Advanced methodologies for acquisition, integration, analysis, management, visualisationA and distribution of data in the framework of archaeological and architectonical heritage

Use of high resolution sensors like laser scanners is becoming more and more common for surveying tasks. Nearly every single application field is in fact gaining benefits from these booming methodologies. Production of high detailed models is therefore becoming part of the standard workflow in many disciplines (architecture, cultural heritage, urban planning, etc.). At the same time, new related problems have emerged concerning the management of the resulting large quantities of data and the integration of data coming from different sources. Reasons for integration inconsistencies are multiple: there could be geometric, topological or semantic incompatibilities, or “similar” datasets could originate from different sensors and therefore have different resolutions and accuracies. Finally, data could have been acquired at different times. Of course, a combination of the above mentioned reasons is also possible. In this thesis a new deterministic approach is presented, which allows for integration between a laser-scanner acquired, high resolution model and a lower resolution digital terrain model by means of a transition surface. Using extra data around a laser scanner acquired model, which represents a sort of “collar”, the aim is to create a transition surface between the two models, which connects them smoothly without modifications to the actual high resolution object and which permits a transition also in terms of point density. Some experimental results, which have been obtained from real datasets coming from archaeological and cultural heritage sources, are presented. They show that the developed approach is suitable for integration between two datasets although little information about their quality and accuracy is known a priori. Open issues and possible improvements are finally discussed.

La possibilità di poter acquisire velocemente e a costi sempre inferiori grandi quantità di dati geometrico-geografici e, di conseguenza, di poter disporre di modelli ad alto livello di dettaglio sta caratterizzando sempre più il “normale” flusso di lavoro di ogni disciplina (architettura, archeologia, urbanistica, ecc.) grazie alla diffusione sempre più capillare, in anni recenti, di nuove metodologie di rilievo ad alta precisione come il GPS e la scansione laser aerea o terrestre. Di solito, se un’applicazione è sviluppata specificatamente per un certo problema, può essere sufficiente servirsi di un solo modello ad una determinata risoluzione. Tuttavia, se l’analisi e la modellazione di un fenomeno richiedono l’uso di molteplici set di dati, è necessario definire dei criteri che ne permettano l’integrazione. Quando due o più modelli diversi vengono integrati si possono infatti verificare errori di vario genere, dovuti ad una vasta gamma di fattori: vi possono essere incompatibilità di tipo geometrico, topologico o semantico, oppure dati “simili” posso provenire da sensori diversi e avere pertanto precisione e risoluzione diverse. Può accadere di dover trattare dati acquisiti in periodi di tempo diversi, o – nel caso più generale – le ragioni che portano ad incompatibilità possono essere una combinazione dei suddetti ed altri problemi ancora. In questa tesi viene descritta una metodologia che permette l’integrazione di un modello ad alta risoluzione in un modello digitale del terreno a risoluzione inferiore per mezzo di una opportuna superficie di transizione. La superficie ottenuta permette non solo di congiungere i due modelli, ma garantisce anche una transizione graduale tra alta e bassa risoluzione. Le caratteristiche di entrambi i modelli quali la geometria, la topologia, la densità di informazioni sono messe in relazioni evitando brusche discontinuità. L’idea alla base della metodologia presentata consiste nell’utilizzare dati “aggiuntivi” attorno all’oggetto rappresentato nel modello ad alta risoluzione. Tali dati sono comunemente presenti nei modelli acquisiti con laser scanner e, anziché venire eliminati – come di solito avviene – nella fase di editing, possono essere utilizzati per modellare la superficie di transizione. I risultati dei test eseguiti su dati sperimentali dimostrano che l’approccio deterministico proposto si presta all’integrazione di dati di cui non sono note informazioni a priori sulla qualità o sulla precisione.