Cisternone Mediceo di Asciano
Modello digitale tridimensionale integrale e plastico ricostruttivo dell’acquedotto mediceo di Pisa e del suo territorio
Committente: Comune di San Giuliano Terme
R.U.P.: Dott. Agr. Elena Fantoni
Progetto: Arch. Massimo Gasperini
Plastico: Fabio Carmignani degl'Innocenti
Collaborazioni alla modellazione 2D e 3D: Dott. Semhal Tsegaye Abeb, Ing. Vincenzo Fresta, Arch. Francesca Paganelli, Ing. Jacopo Ferretti, Leonardo Stacchini
Il modello digitale dell’acquedotto mediceo di Pisa nel suo contesto territoriale
Un manufatto architettonico è un insieme di componenti che definiscono spazialmente una forma sottesa ad una idea progettuale compiuta. La sua rappresentazione non può avvalersi esclusivamente di grafici bidimensionali per descriverla in tutte le sue parti, ma necessita di altri sistemi che prevedano la possibilità di analizzarne da più punti di vista le forme che lo caratterizzano.
Quando si tratta di rappresentare graficamente o ricostruire storicamente un complesso monumentale come quello della grande infrastruttura di un acquedotto, per tramandare la sua importanza in rapporto al suo contesto urbanistico e territoriale, la rappresentazione architettonica impone l’adozione di una serie di elaborazioni composite e dinamiche capaci di restituirne i caratteri essenziali nella complessità dell’insieme.
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Lo strumento più efficace, capace di comunicarne la forma e le principali caratteristiche strutturali, è senza dubbio il modello, nella sua duplice accezione analogica e digitale.
Con lo sviluppo tecnologico e informatico anche i sistemi di rappresentazione, sia bidimensionale che tridimensionale, hanno
maturato nuove forme di comunicazione e nuovi sistemi di elaborazione. Così anche il modello fisico, inteso come modello plastico tradizionale costruito artigianalmente, ha avuto uno sviluppo che ha permesso sia la stampa tridimensionale di oggetti costruiti e sviluppati all’interno di programmi di modellazione 3D, sia la realizzazione di elementi finiti con fresatura CNC oppure ottenuta dal taglio laser.
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Generalmente l’approccio realizzativo di un modello di un bene culturale consiste in una prima fase di acquisizione delle informazioni geometriche dell’oggetto da riprodurre mediante il rilevamento diretto, indiretto ed integrato, e in una successiva realizzazione degli elementi preparatori ed infine della costruzione plastica vera e propria manuale e/o automatizzata con definitivo procedimento di post produzione manuale ed assemblaggio.
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Nel caso specifico la ricostruzione tridimensionale dell’assetto territoriale di Pisa nel primo quarto del secolo XIX impone una ricerca archivistica approfondita, soprattutto per gli aspetti cartografici legati al Catasto, e criteri ricostruttivi scientifici e largamente condivisi.
Il presente documento illustra questi criteri seguiti nelle diverse fasi di realizzazione dei modelli digitali, preparatori a quelli analogici.
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I materiali di base
Considerando i rilievi architettonici a nostra disposizione relativi alle porzioni attuali più significative dell’acquedotto mediceo effettuati negli ultimi anni di ricerca, unitamente alla cartografia storica depositata presso l’Archivio di Stato di Pisa (Catasto Leopoldino, Fondo Ufficio Fiumi e Fossi) estesa al quadro territoriale interessato dalla permanenza della struttura idraulica, possiamo ipotizzare una ricostruzione storica di un quadro geografico sufficientemente descrittiva ed affidabile del complesso monumentale in relazione al suo territorio e alla città.
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Le numerose ricerche e gli studi condotti sulla città di Pisa del XVIII-XIX secolo e sul suo territorio consentono altresì una ipotesi ricostruttiva plastica dell’insieme urbano attendibile e dettagliata nella definizione dei volumi edilizi facenti parte del tessuto edificato (dalle tipologie edilizie di base con funzioni prevalentemente residenziali agli edifici monumentali come le chiese, i palazzi del potere; dalle strutture difensive delle mura urbane alla morfologia degli spazi liberi e dei percorsi, in primis la complessa struttura dei Lungarni). Ciò risulta fondamentale nella rappresentazione del rapporto sinergico tra acquedotto e città, non solo sul piano idraulico (dalla canalizzazione fuori terra su archi a quella sotterranea, oggi non più percepibile se non nella presenza delle fontane monumentali), ma anche su quello formale.
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La possibilità di basare la ricostruzione plastica in riferimento alla cartografica storica assimilabile dal montaggio delle sezioni delle mappe del Catasto Leopoldino (il primo Catasto geometrico particellare esteso a scala regionale, sul piano geometrico esattamente riferibile alle cartografie contemporanee) delle Comunità di Pisa e di quella dei ‘Bagni San Giuliano’, consente una ricostruzione dell’intero apparato idraulico databile al 1830 ca., dalle captazioni del Monte Pisano alla distribuzione nella città.
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In tal modo si sono ipotizzate con un elevato livello di scientificità le ricostruzioni oltre che della struttura elevata dell’acquedotto, degli elementi ausiliari come le cisterne, i filtri, i purgatoi, la rete di captazione e di distribuzione urbana nella loro compiutezza strutturale e funzionale. Ulteriori cartografie storiche (in modo particolare i rilievi territoriali e urbani redatti da Giovanni Raglianti nel 1793, coevi al Catasto, giacenti all’Archivio Nazionale di Praga) e i rilievi strutturali storici (Carte topografiche dell’Ufficio dei Fiumi e dei Fossi della fine del XVI secolo, inventariati nel fondo preposto dell’Archivio Storico di Pisa), sono servite a supporto alle ricostruzioni di dettaglio degli elementi architettonici pertinenti all’acquedotto e alle principali strutture urbane di Pisa.
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I rilievi contemporanei eseguiti sull’acquedotto mediceo, in gran parte redatti dal mio studio, prodotti con metodologie tradizionali (metodi diretti) e con tecnologie avanzate di acquisizione (metodi strumentali, topografico e scanner laser), opportunamente restituiti nelle diverse scale di rappresentazione principalmente attraverso il procedimento fotogrammetrico, hanno consentito la realizzazione di modelli virtuali digitali 3D opportunamente definiti per la creazione di un modello plastico analogico.
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La dimensione della struttura idraulica (oltre sei chilometri di canalizzazioni fuori terra impostate su archi con altrettanta estensione di condutture sotterranee tra quelle di captazione della Valle delle Fonti e quelle di distribuzione del centro storico), impone una scala di rappresentazione del modello piuttosto estesa pari al rapporto 1:1000.
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In considerazione di questa estensione territoriale, ed in virtù degli spazi espositivi previsti per l’allestimento del plastico (circa 80 mq complessivi), la realizzazione di un modello integrale risulta possibile sebbene le forme del complesso architettonico e delle sue opere d’arte appaiano eccessivamente ridotte. Per ovviare a questo problema rappresentativo è opportuno ricorrere a degli stratagemmi di ‘fuori scala monodirezionali lungo l’asso z’, assai frequenti in questo tipo di rappresentazioni. Tale strategia sarà applicata omogeneamente a tutti gli elementi del modello.
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Le dimensioni della vasca del cisternone consentono la realizzazione di un plastico dell’estensione di 9x7 metri (corrispondente a circa 63 km2 reali) costituito da una matrice di moduli (che definiamo ‘mattonelle’) della dimensione variabile da 0,5x0,5 metri (area montana) a 1x1 metro (area di pianura e città). Tale estensione del plastico garantirà il mantenimento di un corridoio perimetrale nella vasca di ampiezza variabile tra 120 cm e 160 cm, per garantire un agevole accessibilità al modello oltre che una necessaria area di rispetto per il collegamento verticale con la grande sala superiore.
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I modelli digitali
Per la costruzione dei modelli digitali sono stati prodotti elaborati vettoriali tridimensionali pertinenti al quadro territoriale prescelto distinti in due diverse fasi di avanzamento dei lavori, ovvero:
1° S.A.L.: Realizzazione del modello storico ricostruttivo del quadro geografico individuato, suddiviso per settori territoriali (piano della città di Pisa, pianura settentrionale, e Monte Faeta), comprensivo delle curve di livello per la porzione montana e dell’intero sistema idraulico pertinente al settore geografico individuato, suddiviso per differenti livelli di classificazione;
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2° S.A.L.: Modello storico ricostruttivo della città di Pisa e dei nuclei urbani dei Bagni di San Giuliano, di Asciano e di Agnano e degli aggregati sparsi nella campagna settentrionale.
Tutti i modelli sono stati elaborati su software C.A.D., prodotti in formato MAX, DWG e DXF.
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1.D) Estrapolazione delle curve di livello dalla C.T.R. (ogni 10 metri altimetrici), chiusura delle polilinee;
1.E) Stesura di una maglia poligonale 3D per interpolazione di valori lungo l’asse delle Z su rete equidistante (superfici triangolarizzate);
1.F) Suddivisione del modello superficiale in porzioni (mattonelle) della dimensione fisica 100x100 mt (pianura) e 50x50 mt (porzione montana) corrispondenti, nella scala di restituzione del plastico, rispettivamente a 100x100 cm e a 50x50 cm;
1.G) Lucidatura degli elementi fondamentali del territorio della pianura settentrionale e della città di Pisa mediante la classificazione della rete agraria, idrografica e della viabilità.
Per la seconda fase:
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2.A) Lucidatura degli aggregati urbani relativi alla città di Pisa, ai centri insediativi pedemontani e ai nuclei agrari;
2.B) Individuazione delle altezze degli edifici mediante la lettura dell’apparato illustrativo (rilievi architettonici e urbani) ed iconografico (vedutistica tra la fine del Settecento e la prima metà dell’Ottocento) con successiva caratterizzazione delle tipologie delle coperture;
2.C) Caratterizzazione delle facciate degli edifici notevoli mediante ricalco e sintetizzazione dei caratteri decorativi;
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2.D) Disegno degli spazi aperti urbani (strade, piazze, giardini pubblici e privati, scali sul fiume) con caratterizzazione vegetazionale;
2.E) Disegno degli spazi periurbani relativamente ai diversi ordini agrari (cultivar) con caratterizzazione del quadro vegetazionale;
2.F) Disegno delle strutture dell’acquedotto mediceo, dalle captazioni della Valle delle Fonti alla distribuzione urbana (Filtri, bottinelli, cisterne, lavatoi, contrafforti, Cisternone, Casa del fontaniere, ecc..).
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Dal Catasto di Pietro Leopoldo al modello digitale del territorio
Dal punto di vista metodologico, la ricerca della documentazione archivistica si è concentrata sull’acquisizione delle principali fonti cartografiche storiche e, in particolare, delle mappe del primo rilievo geometrico particellare di Pisa: il Catasto ferdinandeo-leopoldino del 1817-1835 (Comunità di Pisa).
Questo documento offre una testimonianza eccezionale per la ricostruzione dell’assetto territoriale della regione indagata prima delle grandi trasformazioni Novecentesche.
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In Toscana, l’idea di fondare un catasto geometrico particellare, costruito sulla base della misurazione geometrica del suolo sotto il controllo diretto dello stato, risale alla metà del Settecento, quando Pietro Leopoldo si propose di riordinare il settore tributario del granducato. L’opposizione decisa dei proprietari terrieri impedì questa iniziativa, che venne ripresa, nel 1817 per ordine di Ferdinando III. La catastazione si divise in due fasi: le operazioni di misura e le operazioni di stima. La misurazione, già iniziata in periodo napoleonico, fu eseguita sotto la direzione del matematico padre Giovanni Inghirami. Egli eseguì la triangolazione primaria e disegnò la prima carta scientifica della Toscana; i geometri catastali, sotto la sua supervisione, eseguirono le triangolazioni di primo e secondo grado.
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La scelta dei criteri di stima fu molto lunga e complessa; la stima affidata ai periti della deputazione sul catasto, terminò solo nel 1835, anno in cui il catasto fu attivato. Le stime furono raccolte in volumi di Campioni peritali per i calcoli delle stesse.
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Il Catasto Generale della Toscana riguarda sia i terreni che i fabbricati. I centri urbani furono rappresentati in scala di braccia fiorentine variabili da 1:1250 a 1:5.000 e in più fogli di mappa indicati con lettere dell’alfabeto e denominati “sezione”. Il complessivo cartografico della Comunità di Pisa conta di 72 mappe, di cui 7 rappresentanti l’ambito urbano. Il territorio suburbano è rappresentato, per la Comunità dei Bagni di San Giuliano, su 41 mappe descritte dalla scala 1:1250 alla scala 1:5000 Braccia Fiorentine.
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Su ciascun foglio i geometri disegnarono il contorno delle particelle dando a ciascuna un numero progressivo. Tutte le tavolette, opportunamente colorate secondo uno schema convenzionale semplic e chiaro, risultano omogenee e facilmente comparabili per sovrapposizione con trascurabili scarti di errore geometrico.
Ciò ha permesso la completa ricostituzione del quadro cartografico interessato dalla realizzazione del plastico, in rispondenza dei dati topografici attuali restituiti dalla cartografia contemporanea.
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Ciò ha permesso la completa ricostituzione del quadro cartografico interessato dalla realizzazione del plastico, in rispondenza dei dati topografici attuali restituiti dalla cartografia contemporanea.La successiva lucidatura del Catasto ha condotto alla creazione di una “planimetria di base” sintetica. Le operazioni di restituzione della planimetria del Catasto Toscano possono sintetizzarsi in due fasi distinte: la prima ha riguardato la composizione grafica dei fogli catastali d’impianto della comunità di Pisa e dei Bagni di San Giuliano. I documenti sono stati resi omogenei per quanto concerne la scala di restituzione (scala di braccia 1:1.5000 per il quadro territoriale, scala di braccia 1:1250 per il contesto urbano).
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Ognuna della tavolette, opportunamente acquisita ad una risoluzione di 300 dpi per la loro dimensione effettiva (cm. 83x61 circa), sono stati elaborati singolarmente con un procedimento di “scontornatura” e rimontati su di una base cartografica attuale per la successiva georeferenziazione. La seconda fase si è sviluppata attraverso la trasposizione (lucidatura digitale) in forma grafica delle particelle, della consistenza edilizia e della struttura idrografica. E’ proprio il risultato di quest’ultima fase a condurre quella pianta sintetica di base che si manifesta come una prima definizione complessiva della configurazione morfologica della città di Pisa e del suo territorio – con la relativa suddivisione particellare – racchiusi dalla trama del tessuto viario e/o della rete di canali e fossi. La possibilità di realizzare simultaneamente tavole tematiche, mediante l’estrapolazione dei percorsi, dei volumi edilizi, dei fossi e dei canali, degli orti e delle aree coltivate, permette una visione più agevole delle informazioni
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Il modello 3D della porzione del Monte Pisano
Il procedimento informatico adottato per la realizzazione del territorio digitale sperimenta i più recenti sistemi sviluppati nel campo delle tecnologie informatiche nel settore del G.I.S. (Geographical Information System), per giungere ad individuare un metodo coerente di elaborazione del dato finalizzato alla realizzazione speditiva del plastico analogico, in considerazione dei procedimenti produttivi basati principalmente sull’uso di macchine a controllo numerico.
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La costruzione del modello informatico passa attraverso la sovrapposizione stratigrafica delle curve di livello estrapolate dalle cartografie tecniche regionali vettoriali in scala 1:10.000, unico elaborato esistente per la completa copertura del quadro cartografico indagato.
Gli intervalli regolari delle isoipse (equidistanza 10 metri) consentono di ottenere un quadro di unione esaustivo rispetto all’ampiezza del territorio indagato. La successiva interpolazione delle curve costituisce un momento fondamentale per la preparazione al lavoro di modellazione della superficie montuosa. Inoltre l'uso di una gamma cromatica omogenea associata a ciascun livellamento conferisce una maggiore facilità interpretativa del modello al fil di ferro (wireframe).
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