A High-Resolution UAV LiDAR Survey for Identifying Quarry Features in the Colli Euganei, Italy: Comparative Analysis and Case Studies of Two Breccia Quarries

This thesis presents an analysis of quarry features in the Colli Euganei, Veneto, Italy, focusing on the application of high-resolution UAV LiDAR surveys. The research identified and characterized 89 potential quarry sites through remote sensing, with a particular emphasis on quarries associated with breccia stone materials in the central and eastern regions of the Colli Euganei. A comparative analysis between high-resolution UAV LiDAR and publicly available, lower-resolution LiDAR data demonstrated significant advantages in spatial resolution, which enhanced the identification, visualization, and interpretation of quarry features. The methodology involved detailed UAV LiDAR surveys and point cloud processing to generate high-resolution digital terrain models (DTMs), allowing for more precise quarry identification and analysis. The comparative study revealed substantial improvements in detecting subtle quarry features and interpreting their spatial context using high-resolution data. Fifty of the identified quarry features were further analyzed through statistical analysis, revealing clear distinctions between presumed modern quarries and a diverse range of historic sites. This statistical differentiation, supported by qualitative assessments of proximity and feature characteristics, underscored the variety in form and size of historic quarries. A smaller number of sites were validated through field surveys, which confirmed a high likelihood that the remotely identified features were indeed quarries. Additionally, two prominent breccia quarries were selected for in-depth case studies to demonstrate the value of site-specific analysis using high-resolution LiDAR data. These case studies examined the physical characteristics, spatial distribution, and hypothesized functional roles of the quarries, suggesting that both were integral to Roman-period extraction activities, particularly for the collection of pozzolanic additives used in mortars. This research highlights the significant advantages of UAV LiDAR in archaeological investigations, particularly in forested environments, for both regional landscape analysis and detailed site-specific studies. The results underscore the importance of high-resolution remote sensing for uncovering subtle anthropogenic features and enhancing our understanding of historical quarry landscapes.

Questa tesi presenta un'analisi delle caratteristiche delle cave nei Colli Euganei, Veneto, Italia, con particolare attenzione all'applicazione di rilievi LiDAR UAV ad alta risoluzione. La ricerca ha identificato e caratterizzato 89 potenziali siti di cava attraverso il telerilevamento, con un'enfasi specifica sulle cave associate ai materiali lapidei costituiti da breccia vulcanica nelle regioni centrali e orientali dei Colli Euganei. Un'analisi comparativa tra i dati LiDAR UAV ad alta risoluzione e quelli LiDAR a bassa risoluzione disponibili pubblicamente ha dimostrato vantaggi significativi in termini di risoluzione spaziale, migliorando notevolmente l'identificazione, la visualizzazione e l'interpretazione delle caratteristiche delle cave. La metodologia ha previsto rilievi dettagliati con LiDAR UAV e l'elaborazione delle nuvole di punti per generare modelli digitali del terreno (DTM) ad alta risoluzione, consentendo un'identificazione e un'analisi più precisa delle cave. Lo studio comparativo ha rivelato notevoli miglioramenti nell'individuazione di caratteristiche sottili delle cave e nell'interpretazione del loro contesto spaziale grazie ai dati ad alta risoluzione. Cinquanta delle cave identificate sono state ulteriormente analizzate attraverso analisi statistiche, rivelando chiare distinzioni tra le cave presunte moderne e un'ampia gamma di siti storici. Questa differenziazione statistica, supportata da valutazioni qualitative di prossimità e caratteristiche delle strutture, ha sottolineato la varietà di forme e dimensioni delle cave storiche. Un numero limitato di siti è stato verificato tramite rilievi sul campo, che hanno confermato l'elevata probabilità che le caratteristiche identificate da remoto fossero effettivamente cave. Inoltre, due importanti cave di breccia sono state selezionate per studi approfonditi al fine di dimostrare il valore dell'analisi sito-specifica utilizzando dati LiDAR ad alta risoluzione. Questi studi di caso hanno esaminato le caratteristiche fisiche, la distribuzione spaziale e i ruoli funzionali ipotizzati delle cave, suggerendo che entrambe fossero essenziali per le attività estrattive nel periodo romano, in particolare per la raccolta di additivi pozzolanici utilizzati nelle malte. Questa ricerca evidenzia i notevoli vantaggi del LiDAR UAV nelle indagini archeologiche, in particolare in ambienti forestali, sia per l'analisi del paesaggio su scala regionale che per studi dettagliati sito-specifici. I risultati sottolineano l'importanza del telerilevamento ad alta risoluzione per scoprire caratteristiche antropiche sottili e migliorare la comprensione dei paesaggi di cava storici.