Photogrammetry. A tool to survey the territory, the landscape and the architecture. Practical application on Milan Cathedral

In the last century, photogrammetric survey techniques have developed considerably in the face of the need to map the territory and the architectural heritage, as well as the technological instrumentation linked to these techniques. The technological evolution that has invested the last two decades has meant that the techniques of surveying underwent a further step forward. It has in fact gone from an analogue photogrammetry, which we could define as "traditional", to digital photogrammetry, with the restitution of high-quality three-dimensional models. The thesis aims to illustrate photogrammetry as a relief technique, starting from its origins, up to today's application in the architectural field. The first chapter deals with the theme of historical evolution, the birth of photogrammetry linked to the need to map the territory, the development of the instrumentation and the relative difficulties due to the technology of the time. Then we enter into the merits of analogue photogrammetry, stating the geometric principles, the types of instrumentation used, the phases of the survey and the return of the documents. In the third part it is shown how digital innovation has revolutionized the techniques of photogrammetric survey, thanks to the development of the computing power of computers, software and digital cameras. If in analogue photogrammetry the equipment and the techniques for the survey, besides being very expensive, were also very complicated to use and very slow in restitution, with digital photogrammetry the parameters of time and cost are extremely reduced, making the photogrammetric survey more accessible and more easily applicable. A further advantage of digital photogrammetry is that even though reducing costs and timing, it is possible to obtain very high quality and precise documents, which is why today it is widely used in the survey of the historical-architectural heritage. The last part of the thesis work involves a practical application of the relief techniques described above. In particular I was able to work alongside the research group of the ABC Department of the Politecnico di Milano during the last survey of the North facade of the Milan Cathedral, completing a complete survey of the building that began in 2006. The work commissioned from the Veneranda Fabbrica del Duomo in order to map the state of degradation of the monument for restoration purposes. This experience in the field has allowed me to experiment in practice the potential of digital photogrammetry; in fact, although the work concerned an architectural monument, the instrumentation as well as the techniques have wide application even in the survey of portions of the landscape. An ever faster and more precise survey of the territory has the advantage of mapping its evolution over time, and thus being able to intervene in advance on the degradation processes.

Nell’ultimo secolo, le tecniche di rilievo fotogrammetrico si sono sviluppate notevolmente a fronte della necissità di mappare il territorio e il patrimonio architettonico, così come anche la strumentazione tecnologica legata a queste tecniche. L’evoluzione tecnologica che ha investito gli ultimi due decenni, ha fatto si che le tecniche del rilievo subissero un ulteriore passo avanti. Si è di fatto passati da una fotogrammetria analogica, che potremmo definire “tradizionale”, alla fotogrammetria digitale, con restituzione di modelli tridimensionali ad alta qualità. La tesi si propone l’obiettivo di illustrare la fotogrammetria come tecnica di rilievo, partendo dalle sue origini, fino all’odierna applicazione nel campo architettonico. Nel primo capitolo viene affrontato il tema dell’evoluzione storica, la nascita della fotogrammetria legata alla necissità di mappare il territorio, lo sviluppo della strumentazione e le relative difficoltà dovute alla tecnologia dell’epoca. Successivamente si entra nel merito della fotogrammetria analogica, enunciandone i principi geometrici, le tipologie di strumentazione utilizzate, le fasi del rilievo e la restituzione degli elaborati. Nella terza parte viene dimostrato quanto l’innovazione digitale abbia rivoluzionato le tecniche del rilievo fotogrammetrico, grazie allo sviluppo della potenza di calcolo dei computers, dei software e delle camere digitali. Se nella fotogrammetria analogica le attrezzature e le tecniche per il rilievo oltre ad essere molto costose erano anche molto complicate nell’utilizzo e molto lente nella restituzione, con la fotogrammetria digitale i parametri di tempo e costo si sono estremamente ridotti, rendendo il rilievo fotogrammetrico maggiormente accessibile e più facilmente applicabile. Ulteriore vanatggio della fotogrammetria digitale è che seppur riducendo costi e tempistiche è possibile ottenere degli elaborati di altissima qualità e precisione, motivo per il quale oggi trova ampia applicazione anche nel rilievo del patrimonio storico-architettonico. L’ultima parte del lavoro di tesi prevede una applicazione pratica delle tecniche di rilievo sopra descritte. In particolare ho avuto modo di affiancare il gruppo di ricerca del Dipartimento ABC del Politecnico di Milano durante l’ultima fase di rilievo della facciata Nord del Duomo di Milano, a completamento di un rilievo completo del fabbricato che ha inizio nel 2006. Il lavoro commissionato dalla Veneranda Fabbrica del Duomo allo scopo di mappare lo stato di degrado del monumento ai fini del restauro. Questa esperienza in campo mi ha permesso di sperimentare nella pratica le potenzialità della fotogrammetria digitale; infatti seppur il lavoro abbia riguardato un monumento architettonico, la strumentazione così come le tecniche hanno ampia applicazione anche nel rilievo di porzioni di paesaggio. Un sempre più veloce e preciso rilievo del territorio ha il vantaggio di mappare la sua evoluzione nel tempo, e poter quindi intervenire in anticipo sui processi di degrado.