Dalla nuvola di punti al modello BIM : metodo semi-automatico per il rilevamento delle componenti opache. Caso studio: Villa Aletti - Spartivento a Varese

In the AEC industry, the introduction of increasingly advanced 3D survey techniques, such as laser scanners and photogrammetry, has made possible to obtain shortly and high precision metric data of the building under investigation. The result of this survey is Point Cloud, containing both the geometric and colorimetric information of the detected object. After demonstrating how the integration of the two techniques is the optimal solution for the most complete survey possible, the next phase concerns the processing of the point clouds through open-source software in order to improve the quality of the metric data. The reconstruction process of an existing building starting from a point cloud is known as Scan-to-BIM (Building Information Modelling). The aim is to transfer the reality-based information inside BIM systems while preserving its main physical characteristics.This process is mainly manual, laborious, time consuming, easily prone to errors and highly dependent on modeler’s skill. Recently many research have studied techniques and tools to convert the acquired data through scans - point clouds - into BIM objects. Despite this, today the entire automation process is being studied by the scientific community. The aim of this thesis work is to provide a semi-automatic method capable of detecting the main vertical and horizontal opaque components of a building organism, such as walls and floors, using BIM as a modeling process, subsequently adding the semantic information making the object "intelligent". Once the 3D model has been obtained, a comparison between the mesh model of the reconstructed building and the point cloud is made in order to evaluate the proposed method. Finally, a comparison between manual and semi-automatic modeling is presented, highlighting the advantages of the latter. Then, the obtained model can be implemented, updated and used for further analyses. To validate this type of approach, the nineteenth-century Villa Aletti-Spartivento located in Varese (Lombardy, Italy) was chosen as a case study.

Nel settore delle costruzioni l’introduzione di tecniche di rilievo 3D sempre più avanzate, come il laser scanner e la fotogrammetria, ha consentito di ottenere in tempi sempre minori e con una precisione sempre maggiore il dato metrico dell’edificio investigato. Il risultato del rilievo è una nuvola di punti, contenente sia l’informazione geometrica che colorimetrica dell’oggetto rilevato. Dopo aver dimostrato come l’integrazione delle due tecniche sia la soluzione ottimale per un rilievo il più completo possibile, la fase successiva riguarda l’elaborazione delle nuvole di punti attraverso software open-source al fine di migliorare la qualità del dato metrico. Il processo di ricostruzione di un edificio esistente a partire da una nuvola di punti è noto come Scan-to-BIM (Building Information Modelling). Lo scopo è il trasferimento all’interno dei sistemi BIM di informazioni reality-based conservandone le principali caratteristiche fisiche. Tale processo è prevalentemente manuale, laborioso, in quanto richiede una notevole quantità di tempo, facilmente soggetto ad errori e fortemente dipendente dall’abilità dell’modellatore. Recentemente molte ricerche hanno studiato le tecniche e gli strumenti per convertire i dati acquisiti tramite le scansioni -nuvole di punti- in oggetti BIM. Nonostante questo, ad oggi l’intero processo di automatizzazione è oggetto di studio da parte della comunità scientifica. L’obiettivo del presente lavoro di tesi è fornire un metodo semi-automatico in grado di rilevare le principali componenti opache verticali e orizzontali di un organismo edilizio, come pareti e pavimenti utilizzando il BIM come processo di modellazione, aggiungendo in un secondo momento l’informazione semantica rendendo così l’oggetto “intelligente”. Una volta ottenuto il modello 3D, viene effettuato un confronto tra il modello mesh dell’edificio ricostruito e la nuvola di punti al fine di valutare il metodo proposto. Infine, viene presentato un confronto tra modellazione manuale e semi-automatica evidenziando i vantaggi di quest’ultima. In seguito, il modello ottenuto potrà essere implementato, aggiornato e utilizzato per ulteriori analisi. Per avvalorare questo tipo di approccio, si è scelto come caso studio la Villa ottocentesca Aletti-Spartivento situata a Varese (Lombardia, Italia).