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The risk and the vulnerability mitigation of historical heritages (e.g. churches, museums and monuments) is an actual relevant topic of interest for their safeguarding with respect to environmental risks, for example considering the high seismic hazard level of their surrounding areas. Based on this rationale, in this paper, classical Non Destructive Testing (NDT) techniques and proximal remotely sensed tools (i.e..a terrestrial laser scanner, an infrared thermal camera and an interferometric real aperture radar) are jointly used for both structural health monitoring and materials control analysis of historical heritages. The proposed approach aims at providing synthetic parameters useful to evaluate the static and dynamic properties of selected structures, such as the 3-dimensional (3D) model reconstruction of the building with the detailed analysis of its structural elements, the thermographic analysis of surface anomalies related to climate induced phenomena, and the vibrating modes of some relevant elements due to environmental induced stresses. Some meaningful results obtained for selected structures within Calabria Region allow showing the benefits of the proposed approach for the non-invasive and non-destructive heritages monitoring in a seismic area., © 2015 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.

Negli ultimi anni i sistemi laser a scansione terrestre (TLS) sono divenuti sempre più soventemente strumenti utili al monitoraggio: sia di fenomeni di dissesto come frane e problemi di stabilità di versante, ma anche per il monitoraggio di aree crateriche dei vulcani o di caldera. Sono frequenti le applicazioni nelle cave o nelle saline per il monitoraggio dei volumi di materiale estratto. Sono state effettuate applicazioni per lo studio e la geo-referenziazione della struttura complessa delle grotte, il monitoraggio per la stabilità delle dighe o dei ponti, lo studio dell’evoluzione del corpo dei ghiacciai e dei fenomeni di dissesto a questi associati [http://www.microgeo.it/LaserScanner/applicazioni-laser-scanner-3d.php; Fantini, 2015; Zogg et al., 2008; Shen-En Chen, 2012; Alba et al., 2006; Bauer, 2003; Bauer et al., 2005; Micheletti et al., 2014]. L’evoluzione della moderna tecnologia vede laser sempre più potenti e sicuri per l’occhio umano, l’implementazione di sistemi con memorie a stato solido di dimensioni pari a diverse decine di Giga byte, schermi integrati a cristalli liquidi dotati di tecnologia touch screen in grado di comandare in maniera user friendly la strumentazione. I moderni firmware consentono la visualizzazione dell’oggetto in esame già in fase di rilievo. Infine la portata può raggiungere e superare i 3 Km per i sistemi very long range [Pesci et al., 2011; Abmayr et al., 2005], mentre la frequenza di acquisizione supera il milione di punti al secondo per i sistemi laser utilizzati tipicamente in ambito architetturale. Nel campo dell’industria meccanica e automobilistica sono stati implementati laser a scansione terrestre triangolatori che funzionano in virtù della tecnica dell’intersezione in avanti e che sono in grado di raggiungere delle precisioni di alcune decine di µm. Inoltre, meritano menzione i sistemi laser 3D a luce strutturata [Pesci et al., 2011; Abmayr et al., 2005], che consentono la modellazione di piccoli oggetti con precisioni estreme come quelle già citate. Fra i più vasti settori di applicazione della tecnologia TLS vi è tuttavia, il rilievo morfologico e la modellazione 3D degli edifici sia storici che moderni [Casula et al., 2009; Costanzo et al., 2015; Casula et al., 2015]. Nel caso di antiche costruzioni è sempre necessaria una preliminare ricerca storica finalizzata alla ricostruzione stratigrafica degli interventi di restauro, seguita poi da indagini in laboratorio per l’analisi delle caratteristiche petrografiche, granulometriche e compositive dei materiali compositi utilizzati per la costruzione degli edifici stessi [Casula et al., 2009; Costanzo et al., 2015; Casula et al., 2015; Doglioni, 1997]. Per quanto riguarda i fabbricati moderni, le cui tipologie costruttive vanno dalle murature animate al calcestruzzo animato, hanno forme architettoniche meno travagliate, ma comunque per l’analisi dello stato di conservazione delle murature è sempre necessario applicare diverse tecniche d’indagine sia distruttive che non distruttive (NDT) per studiare come evolve l’usura nel tempo dei materiali da costruzione, come previsto dalla legislazione [Casula et al., 2009; Costanzo et al., 2015; Casula et al., 2015]. Nel caso del monitoraggio degli edifici oltre che per la realizzazione di piante e sezioni utili ai tecnici per la progettazione o la variazione di uso degli edifici stessi, la tecnologia TLS costituisce un metodo utile per la realizzazione di test non distruttivi atti alla verifica strutturale di elementi portanti dei manufatti analizzati come: pareti, pilastri portanti, solai e pavimentazioni. Esistono infine, applicazioni per grandi opere, dov’è necessario l’utilizzo di sistemi laser montati su veicoli o su droni [Girelli, 2007; Doglioni, 1997]. All’evoluzione strumentale corrisponde uno sviluppo altrettanto importante del software e dell’hardware per la restituzione del dato. I computer consentono, allo stato attuale, l’installazione di memorie di massa con volumi di dimensioni di diverse decine di Tera byte. I processori dei moderni calcolatori sono dotati di core con più CPU (central processing unit) integrate e persino i processori grafici sono dotati di più processori e memorie pari a 6 Giga byte con frequenze di clock elevate. Tra i più noti software object oriented per Graphic User Interface (GUI), abbiamo il pacchetto JRC 3D Reconstructor® della Gexcel (http://www.gexcel.it). Sviluppato in virtù delle più moderne e veloci versioni del compilatore Microsoft Visual C++, tale software consente sia di effettuare in maniera grafica interattiva l’analisi del dato TLS, sia di interfacciarsi con ambienti AutCAD©. “La maggior parte delle attività descritte in questo lavoro sono state finanziate con fondi del progetto PON01_02710 MASSIMO-Monitoraggio in Area Sismica di Sistemi Monumentali”. Il progetto PON MASSIMO nasce con la prerogativa di produrre uno strumento dedicato alla tutela di strutture a valenza storico – artistica. Questo avviene attraverso un percorso di catalogazione, analisi del bene inteso come elemento costituito da elementi resistenti e da materiali, ubicazione e studio del sito della struttura, attività di monitoraggio dove le variabili che definiscono il livello di affidabilità e di esposizione possano essere aggiornate periodicamente in funzione degli eventi che si susseguiranno negli anni e del fisiologico impoverimento dei materiali presenti. Il progetto ha come principale obiettivo quello di fornire un software di controllo del patrimonio storico, basato sull’acquisizione di dati provenienti da strutture e siti opportunamente monitorati, in grado di produrre risultati utili già nella fase di acquisizione minima dei dati. Inoltre, sarà concepito in modo da ridurre fortemente le attività decisionali legate alle interpretazioni soggettive dei tecnici. Ovviamente, tale software di gestione sarà opportunamente validato su due edifici prototipo, scelti dall’analisi di quanto è già stato eseguito sul territorio in termini di identificazione e catalogazione, secondo gli standard nazionali, delle strutture architettoniche e dei beni culturali del patrimonio Calabrese come ad esempio il complesso monumentale di Sant’Agostino a Cosenza. In questo lavoro sono descritte, le procedure di acquisizione ed analisi del dato TLS nell’ambito del progetto PON MASSIMO, nell’area di convergenza sita nel territorio della Regione Calabria, mediante strumento TLS di tipo architettonico Z+F 5010c®; inoltre verrà illustrato il processo di elaborazione dei dati tramite il potente pacchetto software Reconstructor®. Questo ci fornirà la possibilità di ottenere modelli 3D che serviranno come base per la pianificazione di altri test NDT.