Tecniche fotogrammetriche digitali per la conservazione e il restauro ...

TECNICHE FOTOGRAMMETRICHE DIGITALI
PER LA CONSERVAZIONE ED IL RESTAURO
DI APPARATI DECORATIVI
Valentina Armetta, Ambra Giordano, Mauro Lo
Brutto, Antonella Tumminello
Dipartimento di Rappresentazione Università di
Palermo
ABSTRACT
The paper describes the photogrammetric survey of the
frescoes in the church of Saints Cosma and Damiano in
Cefalù and in the “Sala della Fontana” of the “Palazzo
della Zisa” in Palermo. The use of the digital
photogrammetry, besides guaranteeing the precision and
the reliability of the measurements, allow a simplification
of the operations for investigate the state of
conservation.
The photogrammetric operations have been carried out
in different way in consideration of the different logistic
situation. The interior of the Church of the Saints Cosma
and Damiano didn't introduce particular problems of
accessibility; the frescoes were situated in an enough
favourable position for topographic and
photogrammetric survey. In the “Sala della Fontana” the
presence of the scaffold, used by the restorers, has
limited the availability of spaces and visibility of the
frescoes.
The photogrammetric process has been directed to the
production of orthoimages and 3D photorealistic
models. The orthoimages have been used to realize
thematic maps of executive techniques, state of
conservation and interventions of restauration.
The Church of the Saints Cosma and Damiano is a small
church localized near the city of Cefalù; the church, built
in the 1050, is important for the presence of some
frescoes recently discovered. The photogrammetric
survey has been carry out with stereoscopic photos; a
strips of 9 images with 80% longitudinal overlapping was
made. Topographic survey has been performed with a
total station and has been directed to measure the
coordinates of photogrammetric control points.
Photogrammetric measurements and automatic image
matching have been performed for calculate an irregular
grid of 3D points. The points have been used to obtain a
triangulated surface (triangular mesh) of the frescos.
Photogrammetric procedures have therefore been used
to compute the orthoimage and a 3D photorealistic
model of the frescoes.
The building of the Zisa, commissioned by William I,
began in 1164-1165; it was completed by William II in
the years immediately following. It is one of the most
important examples of Arab-Norman architecture in
Sicily. The main hall is the “Sala della Fontana”; this hall
is decorated with muqarnas niches, inlaid columns,
mosaics and frescoes that extend throughout. The
photogrammetric survey have been limited to the
northern niche of the frescoes of the “Sala della
Fontana”. The photogrammetric survey has been made
with convergent and oblique photos. Monoscopic multiimage
measurement systems have been used for
photogrammetric process. No control point have been
surveyed but only some distance on the fresco have been
measured. This operation has allowed to correctly
perform the operations of photo’s orientation. The phase
of restitution has allowed to define the surface of the
fresco and to project the images to reconstruct 3D
photorealistic models.
1. INTRODUZIONE
La conoscenza dei materiali utilizzati, delle tecniche e
delle procedure di realizzazione e dello stato di degrado
sono presupposti fondamentali per la conservazione di
apparati decorativi, nell’ambito dei progetti finalizzati ad
interventi di restauro, mentre l’aspetto legato alla
conoscenza geometrica e alla rappresentazione grafica
sono spesso ritenuti di secondaria importanza. Tale
condizione si verifica in quanto non si considera che gli
elaborati grafici possono essere utilizzati con notevole
vantaggio dal restauratore per l’indagine e l’analisi dello
stato di fatto dell’apparato decorativo.
Da diversi anni è possibile integrare e migliorare
l’indagine visiva degli affreschi utilizzando procedure e
tecniche della fotogrammetria digitale. Le applicazioni di
tali tecniche, per il rilevamento di affreschi, possono
infatti fornire elaborati che consentono di ottenere sia
una corretta rappresentazione grafica che una puntuale ed
accurata conoscenza delle caratteristiche qualitative degli
apparati decorativi.
Le applicazioni della fotogrammetria digitale, oltre a
garantire la precisione e l’affidabilità delle misure
effettuate, permettono una semplificazione delle
operazioni di indagine idonee a definire lo stato di
conservazione riducendo costi e tempi di esecuzione. In
particolare, sia la realizzazione di fotopiani o ortofoto, sia
la realizzazione di modelli vettoriali (wireframe model) e
modelli tridimensionali fotorealistici, si rivelano un valido
supporto per la successiva realizzazione di carte
tematiche e per il controllo e il monitoraggio delle
operazioni di restauro.
La realizzazione dei fotopiani e delle ortofoto permette di
ottenere degli elaborati bidimensionali sui quali è
possibile eseguire misure per la restituzione grafica degli
affreschi semplificando le successive operazioni di
mappatura, di analisi dei degradi e di computazione delle
aree da restaurare. Tali elaborati sono in grado di
assolvere al ruolo di contenitori di informazioni generali
ai quali si può sovrapporre in ogni momento la
documentazione specifica di ogni singolo settore di
studio. Saranno infatti gli specialisti dei vari ambiti
disciplinari che attraverso la loro personale conoscenza
potranno estrarre le informazioni ad essi più utili.

L’elaborazione di modelli tridimensionali, vettoriali e/o
fotorealistici, possono invece consentire una fruizione
innovativa sia per la semplice rappresentazione che come
supporto per la programmazione degli interventi di
restauro. Tali elaborati, così come i fotopiani, possono
essere ottenuti in maniera abbastanza semplice, anche in
situazioni dove l’esecuzione di rilevamenti
fotogrammetrici potrebbe sembrare difficoltosa.
Inoltre, fotopiani, ortofoto e modelli tridimensionali
possono essere facilmente gestiti permettendo una facile
ed immediata consultazione del manufatto. Per esempio,
nel caso di rilevamenti fotogrammetrici eseguiti prima e
dopo gli interventi di restauro, è possibile avere a
disposizione elaborati che consentono di valutare e di
verificare la bontà o meno dell’intervento stesso
attraverso la semplice analisi diretta sulle immagini.
Questa analisi qualitativa risulta essere decisiva in quei
casi in cui è controversa la scelta della tipologia
dell'intervento da attuare.
Da tali considerazioni prende spunto la ricerca che ha
avuto per oggetto il rilevamento fotogrammetrico
dell’affresco dei SS. Cosma e Damiano presso l’omonima
chiesa a Cefalù in provincia di Palermo e di una limitata
porzione degli affreschi nella nicchia settentrionale della
“Sala della Fontana” nel Palazzo della Zisa di Palermo.
Questi due apparati decorativi, attualmente in corso di
restauro, sono stati scelti in quanto presentavano
problematiche differenti per l’esecuzione dei rilevamenti
fotogrammetrici.
Lo studio è stato sviluppato in fasi di lavoro successive:
nella prima è stata svolta la progettazione e l’esecuzione
delle prese fotogrammetriche secondo differenti schemi
di prese (stereoscopiche e convergenti), nella seconda
sono stati realizzati i fotopiani e i modelli tridimensionali
fotorealistici, infine nell’ultima fase di lavoro è stata
effettuata la restituzione vettoriale degli affreschi e la
redazione delle carte tematiche utili all’intervento di
restauro.
2. CENNI STORICI
2.1 La Chiesa dei SS. Cosma e Damiano
La Chiesa dei SS. Cosma e Damiano risale al 1050 d.C.
circa e sorge su una collina a circa quattro chilometri dalla
città di Cefalù. L’edificio ha una pianta a due navate
biabsidate coperte da una volta a botte e delimitate da
una fila di tre pilastri e da archi a tutto sesto (fig. 1).
fig. 1 Planimetria della Chiesa dei SS. Cosma e Damiano
La fisionomia attuale è il risultato di numerose
trasformazioni, integrazioni e stratificazioni che si sono
avute nel corso dei secoli. In particolare, gli ultimi
interventi di ristrutturazione eseguiti nel 2000 hanno
portato alla luce gli affreschi oggetto di studio in cui è
possibile riconoscere le figure dei SS. Cosimo e Damiano,
di Santa Barbara e probabilmente Santa Giuliana, di una
Madonna con Bambino e di un’immagine raffigurante la
Theotokos 1 (fig. 2).
A causa della mancanza di una accurata documentazione
storica non si hanno informazioni per ciò che riguarda le
pitture; solo in seguito ad un recente intervento di
restauro i frammenti che compongono gli affreschi
hanno fornito elementi molto importanti circa la loro
composizione, il loro valore artistico e storico, nonché il
significato iconografico dei soggetti. Tali frammenti che
in origine facevano parte di un unico ciclo di decorazioni
a rivestimento delle pareti interne della chiesa sono stati
realizzati con la tecnica classica dell'affresco.
Attraverso un’analisi macroscopica a luce radente è stato
fig. 2 Viste delle navate sinistra e destra della Chiesa di SS. Cosma e Damiano con l’indicazione degli affreschi

possibile evidenziare, sulla superficie dell’intonaco, linee
di costruzione tracciate con la battitura di fili impressi
sull’intonaco fresco. I disegni incisi si limitano al tracciato
degli assi di simmetria delle figure, al contorno delle
aureole e degli schemi geometrici delle decorazioni. Il
disegno, le tonalità di fondo, e in alcune parti anche la
tonalità della pittura, sono stati eseguiti sull’intonaco
fresco, ciò spiega la loro resistenza rispetto alle ultime
stesure di colore che sono in parte distaccate.
La tecnica esecutiva tipica della tradizione bizantina si
presenta semplice e nel contempo rigorosa 2 , non vi è
continuità plastica nel modellato e le forme appaiono
schiacciate nel piano.
La serie di affreschi sembra appartenere ad interventi
differenti ma rientra in un unico programma decorativo
precisamente strutturato. Probabilmente le pitture sono
riconducibili a due periodi successivi. Al primo gruppo
appartengono S. Cosimo, S. Damiano e la Madonna con
Bambino, di fattura semplice e popolare realizzati con
l'uso di poche tinte. Al secondo gruppo sembrano
appartenere la Theotokos e Santa Barbara; qui la pittura
appare più curata e il modellato è restituito con maggiori
sfumature a chiaro-scuro.
2.2 La “Sala della Fontana” della Zisa di Palermo
Il Palazzo della Zisa è un edificio del XII secolo sito a
Palermo che risale al periodo della dominazione
normanna in Sicilia. Mostra le caratteristiche stilistiche
tipiche dell’area fatimita, propria del XI e del XII secolo,
diffusa nella zona del mondo islamico mediterraneo di
cui la Sicilia faceva parte (fig. 3). La costruzione fu
iniziata sotto il regno di Guglielmo I e portata a
compimento sotto quello di Guglielmo II.
Il palazzo è esposto a levante, verso la città ed il mare, e
rappresenta un tipico esempio della cultura del riposo
presente nel mondo antico, in particolare in quello
islamico al quale i sovrani Normanni vollero ispirarsi.
L’edificio, progettato in un unico contesto con la
fig. 3 Palazzo della Zisa
sistemazione del giardino circostante in cui aveva
preminenza assoluta una vasca, la cosiddetta “peschiera”,
posta in asse con l’ingresso, è a pianta rettangolare con
due torrette sporgenti al centro dei lati corti. Il piano
terreno si apre verso il giardino antistante con un alto
vestibolo che corre lungo tutta la facciata. Tale vestibolo,
attraverso un grande arco coassiale, si apre su un salone
che copre l’altezza di due piani. Questo salone, noto
come la “Sala della Fontana” ha pianta centrale a croce
greca ed era adibito a luogo di ricevimenti e banchetti
(fig. 4). In esso sono presenti tre grandi nicchie laterali
coperti in alto da muqarnas ed una grande fontana
addossata alla parete di fondo. La fontana simboleggia
una delle sorgenti del paradiso coranico e costituisce un
elemento caratteristico dell’edilizia palazziale islamica il
salsabil di origine iranica ritrovabile in esempi egiziani e
magrebini. Le acque che sgorgano da questa fontana
attraversano longitudinalmente il pavimento lungo una
“cabaletta”, per riversarsi all’esterno della “peschiera”.
Il palazzo subì poche manomissioni fino all’intervento
della famiglia dei Sandoval nel 1634, che da un lato salvò
l’edificio da una ormai delineata rovina totale, dall’altro
apportò pesanti modifiche alla sua struttura,
pregiudizievoli per l’equilibrio statico generale.
fig. 4 Planimetria del piano terra del Palazzo della Zisa
A questo periodo risale la fascia affrescata della Sala della
Fontana che si estende in senso orario dalla parete della
nicchia settentrionale a quella meridionale ad un altezza
dal suolo di calpestio di circa 3 m.
I riquadri affrescati sono stati realizzati da un pittore
anonimo e la loro analisi stilistica fa propendere per una
datazione compresa tra la fine del XVII e gli inizi del
XVIII secolo (Caronia, 1982).
L'impaginazione delle scene è caratterizzata da piccoli
siparietti, da puttini e da decorazioni, sotto forma di
cartigli, festoni e statue, elementi conchigliformi e
mascheroni ad imitazione dello stucco, che rivelano
ancora un gusto tardo-manierista. Questi motivi
decorativi, oltre ad impaginare le scene desunte dal
mondo mitologico nella loro essenzialità svolgono la
funzione di elemento di separazione e allo stesso tempo
di raccordo con la scena adiacente.
Le scene sono costruite con estrema semplicità, sia per
l’essenzialità del disegno sia per la fissità delle pose dei

personaggi, tendente in alcuni casi ad una resa
drammatica e teatrale. L’intera opera è stata realizzata ad
affresco, anche se vi è la presenza di particolari rifiniti a
secco. Anche in questo caso attraverso un’analisi
macroscopica a luce radente è stato possibile rintracciare
lo schema della costruzione del disegno evidenziato
dall’impressione sull’intonaco di battitura di fili e dalla
presenza di incisioni. Inoltre, come attesta la presenza di
tracce di spolvero sulla superficie dipinta, il disegno deve
essere stato riportato dall’artista facendo uso di cartoni.
3. STATO DI CONSERVAZIONE DEGLI
AFFRESCHI
La pittura ad affresco o murale in genere, a differenza di
quella da cavalletto, viene eseguita su supporti non mobili
e precisamente su supporti murari; essa pertanto
costituisce un’unità inscindibile con l’architettura del
contesto nella quale è inserita. Nel restauro di un
affresco, il restauratore si deve occupare di un intervento
di una singola entità che è inglobata nell’intera
architettura al quale dovrà riferirsi, sia dal punto di vista
estetico e storico, sia dal punto di vista tecnico.
E’ importante quindi che il restauro sia elaborato in
rapporto alla complessità del manufatto; ciò implica da
una parte una comprensione storica, estetica e tecnica
dell’architettura, in quanto contesto indissociabile dalla
pittura, e dall’altra una collaborazione interdisciplinare
con vari esperti.
Gli affreschi, diversamente dalle tecniche pittoriche che
utilizzano supporti mobili, e fra esse soprattutto le pitture
su tela e su tavola, si caratterizzano per essere composti,
nei diversi materiali costitutivi, esclusivamente da
materiali di origine minerale.
L’affresco presenta caratteristiche di solidità fisica,
stabilità chimica e durevolezza diverse dalle pitture
mobili, quindi non è soggetto alle frequenti e comuni
alterazioni del deperimento naturale che colpisce
normalmente i materiali di natura organica di cui sono
composte le pitture mobili: tele, legni, carta, ecc…
Tuttavia, anche l’affresco è soggetto al degrado che può
causare alterazioni tanto nella struttura quanto negli strati
pittorici più superficiali. Le principali forme di degrado
che causano alterazioni dannose sugli affreschi possono
essere dovute ai materiali impiegati e/o a sbagliate
tecniche di esecuzione della pittura da parte dell’artista,
all’umidità, ad eventi fortuiti ed a cause di forza maggiore
legate alla collocazione spaziale dell’affresco, come
incuria per cattiva manutenzione e interventi incauti
(Botticelli, 2003).
Il deterioramento dei materiali che costituiscono
l’apparato decorativo è la diretta conseguenza degli
squilibri che si manifestano tra la materia di cui è
composta l’opera e l’ambiente che la circonda. Tale
condizione di squilibrio nasce ogni volta che una o più
delle grandezze fisiche, che rappresentano lo stato della
materia o dell’ambiente, assumono nei due enti valori
nuovi: per cause che possono sorgere in entrambi, per la
natura propria dei due enti stessi, o per cause o eventi
accidentali.
3.1 Gli affreschi della Chiesa dei SS. Cosma e
Damiano
Gli affreschi della Chiesa dei SS. Cosma e Damiano, al
momento della loro scoperta, si presentavano in pessimo
stato di conservazione.
I pochi frammenti riportati alla luce si trovavano sotto
diversi strati di scialbature e rivestimenti di intonaco
realizzati probabilmente in seguito a cambiamenti di
gusto, a ragioni igieniche per la pulitura dell’edificio e a
causa del degrado stesso degli affreschi. Queste stesure di
calce che si presentano più compatte dello strato
pittorico originario, specialmente nelle zone con rifiniture
a secco, da un lato ne hanno causato il distacco, dall’altro
lo hanno protetto e conservato efficacemente per
parecchi secoli da furti e manomissioni.
La causa che maggiormente ha provocato l’alterazione
degli affreschi è stata l’infiltrazione d’acqua piovana
proveniente dal tetto dell’edificio attraverso fessure e
crepe. L’effetto dannoso dell’umidità ha provocato la
disgregazione del legante della malta causando difetti di
coesione dello strato pittorico, difetti di adesione tra lo
strato di arriccio e il supporto murario e tra i due strati di
preparazione, distacchi, rigonfiamenti e grossi vuoti che
hanno provocato la caduta di parti consistenti di superfici
determinando lacune sparse (fig. 5).
fig. 5 Particolare delle lacune presenti sulla superficie
La superficie pittorica presenta diverse abrasioni ed
incisioni, prodotte prevalentemente dai mezzi meccanici
adoperati durante i lavori di ristrutturazione della chiesa.
Inoltre, presenta un diffuso ed omogeneo sbiancamento
generato da un deposito aderente e coerente di carbonato
di calcio quale residuo del legante calce delle malte
sovrapposte alle superfici affrescate.
Un caso particolare è quello dell’affresco Madonna con
Bambino che presenta la sovrapposizione di due pitture
murali aventi ciascuna il proprio intonaco. La superficie
dipinta sottostante era stata bocciardata 3 per assicurare la
buona aderenza del nuovo intonaco di cui rimangono
pochissimi frammenti.

3.2 Gli affreschi della “Sala della Fontana”
Gli affreschi nella Sala della Fontana del Palazzo della
Zisa si presentano generalmente in un avanzato stato di
degrado. In particolare, la parte della nicchia
settentrionale oggetto del rilievo è una di quelle
maggiormente degradate. Qui la superficie presenta
degradi connessi alla sua collocazione spaziale come si
evince da una facile comparazione con gli altri affreschi
circostanti che si trovano in buono stato conservativo.
Sono infatti presenti delle lesioni su buona parte della
superficie derivanti dagli assestamenti strutturali ai quali è
stato soggetto l’edificio fino dall’epoca della sua
realizzazione.
Attraverso una attenta osservazione visiva dello strato
pittorico superficiale è possibile individuare vaste aree
abrase, presenza di caduta di colore e sbiancamenti
dovuti dalla sospetta presenza di efflorescenza salina. Le
aree soggette ad abrasione distruttiva, presente in forma
più grave come lacuna dell’intonaco, sembrano derivare
da forti venti ascensionali che trasportano con sé
particellato solido proveniente dal giardino circostante.
La superficie pittorica presenta numerosi distacchi e
sollevamenti dell’intonaco, che nelle aree abrase, risulta
essere privo dell’originaria malta legante (fig. 6). Questa
mancanza è un grave minaccia per la coerenza e
compattezza della superficie.
Infine la superficie analizzata presenta un deposito di un
sottile strato di particellato atmosferico sia in forma
coerente che incoerente.
fig. 6 Particolare del distacco dell’intonaco
4. OPERAZIONI DI RILEVAMENTO
FOTOGRAMMETRICO
Le operazioni fotogrammetriche, nei due casi analizzati,
sono state affrontate in maniera differente in
considerazione della diversa situazione logistica. In
particolare, l’interno della Chiesa dei SS. Cosma e
Damiano non presentava particolari problemi di
accessibilità e l’affresco rilevato era collocato in una
posizione abbastanza favorevole sia per le operazioni di
presa che per il rilievo dei punti di appoggio. Viceversa,
nella “Sala della Fontana” della Zisa la presenza del
ponteggio utilizzato dai restauratori per eseguire i lavori,
vincolava la disponibilità di spazi e di visibilità ed ha
influenzato in maniera determinante la scelta delle
procedure fotogrammetriche adottate (fig. 7).
fig. 7 Ponteggio presente all’interno della “Sala della Fontana”
Le operazioni di rilevamento sono state progettate
prevedendo delle prese fotogrammetriche ad asse di
presa normale (perpendicolare cioè al piano medio degli
affreschi), utili alla formazione delle coppie
stereoscopiche e alla realizzazione dei fotopiani, e delle
prese ad assi convergenti finalizzate all’impiego di
procedure di orientamento e restituzione monoscopiche
multi-immagine.
Tutte le prese sono state effettuate con una camera
digitale non metrica Fuji modello FinePix S5600 dotata di
un sensore CCD con risoluzione da 5.1 megapixel.
Attualmente la scelta dell’impiego di camere digitali non
metriche per applicazioni a carattere architettonico risulta
essere la più conveniente sia dal punto di vista operativo
sia da quello economico. Per una corretta esecuzione del
rilievo fotogrammetrico, è pero necessario eseguire
l’operazione di calibrazione della camera fotografica cioè
determinare preventivamente i parametri di orientamento
interno e di distorsione ottica della camera. Questa
operazione può essere eseguita adoperando opportuni
programmi di fotogrammetria che contengono moduli
dedicati alla calibrazione della camera. Per la
sperimentazione condotta la calibrazione è stata eseguita
con l’ausilio del software Rolleimetric CDW 750 plus
utilizzando un reticolo di calibrazione appositamente
realizzato. In questo modo sono stati calcolati i valori
della distanza principale, delle coordinate del punto
principale e dei parametri di distorsione radialesimmetrica.
Sono stati inoltre predisposti dei target adesivi, di
dimensioni di 1 cm x 1 cm, da collocare sugli affreschi

per la materializzazione dei punti di appoggio per
l’orientamento dei fotogrammi.
Per l’esecuzione delle prese è stato necessario predisporre
un sistema di illuminazione artificiale che consentisse di
ottenere una luce omogenea sulle superfici; eventuali
differenze cromatiche tra i fotogrammi sono state
successivamente eliminate tramite l’impiego di un
comune programma di fotoritocco.
4.1 Il rilevamento fotogrammetrico dell’affresco dei
SS. Cosma e Damiano
L’affresco dei SS. Cosma e Damiano ha dimensioni di
circa 5 metri in lunghezza per 2 metri in altezza. Le prese
sono state eseguite da una distanza di circa 5 m secondo
uno schema di presa normale garantendo un forte
ricoprimento longitudinale tra le singole immagini (circa
il 70%); complessivamente sono state realizzate sette
prese (fig. 8).
Preventivamente è stato eseguito il rilievo topografico,
con l’ausilio di una stazione totale Leica mod. TCR 1105,
di dieci target adesivi distribuiti sulla superficie
dell’affresco; le coordinate tridimensionali di tutti i target
sono state riferite ad un opportuno sistema di
riferimento.
Per la realizzazione del fotopiano è stato sufficiente
considerare le coordinate dei target roto-traslate rispetto
al piano medio dell’affresco ed utilizzare tre delle sette
immagini disponibili.
La realizzazione del fotopiano è stata eseguita con il
software Photometric della GEOTOP di Ancona, che ha
consentito di elaborare il raddrizzamento di ogni singola
immagine e la loro successiva mosaicatura. L’immagine
così ottenuta è stata ulteriormente modificata con un
programma di fotoritocco al fine di eliminare le piccole
differenze cromatiche ancora presenti che rendevano
evidenti le linee di mosaicatura (fig. 9).
L’intera strisciata di immagini con ricoprimento
stereoscopico è stata invece utilizzata per determinare un
modello digitale della superficie (Digital Surface Model –
DSM) e la rappresentazione tridimensionale fotorealistica
dell’affresco. Queste operazioni sono state condotte con
il software Z-Map della Menci software di Arezzo.
L’orientamento dei sei modelli stereoscopici ottenuti
dalle prese eseguite è stato condotto con il modulo di
triangolazione fotogrammetrica (Bundle adjustment)
disponibile all’interno del software Z-Map.
Successivamente è stata eseguita la restituzione
fig. 8 Sequenza delle prese realizzate per l’affresco dei SS. Cosma e Damiano
fig. 9 Fotopiano dell’affresco dei SS. Cosma e Damiano

stereoscopica di numerosi punti tridimensionali utili a
generare il DSM dell’affresco (fig. 10).
La restituzione è stata preceduta da alcune prove eseguite
sfruttando gli algoritmi di auto-correlazione disponibili
nel software che consentono di calcolare in automatico
una griglia di punti tridimensionali. Purtroppo queste
prove non hanno fornito dei risultati soddisfacenti e
quindi, considerato anche la limitata estensione
dell’affresco si è preferito eseguire la restituzione
manuale.
I punti tridimensionali sono stati utilizzati per creare una
mesh triangolare (fig. 11) che successivamente è stata
ricampionata secondo un DSM con passo di 1 cm (fig.
12).
Il DSM è stato utilizzato per produrre prima l’ortofoto
complessiva dell’affresco e successivamente un modello
tridimensionale fotorealistico (fig. 13). Il modello
realizzato è stato gestito e visualizzato con un apposito
programma denominato 3dPix prodotto e distribuito
gratuitamente dalla Menci software di Arezzo.
4.2 Il rilevamento fotogrammetrico dell’affresco della
nicchia settentrionale della “Sala della Fontana”
Il rilevamento fotogrammetrico della nicchia
settentrionale dell’affresco della “Sala della Fontana” (4
m di lunghezza per 1.60 m di altezza), si presentava più
difficoltoso per la presenza del ponteggio che impediva la
possibilità di eseguire il rilievo topografico dei punti di
appoggio e limitava gli spazi e le posizioni dalle quali
eseguire le prese. In considerazione di tale situazione si è
scelto di posizionare sedici target sia sulla superficie
fig. 13 Vista tridimensionale fotorealistica
dell’affresco sia in corrispondenza della cornice superiore
sporgente rispetto al piano medio. Sono state quindi
misurate, con un normale metro, le distanze reciproche
tra i target creando due maglie che hanno consentito,
fig. 10 Punti tridimensionali restituiti
fig. 11 Mesh triangolare
fig. 12 DSM dell’affresco

tramite un semplice calcolo di trilaterazione, di calcolare
le coordinate bidimensionali riferite al piano medio della
superficie e al piano medio della cornice superiore.
Questa semplice operazione di rilievo diretto ha
consentito di eseguire correttamente le operazioni di
orientamento dei fotogrammi.
Complessivamente sono state eseguite otto prese da circa
3 m di distanza secondo uno schema di prese
convergenti.
Anche in questo caso, il fotopiano è stato realizzato con
il software Photometric della GEOTOP di Ancona,
utilizzando quattro immagini (due frontali e due
convergenti) per consentire durante la fase di mosaicatura
dei singoli fotopiani di eliminare tre pali del ponteggio
posizionati davanti l’affresco a pochi centimetri di
distanza (fig. 14).
Successivamente tutte le immagini sono state gestite con
il software di orientamento e restituzione monoscopica
multi-immagine iWitness della Photometrix. Tale software
ha consentito di calcolare i parametri di orientamento
esterno delle immagini in un sistema di riferimento
arbitrario, utilizzando soltanto l’inserimento di alcune
distanze misurate direttamente per la messa in scala dei
modelli ottenuti (fig. 15). In questo modo è stato
fig. 15 Schema delle prese
fig. 14 Fotopiano dell’affresco della “Sala della Fontana”
superato il problema di determinare topograficamente le
coordinate tridimensionali dei target. La fase di
restituzione ha poi permesso di definire la superficie
dell’affresco e di proiettarvi le immagini per ricostruire un
modello tridimensionale dell’apparato decorativo (fig.
16). Il modello tridimensionale fotorealistico ottenuto,
oltre a consentire di eseguire misurazioni, può essere
esportato in formato WRML per la semplice
visualizzazione tramite Internet Explorer.
fig. 16 Vista tridimensionale fotorealistica
5. CARTE TEMATICHE
Le redazione di carte tematiche è uno dei metodi per
ottenere in maniera rapida e completa tutte le
informazioni necessarie ad una approfondita
comprensione dell’affresco, identificando le
caratteristiche ed i particolari che lo compongono.
Un supporto indispensabile per la redazione di tali tavole
sono gli elaborati fotogrammetrici digitali che in modo
rapido permettono la conoscenza geometricodimensionale
della pittura murale oggetto di indagine.
Tutti i dati così rilevati possono essere registrati e

catalogati per similitudine di argomentazione
rapportandoli direttamente al rilevamento del bene.
In particolare, i fotopiani consentono la restituzione
grafica dei degradi parietali presenti in ambedue gli
affreschi, fornendo un naturale ed immediato supporto di
lavoro per le successive operazioni di individuazione e
classificazione dei materiali e delle tecniche esecutive, per
la pianificazione delle indagini diagnostiche e per la
descrizione di interventi di conservazione e
manutenzione. Tali elaborati consentono inoltre di
approfondire la conoscenza del rapporto tra materiali e
tipo di alterazione e, soprattutto, di visualizzare
chiaramente l’entità dei fenomeni, le cause ed i
meccanismi agenti. Inoltre, sono risultati un valido
strumento utile alla valutazione nel tempo dei processi di
alterazione, ed alla computazione metrica delle aree
mappate utili ai fini del progetto di restauro per
valutazioni oggettive dei tempi e dei costi di intervento.
La quantità di tavole tematiche che possono essere
redatte varia a seconda delle diverse problematiche
riscontrate sull’opera e in riferimento ai dati che si
desiderano evidenziare, o meglio, quelli che più di altri
peseranno sull’intervento di conservazione.
Ciò implica la definizione di quali e quante classi di dati
debbano essere rilevate e la creazione di una serie di
tematismi grafici necessari a sintetizzare le informazioni
raccolte. Le tavole tematiche più ricorrenti nella pratica,
redatte ai fini dell’intervento conservativo di un’opera
sono: la tavola della tecnica esecutiva, la tavola dei
materiali costituenti l’opera e la tavola del degrado. La
prima ha il valore di illustrare e individuare le varie fasi
costruttive dell’opera; per quanto riguarda gli affreschi,
queste saranno classificate e riconosciute come: giornate,
pontate, interventi a secco, spolvero, ecc.. La tavola
tematica dei materiali costituenti l’opera ha lo scopo di
classificare tutti i materiali e può essere utilizzata anche
per indicare se è presente e visibile il tipo di lavorazione
che contraddistingue il materiale, (ad esempio se si tratta
di materiale lapideo distinguere i vari metodi di
lavorazione bocciarda, martellina, ecc.). Infine, la tavola
forse più importante dal punto di vista conservativo è la
tavola tematica dell’analisi del degrado che ha lo scopo di
rilevare le diverse patologie che sono presenti nel
manufatto come ad esempio esfoliazioni, distacchi,
scagliature, riprese, ecc..
È importante sottolineare che per una corretta lettura
degli elaborati si fa uso di una simbologia normalizzata,
ovvero un lessico definito dalle Raccomandazioni
Normal inserite all’interno di una leggenda (Mora et
Philippot, 2001).
5.1 L’affresco dei SS. Cosma e Damiano
La prima tavola tematica redatta per l’affresco dei SS.
Cosma e Damiano riguarda la tecnica esecutiva utilizzata.
Attraverso una osservazione integrata tra l’analisi del
fotopiano e l’esame visivo a luce radente è stato possibile
evidenziare, sulla superficie dell’intonaco, linee di
costruzione tracciate con la battitura di una cordicella
impressa sull’intonaco fresco.
La tavola dello stato di conservazione dell’opera mette in
evidenza le cause che in passato ne hanno determinato il
degrado. Sono evidenti: sparse lacune di media
profondità e difetti di adesione che interessano lo strato
d'arriccio col supporto murario determinando distacchi
che mettono in pericolo di caduta parti consistenti di
superfici. L'intera superficie pittorica presenta forti
abrasioni, incisioni prodotte da mezzi meccanici ed un
diffuso ed omogeneo sbiancamento evidenziato da un
deposito aderente e coerente di calce.
Infine, la tavola degli interventi di restauro riporta le fasi
operative volte alla conservazione dell’opera. Le fasi
d’intervento hanno interessato la reintegrazione dei difetti
di coesione della pellicola pittorica, dei difetti di adesione
dei bordi dell’affresco e dei difetti di adesione tra i vari
strati d'intonaco con iniezioni di calce idraulica (fig.17).
Nella tavola degli interventi sono state evidenziate le fasi
di: pulitura della superficie pittorica e del supporto
murario, consolidamento della superficie pittorica, ripresa
sottosquadro delle ampie e profonde lacune degli strati di
preparazione sul supporto murario e stuccatura a livello
delle piccole lacune e fessurazioni sull’affresco. Inoltre,
sono state indicate le operazioni di velatura con colori ad
acquarello delle parti di colore originale abraso e le
operazioni di reintegrazione delle lacune e delle
fessurazioni sulla superficie dipinta precedentemente
stuccate a livello con acquarelli a tono attraverso l’utilizzo
del metodo del rigatino.
5.2 L’affresco della nicchia settentrionale della
“Sala della Fontana”
Anche per l’affresco della nicchia settentrionale della
“Sala della Fontana” la prima tavola redatta ai fini
dell’intervento conservativo riguarda la tecnica esecutiva
dell’opera. Anche in questo caso attraverso l’osservazione
integrata tra il fotopiano e l’analisi a luce radente della
superficie affrescata è stato possibile ripercorrere le fasi
costruttive dell’opera ed identificare tutti quei dati che
attestano le modalità del riporto del cartone eseguite
dall’artista. Come evidenziato dalla sequenzialità delle
giornate di lavoro, accertate dalla sovrapposizione
costante della malta, l’artista ha concepito l’opera
attraverso una prima costruzione della “cornice
decorativa” partendo da sinistra e sviluppandola in senso
orario. Soltanto in un secondo momento l’artista deve
aver dedicato la dovuta attenzione ai riquadri figurati.
Al fine di documentare le diverse patologie presenti è
stata redatta la successiva tavola riguardante lo stato di
conservazione. Le patologie riscontrate sono
essenzialmente: lesioni su buona parte della superficie,
un’estesa lacuna che pregiudica la leggibilità del riquadro
sinistro. Inoltre sono stati riscontrati su gran parte della
superficie distacchi e sollevamenti dell’intonaco con
grave pregiudizio della coerenza e compattezza della
superficie.

fig. 17 Tavole tematiche dell’affresco dei SS. Cosma e Damiano:
a) Tecnica esecutiva – b) Stato di conservazione – c) Interventi di restauro

fig. 18 Tavole tematiche dell’affresco della Sala della Fontana:
a) Tecnica esecutiva – b) Stato di conservazione – c) Interventi di restauro

I danni individuati sullo strato pittorico sono
principalmente: vaste aree abrase, presenza di
sbiancamenti sospetta presenza di efflorescenza salina e
di caduta di colore.
Infine l’ultima tavola degli interventi di restauro ha
consentito di individuare puntualmente il lavoro eseguito
dai restauratori. Quest’ultima mostra come l’intervento
abbia interessato sia il supporto con il consolidamento con
calce idraulica, sia la superficie pittorica su cui si è
intervenuto attraverso un intervento di pulitura,
consolidamento e reintegrazione pittorica (fig. 18).
6. CONCLUSIONI
Il lavoro svolto è stato finalizzato all’esecuzione di
rilevamenti fotogrammetrici di apparati decorativi al fine
di ottenere elaborati utili alle operazioni di restauro e
conservazione. In particolare, sono stati oggetto di studio
due affreschi, l’affresco dei SS. Cosma e Damiano presso
l’omonima chiesa a Cefalù in provincia di Palermo ed una
limitata porzione degli affreschi nella nicchia
settentrionale della “Sala della Fontana” nel Palazzo della
Zisa di Palermo.
Le operazioni di rilevamento hanno consentito di
ottenere, in tempi abbastanza ridotti e con procedure
adeguate alle situazioni logistiche riscontrate, i fotopiani,
le restituzioni grafiche, le ortofoto ed i modelli
tridimensionali fotorealistici.
I fotopiani e le rappresentazioni grafiche sono stati
utilizzati per ottenere le carte tematiche relative alla
tecnica esecutiva, allo stato di conservazione ed agli
interventi di restauro che costituiscono supporti
indispensabili per la corretta progettazione ed esecuzione
degli interventi di restauro e conservazione.
Le ortofoto e i modelli tridimensionali sono stati
adoperati prevalentemente per la visualizzazione e il
controllo dello stato di fatto; rappresentando dei supporti
più innovativi in questo settore. È infatti ipotizzabile
prevedere che nei prossimi anni costituiranno gli
elaborati maggiormente utilizzati.
RINGRAZIAMENTI
Si ringrazia la Menci Software s.r.l. di Arezzo per aver
messo a disposizione il sofware Z-Map.
BIBLIOGRAFIA
Bellafiore G., 1994. La Zisa di Palermo, Ed. Flaccovio.
Borgogno Mondino E., Grua M., Lingua A., Giulio
Toniolo F., 2005. Tecniche innovative per il rilievo
multispettrale di affreschi murali. Atti della 9°
Conferenza Nazionale ASITA, Catania 15-18 novembre
2005.
Botticelli G., 2003. Metodologia di restauro delle pitture
murali, Ed. Centro Di.
Brumana R., 1994. La «Zisa restituita». In rivista del
Dipartimento del Territorio n.3, pp. 49-80.
Caronia G., 1982. La Zisa di Palermo, Ed. Laterza.
Genovese R.A., Martines R., 1993. Esigenze del restauro
architettonico e tecniche fotogrammetriche. Boll. SIFET,
n. 1, pp. 129-136.
Hanke K., Grussenmeyer P., Streilein, 2002.
Architectural photogrammetry. In: Kasser M., Egels Y.,
2002. Digital Photogrammetry, Taylor & Francis, pp.
300-339.
Mora L. e P., Philippot P., 2001. Esame e
Documentazione. In: La conservazione delle pitture
murali, ICCROM, Editrice Compositori, pp. 21-41, Tav.
104-105.
Petrignani F., 2002. Documentazione digitale nel restauro
degli affreschi michelangioleschi della Cappella Sistina.
Boll. ICR, n.5, pp. 28-34.
Indirizzi e-mail:
valentina.armetta@unipa.it, ambragiordano@yahoo.it,
lobrutto@unipa.it, anto.tummi@hotmail.it.
1 Letteralmente significa “colei che genera Dio” ma viene reso in
italiano con la definizione “ Madre di Dio”.
2 Gli “zografi” bizantini, basandosi su una tradizione iconografica
rigorosa, fissata nella memoria dalla pratica del mestiere, facevano a
meno della sinopia e basandosi sui modelli iconografici fissi
realizzavano i soggetti della pittura direttamente in situ sull’intonaco
fresco.
3 Trattata a colpi di piccone.