Scienze e Tecnologie per la Conservazione dei Beni Culturali - Science and Technology for the Conservation of Cultural Heritage

PAOLO CIAMPI

OBIETTIVI FORMATIVI
Gli studenti acquisiranno conoscenze di base sui principi fisici dei principali metodi geofisici applicabili ai beni culturali, e la capacità di partecipare alla progettazione di campagne di prospezione non invasive. Svilupperanno competenze nell'analisi dei dati geofisici, nella loro interpretazione e integrazione con aspetti geologici e archeologici. Impareranno a collaborare con professionisti (geologi, archeologi, architetti, ingegneri) in progetti di conservazione e valorizzazione del patrimonio.
Obiettivo generale
L'obiettivo principale di questo corso è fornire agli studenti una preparazione panoramica completa e interdisciplinare, integrando conoscenze geofisiche, geologiche e archeologiche per l’indagine e la conservazione del patrimonio culturale. Gli studenti apprenderanno le principali tecniche geofisiche non invasive (geoelettriche, elettromagnetiche, georadar, sismiche, gravimetriche e magnetometriche), applicate allo studio di siti archeologici e beni culturali, sviluppando competenze nella progettazione, nell’esecuzione e nell’interpretazione dei risultati provenienti dalle indagini sul campo. Il corso promuove l’integrazione tra metodi scientifici e la collaborazione con figure professionali come archeologi, geologi e restauratori, garantendo un approccio multidisciplinare alla valorizzazione e alla tutela del patrimonio.
Obiettivi specifici
ITA:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principi fisici alla base dei principali metodi geofisici (geoelettrici, elettromagnetici, georadar, sismici, gravimetrici e magnetometrici) applicabili allo studio dei beni culturali
OF 2) Comprendere i principi di base delle tecniche informatiche utilizzate per l'elaborazione e visualizzazione dei dati geofisici
OF 3) Comprendere le caratteristiche geologiche dei siti di interesse archeologico e culturale, e come le tecniche geofisiche possano essere utilizzate per monitorare i processi naturali che influenzano la conservazione e l'integrità del patrimonio
B – Capacità applicative
OF 4) Saper dedurre la tecnica geofisica più appropriata per ogni tipologia di sito archeologico o bene culturale
OF 5) Risolvere problemi relativi alla progettazione e realizzazione di indagini geofisiche non invasive, considerando le specifiche esigenze del patrimonio
OF 6) Essere in grado di collaborare all’applicazione di tecniche e metodi geofisici per l’acquisizione dei dati in campo e contribuire alla loro elaborazione e interpretazione, utilizzando strumenti informatici di base e rispettando le normative di tutela del patrimonio culturale
C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di interpretare i risultati delle indagini geofisiche, tenendo conto del contesto storico, archeologico e geologico del sito
OF 8) Integrare le conoscenze acquisite per valutare l’efficacia delle indagini e proporre soluzioni ottimali per la conservazione e il monitoraggio del patrimonio
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare i risultati delle indagini geofisiche in modo chiaro e comprensibile a un pubblico scientifico e non scientifico
OF 10) Essere in grado di presentare i dati e le conclusioni delle indagini in modo efficace, utilizzando supporti visivi e tecniche di visualizzazione dei dati
OF 11) Saper collaborare e comunicare in modo efficace con professionisti di altre discipline (geologi, archeologi, restauratori) nell’ambito di progetti di conservazione e valorizzazione del patrimonio
E - Capacità di apprendere
OF 12) Avere la capacità di consultare e utilizzare risorse scientifiche e tecniche relative alla geofisica applicata ai beni culturali
OF 13) Avere la capacità di aggiornarsi costantemente sulle tecnologie emergenti e sulle nuove metodologie di indagine geofisica

Gli studenti acquisiranno familiarità con i principali metodi geofisici non invasivi, come geoelettrico, elettromagnetico, georadar, sismico, gravimetrico e magnetometrico, e comprenderanno le tecniche informatiche per l’elaborazione e la visualizzazione dei dati. Impareranno a valutare le caratteristiche geologiche dei siti e a scegliere la metodologia più appropriata per ogni contesto, progettando e realizzando indagini sul campo rispettose delle normative di tutela. Saranno in grado di interpretare i risultati ottenuti considerando il contesto storico, archeologico e geologico, di integrare le conoscenze acquisite per proporre soluzioni efficaci di conservazione e monitoraggio e di comunicare i risultati in modo chiaro a pubblici scientifici e non. Infine, il corso promuove la collaborazione interdisciplinare con archeologi, geologi, restauratori e altri professionisti, e incoraggia la capacità di aggiornamento continuo sulle nuove tecnologie e metodologie nel campo della geofisica applicata ai beni culturali.

Conoscenze di base in matematica, fisica e scienze della Terra, con particolare riferimento ai principi della geologia. Concetti fondamentali di archeologia, al fine di comprendere il contesto di applicazione delle tecniche geofisiche ai beni culturali.

• Introduzione alla Geofisica Applicata ai Beni Culturali: panoramica delle tecniche di prospezione geofisica, metodi attivi e passivi, principali ambiti di applicazione. Concetti di problema diretto e inverso.
• Metodo gravimetrico: principi e applicazioni; il campo gravitazionale terrestre; tecniche di misura e rilievo; correzione ed elaborazione dei dati, calcolo e filtraggio delle anomalie; interpretazione e applicazioni alla rilevazione di vuoti e strutture sotterranee.
• Metodo magnetico: il campo magnetico terrestre e la magnetizzazione delle rocce; strumenti e tecniche di misura; interpretazione delle anomalie magnetiche; applicazioni alla localizzazione di strutture archeologiche sepolte e di materiali antropici.
• Metodi elettrici: conduzione elettrica nei materiali geologici; resistività delle rocce e legge di Archie; prospezione geoelettrica in corrente continua (metodo della resistività), principi e applicazioni; metodi del Potenziale Spontaneo e della Polarizzazione Indotta; applicazioni allo studio di siti archeologici e al monitoraggio del degrado strutturale.
• Metodi elettromagnetici (EM): richiami di elettromagnetismo; metodi EM a induzione, VLF, energizzazione impulsiva; georadar: principi, tecniche di acquisizione, elaborazione ed interpretazione dei dati; applicazioni in ambito archeologico, architettonico e per la diagnostica dei manufatti.
• Metodi sismici: onde elastiche e loro propagazione; metodi a rifrazione e a riflessione; onde di superficie e tecniche attive e passive (HVSR, MASW); applicazioni alla caratterizzazione di fondazioni, strutture murarie e sottosuolo archeologico.
• Idrogeofisica: contributo della geofisica allo studio e alla gestione delle risorse idriche sotterranee; applicazioni in contesti archeologici e ambientali; indagini direct-push e tecniche ad alta risoluzione; casi studio.
• Strumentazione e casi studio: illustrazione degli apparati utilizzati, delle modalità di acquisizione, analisi, processing e interpretazione dei dati; esempi applicativi su siti archeologici e beni culturali.

Materiale fornito dal docente e condiviso sulla piattaforma Google Classroom.
Letteratura e materiale bibliografico reso disponibile durante la frequentazione del corso.
Testo di riferimento: Introduction to Applied Geophysics - H.R. Burger, A.F. Sheehan, C.H. Jones, W.W. Norton & Company; ISBN: 0393926370.

Lezioni frontali: 40 ore;
Esercitazioni: 12 ore.

Frequenza non obbligatoria ma consigliata.

L’esame si articola in due parti:
Presentazione individuale: lo studente elabora e discute una breve presentazione relativa a un caso studio, scelto fra gli argomenti e le tecniche trattate nel corso. La presentazione deve evidenziare la capacità di collegare principi teorici, metodologie e applicazioni pratiche.
Colloquio orale: verifica delle conoscenze teoriche acquisite durante le lezioni, con attenzione ai principi fisici, alle procedure di acquisizione ed elaborazione dei dati e alle applicazioni nel campo della conservazione del patrimonio.
La valutazione complessiva terrà conto dei contenuti, della qualità della presentazione, della chiarezza espositiva e delle competenze dimostrate nella pianificazione di indagini geofisiche e nell’interpretazione di dati e anomalie.

Durante il corso di Geofisica applicata ai beni culturali, gli studenti saranno chiamati a riflettere su diverse tipologie di domande, sia teoriche sia applicative. Potranno essere invitati a spiegare i principi fisici alla base dei principali metodi geofisici e a illustrare come le caratteristiche geologiche di un sito possano influenzare la scelta della tecnica più appropriata. Verranno proposte domande che richiedono di interpretare dati geofisici e di integrarli con informazioni storiche, archeologiche e geologiche, valutando l’efficacia delle indagini e suggerendo possibili soluzioni per la conservazione e il monitoraggio dei beni culturali. Altre domande mireranno a sviluppare competenze comunicative e collaborative, chiedendo agli studenti di presentare i risultati delle indagini in modo chiaro, sia a un pubblico scientifico sia non scientifico, e di discutere come collaborare efficacemente con professionisti di diverse discipline. Infine, le domande incoraggeranno la capacità di apprendere in modo autonomo, consultando risorse scientifiche aggiornate e riflettendo su nuove tecnologie e metodologie di indagine geofisica.

• Introduzione
  alla Geofisica Applicata: Panoramica delle tecniche di prospezione
  geofisica. Metodi attivi e passivi. Ambiti di applicazione. Il problema diretto
  e inverso nella geofisica applicata (6 ore).


• Metodo
  gravimetrico: principi e applicazioni. Il campo gravitazionale
  terrestre; misurazione relativa del campo gravitazionale; tecniche per
  l'esecuzione dei rilievi gravimetrici; correzione ed elaborazione dei dati,
  calcolo e filtraggio delle anomalie; interpretazione (6 ore).


• Metodo
  magnetico: Il campo magnetico terrestre. La magnetizzazione delle
  rocce. Tecniche di misura in magnetometria. Magnetometri. Campo magnetico
  generato da corpi magnetizzati a simmetria sferica. Interpretazione delle
  anomalie magnetiche. Esempi di applicazione della prospezione magnetica per
  l'individuazione di corpi sepolti in aree archeologiche (6 ore).


• Metodi
  elettrici: Meccanismi di conduzione nelle rocce: conduttori metallici,
  semiconduttori, dielettrici (isolanti), elettroliti solidi e liquidi. La
  resistività delle rocce. Equazioni generali: legge di Archie. Prospezione
  geoelettrica in corrente continua: metodo della resistività, principi e
  applicazioni (8 ore). 


• Metodi
  elettromagnetici (EM): Richiami di elettromagnetismo. Metodi EM a
  induzione. Metodi basati sull'analisi delle VLF. Metodi con energizzazione
  impulsiva. Il Georadar. Esecuzione delle misure, trattamento dei dati e
  interpretazione; Metodo del Potenziale Spontaneo, principi ed applicazioni;
  Metodo della Polarizzazione Indotta, principi ed applicazioni; Esempi di
  applicazione (6 ore). 


• Metodi
  sismici: natura, caratteristiche e propagazione delle onde elastiche;
  metodo a rifrazione; metodo a riflessione; onde di superficie, tecniche attive
  e passive, MASW, applicazioni (8 ore);


• Illustrazione
  degli apparati strumentali e delle modalità di acquisizione, analisi,
  processing ed interpretazione di dati geofisici per lo studio di casi reali
  (12 ore).