survey: from point clouds to user-oriented HBIM. The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XLI-B5, XXIII ISPRS Congress, 12-19 luglio, Praga, Repubblica Ceca
BIM e beni architettonici: verso una metodologia opera va per la conoscenza e la gestione del patrimonio culturale; BIM and architectural heritage: towards an operational methodology for the knowledge and the management of Cultural Heritage
  • A Scianna
  • M Serlorenzi
Scianna A., Serlorenzi M. et al. (2015), Sperimentazione di tecniche BIM sull'archeologia romana: il caso delle strutture rinvenute all'interno della cripta della chiesa dei SS. Sergio e Bacco in Roma Centofanti M., Brusaporci S., & Maiezza P. (2016), Tra "Historical BIM" ed "Heritage BIM": Building Information Modeling per la documentazione dei beni architettonici. REuso, Contributi per la documentazione, conservazione e recupero del patrimonio architettonico e per la tutela paesaggistica. Pavia: Edifir, Edizioni Firenze Chiarabrando F., Sammartano G., Spanò A. (2016, Historical buildings models and their handling via 3D survey: from point clouds to user-oriented HBIM. The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XLI-B5, XXIII ISPRS Congress, 12-19 luglio, Praga, Repubblica Ceca Inzerillo L., Lo Turco M., Parrinello S., Santagati C., Valenti G. M. (2016), BIM e beni architettonici: verso una metodologia opera va per la conoscenza e la gestione del patrimonio culturale; BIM and architectural heritage: towards an operational methodology for the knowledge and the management of Cultural Heritage. DISEGNARE CON..., vol. 9, p. 1-9, ISSN: 1828-5961