Scansione di siti storici danneggiati in Ucraina

La rappresentazione digitale di modelli in 3D sta acquisendo sempre più importanza nel documentare i processi di costruzione di edifici.

Ma non solo, con la recente guerra in Ucraina, la scansione laser permette anche di analizzare i danni a strutture ed edifici storici, per ottenere una documentazione ad uso forense e studiare meglio le modalità d’intervento.
Nella primavera del 2022, l'ingegnere francese e specialista di dati 3D Emmanuel Durand si trovava tra le macerie di una biblioteca per bambini ospitata in un edificio storico a Chernihiv, in Ucraina.
Con lo scanner laser per imaging Leica BLK360 in mano, ha catturato attentamente la struttura danneggiata dopo che un bombardamento a marzo l'ha lasciata in rovina.

Successivamente, ha elaborato le scansioni per rappresentare la scena con strati trasparenti, fornendo una prospettiva unica sull'enorme danno: le colonne e gli archi sopravvissuti si trovano accanto a muri demoliti delimitati da un cratere profondo un metro, una realtà digitale dalle dimensioni sorprendenti.

Durand ha scansionato diversi siti storici danneggiati proprio come questo durante i suoi 17 giorni di permanenza in Ucraina. C'è una breve finestra di opportunità, sostiene, per documentare i danni con vividi dettagli 3D dopo la fine della distruzione, ma prima che detriti e artefatti vengano rimossi. In questo momento, non si limita a scansionare una struttura: cattura un momento significativo della sua storia.

La scansione laser, ora una tecnologia consolidata per la conservazione storica, fornisce dati visivamente impattanti e forensi, architettonicamente e storicamente preziosi per documentare e comunicare l'impatto della guerra sui siti del patrimonio. Con un invito ufficiale del Ministero della Cultura ucraino, Durand ha viaggiato attraverso le regioni colpite dalla guerra dell'Ucraina utilizzando la scansione per catturare edifici identificati da esperti culturali, preservandoli in un momento critico nel tempo.

Inizio del viaggio

Durand, fondatore e proprietario di Amann Engineering con sede a Ginevra, Svizzera, è specializzato nella scansione e nell'analisi dell'integrità strutturale di siti industriali e di grandi dimensioni.
Accompagnato da architetti, ingegneri ed esperti culturali nelle diverse fasi del suo viaggio, Durand si è recato a Leopoli, Kiev, Kharkiv e Chernihiv per catturare i siti del patrimonio. A partire da Lviv, è entrato a far parte degli specialisti locali di scansione 3D di Skeiron, una piccola impresa impegnata a preservare i siti culturali dell'Ucraina attraverso la scansione laser e la modellazione 3D. Insieme esaminarono la grande e ornata cattedrale di San Giorgio, dentro e fuori.
"Sono intervenuto con il mio BLK360 G1 per mezza giornata e i loro tecnici hanno scansionato con un Leica ScanStation C10 e una ScanStation P20. Per me è stata come una sessione di allenamento in un ambiente abbastanza tranquillo, piacevole e sicuro”, riflette Durand. “Anche se a Lviv, ho sentito le sirene per la prima volta, suonando circa due volte al giorno. Per me è stato spaventoso, ma per la gente di Lviv questa è la quotidianità".

Frontiere: scansione laser in una zona di guerra

Da Lviv, il viaggio di Durand lo ha portato a Kiev, la capitale dell'Ucraina dove ha imparato rapidamente ad affrontare la routine della vita in un paese in guerra.
Accolti a Kiev dagli architetti e dal direttore di un museo, il team appena formato si è recato in un villaggio a circa 40 chilometri dal confine russo dove hanno dovuto richiedere un'autorizzazione speciale per entrare.
La biblioteca dei ragazzi è stata la prima sede di scansione, ospitata all'interno di un edificio storico, adibito a museo.
“Mi muovevo tra le macerie”, ricorda Durand, “il soffitto stava crollando, i libri volavano via dagli scaffali. La scansione si rivelata molto complicata e per questo lo strumento da utilizzare era il BLK360. Ho scansionato dentro e fuori la biblioteca per un totale di un miliardo di punti.

La trasparenza applicata mostra in dettaglio la devastazione di una chiesa storica a Chernihiv, compreso un cratere lasciato nel terreno.

Il secondo giorno, Durand ha scansionato una chiesa a sud di Chernihiv. Il viaggio verso il sito, distante solo pochi chilometri, ha richiesto ore di guida poiché il ponte principale che portava al villaggio era stato distrutto.
“Il sito della chiesa era molto particolare perché si trovava in un piccolo villaggio quasi deserto. È stato utilizzato come base dai russi per immagazzinare munizioni ed è ora circondato da veicoli militari russi distrutti. Nonostante la pioggia e i camion bruciati che assorbono i laser, i dati sono ancora molto buoni”.

Soluzioni creative alle sfide di scansione
Avventurandosi ancora di più verso il fronte, Durand e la squadra si sono recati a Kharkiv, il primo luogo in cui Durand ha sentito per la prima volta i bombardamenti in lontananza. Qui hanno scansionato tre siti, tra cui un ospedale, una stazione dei vigili del fuoco e un'università.
La scansione ad alta risoluzione con diverse configurazioni in un ambiente fragile significava che ogni sito richiedeva almeno tre ore per la cattura dei dati. In alcuni casi, il grado di danno ha richiesto a Durand e al team di adottare soluzioni creative per superare le diverse difficoltà date dal muoversi in un’ambiente pericoloso.

“La caserma dei vigili del fuoco era un edificio storico del 1887 costruito in mattoni, in una delle parti più antiche della zona industriale. Ho utilizzato il BLK360 dalla cima di una scala idraulica di un camion dei pompieri per ottenere una sorta di acquisizione LiDAR volante a 30 metri di altezza. Ciò ha consentito di ottenere dati molto precisi del tetto, nonostante i piccoli movimenti della scala.”

Scansione laser 3D rendering di un edificio storico in Ucraina. Scansione acquisita con BLK360 G1
Rendering 3D finale di una stazione dei vigili del fuoco storica a Kharkiv.

Durand ha anche scansionato l'edificio della Facoltà di Economia dell'Università Nazionale di Karazin nel centro della città, che è stato distrutto da un missile russo a marzo. Il danno era così esteso che la possibilità di scansionare era limitata:
“Mi sono concentrato sul cortile interno e sul tetto. Ho utilizzato il BLK360 con un'asta di prolunga che mi ha permesso di superare i tre metri di altezza. Inviando lo scanner attraverso un buco nel tetto e controllando la scansione con l'app, sono stato in grado di scansionare luoghi che altrimenti sarebbero stati troppo pericolosi."

Catturare un punto di riferimento per il futuro

Al suo ritorno a Kiev, Durand voleva scansionare il ponte Irpin, che era stato distrutto dall'Ucraina per fermare l'avanzata russa a ovest di Kiev. Sebbene il ponte non fosse precedentemente considerato storico, Durand ha convinto il team che si trattava di un sito che, proprio in quel momento, stava diventando un punto di riferimento significativo.
"Questo è diventato un luogo molto emblematico", spiega Durand. “Hanno già deciso di tenere come simbolo questo ponte distrutto. E un uso importante di queste scansioni oggi è per la comunicazione. L'Ucraina sta già utilizzando questi dati per comunicare con il mondo e dire "guarda, questo è il danno che è stato fatto".

L'esperto di scansione laser 3D Emmanuel Durand scansiona il ponte Irpin distrutto in Ucraina, alla periferia di Kiev, con il BLK360 G1Emmanuel Durand scansiona il ponte Irpin distrutto con il BLK360 in ta periferia di Kiev.

Nuvole di punti: un ingrediente chiave per la comunicazione, la ricostruzione e la conservazione storica

Sebbene le scansioni di Durand mostrino danni significativi, alla fine le vede come un ingrediente nel più ampio processo di ricostruzione e commemorazione culturale in Ucraina.
"La scansione laser porta una luce, un'angolazione e una prospettiva diverse ad una scena particolare, qualcosa che prima non esisteva", spiega Durand. “Ad esempio, la semplice applicazione della trasparenza ad una nuvola di punti consente alle persone di avere immediatamente una maggiore percezione del danno, come con il cratere nella biblioteca dei bambini. E questo non è disponibile attraverso una sola fotografia.
Quello che ho fatto in Ucraina è davvero un primo passo. Produrre nuvole di punti è come fare la farina: è un ingrediente chiave che altri useranno per cuocere una varietà di cose. A breve termine, questi possono essere utilizzati per la comunicazione, per sostenere l'attenzione sull'Ucraina e collegarli a risorse di istituzioni internazionali, sovvenzioni per lavori di conservazione e ricostruzione".

“A lungo termine”, continua Durand, “questi dati possono essere utilizzati per indagini forensi e gli architetti possono utilizzarli come base per le ricostruzioni. Anche queste scansioni diventeranno parte della storia”.

"Quello che stiamo facendo con la scansione dà una profondità e una dimensione diversa alla rappresentazione di ciò che è accaduto in Ucraina", riassume Durand. “In un certo senso fa ben sperare, perché è già un passo avanti verso la ricostruzione”.