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Rilievo geometrico-topografico per architetti
Punti fondamentali per un approccio pratico
Contesto
Per rilievo architettonico (geometrico-topografico) si intendono le misure effettuate ai
fini d’acquisizione di dati per la rappresentazione grafica di edifici, parti di edifici ed
ambiente che li circonda. Tutto questo ai fini architettonici più variati come per esempio
la disponibilità di dati per la progettazione (sezioni, profili, calcolo di volumi di
sgombero-riporto), la pura rappresentazione degli oggetti rilevati, prove a futura
memoria, rendering, dati di base per calcoli di bilancio energetico, tracciamenti, piani
esecutivi, ecc.
Per rilievo, inoltre, ci si riferisce pure alle procedure operative in ufficio e sul terreno, le
tecnologie, la strumentazione ed i calcoli impiegati per uno svolgimento del lavoro
conforme alle regole dell’arte.
Termini ricorrenti
Nella misurazione geometrica e topografica le nozioni teoriche ed i termini tecnici sono
molti. Ognuno utile alla comprensione approfondita di una tematica particolare e per uno
svolgimento ottimale nella vasta panoramica dei lavori di rilievo. Ecco alcuni di questi
termini:
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-
Cartografia e GIS (carte, mappe, piani, dati numerici, ecc.)
Nozioni di geodetica e geodesia (sistemi di riferimento, coordinate, geoide,
ellissoide, datum, proiezioni, ecc.)
Trasformazioni tra sistemi di riferimento (Helmert, trasformazione affine, ecc.)
Teodolite, Stazione Totale (modelli di strumentazione come TC, TCR, accessori
vari per le misure, ecc.), GPS, GNSS, Laser Scanner, fotogrammetria,
livellazione, pentaprisma, ecc.
Calcoli matematici per ottenere coordinate di punti da valori misurati (Azimut,
Hz, Vz, distanze, trigonometria, ecc.), punto lanciato, punti di collegamento K,
stazione libera, poligonale, compensazione, ecc.
Alla luce di tutti questi argomenti ci poniamo delle domande fondamentali:
Cos’ é veramente importante ?
Qual’é l’approccio che devo avere come architetto al rilievo geometrico ?
Cosa devo considerare / come devo pormi prima d’affrontare il rilievo ?
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Schema d’approccio pratico al rilievo geometrico-topografico
In questo capitolo viene presentata una procedura, consigliata per affrontare e svolgere il
rilievo nel modo più rapido, meno dispendioso, economico e con i migliori risultati. La
procedura si suddivide in tappe che verranno poi commentate e completate da esempi
pratici (quando possibile).
Tappa 1 - Mandato
Cosa devo rilevare ?
Precisione ?
Scala ?
Output / risultati ?
Costi / guadagni ?
Tappa 3a - No rilievo
Tappa 2 - Capacità
Tappa 3b - Sì rilievo
Non ci sono le condizioni per
svolgere il rilievo
Capacità tecniche ?
Qualifiche professionali ?
Leggi, ordinanze, norme ?
Strumentazione adeguata ?
Girare il mandato a terzi ?
Ho le capacità, i mezzi, le
qualifiche per svolgere il rilievo
Valuto le offerte
Segue fase operativa
Tappa 4 - Preparazione
Solo in planimetria ? Solo quote ? Planimetria + quote ?
Strumentazione
- Stazione totale ?
- Solo quote ? Livellazione ?
- Solo distanze ? bindella, doppio metro, distanziometro laser ?
- Fotogrammetria terrestre ?
- Altri metodi ? Laser scanner ? GPS / GNSS ? … ?
Come opero sul posto ?
Mi serve materiale particolare ?
Configurazione strumenti ?
Quante persone ?
Condizioni di lavoro ?
Stima tempo terreno-ufficio ?
Sistema di riferimento ?
- Planimetria: sistema locale ? Sistema nazionale o universale ?
- Quote: quote relative ? Quote assolute ?
Tappa 5 - Rilievo + ufficio
Metodologie di rilievo - procedimento ? (se utilizzo Stazione totale)
- Metodo rigoroso (su punti fissi di riferimento) ?
- Metodo di Helmert (collegamento delle sessioni con punti K) ?
- Facciate (proiezione dei punti su piano facciata) ? altro ?
Schizzo rilievo !
Giornale operativo !
Documentazione fotografica !
Annotazioni !
Ottimizzazione del lavoro !
Calcoli ! Elaborati !
Fattibilità
Tappa 6 - Consegna
Rilievo operativo
Non rilievo
Chi utilizzerà i dati ?
Come li utilizzerà ?
CAD, GIS, cartaceo, altro ?
Formati ?
Relazione tecnica ?
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Tappa 1 - Mandato
La prima tappa in un lavoro o progetto di rilievo (e non solo) consiste nel valutare la
fattibilità di svolgimento dello stesso. Nel caso un architetto debba partecipare ad un
bando di concorso o venga chiamato ad effettuare un mandato di rilievo, dovrà valutare
attentamente diversi aspetti preliminari. Attenendosi a ciò che richiesto si domanderà: di
che tipo di rilievo si tratta? Cosa, quale oggetto o gruppo d’oggetti devo rilevare? Con
quale precisione e scala d’acquisizione? (esempio: un monitoraggio strutturale di edifici,
a seguito di costruzioni sotterranee, necessità forzatamente precisioni sub-millimetriche
quindi livellazione di precisione con conoscenze d’impiego e di calcolo non indifferenti).
Spesso quest’ultima domanda condiziona tutte le decisioni future perché la precisione dei
risultati ed il grado di dettaglio nel rilievo sono strettamente legati alla metodologia e
strumentazione che dovrà essere impiegata durante il lavoro (Tappa 2). Risultati e
bilancio dei costi sono aspetti fondamentali di decisione per accettare un progetto.
Tappa 2 - Capacità
Subito dopo e parallelamente alla visione del mandato l’architetto dovrà domandarsi: con
ciò che richiesto sono in grado di portare a termine il lavoro? Ho le capacità tecniche e le
qualifiche professionali per eseguire il mandato? Attenzione, non confondere l’una con
l’altra. Posso essere molto bravo ad eseguire un lavoro ma non ho le qualifiche per farlo
(esempio: lavori di misurazione ufficiale-catasto possono essere svolti unicamente dal
geometra revisore del comune in questione).
Esistono leggi, ordinanze, norme o raccomandazioni alle quali attenersi per il tipo di
lavoro chiesto? (esempio: OMU, OTEMU per la misurazione ufficiale, SIA 400:2000 per
le costruzioni, SN (norma svizzera) 500 400 per l’elaborazione dei piani 1:50 di edifici,
NAPR per una domanda di costruzione).
Ho le risorse umane e materiali (mezzi, strumenti, softwares) adeguati? (esempio:
indispensabile la stazione totale per rilievi di una certa entità e precisione; oppure se
lavoro già con ArchiCAD è indispensabile il modulo ArchiTerra se voglio fare calcoli di
volume ed interpolazione di dati di rilievo).
Dopo la tappa 1 e tappa 2 ho tutto ciò che serve per sapere se è nelle mie possibilità
effettuare il rilievo oppure no. Nel caso negativo, Tappa 3a - No rilievo, decido di non
effettuare il lavoro direttamente. Non è detto che io non possa partecipare ugualmente ad
un bando di concorso o rinunciare al mandato. Come architetto posso benissimo
coordinare un progetto di rilievo girandolo a terzi (studi d’ingegneria, ditte specializzate,
ecc.). (esempio: il progetto é un rilievo 3d di dettaglio al Laser scanner; non ho le
competenze e la strumentazione molto costosa per fare il rilievo ma posso farlo fare ad
altre ditte valutando le offerte ed essendone critico).
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Rilievi di
monitoraggio
frane e mappatura
geomorfologica.
Non nelle
competenze
dell’architetto per
scarsa conoscenza
dell’oggetto di
rilievo e delle
precisioni
richieste.
Fonte IST/SUPSI
Tipico rilievo architettonico nelle competenze dell’architetto. Castello San Materno ad Ascona
con prospetto lato Sud-Ovest. Fonte studio topografico Guido e Nadia Longhini, Brusino Arsizio
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Tappa 4 - Preparazione
Nel caso in cui ci sono tutte le condizioni per effettuare il rilievo, Tappa 3b - Sì rilievo,
passo di fatto alle fasi operative che comprendono lavoro di terreno e d’ufficio.
Per una buona riuscita dei lavori di rilievo, quindi ridurre al minimo gli imprevisti sul
terreno ed ottimizzare la finestra di lavoro, è indispensabile una preparazione minuziosa.
In particolare dovrò domandarmi: come mi muovo sul luogo di lavoro? Sono solo io con i
miei collaboratori o intralcio, mi sovrappongo ad altre persone che operano per esempio
sul cantiere? Inoltre mi serve del materiale particolare oltre alla strumentazione scelta per
il rilievo? (esempio: piccoli target, bollini, chiodi, spray … per materializzare i punti di
stazionamento-orientamento oppure i punti di collegamento K).
Che tipo di strumento utilizzo? Con che metodologia? E quale sistema di
riferimento? (argomento sviluppato in seguito più nel dettaglio)
Quante persone sono implicate nel rilievo? E quali sono le mansioni di ciascuno? È molto
importante pensare a come ottimizzare il tempo di lavoro di terreno.
Importantissimo già disporre di materiale inerente l’oggetto di rilievo (planimetrie, piani,
mappe particolari, fotografie, lista di coordinate, ecc.) prima di recarsi sul posto per il
lavoro. (esempio: per il rilievo di una facciata è molto comodo disporre già di una foto
stampata utilizzabile come base di riferimento per annotare quali sono i punti misurati;
oppure per la misura di sezioni in una parcella indispensabile un piano catastale).
L’ultima operazione é la configurazione degli strumenti (se elettronici). Questa va fatta
per tempo ed in base alle esigenze del rilievo. (esempio: per tracciamenti con GPS
configurare sulla metodologia rtk. Per misure con stazione totale preparare lista dei
codici, coordinate dei punti fissi di riferimento, creare i Job di lavoro, ecc.).
Tappa 5 - Rilievo + ufficio
Prima d’utilizzare ogni qualsiasi strumento di misura è importantissimo prendere visione
dell’oggetto di rilievo, studiandolo. È molto importante capire l’oggetto e pensare a come
affrontare il rilievo. Per questo motivo è indispensabile iniziare con uno schizzo dove
disegnare in grandi linee gli elementi fondamentali dell’oggetto ed i punti che vorrò
rilevare (esempio: in una facciata schizzarne il perimetro, le aperture e tutto ciò che
voglio misurare, per una sezione il suo sviluppo; per un rilievo topografico i punti
fondamentali di riferimento, gli stazionamenti, gli orientamenti).
Dopo aver preso piena visione dell’oggetto di rilievo posso iniziare l’acquisizione dei
dati completandoli, nel caso, con fotografie, annotazioni varie e documentando le
operazioni più importanti svolte durante i lavori in una sorta di giornale operativo.
L’acquisizione dei dati è fortemente condizionata dagli strumenti, dalla metodologia
adottata e dal sistema di riferimento scelto (argomento sviluppato in seguito più nel
dettaglio).
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Dopo il rilievo, in ufficio, scarico i dati ed effettuo i calcoli necessari ad ottenere i
risultati voluti (esempio: listato di coordinate da utilizzare in CAD per la restituzione
dell’oggetto). Anche in questo caso è importante disporre di attrezzature tecniche e
softwares adeguati (esempio: fogli excel su trasformazione di Helmert, proiezione su
piani, calcolo polare, … creati appositamente).
Il lavoro prosegue con la restituzione vera e propria dell’oggetto di rilievo su base dei
dati grezzi e/o calcolati. Questa fase, di solito praticata in ambiente CAD e/o GIS,
comprende generalmente un disegno tecnico convenzionale (esempio: stili, tratteggi,
spessore linee ben definiti per un piano 1:50) finalizzato ad elaborare piani, mappe o
database pronti per la consegna.
Schizzo di facciata
con punti misurati
Listato coordinate
del rilievo svolto
Rilievo al Laser
Scanner, fonte 4 EMME
Elaborato di una
sezione torrente
Rilievo di sezioni
torrente con ST
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Immagine riassuntiva sul processo cartografico di produzione di piani e mappe a seguito di un rilievo,
o più in generale dell’acquisizione di geodati. Fonte IST/SUPSI
Strumentazione - Sistema di riferimento - Metodologie di rilievo
La metodologia di rilievo quindi la strumentazione utilizzata rivestono un’importanza
assoluta. Queste determinano la precisione d’acquisizione e condizionano tutte le fasi
operative, dalla preparazione del rilievo stesso ai lavori d’ufficio. (Esempio : una facciata
può essere rilevata con strumenti semplici di sole distanze (distanziometro laser, doppio
metro, bindella) oppure con Stazione Totale, oppure l’Ortorettifica, o ancora con Laser
Scanner. Le conoscenze dell’operatore, i mezzi, i costi, ma anche i risultati cambiano
fortemente da un metodo all’altro).
Anche la scelta del sistema di riferimento è assai importante e va ben definita sin
dall’inizio dei lavori di rilievo. È utile acquisire l’oggetto di rilievo nel sistema
nazionale? Oppure posso adottare un semplice sistema locale scelto arbitrariamente? Di
regola si adotta un sistema nazionale o globale, tanto per le coordinate in pianta quanto
per le quote, quando il rilievo dev’essere inserito in un contesto più ampio quindi messo
in relazione con altri dati cartografici già esistenti (Esempio : per un rilievo di curve di
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livello e sezioni su parcelle, oppure per l’aggiornamento di mappa nella Misurazione
Ufficiale (MU) è assolutamente indispensabile utilizzare il sistema nazionale. In Svizzera
CH 1903 o CH 1903+. Per una facciata o una pianta d’interno edificio va benissimo un
sistema locale. In pianta durante l’acquisizione si userà un sistema cartesiano classico
oppure una linea base di riferimento).
Infine devo chiedermi : con che procedimento operativo svolgo il rilievo? Ogni
procedimento operativo presenta vantaggi e svantaggi ed è necessario tener presente
questi aspetti per ridurre i problemi ed i tempi di lavoro. (Esempio : per il rilievo di
facciata con Stazione Totale posso adottare un procedimento rigoroso di stazionamento orientamento su punti di una rete di riferimento (tanto locale quanto globale) oppure
svolgere le misure nel metodo di Helmert con stazionamenti liberi e la misura di punti di
collegamento K. In quest’ultimo caso, più frequente tra gli architetti, ho il vantaggio di
una certa velocità e flessibilità sul terreno ma il rilievo è leggermente meno preciso ed il
post-trattamento in ufficio è più impegnativo).
Rilievo di facciata con ortorettifica : fotografia da proiezione centrale ad ortogonale, Fonte IST/SUPSI
Rilievo con Stazione Totale :
Fasi operative illustrate, Fonte
IST/SUPSI
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… ridisegno in ambiente CAD
Rilievo con Stazione Totale : punti proiettati sul piano facciata prima della restituzione
Restituzione della facciata in ambiente CAD, Fonte IST/SUPSI
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2
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Scelta del sistema di riferimento su cui effettuare il rilievo : (1) Sistema nazionale svizzero CH 1903 ; (2) Rilievo
di edifici su base ortogonale ; (3) Superfici di riferimento per le quote
Rilievo di facciata con Stazione Totale : possibili procedimenti operativi tramite Metodo rigoroso o Metodo di Helmert,
Fonte IST/SUPSI
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Tappa 6 - Consegna
La domanda principale che devo pormi nel confezionare i documenti di consegna al
committente è la seguente : chi utilizzerà il risultato del mio lavoro? Ha le capacità per
gestire ed interpretare i miei dati? Per quale scopo? A tal proposito sarò in particolare
attento al tipo di formato come pure alla versione (Esempio: solo cartaceo, se numerico
*.dwg, *.shp, *.txt, …). Un lavoro ben presentato da un valore aggiunto a tutto ciò che è
stato svolto quindi di regola meglio consegnare sempre anche una relazione tecnica
(anche sommaria) nella quale vengono snocciolate e commentate tappe del progetto e
risultati ottenuti.
Conclusioni
Piani e mappe sono lo strumento di lavoro quotidiano di un architetto. La profonda
conoscenza dell’edificio e dell’ambiente che lo circonda da a questo professionista la
possibilità di sviluppare lavori e progetti di rilievo geometrico e topografico anche di una
certa importanza. Ci auguriamo che i parametri da prendere in considerazioni illustrati in
questo breve documento siano utili al lettore nello svolgimento di un rilievo con quel
rigore e precisione supplementare che può portare ad un optimum di risultati.
Casi pratici : quando è utile il rilievo
Certificazione CECE (Certificato Energetico Cantonale Edifici)
La certificazione CECE è un’operazione eseguita da un professionista del settore
energetico (generalmente un architetto o ingegnere) che consente di ottenere una
valutazione sull’efficienza energetica di un edificio. Tale valutazione, risultato di
un’analisi che prende in considerazione svariati parametri, da come risultato la
classificazione dell’edificio in una scala di valori da A (molto efficiente) a G (poco
efficiente). Il CECE propone inoltre un ceck-up completo dell’edificio con delle misure
di risanamento volte a migliorare lo stato energetico complessivo.
I dati necessari all’elaborazione di un CECE sono diversi, eccone alcuni :
- Tipo di riscaldamento
- Consumi per riscaldamento, consumi elettrici, consumi in acqua, …
- Tipo e spessore degli strati isolanti, apporti esterni in energia (apporti solari), …
- Materiali edilizi, classe ed età degli elettrodomestici, …
Di questi dati input molti sono di carattere geometrico (volumi, aree, statistiche sui
materiali per facciata, ecc.) e quindi gioco forza è indispensabile un rilievo ex. novo se
non si dispone di piani, sezioni e prospetti già esistenti (caso tipico di vecchi edifici come
rustici) oppure di un completamento e/o verifica laddove questi documenti ci sono già.
Alla luce di tutto ciò che è stato elencato sin d’ora sul rilievo possiamo valutare quale
approccio adottare per l’elaborazione di piani a scopo del CECE. Ammettiamo d’aver
bisogno unicamente delle facciate di un edificio. Quali domande devo pormi
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inizialmente? Che tipo di risultato voglio ottenere? Senza troppo elencare tutti gli aspetti
del rilievo descritti sopra considero solo quelli più importanti, ovvero:
•
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che cosa voglio ottenere? Per ogni facciata una statistica in mq. sui materiali
costruttivi (per definire i coefficienti di trasmissione termica) utili al software per
il calcolo energetico.
Con quale precisione? Precisione relativa, se sbaglio di 1-2 mq su una facciata
non c’è problema.
Ecco che automaticamente, unicamente con questi due parametri posso decidere il tipo di
rilievo, la strumentazione, ecc. Per un edificio relativamente semplice ed accessibile il
rilievo più semplice consiste nell’utilizzare sole distanze, direttamente sulla facciata
stessa. Posso far uso di doppio metro, bindella e per facilitare il lavoro un distanziometro
laser. Nessuna restituzione in CAD visto che voglio unicamente dei valori statistici,
utilizzo quindi dei soli schizzi di terreno.
Esempio di rilievo di facciata per scopo CECE. Utilizzo del solo schizzo per il calcolo statistico dei mq.
di materiale costruttivo.
Ing. Alessio Spataro, IST-SUPSI
