Titolo presentazione sottotitolo La fotogrammetria da drone come strumento di. Milano, XX mese 20XX. monitoraggio delle aste fluviali

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1 Titolo presentazione sottotitolo La fotogrammetria da drone come strumento di Milano, XX mese 20XX monitoraggio delle aste fluviali

2 INTRODUZIONE A causa dei cambiamenti climatici, sono in aumento i fenomeni estremi di precipitazione sul Nord Italia, con gravi effetti sulla sicurezza del territorio. I dati territoriali a disposizione, soprattutto lungo le aste fluviali, non sono sempre sufficienti a prevedere i rischi legati a eventi di questo tipo. Questo lavoro preliminare si propone di valutare l impiego della fotogrammetria da drone come strumento alternativo per l acquisizione di dati volti a supportare analisi idrogeologiche e strutturali di zone fluviali potenzialmente a rischio.

3 INTRODUZIONE Per fare ciò, si è svolto un test operativo su un tratto del fiume Nure soggetto all alluvione del settembre L obiettivo del test è quello di realizzare un Modello Digitale del Terreno (DTM) della zona alluvionata, per confrontarlo con i dati già disponibili acquisiti con tecniche tradizionali e verificarne la qualità e l affidabilità.

4 CAMBIAMENTI CLIMATICI IN EMILIA-ROMAGNA E NELLA PROVINCIA DI PIACENZA Estremizzazione dell andamento degli eventi meteorologici: - Diminuzione del volume annuale di precipitazione - Diminuzione dei giorni con precipitazioni nella media o inferiori - Siccità nei mesi estivi - Aumento di eventi di precipitazione intensi ed estremi Fonte: rapporto Arpa ER

5 L ALLUVIONE DEL 14/09/2015 SUL BACINO DEL FIUME NURE Causata da un evento di precipitazione eccezionale nei bacini montani di Trebbia, Nure e Aveto con cumulate oltre i 200 mm/6h (tempo di ritorno stimato 500 anni). Sul fiume Nure si è verificata la propagazione di un onda di piena impulsiva che ha provocato diverse esondazioni e danni agli edifici e alle infrastrutture lungo tutto il corso del fiume. Fonte: rapporto Arpa ER

6 IL GRADO DI CONOSCENZA DELLA RETE FLUVIALE Allo stato attuale, i migliori dati territoriali a disposizione lungo le aste fluviali sono rilievi LiDAR (risoluzione ~ 1 p.to/m 2, accuratezza altimetrica ± 15 cm, accuratezza planimetrica ± 30 cm). Tuttavia, la copertura di queste informazioni è in molte zone del tutto assente, il che rende necessario individuare una modalità alternativa di acquisizione di dati che molto spesso è data dalla Cartografia Tecnica Regionale (CTR) con precisione insufficiente per effettuare analisi idrologiche Fonte:

7 PRODUZIONE DI MODELLI DIGITALI DEL TERRENO (DTM) Misura della Cartografia Rilievo Topografico Rilievo Fotogrammetrico Metodologia Strumentazione impiegata Quantità misurabile di dati Automazione Del metodo Scansione Scanner Elevata Buona (in modalità semiautomatica) Digitalizzazione Topografia Classica Geodesia Spaziale Approccio Digitale Tavolo digitalizzatore Accuratezza del metodo Media (in funzione di qualità/scala della carta e solo se in modalità semiautomatica) Elevata Scarsa Media (in funzione di qualità/scala della carta) Stazione totale Media Nulla Elevata GPS Media Nulla Elevata Stazione digitale Molto elevata Ottima Buona/elevata Buona/elevata Telerilevamento Ripresa Spaziale Elaborazione digitale delle immagini Elevata Ottima Media

8 PRODUZIONE DI MODELLI DIGITALI DEL TERRENO (DTM) LIDAR o FOTOGRAMMETRIA?

9 PRODUZIONE DI MODELLI DIGITALI DEL TERRENO (DTM) Misura della Cartografia Rilievo Topografico Rilievo Fotogrammetrico Metodologia Strumentazione impiegata Quantità misurabile di dati Automazione Del metodo Scansione Scanner Elevata Buona (in modalità semiautomatica) Digitalizzazione Topografia Classica Geodesia Spaziale Approccio Digitale Tavolo digitalizzatore Accuratezza del metodo Media (in funzione di qualità/scala della carta e solo se in modalità semiautomatica) Elevata Scarsa Media (in funzione di qualità/scala della carta) Stazione totale Media Nulla Elevata GPS Media Nulla Elevata Stazione digitale Molto elevata Ottima FOTOGRAMMETRIA DA Buona/elevata DRONE Buona/elevata Telerilevamento Ripresa Spaziale Elaborazione digitale delle immagini Elevata Ottima Media

10 TIPOLOGIE DI VELIVOLI PER APPLICAZIONI FOTOGRAMMETRICHE PESO PROPULSIONE STRUTTURA Microdroni: inferiore a 5 kg Senza motore Ala Fissa Minidroni: da 5 a 30 kg Motore elettrico Motore a Combustione Interna (ICE) Ala Rotante (multicotteri)

11 TIPOLOGIE DI SENSORI - Camere a spettro visibile (RGB) - Camere termiche - Camere multispettrali - Camere a infrarosso (NIR) - Scanner laser (LiDAR)

12 GEOREFERENZIAZIONE - Georeferenziazione diretta con sistemi GNSS/INS presenti a bordo del velivolo: scarsa precisione - Georeferenziazione indiretta attraverso l impiego di Ground Control Points (GCPs): maggiore impegno umano=costo - Georeferenziazione con sistemi RTK/PPK: georeferenziazione diretta con sistemi GPS differenziali a bordo

13 MODIFICA DEL DRONE PARROT DISCO

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15 SITO DEL TEST OPERATIVO Tratto della SP 654 divorato dalla piena, tra Ponte dell'olio e Bettola

16 TEST OPERATIVO: ACQUISIZIONE DEI DATI Le immagini sono state acquisite con un drone Parrot Bebop 2. La georeferenziazione è stata eseguita con il metodo dei GCPs utilizzando 12 punti d appoggio. Sono stati effettuati tre voli per un totale di 577 immagini acquisite.

17 TEST OPERATIVO: ACQUISIZIONE DEI DATI Le immagini sono state acquisite con un drone Parrot Bebop 2. La georeferenziazione è stata eseguita con il metodo dei GCPs utilizzando 12 punti d appoggio. Sono stati effettuati tre voli per un totale di 577 immagini acquisite.

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19 ELABORAZIONE CON SOFTWARE FOTOGRAMMETRICO Pix4D MAPPER 1: INITIAL PROCESSING Importare le immagini e le coordinate dei GCPs (sistema WGS84) Allineamento delle immagini e generazione Nuvola di punti sparsa ( punti 3D). Errore medio di georeferenziazione ~ 0.05 m

20 ELABORAZIONE CON SOFTWARE FOTOGRAMMETRICO Pix4D MAPPER 2: POINT CLOUD DENSIFICATION & MESH Generazione Nuvola di punti densa ( punti 3D), che è in grado di modellizzare compiutamente la zona di indagine. Generazione della Mesh che consiste nella triangolarizzazione dell insieme dei punti in una rete tridimensionale, la quale consente di ricostruire numericamente la superficie indagata.

21 ELABORAZIONE IN Pix4D 3: DSM & ORTHOMOSAIC - DSM : Modello Digitale di Superficie - DTM: Modello Digitale del Terreno - Ortofoto: fotografia aerea geometricamente corretta e georeferenziata. DSM DTM Ortofoto

22 MODELLAZIONE IN AMBIENTE GIS: CONFRONTO DTM OTTENUTO DAL RILIEVO CON DATI CARTOGRAFICI REGIONALI (DBT RER) - Precisione DTM fotogrammetrico: 0.05 m - Precisione dato tecnico regionale: 0.60 m Risoluzione maggiore (curve con equidistanza 1m invece di 5 m)

23 MODELLAZIONE IN AMBIENTE GIS: SCENARI DI ALLAGAMENTO Ricostruzione di 6 livelli di piena con piani quotati: mslm (blu) mslm (azzurro) mslm (verde) mslm (giallo) mslm (arancio) mslm (rosso)

24 CONCLUSIONI: RISULTATI RAGGIUNTI DAL TEST Alla luce di quanto analizzato, si può affermare che la fotogrammetria da drone risulta un buono strumento per l acquisizione di dati territoriali volti ad indagini sul rischio idrologico e idrogeologico dei siti fluviali. Nel test infatti l errore medio di georeferenziazione è di circa 5 cm, paragonabile alla dimensione dell impronta del pixel sul terreno (GSD=5 cm). I rilievi LiDAR in media hanno precisione inferiore. Anche la risoluzione del dato è a vantaggio della fotogrammetria. Nel rilievo realizzato durante il test si è ottenuta una risoluzione ~ 20 p.ti/m 2 mentre la risoluzione dei modelli LiDAR raramente supera 1 p.to/m 2.

25 GRAZIE PER L ATTENZIONE!