Bologna in età Romana dal GIS alla Realtà Virtuale

UT NATURA ARS
Bologna in età Romana dal GIS alla Realtà Virtuale
Sofia Pescarin1, Antonella Guidazzoli2, Massimo Mauri2, Maria Elena Bonfigli2, Maurizio Forte1
1
CNR ITABC (Istituto per le Tecnologie applicate ai Beni Culturali)
via Salaria Km 29,300 – Monterotondo Scalo (Roma)
[email protected]
[email protected]
2
CINECA – Visit Lab
via Manganelli 5b – Casalecchio di Reno (Bologna)
a.guidazzoli, a.mauri, [email protected]
Parole chiave : Desktop Virtual Reality, Archeologia, Beni Culturali, GIS, paesaggio
1
Introduzione
una tesi di dottorato in Storia e Informatica1 e,
soprattutto, un progetto di ricerca storico-
I siti archeologici sono spesso invisibili. Talvol-
archeologica, di metodologia e di comunica-
ta il trascorrere del tempo, gli sconvolgimenti
zione, denominato “Mindscape” 2.
della natura o l’intervento dell’uomo ne hanno
cancellato ogni traccia. Talvolta alcuni siti si
conservano, rimanendo celati alla vista, sotto
metri di terra accumulata durante secoli di continuo insediamento. In qualche caso è possibile
effettuare delle ricerche studiando l’aspetto del
paesaggio, attraverso l’analisi delle fotografie
aeree o delle immagini da satellite. In altri casi
meno fortunati, ciò che possediamo sono soltanto i reperti e le strutture emerse o riportate alla
luce durante scavi archeologici di emergenza,
unica memoria del territorio, chiave interpretativa della sua evoluzione. Quest’ultimo caso
riguarda l’archeologia in ambito urbano. Com’è
possibile studiare, analizzare, interpretare ed
infine comunicare qualcosa che risulta nascosto
e intrinsecamente complesso? Com’è possibile
renderlo visibile e comprensibile, decodificandolo senza però ‘appiattirne’ la complessità delle problematiche? Da queste domande è nata
2
Il progetto Mindscape
Alla base del progetto c’è il concetto di “mindscape”.
parole
Il termine deriva da un gioco di
tra
Mind-mente
e
Landscape-
paesaggio e si riferisce alla possibilità di utilizzare le applicazioni di Realtà Virtuale non
tanto (o non solo) per riprodurre la realtà,
quanto piuttosto per suggerire come viene o
veniva percepito il paesaggio, ricreandone
alcune mappe ‘mentali’. A livello puramente
teoretico, le mappe mentali dovrebbero disegnare il contesto percettivo - simbolico, attribuendo significati antropologici alle geometrie del paesaggio3.
L’obiettivo del progetto è quello di studiare il
paesaggio attraverso l’interazione dinamica
con esso. Tale interazione è ottenibile solo
grazie ad un sistema in grado, non solo, di
visualizzare dei dati, ma di creare un vero e
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proprio ambiente virtuale che consenta di occu-
insediativa. Gli scavi - fortuiti, incidentali o
parsi, in tempo reale, di tutte quelle informazio-
programmati - che si sono susseguiti nel cen-
ni (storiche, archeologiche, geologiche, ecc.)
tro urbano a partire già dal ‘600, hanno con-
che presentano un legame con il territorio, che
tribuito a far lentamente emergere frammenti
siano cioè geo-riferibili.
dell’antico abitato: elementi appartenenti a
Con la rapida evoluzione dell’hardware, oggi è
contesti abitativi, industriali e sepolcrali. Gra-
possibile progettare dei veri e propri sistemi di
zie a tali scavi, soprattutto a quelli dell’ultimo
realtà virtuale di tipo desktop (utilizzabili cioè
ventennio, è stato possibile chiarire alcuni
su semplici PC), senza però escludere la possi-
punti della storia romana della città, facendo-
bilità di prevedere versioni più complesse per
ne emergere a tratti la struttura urbanistica5.
workstation grafiche e per sistemi di visualizza-
La ricerca condotta sul materiale bibliografico
zione più immersivi di un comune monitor (ca-
edito e sulla documentazione d’archivio, esi-
ve, teatri virtuali, ecc.). Applicazioni DVR
stente presso la Soprintendenza ai Beni Ar-
(desktop virtual reality) possono inoltre acqui-
cheologici dell’Emilia Romagna, ha consenti-
stare un certo valore come strumenti di studio e
to di costruire un progetto che potremmo de-
di indagine, non solo di gioco, quando possono
finire
basarsi su progetti GIS, conservando la piena
dall’insieme dei dati testuali, raccolti in un
spazialità delle informazioni.
database relazionale, dei dati raster e vettoria-
3
Il GIS di Bologna in età romana
di
‘GIS-culturale’,
costituito
li e delle analisi spaziali effettuate. Dopo aver
predisposto una base cartografica il più possi-
Il progetto è partito da un caso di studio piutto-
bile attendibile, utilizzando la cartografia tec-
sto interessante, dal punto di vista storico -
nica regionale in scala 1:5000 e il rilievo ae-
archeologico e dal punto di vista delle possibili
reofotogrammetrico EIRA 1965, in scala
applicazioni metodologiche e tecnologiche quali
1:2000 e 1:1000, sono stati via via aggiunti i
quelle proposte da Mindscape: Bologna in età
dati, in formato raster e vettoriale, della città
romana. E’ nota la grandezza infatti a cui giunse
attuale e poi della città di epoca romana.
la città a partire dal Duecento. La stessa struttu-
L’obiettivo di partenza era di ottenere un mo-
ra urbana ricalca ancora, in alcuni suoi tratti,
dello digitale del terreno, per l’età romana,
4
quella medievale . Ben diversa è la situazione
attraverso l’inserimento all’interno del GIS di
per l’epoca romana, che, al contrario, non ha
un layer vettoriale relativo ai resti archeologi-
lasciato che poche tracce nel tessuto urbano
ci di cui, nelle indicazioni di scavo, venisse
attuale. Oggi i pochi resti rinvenuti risultano
indicata la quota (in valore assoluto sul livello
nascosti sotto le attuali strade, palazzi e giardini,
del mare o relativamente al piano di campa-
cancellati da almeno tremila anni di continuità
gna). Si trattava di riportare sulla cartografia
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di base tali punti, inserendo, per ciascuno, un
gna in età romana. Solo infatti partendo
numero identificativo (ID) che avrebbe funzio-
dall’analisi del piano del terreno d’età antica -
nato poi come chiave primaria per connettere il
e non quello odierno - è possibile effettuare
GIS al Database ODBC, nel quale avrebbero
analisi affidabili o ipotesi relative alla storia
dovuto essere conservate tutte le altre informa-
della città. Per giungere alla ricostruzione del
zioni (tipologia dei resti, datazione, localizza-
suolo si sono però potuti considerare solo
zione, ecc.).
alcuni resti contraddistinti da determinate
caratteristiche7. I dati raccolti sono complessivamente 594 (RESTI); di questi ultimi solo
186 sono stati identificati come utili alla definizione del piano di calpestio antico. A causa
però del carattere degli scavi in ambito urbano, tali resti non si distribuiscono in maniera
‘omogenea’ sull’intera zona considerata. Nonostante ciò abbia posto alcuni problemi per
la costruzione del modello matematico in al-
Fig. 1 – Punti digitalizzati sulla cartografia di base e altri
tematismi sovrapposti.
cune aree, è stato possibile ottenere comunque
una superficie continua, grazie alle procedure
3.1 GIS e modelli spaziali
di interpolazione del GIS8 e al metodo geo-
Attraverso i Sistemi Informativi Geografici non
statistico detto krigging. Si è generata così
solo riusciamo a descrivere, attraverso un nuovo
una griglia raster (GRID – fig.2) che è stata
linguaggio, il territorio nelle sue realtà diacroni-
poi utilizzata per eseguire una serie di analisi
che, ma siamo in grado di comprenderlo meglio,
spaziali. e per ottenere, infine, un modello
interpretandolo attraverso la costruzione di mo-
‘concettuale’ rappresentativo dello spazio
delli spaziali. Tali modelli non devono venire
cognitivo del territorio di Bononia.
confusi con descrizioni della ‘realtà’, ma di una
‘ realtà incrementata ’ che può arrivare ad
illustrare anche ciò che è solo percepibile e che
si configura attraverso la complessità delle relazioni uomo-società-ambiente6.
Grazie alla costruzione del GIS e alla georeferenziazione dei dati archeologici (resti/siti) è
stato dunque possibile giungere alla creazione di
un modello digitale del terreno (DTM) di Bolo-
La possibilità di operare analisi sui dati spaziali viene considerata il vero valore aggiunto
del GIS. Le simulazioni che si ottengono attraverso le analisi spaziali possono essere
utilizzate per descrivere, classificare e interpretare il paesaggio antico, sulla base delle
relazioni spaziali tra gli elementi (layer) naturali o antropici che caratterizzano il paesag-
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gio. Per rendere ancora più evidente il confronto
tra il piano di campagna antico e quello attuale
si è pensato ad esempio di utilizzare questa potenzialità, generando una nuova mappa che ha
restituito, a partire dalla superficie di età attuale
e da quella di età romana, i valori di raffronto
tra le due, ottenuti dalla sottrazione tra le griglie. E’ stato così possibile osservare le aree
urbane in cui si è registrato nel tempo un maggiore cambiamento in “negativo” (superficie
romana sottostante la superficie attuale) o quasi
Fig. 3. Analisi spaziale ottenuta dalla sottrazione tra il
DEM di età attuale e quello di età romana
in “positivo” (superficie romana pressoché uguale a quella attuale). Questo tipo di modello
4
Il Sistema DVR di Bononia
risulta particolarmente utile, se fosse possibile
giungere ad un alto grado di precisione nella
Al fine sia di rendere più semplice e com-
fase di rilevamento dei resti, per rispondere alle
prensibile la gestione dei dati si è optato per
domande relative al mutamento della morfolo-
la realizzazione di un applicazione di realtà
gia in relazione all’ambiente deposizionale di
virtuale. Si è data così un’indicazione sulle
Bologna.
potenzialità, anche in ambito umanistico, di
alcuni strumenti fin’ora utilizzati principalmente
in
campo
militare
o
dell’
entertainment. Esistono infatti software9 per
la realizzazione di scene navigabili in tempo
reale, perfettamente georeferenziate, complete
di modelli tridimensionali, DEM, immagini
raster, ecc. Testando tali strumenti si è tentato
di individuare una metodologia in grado di
integrare dati e tecnologie diverse, senza sostituire
quelli
con
cui
tradizionalmente
l’archeologo lavora. Il vero valore aggiunto di
Fig.2. Modello digitale del terreno di età romana.
tali applicazioni non sta tanto negli strumenti
utilizzati, quanto piuttosto nelle opportunità di
svolgere funzioni scientifiche (testing di diverse ipotesi ricostruttive durante le stesse
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fasi di lavoro, analisi dei dati orientata
ad esempio per poter osservare i cambiamenti
all’approccio immersivo all’interno del loro
avvenuti nel tempo sulla struttura altimetrica
contesto, ecc.) e didattiche, in seguito a valida-
del terreno.
zione scientifica (insegnamento, musei virtuali
ecc.).
L’obiettivo raggiunto è stato appunto quello di
ottenere un sistema DVR (Desktop Virtual Reality), comunque basato su un progetto GIS e in
grado di scambiare dati con pacchetti GIS
(ESRI Arcview, MapInfo, ecc.), Remote Sensing (ERMapper, ecc.) e Database (MS Access,
Fig. 4. Snapshot della navigazione virtuale all’interno
del paesaggio attuale di Bologna.
ecc.) più comunemente usati. Grazie a tale sistema è possibile importare differenti layer informativi georeferenziati e inserire un certo numero di comportamenti per consentire all’utente
di esplorare in vari modi il territorio, creandosi i
propri percorsi interpretativi. I dati GIS sono
stati così trasformati in formato VR10. Dal momento che non poteva essere considerato esclusivamente il centro urbano di Bologna, non tenendo minimamente conto del contesto territoriale intorno alla città, sono stati aggiunti alcuni
elementi tematici direttamente all’interno del
progetto VR: centuriazione romana, vegetazione, idrografia. Per completare il paesaggio sono
stati inseriti quindi edifici ricostruiti in tre
dimensioni11.
Come Output finale sono stati costruiti due modelli virtuali del paesaggio (età attuale/età antica) completi di tutti gli elementi naturali ed antropici necessari alla visualizzazione e comprensione del territorio12. E’ possibile navigare,
grazie ad una apposita interfaccia13, all’interno
del paesaggio attuale e attivare il livello antico,
Fig. 5. Snapshot della navigazione virtuale all’interno
della città in età romana. In alto: livello-studio con la
semplice estrusione degli edifici; in basso: livelloricostruttivo con alcune ipotesi di ricostruzione della
città
5
Conclusioni
Sistemi di Realtà Virtuale di tipo desktop aprono senza dubbio le porte ad un diverso
approccio
con
le
informazioni
storico-
archeologiche. Una volta compresa la potenzialità dell’overlay di dati georiferiti, diventa
semplice ad esempio proporre tutte le diverse
ipotesi ricostruttive di un monumento, piutto-
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sto che deciderne una soltanto, non sufficiente-
Ringraziamenti
mente supportata dalle fonti. Senza dubbio
stiamo imboccando una strada che avvicina la
ricerca alla disseminazione dei suoi risultati. Da
Si ringraziano i referenti scientifici del progetto: il dott.
Maurizio Forte, CNR ITABC; l’Ing. Antonella Guidazzoli del Laboratorio di Visualizzazione (VISIT
questa prospettiva, strumenti di studio possono
LAB)
diventare allo stesso tempo musei virtuali, nei
dell’Università di Ferrara; la prof.ssa Bocchi del Dipar-
quali la priorità dell’informazione storica, ar-
timento di Discipline Storiche dell’Università di Bolo-
cheologica e naturalistica, si identifica nella
contestualizzazione dei dati e dei percorsi di
gna.
del
CINECA;
il
Prof.
Jacopo
Ortalli
Si ringrazia inoltre per la collaborazione e la
consulenza: il dott. Stefano Cremonini, del Dipartimento di Geologia dell’Università di Bologna, e il Dott.
visita, attivando una dialettica fra esposizioni,
Francesco Serafini. La ricerca archeologica e la rico-
paesaggio e siti.
struzione digitale del territorio è stata curata dalla
dott.sa Sofia Pescarin, CNR ITABC; la modellazione e
Strumenti di sviluppo
implementazione della navigazione, dalla dott.sa Maria
Elena Bonfigli, il dott. Luigi Calori e l’arch. Massimo
Access (Microsoft);
Arcview (ESRI);
Terravista
Alessio
Mauri,
del
CINECA
(Visit
Lab).
(TERREX); Audition (CG2); Librerie OpenGL Performer
e Vega
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1
Tesi di dottorato in Storia e Informatica, Dipartimento di Discipline Storiche, Università di Bologna, coordinatore
Prof.ssa Francesca Bocchi, relatore Ing. Antonella Guidazzoli, Titolo della tesi: “Dal GIS alla Realtà Virtuale: il territorio di Bologna in età Romana “, XIII ciclo.
2
Mindscape è stato finanziato dalla Regione Emilia Romagna, nell’ambito del progetto Spinner. Partner del progetto
sono il CNR ITABC (Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali) di Roma, il CINECA di Bologna e la società Archè srl di Bologna.
3
FORTE, 2002, p.119-122.
4
Per la storia della città in età Medievale è piuttosto vasta la bibliografia a disposizione, tra i più completi lavori si
veda: “Atlante storico delle città italiane”, Vol. I e Vol. II, a cura di F. BOCCHI, Bologna, 1996
5
Solo per citare gli ultimi lavori: BERGONZONI F., 1980; BERGONZONI F., 1985; CREMONINI S., CIABATTI M., 1999;
CURINA R., 1999; CREMONINI S., 1987; CURINA R., 1987; CURINA R., 1991; GELICHI S., 1986; GELICHI S., GELICHI S.,
LIPPOLIS E., 2000; ORTALLI J., 1986; ORTALLI J., 1987; ORTALLI J., 1989; ORTALLI J., 1992a; ORTALLI J., 1996;
ORTALLI J., 1997b; SCAGLIARINI D., 1996
6
FORTE M., 2002
7
Sono stati utilizzati come parametri per la scelta dei punti: l’ubicazione esatta del sito, la specificazione del tipo di
rinvenimento, la datazione, le indicazioni di quota o profondità dal piano stradale, il ritrovamento del resto ancora in
situ, la non appartenenza ad alcune categorie quali condutture idriche, fossati artificiali, condotti fognari, fondazioni,
pozzi, sepolture, vasche. PESCARIN S., 2001, pp. 125-128
8
Sono state comunque eseguite preventivamente alcune prove e calibrature con lo scopo di controllare quanto più possibile le variabili in gioco (numero e tipologia dei punti campionati, posizione dei punti rispetto alla morfologia, accuratezza della georeferenziazione, ecc).
9
Come ad esempio Performer (SGI), Terravista (Terrex) o 3DsiteBuilder (Paradigm) per Arcview.
10
Ciò significa in sintesi trasformare: i DTM in griglie esportabili in formato raster testuale (ASCII); le fotografie aeree
in ‘geoimage’ da applicare al modello del terreno (GeoTiff): i layer vettoriali del GIS (SHP) in elementi geografici
definendone gli attributi (attraverso il formato VEC. Ad es. fiumi.shp in fiumi.vec, definendone gli attributi di larghezza, profondità, texture dell’acqua.)
11
I Modelli 3D sono stati realizzati con software di modellazione avanzata compatibile con le applicazioni di realtà
virtuale (Multigen Creator). In particolar modo sono stati ricostruiti per il paesaggio romano i quartieri (semplificazione
dei quartieri della città romana); arco augusteo; templi dell’area del foro; foro romano (nelle due versioni ipotetiche di
Ortalli e di Lippolis, selezionabili); macellum; basilica civile (strutture emergenti); teatro.
12
PESCARIN S., 2002
13
Il sistema DVR è navigabile su PC grazie ad un tool gratuito che possiede alcune funzioni di base (Audition, della
CG2). Per la versione Unix, visualizzabile all’interno ad esempio di un teatro virtuale, è stato appositamente programmato un software basato sulle librerie OpenGL e su Performer.