Automatizzare l’inventario dello spazio navigabile per i pedoni nei siti storici: verso un’accurata pianificazione del percorso

Parole chiavi

• Spazio navigabile per i pedoni nei siti storici: definizione e caratteristiche;
• Spazio navigabile per i pedoni nei siti storici: sfide e opportunità;
• Spazio navigabile per i pedoni nei siti storici: metodi e strumenti per l’automazione;
• Spazio navigabile per i pedoni nei siti storici: il progetto NAVISPAT.
• LiDAR; (La mappatura Lidar utilizza tipicamente la tecnologia di emissione e rilevamento laser, la meccanica di scansione e controllo, un sistema di posizionamento globale (GPS) e un’unità di misura inerziale (IMU). Questi calcolano coordinate XYZ precise della superficie riflettente mirata).

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L’inventario dello spazio navigabile per i pedoni è una sfida importante per la conservazione e la valorizzazione dei siti storici. Lo spazio navigabile per i pedoni è lo spazio che consente ai visitatori di muoversi liberamente e in sicurezza all’interno di un sito storico, senza ostacoli o interferenze. Lo spazio navigabile per i pedoni influisce sulla qualità dell’esperienza dei visitatori, sulla fruizione del patrimonio culturale e sulla sostenibilità ambientale del sito.

Tuttavia, l’inventario dello spazio navigabile per i pedoni nei siti storici non è un compito semplice, poiché richiede la raccolta e l’analisi di una grande quantità di dati, come la geometria, la topografia, la pavimentazione, le strutture, le barriere, i segnali, le fonti di luce, i punti di interesse, il flusso pedonale, le preferenze dei visitatori, ecc. Inoltre, lo spazio navigabile per i pedoni nei siti storici è dinamico e cambia nel tempo a seconda delle condizioni climatiche, delle stagioni, degli eventi, delle manutenzioni, ecc.

Per questo motivo, è necessario sviluppare metodi e strumenti innovativi per automatizzare l’inventario dello spazio navigabile per i pedoni nei siti storici, sfruttando le potenzialità delle tecnologie digitali, come i sensori, i droni, i sistemi di posizionamento, le mappe 3D, l’intelligenza artificiale, LiDAR è una tecnologia di mappatura che utilizza la luce laser per misurare la distanza da una superficie bersaglio. Il termine LiDAR deriva dall’inglese Light Detection and Ranging, ovvero rilevamento e misurazione della luce. Il principio di funzionamento del LiDAR è simile a quello del radar, che usa le onde radio invece della luce. Il LiDAR emette un impulso laser verso la superficie da esplorare e riceve il segnale riflesso dal sensore. Misurando il tempo impiegato dal laser a percorrere l’andata e il ritorno, il LiDAR calcola la distanza tra il sensore e il punto riflettente. Ripetendo questa operazione per milioni di punti, il LiDAR genera una nuvola di punti tridimensionali che rappresenta la forma e la struttura della superficie mappata.

Per effettuare una mappatura LiDAR, sono necessari quattro componenti principali: la tecnologia di emissione e rilevamento laser, la meccanica di scansione e controllo, un sistema di posizionamento globale (GPS) e un’unità di misura inerziale (IMU). Questi componenti lavorano insieme per produrre coordinate XYZ precise della superficie riflettente mirata. La tecnologia di emissione e rilevamento laser è il cuore del sistema LiDAR. Essa consiste in un laser che genera gli impulsi luminosi e in un fotodiodo che rileva i segnali riflessi. La lunghezza d’onda del laser può variare a seconda dell’applicazione e della superficie da analizzare. Ad esempio, i laser nel vicino infrarosso sono adatti per la mappatura del terreno, mentre i laser verdi sono efficaci per la mappatura dei fondali marini. La meccanica di scansione e controllo è il sistema che orienta il fascio laser e ne regola la frequenza e l’ampiezza. La scansione può essere effettuata in diversi modi, come per esempio con uno specchio rotante, una fibra ottica o un microchip. La frequenza e l’ampiezza del fascio laser determinano la risoluzione e la copertura della mappatura. Una frequenza elevata significa una maggiore densità di punti, mentre un’ampiezza ampia significa una maggiore estensione dell’area esplorata. Il sistema di posizionamento globale (GPS) è il dispositivo che fornisce la posizione geografica del sensore LiDAR. Il GPS è fondamentale per georeferenziare i dati LiDAR e per sincronizzare il tempo di emissione e ricezione degli impulsi laser. Il GPS può essere integrato nel sensore LiDAR o collegato a una stazione di riferimento a terra. L’unità di misura inerziale (IMU) è il componente che misura l’orientamento, la velocità e l’accelerazione del sensore LiDAR. L’IMU è composta da giroscopi, accelerometri e magnetometri che registrano i movimenti del sensore. L’IMU è essenziale per correggere le distorsioni causate dalle vibrazioni, dalle oscillazioni e dalle rotazioni del sensore LiDAR, soprattutto quando è montato su un veicolo in movimento, come un aereo o un drone. ecc. Questi metodi e strumenti permetterebbero di rilevare, monitorare e analizzare lo spazio navigabile per i pedoni nei siti storici in modo rapido, accurato ed economico, fornendo informazioni utili per la pianificazione del percorso, l’ottimizzazione della gestione, la valutazione dell’impatto, la simulazione di scenari, la progettazione di interventi, ecc.

Un esempio di come automatizzare l’inventario dello spazio navigabile per i pedoni nei siti storici è il progetto NAVISPAT (Navigable Space Inventory for Pedestrians in Historic Sites), finanziato dall’Unione Europea e coordinato dall’Università di Palermo. Il progetto ha l’obiettivo di sviluppare una piattaforma integrata basata su sensori, droni e intelligenza artificiale per rilevare, monitorare e analizzare lo spazio navigabile per i pedoni in quattro siti storici pilota: il centro storico di Palermo, il parco archeologico di Selinunte, il castello di Windsor e il centro storico di Bruges.

La piattaforma NAVISPAT si compone di tre moduli principali: il modulo di rilevamento, il modulo di monitoraggio e il modulo di analisi. Il modulo di rilevamento utilizza sensori e droni per acquisire dati geometrici, topografici, strutturali e ambientali dello spazio navigabile per i pedoni nei siti storici, generando mappe 3D ad alta risoluzione. Il modulo di monitoraggio utilizza sensori e sistemi di posizionamento per raccogliere dati sul flusso pedonale, le traiettorie, le velocità, le densità, le origini e le destinazioni dei visitatori nei siti storici, creando modelli di mobilità. Il modulo di analisi utilizza algoritmi di intelligenza artificiale per elaborare i dati raccolti dai moduli precedenti, valutando la qualità, la sicurezza, l’accessibilità, l’attrattività e la sostenibilità dello spazio navigabile per i pedoni nei siti storici, fornendo indicazioni per la pianificazione del percorso.

Il progetto NAVISPAT è un esempio di come automatizzare l’inventario dello spazio navigabile per i pedoni nei siti storici: verso un’accurata pianificazione del percorso. Il progetto contribuisce a migliorare la conservazione e la valorizzazione dei siti storici, a promuovere il turismo culturale, a incrementare la partecipazione dei visitatori, a ridurre l’impatto ambientale, a stimolare l’innovazione tecnologica e a creare nuove opportunità di lavoro.