Elaborazione e analisi dei dati delle rilevazioni

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1 Elaborazione e analisi dei dati delle rilevazioni Ing. Davide Zorzetto General Manager Airmap - Flight Analysis Trieste L IMPIEGO DEI DRONI NELLA PROFESSIONE DI GEOMETRA Sabato 25 Ottobre Centro Congressi NH Assago Milano

2 SETTORI DI RIFERIMENTO ED APPLICAZIONI Le soluzioni offerte dai sistemi SAPR sono utili a molteplici settori e contesti, tra i quali: Aerofotogrammetria Analisi e controllo dello stato degli edifici Analisi e controllo del territorio Analisi e controllo dello stato delle infrastrutture Protezione civile Sicurezza Aggiornamento Cartografia tecnica Termografia Remote Sensing Agricoltura di Precisione Archeologia

3 I Droni a pilotaggio remoto o autonomo, specificatamente costruiti per applicazioni fotogrammetriche e per il telerilevamento possono essere di vario tipo. MULTIROTORI ALA FISSA

4 DRONI MULTIROTORI PRINCIPALI VANTAGGI rispetto ai mezzi tradizionali (elicotteri ed aerei con pilota a bordo) minori costi di intervento in quel luogo a quell ora piste di atterraggio e decollo non necessarie possibilità di rimanere in hovering anche molto vicino all'oggetto della ripresa possibilità di fare riprese in luoghi altrimenti non accessibili riprese a bassa quota silenziosità facilità di trasporto velocità di impiego opera in settori dove in passato non si prevedeva un intevento dall alto

5 DRONI ALA FISSA PRINCIPALI VANTAGGI rispetto ai droni multirotore tempo di volo maggiore di ALMENO 3 payload superiore Strisciate più lunghe Velocità superiore Generalmente meno critico in caso di impatto al suolo CI SONO ALCUNI SVANTAGGI richiede pista di atterraggio più difficile da manovrare non sempre è possibile l impiego

6 ARCHITETTURA DEL SISTEMA SAPR PER RILIEVO DI AEROFOTOGRAMMETRICO STANDARD GIS Geographic Information System PIANIFICAZIONE ACQUISIZIONE ELABORAZIONE ORTOFOTO ORTOMOSAICI DEM, DTM NUVOLE DI PUNTI APPLICAZIONI FINALI AUTOCAD GIS Software per applicazioni Geomatiche

7 GESTIONE ATTIVITA DI VOLO

8 CASO DI STUDIO Polo Scientifico dell Università di Udine in via della Scienza MAGGIO 2013 AREA DI ACQUISIZIONE Presso il Polo Scientico dell Università di Udine Area della struttura principale= 2600 mq

9 PIANIFICAZIONE SENSORE OTTICO che avevamo a disposione! CANON POWER SHOT S100 da 12 Mpixel CMOS (1/1.7 ) 12,1 megapixel DIMENSIONE SENSORE = 7,53 x 5.64 mm DIMENSIONE PIXEL = 1.87 um PESO LORDO = 198 g CALIBRAZIONE INTERNA DISPONIBILE = SI SCELTA DRONE Payload = 300 g GIMBAL = NO Dati di assetto = DISPONIBILI GPS = singola Frequenza Tempo di Volo = 10 min PIANO DI VOLO DISPONIBILE E CARICATO A BORDO DRONE PREVISIONE COPERTURA IMMAGINI DIREZIONE DI VOLO DEL DRONE

10 ACQUISIZIONE AEROFOTOGRAMMETRICA PIANO DI ACQUISIZIONE Condizioni Metereologiche LOCALITA DATA TMEDI A C UMIDITA % VISIBILITA km VENTOMAX km/h PRESSIONESLM mb PIOGGIA mm Udine 09/05/ IMMAGINI ACQUISITE ORIENTAMENTO ESTERNO MISURATO PER OGNI IMMAGINE GSD: 2.81 cm Lat,Long, yaw,pitch,roll

11 ACQUISIZIONE GCP con GPS Il rilievo della rete dei GCP - GCP identificati dopo il volo (post mission) dalle immagini acquisite dal drone; - Rilievo dei GCP mediante posizionamento GPS L1+L2 stop&go in post-elaborazione rispetto a master locale; - Inquadramento dei GCP nel sistema UTM-F33/ETRS89 mediante collegamento del master locale alle CORS della rete FReDNet dell OGS tramite sessione GPS statica; - Post-elaborazione adottata per consentire maggior controllo di qualità della soluzione ( +/- 1 cm rms); - In produzione, NRTK costituisce la tecnica elettiva. Rilevati 24 GCP Precisione: +/- 1 cm rms Distribuzione GCP Area di Test

12 ELABORAZIONE RICOSTRUZIONE A ( VERA ) RICOSTRUZIONE B ( AL VOLO ) 27 IMMAGINI 27 IMMAGINI ORIENTAMENTO MODELLO CON GCP DI ALTA PRECISIONE ORIENTAMENTO MODELLO CON DATI GPS MISURATI A BORDO DRONE (ASSETTO CAMERE NON VINCOLATO) GENERAZIONE ORTOFOTO DA GCP DI RIFERIMENTO GENERAZIONE ORTOFOTO DA GEOREFERENZIAZIONE DIRETTA Stima dell errore di posizionamento: E,N,H media e varianza

13 ELABORAZIONE POSIZIONE DELLE PRESE RICOSTRUZIONE 3D 27 IMMAGINI Tie-points: AREA = sq km

14 ELABORAZIONE DETTAGLIO MESH DI RICOSTRUZIONE

15 Residuo (m) ELABORAZIONE GENERAZIONE ORTOFOTO UTILIZZATI 18 GCP STIMA ERRORE DIRETTAMENTE IN AMBIENTE 3D Stima errore di ricostruzione 19 cm In E,N,H RESIDUO vettore(e,n,h) Rispetto GCP de dn dh Mean 1.94E E E E-03 Variance 1.21E E E E-02 GCP

16 Residuo (m) ELABORAZIONE GENERAZIONE ORTOFOTO MISURE GPS A BORDO DRONE STIMA ERRORE DIRETTAMENTE IN AMBIENTE 3D 2.61 metri In E,N,H RESIDUO vettore(e,n,h) Rispetto GCP de dn dh Mean 2.61E E E E-01 Variance 7.47E E E E-01 GCP

17 Residuo (m) ELABORAZIONE GENERAZIONE ORTOFOTO MISURE GPS A BORDO DRONE CON correzione differenziale DGPS STIMA ERRORE DIRETTAMENTE IN AMBIENTE 3D metri In E,N,H RESIDUO vettore(e,n,h) Rispetto GCP de dn dh Mean 5.78E E E E-07 Variance 2.11E E E E-01 GCP

18 ELABORAZIONE - VERIFICA ANALISI DEI DATI OEM5 GPS DIRETTO AM5 DGPS MIGLIORATO GCP5 - VERO

19 CASO DI STUDIO RILIEVO AEROFOTOGRAMMETRICO CON RETE DI APPOGGIO TOPOGRAFICA Parametri di presa aerea da Drone: VOLO da 40 m di altezza SENSORE: SONY NEX5, focale 16 mm Prese nadirali Prese a 45 Sovrapposizione trasversale 60%, longitudinale 80% Totale immagini= 204 Risoluzione a terra = 1.2 cm Stazione totale: LEICA TCR 405 angoli, distanze e nel calcolo restituisce una serie di coordinate rispetto un sistema di riferimento locale. Ha un laser per la distanza oppure infrarosso. Rilievo topografico: appoggiato ai topografi poligonale dalla quale visibe tutti i punti di controllo Poggiati e rilevati= 6 punti di controllo.

20 19 m MOSAICO IMMAGINI RICOSTRUZIONE SFM ORTOFOTO 28 m

21 RILIEVO DISPONIBILE SU CLOUD GIS CLOUD GIS AIRMAP GROUP

22 MISURE REALI AUTOCAD VERIFICA PUNTI DI MISURA A TERRA ed uso ORTOFOTO IN AUTOCAD: ERRORE DI RILEVO MASSIMO CALCOLATO = 3.5 cm MISURE REALI AUTOCAD

23 OSSERVAZIONI FINALI Problemi riscontrati nell uso dei software di ricostruzione fotogrammetrica: 1) Texture SE SCARSA, ASSENTE, SUPERFICI LUCIDE l algoritmo SFM ha difficoltà * Buona una muratura in pietra, in generale superfici dove siano riconoscibili un elevato numero di punti omologhi (ovvero forme e colori) a livello di singolo punto su immagine o altra. 2) Problema delle ombre (TEXTURE): l ombra in vari momenti crea ambiguità nell algoritmo. Va pianificato quanto piu possibile l assenza. Inoltre l ombra molto marcata restituisce immagini poco leggibili. Sulla ortofoto identifica strutture ed oggetti che non esistono: questo implica disturbi e errori nella individuazione automatica degli oggetti

24 Errori in fotogrammetria (OMBRE)

25 GRAZIE PER L'ATTENZIONE Venite a trovarci allo STAND 49