POLITECNICO
MILANO 1863
Web 3D BIM per i Beni Culturali
Prove e sperimentazioni
S. Della Torre, F. Fassi, C. Achille, A. Mandelli
2 0 . 0 4 .1 7
BIM-SUMMIT, Barcellona
1 . INTRODUZIONE
BIM vs BIM PER I BENI CULTURALI
BIM
«…è
una
rappresentazione
computabile delle caratteristiche fisiche e
funzionali di una struttura e delle sue
informazioni relative al ciclo di vita previsto
utilizzando standard aperti…»
Harpaceas
BIM PER I BENI CULTURALI si propone
come un sistema integrato per la
rappresentazione, la manutenzione e la
conservazione dell’ambiente costruito con
valenza storico/artistica.
Un BIM prende normalmente origine dalla
nascita dell’edificio o addirittura da prima dalla
nascita di un edificio, al momento della sua
ideazione e progettazione.
Il BIM PER I BENI CULTURALI nasce in un
momento intermedio della vita dell’edificio. Il
punto di partenza non il progetto di un edificio
nuovo, ma la conoscenza approfondita di un
bene già esistente.
STRUTTURE NUOVE progetto BIM
PATRIMONIO
COSTRUITO
rilievo
architettonico (integrazione di differenti
tecniche) elaborazione dei dati
modellazione BIM PER I BENI CULTURALI
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1 . INTRODUZIONE
STATO DELL’ARTE
Nell’affrontare il tema BIM PER I BENI CULTURALI siamo partiti (2011) dalla considerazione di sistemi già
esistenti tanto per la gestione di dati informativi…
SICaR «è un progetto di particolare successo basato su una piattaforma web per la documentazione dei
restauri. È un sistema informativo open-source condivisibile per la catalogazione dei cantieri di restauro
[…] Il sistema rende possibile la collaborazione fra restauratori, storici dell’arte, architetti e operatori
tecnico-scientifici rendendo possibile l’adozione di un metodo operativo condiviso e la registrazione in
real-time di tutte le fasi di lavoro […]».
…quanto di modelli 3D…
NUBES [Livio De Luca et. al. NUBES : describing, analysing, documenting and sharing digital
representations of heritage buildings. Proceedings of Focus K3D conference on Semantic 3D Media and
Content. 11th and 12th February, 2010 INRIA Sophia Antipolis - Méditerranée, France].
È un sistema completo, ma non concepito come sistema informativo. Complesso e non di facile utilizzo,
se non da parte di esperti del settore, questo ne pregiudica l’utilizzabilità e l’interoperabilità da parte di un
pubblico esteso.
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1 . INTRODUZIONE
SVILUPPO DI UN SITEMA BIM PER I BENI CULTURALI
I sistemi precedentemente descritti sono difficilmente usabili nei cantieri di restauro perché non
possiedono, allo stesso tempo, le seguenti caratteristiche:
•
•
•
•
gestione di modelli tridimensionali reality-based grandi e complessi
gestione di informazioni complesse connesse con gli oggetti
possibilità di condividere e permettere l’accesso ai dati 3D ad un pubblico variegato ed esteso
facilità di utilizzo
Da queste considerazioni abbiamo dapprima progettato e sviluppato un sistema BIM per la
manutenzione straordinaria dei conci costruttivi di un cantiere di restauro specifico WEBBIM3D
ma
pensato per uno sviluppo ulteriore ed esteso a diversi tipi di edifici e problematiche di manutenzione ed
intervento differenti BIM3DSG
I sistemi proposti sposano l’approccio del progetto SICaR ma condividendo e collegando le informazioni
ad un modello 3D con elevato grado di complessità.
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2 . FILOSOFIA DI PROGETTAZIONE DEL SISTEMA BIM
4 CONSIDERAZIONI SUPPORTATE DALLA LUNGA ESPERIENZA NEL CAMPO BB.CC.
1
La convinzione che l’uso di
un modello 3D sia una
grande opportunità nel
processo di conoscenza,
migliorando e creando
nuove possibilità e
innovazione nel modo di
studiare, monitorare,
visualizzare, conservare,
gestire e valorizzare un BC.
Non ci si deve fermare alla costruzione del modello 3D
che risulterebbe (come in tanti casi) fine a se stesso.
Il modello 3D deve essere usato, bisogna sfruttarne le
potenzialità per risolvere le problematiche reali.
Deve costituire la base per le future azioni:
1. Per le immediate operazioni di restauro
2. Per le future operazioni di manutenzione
3. Durante il lavoro in cantiere
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2 . FILOSOFIA DI PROGETTAZIONE DEL SISTEMA BIM
4 CONSIDERAZIONI SUPPORTATE DALLA LUNGA ESPERIENZA NEL CAMPO BB.CC.
Gestire modelli dalle forme complesse di tipo realitybased.
2
Gestire modelli di grandi dimensioni.
Limitare l’utilizzo di software
commerciali.
Sistema flessibile e facilmente adattabile alle esigenze
intrinseche del caso studio.
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2 . FILOSOFIA DI PROGETTAZIONE DEL SISTEMA BIM
4 CONSIDERAZIONI SUPPORTATE DALLA LUNGA ESPERIENZA NEL CAMPO BB.CC.
Deve essere definito, accurato e utilizzabile a diversi
livelli di dettaglio e a diverse scale di rappresentazione.
3
Il modello digitale 3D deve
essere «eterno» e vivo.
Deve essere aggiornabile e modificabile continuamente
e in real-time.
Aggiornamento continuo del sistema agli standard e alle
tecnologie per evitare obsolescenza funzionale.
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2 . FILOSOFIA DI PROGETTAZIONE DEL SISTEMA BIM
4 CONSIDERAZIONI SUPPORTATE DALLA LUNGA ESPERIENZA NEL CAMPO BB.CC.
Sistema complessivo di facile ed intuitivo utilizzo per
evitare il rifiuto da parte degli operatori.
4
Coinvolgimento degli
operatori nel settore dei
Beni Culturali.
Deve poter essere utilizzato sia da esperti di 3D che da
tutti gli altri attori.
Sistema partecipato: deve facilitare la collaborazione
contemporanea in real-time fra gli addetti ai lavori.
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
IL DUOMO DI MILANO
La Veneranda Fabbrica del Duomo, tra le numerose attività, si occupa del restauro, conservazione e
manutenzione della Cattedrale.
Una delle principali operazioni di manutenzione ordinaria/straordinaria consiste nella sostituzione in parte
o totale dei blocchi di marmo degradati, degli ancoraggi e delle strutture di rinforzo.
Ci siamo occupati di dare risposta alla gestione delle attività manutentive sviluppando tools appositi che
coinvolgono il singolo concio di marmo: principale attore del cantiere.
In questa fase interagiscono tra loro diversi soggetti e professionalità.
Ufficio tecnico e commissione prefettizia
Ispezioni
Decisioni
Direttamente in cantiere
Misure
Progettazione
Smontaggio
Direzione
Revisione
del lavoro
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Montaggio
Ufficio tecnico
Computi
economici
Aggiornamento
delle tavole
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
IL DUOMO DI MILANO
Il sistema BIM proposto si pone come strumento per consentire un elevato grado di interoperabilità tra
gli attori allargando la possibilità di fruizione da parte di altri operatori.
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
ARCHITETTURA DEL SISTEMA
Modulo modellazione
• plug-in Rhinoceros
• indirizzato all’ufficio tecnico
• possibilità di caricare il modello
per parti o interamente
• creare eventi di manutenzione
• aggiungere informazioni testuali
e immagini
• fornire dati dimensionali
• modificare a aggiornare il
modello
Database
• raccoglie i modelli 3D e le
informazioni
• può essere installato su un
server remoto o in una rete
locale
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Modulo web
• funziona in un ambiente browser
• indirizzato agli operatori del cantiere
• possibilità di caricare il modello per
parti o interamente
• oossibilità di caricare il modello a 7
differenti LOD
• creare eventi di manutenzione
• aggiungere informazioni testuali e
immagini
• fornire dati dimensionali
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO MODELLAZIONE
Il software di modellazione utilizzato è Rhinoceros:
•
•
•
•
supporta differenti formati
può essere integrato con diversi plug-in
l’SDK permette lo sviluppo di funzionalità ad-hoc
è basato su NURBS
I modelli ad oggi gestiti dal sistema sono:
•
•
•
•
•
la Guglia Maggiore
il Tiburio
la Volta
gli Altari del Transetto
la Guglia 18
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO MODELLAZIONE
Plug-in Rhinoceros
importazione
info
esportazione
Filtri di importazione:
•
•
•
•
•
•
•
area, zona, settore, tipo
sezione orizzontale
sfera
codice
evento manutentivo
soglia storica
ultima selezione
interventi
galleria
catalogo di
documenti
Relazioni supportate:
•
•
•
•
uno@uno (pulizia/sostituzione)
uno@molti (sostituzione)
molti@uno (tassellazione)
molti@molti (tassellazione)
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO MODELLAZIONE
Creazione di eventi di manutenzione
uno@uno:
sostituzione
concio originale
intervento
concio sostituito
molti@uno:
tassellazione
intervento
concio sopravvissuto
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tassello
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO MODELLAZIONE
Aggiunta di informazioni
numerazione dei blocchi
descrizione della lavorazione
misure
Schizzi di cantieri (1850 ca.)
schizzi (modelli 3D)
quantità
numerazione dei blocchi
descrizione della lavorazione
misure (calcolate automaticamente)
modelli ad alta risoluzione
quantità
galleria di immagini
posizione
cronologia
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WEBBIM3D (oggi)
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO WEB
Il sistema WEB BIM è nato con la specificità di poter essere utilizzato da TUTTI
Deve essere usato
facilmente anche da
utenti non esperti
Deve poter essere usato
simultaneamente,
sempre e ovunque
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Non deve richiedere
hardware specifico e
costoso
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO WEB
Funziona in ambiente browser SENZA la necessità di installare plug-in: duomo.bim3dsurvey.it
galleria
info
filtri
importazione
interventi
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galleria
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO WEB
È possibile di caricare i modelli a 7 differenti livelli di dettaglio per permettere l’utilizzo anche su tablet e
smartphone
Benefici indotti:
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•
Caricare tutti i cantieri
contemporaneamente
•
Risparmiare tempo in fase
di caricamento
•
Prevenire costi dovuti al
tempo di connessione
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO WEB
È possibile creare interventi di manutenzione
intervento da completare
concio originale
scheda di intervento
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intervento completato
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3 . APPLICAZIONE DEL SISTEMA WEBBIM3D
LATO WEB
Non è solo un visualizzatore online di
modelli 3D, ma l’utilizzatore ha a
disposizione diversi tools che permettono
di acquisire / aggiungere / modificare
informazioni e immagini legate agli oggetti.
Non si tratta di una rivoluzione nella pratica
operativa della Veneranda Fabbrica del
Duomo.
Quello proposto e consolidato è un sistema
di innovazione.
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4 . ESTENSIONE DEL SISTEMA
BIM3DSG – SAN MARCO
Il sistema BIM è stato applicato anche in altri contesti con esigenze e finalità differenti.
Nel caso della Basilica di San Marco a Venezia la principale attività della Procuratoria riguarda la
conservazione dell’apparato architettonico/decorativo.
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4 . ESTENSIONE DEL SISTEMA
BIM3DSG – SAN MARCO
Proporre il modello di ogni singola tessera dei mosaici della Basilica non sarebbe stato possibile né utile
ai fini della conservazione.
La risposta, in questo particolare caso, risiede nella realizzazione di un modello 3D per superfici dal
quale derivare le ortofoto dell’apparato musivo alla scala 1:1.
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4 . ESTENSIONE DEL SISTEMA
BIM3DSG – SAN MARCO
Il motore e lo scheletro del DB è quello usato nel sistema Duomo, ma si stanno sviluppando tools che
permettono la visualizzazione e la catalogazione dei mosaici a supporto delle operazioni di restauro.
Il sistema informativo è progettato ad-hoc in collaborazione con la Procuratoria.
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4 . ESTENSIONE DEL SISTEMA
BIM3DSG – SAN MARCO
Le texture metriche sono ottenute tramite la ri-proiezione fotogrammetrica delle stesse immagini utilizzate
per realizzare il modello tridimensionale.
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4 . ESTENSIONE DEL SISTEMA
BIM3DSG – SAN MARCO
Le ortofoto sono associate ad ogni elemento del modello e possono essere caricare/scaricate o
consultate ad alta risoluzione direttamente via web.
stampa in scala 1:1 su lucido
visualizzazione
piramidata
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4 . ESTENSIONE DEL SISTEMA
BIM3DSG – GALVAGNINA
Il caso studio nasce da un progetto di tesi il cui scopo era quello di coinvolgere i diversi operatori
coinvolti nella stesura del Programma di Manutenzione Preventiva Programmata.
Il sistema WEB è utilizzabile in loco per eseguire la schedatura relativa allo stato di conservazione del
bene.
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5 . CONCLUSIONI
All’inizio del progetto (2011) non era possibile realizzare un sistema BIM di un edificio storico/artistico
utilizzando strumenti commerciali:
•
•
•
complessità delle geometrie da modellare
impossibilità di aggiungere informazioni specifiche
impossibilità di gestire dati di rilievo 3D di grandi dimensioni
Pertanto ci siamo concentrati sulla realizzazione di un sistema BIM, appoggiato a software commerciali
low-cost e sfruttando librerie di visualizzazione web open-source.
I problemi a cui si è dato risposta con successo sono:
•
•
•
•
interoperabilità: ad oggi diversi operatori di uno stesso cantiere possono condividere in real-time tutte
le informazioni
aggiornamento: i dati condivisi sono sempre aggiornati all’ultima versione
aggiornabilità: i modelli 3D sono sempre modificabili perché basati su modellazione di tipo NURBS
pluralità di utilizzo: il sistema oltre ad assolvere le funzioni per cui è progettato consente l’estrazione
automatica di tavole di cantiere
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5 . CONCLUSIONI
Relativamente alla parte WEB del sistema BIM, tema centrale della presentazione di oggi, è importante
sottolineare la flessibilità rispetto ai differenti casi studio:
Duomo di Milano
analisi e ispezione in cantiere
San Marco
catalogo on-line dei mosaici georeferenziati sul modello 3D
Galvagnina
schedatura di informazioni
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6 . PUBBLICAZIONI
•
2013. FROM THE DIGITAL TO THE PHYSICAL MODEL. CASE STUDY IN THE YARD OF THE MILAN CATHEDRAL.. PP.18-29. IN MO.DI.PHY. MODELING FROM
DIGITAL TO PHYSICAL INNOVATION IN DESIGN LANGUAGES AND PROJECT PROCEDURES - DAL MODELLO DIGITALE AL MODELLO FISICO INNOVAZIONE DEI
LINGUAGGI E DELLE PROCEDURE PROGETTUALI - ISBN:9788838762741. C. MONTI; B. MOERLIN VISCONTI CASTIGLIONE; F. FASSI; C. ACHILLE; A. MANDELLI
•
2013. A YARD OF THE FUTURE: THE MAIN SPIRE OF MILAN CATHEDRAL. PP.1-6. IN BUILT HERITAGE 2013 MONITORING CONSERVATION MANAGEMENT. F.
FASSI; C. ACHILLE; C. MONTI; L. FREGONESE; S. PARRI; F. RECHICHI; A. MANDELLI; C. MONTI; F. GAUDIO; L. GALBUSERA
•
2015. EMERGENCY SURVEY OF REMOTE AND ENDANGERED ARCHAEOLOGICAL SITES. DOI:10.5194/ISPRSARCHIVES-XL-5-W4-85-2015. PP.85-91. IN ISPRS INTERNATIONAL ARCHIVES OF THE PHOTOGRAMMETRY, REMOTE SENSING AND SPATIAL INFORMATION SCIENCES. IN THE INTERNATIONAL ARCHIVES OF
THE PHOTOGRAMMETRY, REMOTE SENSING AND SPATIAL INFORMATION SCIENCES - ISSN:1682-1777
•
2015. A NEW IDEA OF BIM SYSTEM FOR VISUALIZATION, WEB SHARING AND USING HUGE COMPLEX 3D MODELS FOR FACILITY MANAGEMENT..
DOI:10.5194/ISPRSARCHIVES-XL-5-W4-359-2015. PP.359-366. IN ISPRS - INTERNATIONAL ARCHIVES OF THE PHOTOGRAMMETRY, REMOTE SENSING AND
SPATIAL INFORMATION SCIENCES. F. FASSI;C. ACHILLE;A. MANDELLI;F. RECHICHI;S. PARRI
•
2015. ARCHEOLOGIA, SCIENZA E TECNOLOGIA: LO STUDIO DEL SITO TARDO-ROMANO DI UMM AL-DABADIB (OASI DI KHARGA, EGITTO). PP.221-228. IN LOSAI
- ISBN:9788899130206. ROSSI, CORINNA; MIGLIOZZI, ANTONELLO; FASSI, FRANCESCO; MANDELLI, ALESSANDRO; CHIRICO, GIOVANNI BATTISTA; ACHILLE,
CRISTIANA; MAZZOLENI, STEFANO
•
2016. INNOVATIVE DIAGNOSTIC MODELS OF ARTEFACTS: THE CASE STUDY OF MICHELANGELO’S PIETÀ RONDANINI.. PP.134-135. IN INART 2ND
INTERNATIONAL CONFERENCE ON INNOVATION IN ART RESEARCH AND TECHNOLOGY - ISBN:978-9-4619736-7-2. ACHILLE CRISTIANA; TONIOLO LUCIA;
VALENTINI GIANLUCA; CAPOGROSSO VALENTINA; FASSI FRANCESCO; GOIDANICH SARA; GULOTTA DAVIDE; MANDELLI ALESSANDRO; MOSCA SARA; NEVIN
AUSTIN BENJAMIN
•
2016. VR FOR CULTURAL HERITAGE. A VR-WEB-BIM FOR THE FUTURE MAINTENANCE OF MILAN’S CATHEDRAL.. PP.139-157. IN AUGMENTED REALITY,
VIRTUAL REALITY, AND COMPUTER GRAPHICS - ISBN:978-3-319-40650-3. FASSI, FRANCESCO; MANDELLI, ALESSANDRO; TERUGGI, SIMONE; RECHICHI,
FABRIZIO; FIORILLO, FAUSTA; ACHILLE
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7 . CONTATTI
www.sitech-3dsurvey.polimi.it
ASSEGNISTI
DIRETTORI
Prof.ssa Cristiana Achille
[email protected]
Ph.D. Alessandro Mandelli
[email protected]
Ph.D. Fausta Fiorillo
[email protected]
Prof. Francesco Fassi
[email protected]
Ing. Fabrizio Rechichi
[email protected]
Dott. Arch. Carlo Polari
[email protected]
Dott. Arch. Cinzia Tommasi
[email protected]
Dott. Arch. Luca Perfetti
[email protected]
Prof.ssa Corinna Rossi
[email protected]
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