STRUTTURA OPERATIVA E PRIME ESPERIENZE NELL USO DEI DRONI NELLA PROVINCIA AUTONOMA DI TRENTO

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1 STRUTTURA OPERATIVA E PRIME ESPERIENZE NELL USO DEI DRONI NELLA PROVINCIA AUTONOMA DI TRENTO Matteo Zumiani Arrigo Avi Isabella Toschi Provincia autonoma di Trento Servizio Geologico Provincia autonoma di Trento Servizio Antincendi e Protezione Civile Fondazione Bruno Kessler Milano,

2 STRUTTURA OPERATIVA UTILIZZO DRONI SERVIZIO ANTINCENDI (VVF TRENTO h24) Attualmente il gruppo SAPR è formato da 4 piloti (per aree critiche e non) ed un coordinatore. DRONI IN USO: - DJI Mavic Pro (1/2.3-12MP) - DJI Inspire2 (1-20MP) - DJI M210 (1/2.8-2MP - 30x optical 640x512px thermal) - DJI S1000 (APS-C MP) COMPETENZE FOTOGRAMMETRICHE: - produzione ed elaborazione nuvole di punti - ortofoto orizzontali o verticali

3 COMPITI D ISTITUTO DEL SERVIZIO ANTINCENDI E PROTEZIONE CIVILE: ricerca persona incendi ed incidenti industriali e civili sopralluoghi e ricognizioni su calamità, dissesti, infrastrutture, UTILIZZO UAV DA PARTE DEL SERVIZIO GEOLOGICO: ispezione visiva di aree localizzate di pareti rocciose in alternativa all uso dell elicottero anche in situazioni di emergenza analisi qualitativa e quantitativa dei modelli tridimensionali degli ammassi rocciosi monitoraggi frane rilievi geomeccanici rilievo delle opere di difesa da caduta massi esistenti (tipologia e posizione) rapid mapping

4 UTILIZZO POTENZIALE UAV DA PARTE DEI SERVIZI PAT: rilievi geomatici monitoraggi ambientali informazioni urbanistiche documentazione di beni culturali acquisizione dati in ambito forestale/agronomico (agricoltura di precisione) SETTORI DA SVILUPPARE

5 FORTEBUSO Trento DESTRA OROGRAFICA LAGO DI PANEVEGGIO S.S. 50 Km

6 Monitoraggio volto a definire le caratteristiche cinematiche del corpo di frana.

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8 FRANA DI FORTEBUSO SEZIONE GEOLOGICA

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10 FRANA DI FORTEBUSO CARATTERISTICHE GENERALI TIPOLOGIA DI FRANA: COMPLESSA (SCIVOLAMENTO TRASLATIVO DI GROSSI BLOCCHI + RIBALTAMENTO e CROLLI al fronte dello scivolamento) SUPERFICIE: 2500 m 2 VOLUME: m 3 INIZIO MONITORAGGIO: 1998 TIPO MONITORAGGIO: TOPOGRAFICO (30 target misurati con stazione totale + 3 distanziometri laser automatici). Dal 2016 Fotogrammetria da drone VELOCITA MEDIA: 10 mm/anno

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13 FINALITA RILIEVO UAV: Ricostruire la geometria 3D del corpo di frana e documentarne nel tempo le deformazioni spaziali lente in un sito caratterizzato da difficoltà di accesso. Campagne di rilievo ogni 4-6 mesi ( spostamenti medi attesi 3-5 mm). Valutare la possibilità di eseguire rilievi geomeccanici su ammassi rocciosi, utilizzando come supporto la nuvola di punti generata con fotogrammetria. Rilievi nell ambito del progetto LEMONADE - LandslidE MOnitoriNg And Data integration, finanziato da Euregio (

14 RETE TOPOGRAFICA D APPOGGIO: Stazioni di misura (pilastrini in cemento armato localizzati in zona stabile) Target piani utilizzati come GCP/CP per il rilievo fotogrammetrico (localizzati sia in zona stabile che in area di frana)

15 16 target piani sono stati rigidamente fissati alla roccia, in modo da costituire una rete ben distribuita di punti di appoggio (Ground Control Point GCP) e di controllo (Check Point CP) per il rilievo fotogrammetrico. Il crocicchio centrale permette di misurare il centro del target con stazione totale e individuare il punto corrispondente nelle immagini acquisite da drone.

16 Il centro dei target è stato misurato con stazione totale da tre stazioni di misura, in corrispondenza dei tre pilastrini. Tramite rilievo con strumentazione GNSS, le posizioni dei pilastrini (stabili nel tempo) sono state misurate in un sistema di riferimento geografico e utilizzate per georeferire le misure dei target. Questo ha permesso di inquadrare il rilievo fotogrammetrico nello stesso sistema geografico e confrontare i prodotti generati alle varie epoche di misura.

17 I rilievi fotogrammetrici da UAV sono stati eseguiti dai VVF, utilizzando come luogo di decollo e atterraggio l area stabile a monte del corpo franoso. I voli sono stati pilotati in modalità manuale e garantendo il controllo visivo costante del mezzo durante l intera durata del volo.

18 3 campagne di rilievo: giugno 2016, ottobre 2016 e giugno 2017 VOLO UAV: VVF TRENTO DJI S1000+ con gimbal ARRIS ZHAOYUN 3 axis e fotocamera Sony Alpha6000 (voli 2016); DJI Inspire 2 e fotocamera Zenmuse X4S (volo 2017) RILIEVO TOPOGRAFICO: SERVIZIO GEOLOGICO stazione totale Leica TS30

19 TABELLA COMPARATIVA TRE RILIEVI Giugno 2016 Ottobre 2016 Giugno 2017 Area rilevata ~ 95 x 80 x 50 m ~ 100 x 85 x 60 m ~ 140 x 100 x 80 m Numero di voli Numero di immagini Ground Sampling Distance (GSD) 7 mm 8 mm 8 mm La rete fotogrammetrica: la posizione dei centri di presa durante la campagna del La distribuzione dei target: GCP (punti rossi) e CP (punti verdi).

20 ELABORAZIONE DATI FOTOGRAMMETRICI: estrazione automatica dei punti omologhi tra le immagini alla loro risoluzione originale. orientamento del blocco fotogrammetrico tramite compensazione a stelle proiettive e calcolo dei parametri di orientamento esterno, interno e addizionali (accuratezza dell orientamento valutata sui CP e pari a: ~ 5 mm in planimetria e 7 mm in altimetria). estrazione della nuvola di punti densa avente una risoluzione spaziale media inferiore a 1 cm. classificazione della nuvola di punti (roccia e vegetazione) e rimozione (filtraggio) della vegetazione. Prima del filtraggio Dopo il filtraggio

21 ANALISI MULTI-TEMPORALE DATI FOTOGRAMMETRICI: allo scopo di analizzare le differenze 3D locali tra le nuvole di punti generate alle due epoche «estreme» (giugno 2016 giugno 2017), sono stati segmentati i tre massi in corrispondenza degli spostamenti massimi (target 17, 14 e 09). sono state calcolate le distanze euclidee (3D) punto-a-punto tra le tre coppie di nuvole di punti. dalle popolazioni di distanze, sono stati infine ricavati i valori di media e deviazione standard i target del monitoraggio topografico i tre massi segmentati (spostamenti massimi)

22 ANALISI MULTI-TEMPORALE DATI FOTOGRAMMETRICI: dalle misure di monitoraggio topografico periodico, sono stati ricavati i vettori spostamento totali relativi al periodo giugno 2016 giugno Target ID Shift 06/ /2017 [mm] Gli spostamenti massimi nell intero «periodo di osservazione UAV» risultano < 2 cm Considerando il GSD medio delle immagini (~ 8 mm) e gli errori degli step di elaborazione fotogrammetrica, non è possibile allo stato attuale condurre un analisi globale rigorosa degli spostamenti a partire dai dati UAV.

23 Media: m ; Std. dev.: m Media: m ; Std. dev.: m i valori di media e deviazione standard delle distanze tra le nuvole di punti acquisite alle due epoche sono in accordo con gli spostamenti puntuali misurati sui target con monitoraggio topografico. Media: m ; Std. dev.: m è stato però rilevato un comportamento anomalo in corrispondenza del target 14, che sarà meglio analizzato in futuro «integrando» i dati delle prossime campagne.

24 MONITORAGGIO DELLA FRANA DI FORTEBUSO CON I DRONI OSSERVAZIONI CONCLUSIVE: Il lento movimento della frana richiede serie temporali di acquisizioni UAV più ampie, ai fini di poter correttamente integrare il monitoraggio topografico (puntuale) con i confronti (globali) tra le nuvole di punti fotogrammetriche. Allo stato attuale (un solo anno di osservazione) si possono effettuare confronti locali su porzioni limitate del rilievo fotogrammetrico riguardanti massi singoli (caratterizzati dagli spostamenti massimi). Nel corso del monitoraggio sono stati effetuati test con target diversi e diversi sistemi di fissaggio, per valutare la configurazione più stabile (nei confronti del tempo e degli agenti atmosferici) della rete di appoggio topografico.

25 GEOMECCANICA DA FOTOGRAMMETRIA

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27 GEOMECCANICA DA FOTOGRAMMETRIA Geomeccanica: buona corrispondenza tra i principali sistemi di discontinuità rilevati da fotogrammetria e con rilievo geomeccanico tradizionale. GEOMECCANICA TRADIZIONALE

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