TITOLO TESI: Ispezione delle opere d’arte ferroviarie – Processo di Scan to Bim con droni e gestione del modello informativo nelle ispezioni di ponti, viadotti e sottovia
AUTORE: Lopez Nazzareno
TUTOR: Paola Ronca
MASTER: Master in “Bim management in construction works”
L’impiego dei droni nelle ispezioni dei ponti ferroviari rappresenta una grande innovazione per l’ispezione dei ponti ferroviari della Rete Ferroviaria Italiana. Questo lavoro presenta un processo integrato che combina il rilievo fotogrammetrico tramite droni con la metodologia Building Information Modeling (BIM), a supporto dell’ispezione, della documentazione e della manutenzione delle opere della in esercizio. Muovendo dai requisiti normativi e dalle procedure operative in vigore, lo studio analizza come le immagini acquisite da UAV consentano di generare modelli 3D accurati e misurabili anche nelle parti più difficilmente accessibili. I modelli 3D fotogrammetrici sono utilizzabili sia per la localizzazione e la catalogazione dei difetti secondo il sistema di gestione DOMUS, sia per la realizzazione di un modello informativo BIM ricco di dati e classificato secondo lo standard internazionale IFC 4.3. Il flusso proposto, applicato ad un caso studio reale, evidenzia una maggiore precisione nella catalogazione dei difetti e nella pianificazione degli interventi, una sensibile riduzione dei tempi di ispezione e di redazione dei report, e un miglior supporto alle decisioni per gli ispettori incaricati delle visite. L’integrazione tra rilievo con droni e BIM costituisce quindi un passo decisivo verso una gestione più efficiente, sostenibile e basata sui dati dell’intero ciclo di vita delle infrastrutture ferroviarie italiane
Figura.1 modello 3D fotogrammetrico dell’opera (Agisoft Metashape)
Figura.2 Nuvola di punti dell’opera (Autodesk Recap)
Il lavoro svolto in questa tesi dimostra come l’integrazione tra rilievo digitale con droni e metodologia Scan-to-BIM rappresenti un valido supporto nella gestione delle ispezioni e della manutenzione dei ponti ferroviari. I droni, impiegati secondo le procedure regolamentari e tecniche RFI ed ENAC, sono strumenti a supporto degli ispettori nelle attività ciclica di controllo delle opere d’arte ferroviarie in quanto permetto il raggiungimento di parti d’opera difficilmente accessibili e l’ispezione di opere difficilmente raggiungibili anche con l’ausilio di mezzi speciali come piattaforme elevabili e by-bridge. Grazie ad una pianificazione accurata delle missioni di volo e all’utilizzo di mezzi ad elevata affidabilità come il DJI Matrice 350, è possibile ottenere una ispezione completa e dettagliata di tutti i componenti che caratterizzano l’opera (pile,spalle,impalcati, etc.).
Le fasi di acquisizione dei dati — dalla raccolta di fotografie georeferenziate, alla produzione di modelli tridimensionali tramite software fotogrammetrico — hanno portato alla creazione di point cloud e mesh che consentono la lettura approfondita dello stato di conservazione delle opere. Grazie ai modelli digitali, gli ispettori possono associare con precisione difetti, anomalie e quadri fessurativi alle singole componenti strutturali del ponte. Inoltre, la catalogazione dei difetti secondo il sistema BMS Domus in uso presso Rete Ferroviaria Italiana favorisce una corretta tracciabilità dei difetti ed una rapida analisi quantitativa ai fini manutentivi.
Il passaggio dal rilievo digitale al modello BIM, attraverso un workflow interoperabile (Recap, Revit, formati IFC), consente di trasportare tutte le informazioni geometriche, tecniche e gestionali in un unico ambiente digitale. Questa convergenza di dati permette non solo di ridurre sensibilmente i tempi di ispezione e di redazione dei report, ma anche di avviare una gestione programmata delle manutenzioni, con una maggiore facilità di computazione dei volumi e delle superfici da ripristinare. Il modello BIM, arricchito dalle informazioni provenienti dalle ispezioni, diviene uno strumento collaborativo a disposizione di tecnici, ispettori e gestori, favorendo scelte operative più consapevoli e affidabili.
In sintesi, l’utilizzo sistematico dei droni nelle ispezioni dei ponti ferroviari, integrato nei processi Scan-to-BIM, offre benefici concreti: maggiore sicurezza per il personale, accessibilità anche agli elementi difficili, dati di alta qualità per la documentazione e una piattaforma digitale evoluta per la gestione del ciclo di vita delle infrastrutture. Questi vantaggi pongono le basi per una manutenzione predittiva, trasparente e sostenibile, in linea con le più recenti direttive normative e tecniche del settore ferroviario.
FOR INTERNATIONAL STUDENT
The use of drones in the inspection of railway bridges represents a major innovation for the inspection processes of bridges managed by the Italian Railway Network (RFI). This work presents an integrated process that combines photogrammetric surveying with drones and the Building Information Modeling (BIM) methodology to support the inspection, documentation, and maintenance of operational infrastructures. Starting from the regulatory requirements and existing operational procedures, the study analyzes how images acquired by UAVs make it possible to generate accurate and measurable 3D models, even in the most difficult-to-access areas. The photogrammetric 3D models can be used both for the localization and cataloging of defects according to the DOMUS management system, and for the creation of a BIM information model enriched with data and classified according to the international IFC 4.3 standard. The proposed workflow, applied to a real case study, demonstrates greater accuracy in defect cataloging and intervention planning, a significant reduction in inspection and reporting times, and improved decision-making support for inspectors in charge of site visits. The integration of drone surveying and BIM thus represents a decisive step toward a more efficient, sustainable, and data-driven management of the entire life cycle of Italian railway infrastructures.
Figura.1 photogrammetric 3D model of the viaducts
Figura.2 Points cloud of the viaducts (Autodesk Recap)
he work carried out in this thesis demonstrates how the integration between drone-based digital surveying and the Scan-to-BIM methodology provides effective support for managing the inspection and maintenance of railway bridges. Drones, operated in compliance with RFI and ENAC regulatory and technical procedures, serve as valuable tools supporting inspectors in the cyclical monitoring of railway engineering structures, as they allow access to parts of the structure that are difficult to reach and enable the inspection of works that would otherwise require special equipment such as aerial platforms or by-bridge vehicles. Thanks to careful flight mission planning and the use of highly reliable systems such as the DJI Matrice 350, it is possible to perform a complete and detailed inspection of all components of the structure (piers, abutments, decks, etc.).
The data acquisition phases—from the collection of georeferenced photographs to the generation of three-dimensional models using photogrammetric software—led to the creation of point clouds and meshes that enable an in-depth assessment of the structural condition of the works. Through these digital models, inspectors can accurately associate defects, anomalies, and crack patterns with the individual structural components of the bridge. Furthermore, the defect cataloging process based on the BMS DOMUS system adopted by Rete Ferroviaria Italiana ensures proper defect traceability and supports rapid quantitative analysis for maintenance purposes.
The transition from digital surveying to the BIM model, through an interoperable workflow (ReCap, Revit, IFC formats), enables the transfer of all geometric, technical, and management data into a single digital environment. This data convergence not only significantly reduces inspection and reporting times but also facilitates the implementation of scheduled maintenance management, simplifying the computation of volumes and surfaces requiring restoration. The BIM model, enriched with inspection-derived information, becomes a collaborative tool available to engineers, inspectors, and managers, supporting more informed and reliable operational decisions.
In summary, the systematic use of drones in railway bridge inspections, when integrated into Scan-to-BIM processes, offers tangible benefits: increased safety for personnel, improved accessibility to difficult components, high-quality data for documentation, and an advanced digital platform for infrastructure lifecycle management. These advantages lay the groundwork for predictive, transparent, and sustainable maintenance practices, fully aligned with the latest regulatory and technical guidelines in the railway sector.