Moderne soluzioni per la fotogrammetria digitale aerea mapping da foto digitali e generazione di modelli 3D

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1 Moderne soluzioni per la fotogrammetria digitale aerea mapping da foto digitali e generazione di modelli 3D 1/12

2 Cartografia UAV mapping Lo studio Esageo opera da più di trent anni nel settore della topografia e dell assistenza alla progettazione di opere civili (strade, cave, discariche, urbanizzazioni, espropri) ed ha messo a disposizione nel tempo la propria professionalità contribuendo alla realizzazione, solo per citarne alcune, di opere quali la nuova Fiera di Rimini, le nuove darsene di Rimini e di Cattolica, la Secante di Cesena, la Tangenziale di Forlì, la terza corsia A14, la Provinciale di Gronda, rilievi per il Trasporto Rapido Costiero tratto Rimini-Riccione (T.R.C.) ecc. L esigenza unita alla necessità di fornire sempre più informazioni sul territorio nel minor tempo possibile al cliente/progettista, ha recentemente portato lo Studio Esageo a dotarsi di un drone ad ala rigida per rilievi aerofotogrammetrici. Tale metodologia rappresenta una nuova frontiera della topografia nella quale lo Studio crede molto in quanto consente di realizzare rilievi di grande estensione a costi decisamente contenuti. In effetti, tramite prese fotografiche a bassa quota, è oggi possibile rilevare ampie zone di territorio con un grado di precisione e di dettaglio simili a quelli della topografia tradizionale fatta a terra, ma in tempi molto più rapidi e soprattutto raccogliendo una quantità di informazioni sul territorio decisamente superiori. Grazie a questa nuova tecnologia, unita a quella del GPS necessaria per la georeferenziazione in un qualunque sistema di riferimento, si possono facilmente ottenere nuvole di punti (assimilabili a quelle che si ottengono col laser scanner), ortofoto georeferenziate, mesh tridimensionali, profili del terreno ecc. Per quanto riguarda la scelta del drone, ci si è rivolti al prodotto di gamma più alta della ditta Sensefly (ora acquisita da Parrot leader mondiale del mercato dei droni) ed in particolare sull Ebee, ultimo nato di casa Sensefly. ebee 2/12

3 Caratteristiche Principali Apertura alare 96cm Meno di 700g di peso al decollo Camera da 16MP (integrabile), controllata elettronicamente Batterie ai polimeri di litio Fino a 45 minuti di autonomia di volo Velocità di crociera 36-57km/h (10-16m/s) Fino a 45km/h (12m/s) di resistenza al vento fino a 3km di copertura radio Area rilevata per ogni volo 80/100 Ha Atterraggio lineare e circolare Foto oblique Sistema proprietario assistito per la pianificazione/simulazione del volo Risoluzione a terra delle immagini da 4-30cm/pixel (in base alla quota di volo) Si tratta di un drone ad ala rigida totalmente autosufficiente capace di muoversi nel cielo e, allo stesso tempo, di realizzare una mappa a tutti gli effetti del territorio sottostante. Tramite un programma dedicato è infatti possibile impostare, interfacciandolo con le mappe di Google Earth o similari, il percorso che l'ebee deve compiere per effettuare il rilievo. Piano di volo 3/12

4 Una volta decollato, il drone robotico inizia il suo volo che può durare fino a un massimo di 45 minuti fotografando la zona sottostante e creandone una dettagliatissima descrizione, sia in due dimensioni (ortofoto) che in 3D (nuvola di punti, mesh). Il drone possiede un intelligenza artificiale in grado di farlo operare in tutta sicurezza. Infatti qualora riscontrasse un qualunque tipo di problema in volo (anomalie sulla macchina fotografica, scarsità di autonomia ecc), esso è in grado di tornare sul punto di partenza ed atterrare autonomamente seguendo i parametri impostati per l atterraggio stesso. In ogni caso grazie alla sua leggerezza (è il drone più leggero in assoluto) ed alla bassa velocità di volo, l ebee è sicuramente il drone meno offensivo che esista in commercio. Ogni fase di volo del drone è gestita su PC sia in fase di pianificazione del volo (individuazione della zona da rilevare, definizione dei parametri di quota, risoluzione a terra dei pixel ecc., modalità di decollo ed atterraggio), sia durante il volo vero e proprio. Il drone non dispone necessariamente di radiocomando, ma è in continuo contatto radio con un PC sul quale è possibile seguire in tempo reale lo stato di avanzamento della missione, la posizione degli scatti, la quota di volo, la quantità di carica della batteria, il tempo residuo per ultimare la missione ecc. In caso si verifichi qualunque problema durante il volo, dal PC è possibile mettere in pausa la missione, farla riprendere, richiamare il drone in atterraggio secondo il piano di volo preordinato. Una volta atterrato il drone, non resta che scaricare le foto dalla macchina fotografica da 16 megapixel alloggiata al suo interno e dare inizio alle fasi di post processing. Post processing Per quanto riguarda invece i software di gestione, ci si è forniti del pacchetto completo prodotto dalla Menci Software, azienda particolarmente all avanguardia in questo settore. Con l avvento del drone è cominciata per Esageo una nuova avventura nel mondo dei rilievi finalizzati sia alla redazione di stati di fatto per contabilizzazione di scavi all interno di cave o discariche, sia alla progettazione stradale o più in generale alla grande progettazione civile. Un dettaglio particolarmente apprezzabile è che già in fase di progettazione preliminare, lo Studio Esageo è in grado di fornire al cliente/progettista (gratuitamente) un semplice software per poter subito vedere il territorio interessato in 3D direttamente sul proprio PC, 4/12

5 effettuare su di esso le prime misure utili e fare le prime scelte utilizzando direttamente tutte le informazioni che l immagine 3D contiene. Utilizzando dei target a terra rilevati con GPS, è poi possibile georeferenziare l ortofoto in un qualunque sistema di coordinate interessi il Committente. (Gauss-Boaga, U.T.M., Catastale) Le operazioni di post processing proseguono poi andando a generare un modello digitale del terreno 5/12

6 Ed ancora andando generando le curve di livello e la Mesh 3D Attraverso una stazione dotata di monitor 3D ed occhiali 3D attivi, è poi possibile anche, collimando il medesimo punto su fotogrammi diversi, andare a vettorializzare in maniera precisa la quota dei punti disegnando entità vettoriali (punti, linee, polilinee) esportabili nei comuni formati DXF o DWG facilmente gestibili in ambiente Autocad. Tutte le elaborazioni sono comunque esportabili nei più comuni formati. 6/12

7 Principali formati di esportazione DSM/DTM (GeoTIFF, AAIGrid) Nuvola di punti (ASCII XYZ, ASCII XYZRGB, LAZ/LAS,) gestibili in ambiente Autocad Curve di livello (dwg, dxf) Profili e sezioni (dwg, dxf) Ortofoto (tif, jpg) gestibili in ambiente Autocad Esportazione su Google Earth delle ortofoto Mesh (obj, vtp, ply) Fornitura software Scanview gratuito per editing delle mesh 3D Nuove possibilità Un grande vantaggio di questa tecnologia, è anche quello di rendere rilevabili a costi contenuti, territori particolarmente ostici che con le tradizionali metodologie risulterebbero, di fatto, sostanzialmente inaccessibili ed economicamente molto onerosi. 7/12

8 Campi applicativi Le possibilità di applicazione e sviluppo di questa tecnologia, sono pressoché infinite essendo essa così recente. Basti pensare che, a seconda della sensoristica montata sul drone, è già possibile oggi con una fotocamera ad infrarossi, valutare velocemente nel campo dell agricoltura lo stato di salute delle piante o, nel campo dei rilievi fluviali, monitorare l erosione delle sponde di un fiume. Altri possibili campi di applicazione possono essere sicuramente quello della protezione civile, quello delle analisi termografiche dei tetti e degli impianti fotovoltaici, quello dell individuazione di discariche abusive, quello della mappatura dei danni conseguenti ad eventi calamitosi e chissà quanti altri ancora. Solo per restare nel campo della progettazione, montando una ortofoto particolarmente dettagliata su di un progetto e sulla mappa catastale, si possono avere una grande quantità di informazioni utili sia alla progettazione stessa che, ad esempio, un ausilio fondamentale alla redazione degli stati di consistenza (in caso di espropri). 8/12

9 Alcune realizzazioni Ortofoto rotatoria realizzata sovrapposta al progetto (As built, contabilità) 9/12

10 Ortofoto tratto di spiaggia (ripascimento scogliere, manufatti su aree demaniali) 10/12

11 Mesh tridimensionale cava di calcare (monitoraggio, contabilità scavi, profili, sezioni, sicurezza fronti cava) 11/12

12 Discariche (avanzamento coltivazione, monitoraggio, progettazione, profili, sezioni) 12/12

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