Ispezione Ponti. Fig 3 Distanza Veicolo Base GPS di riferimento, in ascissa è riportato il tempo e in ordinata la distanza in km

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1 Committente: Provincia di Napoli (Politecnica SpA) Obiettivo del progetto: Uno dei settori di maggiore potenzialità per l utilizzo delle tecnologie di rilievo del Mobile Mapping System SCANNER è quella finalizzata all ispezione e al disegno as-built delle opere d arte e in particolare dei ponti. In questo documento viene descritta la metodologia applicata per alcuni ponti della Provincia di Napoli. Metodologia e strumentazioni: Road-SCANNER permette il rilievo laser scanner tridimensionale in movimento, pertanto il sistema è perfetto per il rilievo di infrastrutture stradali quali ponti, viadotti etc, poiché è possibile eseguire i lavori senza interrompere il flusso di traffico, condizione spesso necessaria per i rilievi eseguiti con metodologia tradizionale. Il rilievo è stato eseguito passando col veicolo su tutte le strade percorribili interessate dall opera. Per i ponti che oltrepassano ostacoli non percorribili (ad es. fiumi o linee ferroviarie) il rilievo è stato eseguito unicamente nella parte superiore dell opera. E Fig.1 Esempio della densità dei punti laser sulla struttura in corso una campagna di rilievi integrativi con metodologia tradizionale, ovvero con scansioni statiche. La velocità di registrazione del laser scanner utilizzato (Faro Photon 120) è pari a 120mila punti al secondo, acquisiti con una velocità di rotazione dello specchio pari a 60Hz. Questo significa che le opere sono state rilevate con 60 linee di scansione formate da circa 2000 punti tridimensionali. Tenendo conto della velocità di rilievo, compresa fra i 5 e i 15 km/h, la distanza fra ogni linea di scansione è compresa fra i 2 e i 7 cm, con una densità di punti sull opera praticamente paragonabile ad una scansione laser scanner statica (Fig.1). Il rilievo nella parte inferiore dell opera è stato eseguito sulla corsia di emergenza in modo da non ostacolare minimamente il traffico e poter procedere in sicurezza a basse velocità. (Fig.2). Per alcune opere è stato possibile eseguire più di due passaggi nella parte inferiore, come nel caso dell opera 2 (Asse Mediano) che presenta 4 corsie per nella parte inferiore. Ad ognuno dei differenti passaggi vengono assegnati i relativi Filmati eseguiti con 7 camere ad alta definizione e la relativa nuvola di punti. Georeferenziazione del Rilievo: Il Roadscanner dispone di una piattaforma inerziale e di un ricevitore GPS per registrare il proprio assetto e la propria posizione ad una frequenza di 100Hz.La conoscenza della posizione e dell assetto del veicolo permette la georeferenziazione diretta della nuvola di punti. In tale maniera, pur effettuando diversi passaggi, le nuvole di punti risultano già topograficamente coerenti con l opera.l inquadramento della posizione è stato eseguito tramite elaborazione cinematica dei dati; per garantire un risultato ottimale si è avuto cura di mantenere sempre sotto ai 10km la distanza fra il veicolo e la stazione GPS master di riferimento. Inoltre ogni opera è stata rilevata all interno della stessa missione cinematica, in modo da rendere minime le incongruenze di inquadramento. In Figura 3 è riportato l andamento della distanza Base-Veicolo relativamente alla prima missione di rilievo della giornata del 27 /02/2012. Ispezione Ponti Fig 3 Distanza Veicolo Base GPS di riferimento, in ascissa è riportato il tempo e in ordinata la distanza in km

2 Per garantire tale condizione è stato necessario utilizzare un ricevitore GPS doppia frequenza ausiliario (Trimble 5700) posizionato ad hoc per ogni missione di rilievo, poiché la densità delle stazioni permanenti della Regione Campania è inferiore, pertanto i dati delle stazioni permanenti sono stati utilizzati solo per l inquadramento delle stazioni master. Ogni stazionamento è stato inquadrato nel sistema di riferimento ETRF, in modo da garantire un corretto posizionamento delle opere sul territorio, eseguito nel sistema UTM fuso 33. Una volta ottenute le coordinate corrette delle traiettorie seguite, sono stati realizzati i filmati georeferenziati delle immagini. Tali filmati sono visualizzabili con i software della suite RoadSit. Tale applicativo permette l interrogazione geografica delle immagini, è pertanto possibile determinare le coordinate corrette di qualsiasi punto visualizzabile sulle immagini, sia attraverso collimazione fotogrammetrica, sia direttamente sulle nuvole di punti. Fig.4 Road-SIT Player interfaccia utente Prima elaborazione delle nuvole di punti Per ogni passaggio, sopra o sotto la struttura è stato realizzato un filmato georeferenziato ed una relativa nuvola di punti tridimensionali georeferenziati. Ognuna di queste nuvole di punti necessita però di un ulteriore fase di pulizia, poiché vengono rilevate, insieme all opera di interesse, anche una serie di informazioni che devono essere eliminate, ad esempio vegetazione, veicoli in sorpasso etc. Tale operazione viene eseguita tramite un software di elaborazione dati laser scanner, Faro Scene 4.8, fornito dalla stessa casa produttrice del Laser scanner Photon. Nella Figura 5 è riportato un esempio di come la nuvola di punti sia stata pulita da tutti gli elementi non essenziali alla ricostruzione tridimensionale dell opera. Una volta ottenute le nuvole pulite, è possibile assemblarle in modo da ricostruire l opera nella sua interezza. Questa operazione è immediata in quanto tutti i dati sono georeferenziati. Nel modello ottenuto unendo le nuvole di punti sono presenti alcune zone d ombra perché il rilievo non è stato eseguito su tutte le parti dell opera. Ad esempio, non sono state rilevate le corsie di sorpasso o le zone comprese tra le pile e le spalle. Tuttavia esse non pregiudicano la ricostruzione strutturale dell opera, come visualizzato nelle figure. Fig. 6 Unione completa delle scansioni Fig. 5 Esempio di elaborazione tridimensionale della nuvola di punti 2

3 Esempi di elaborazione tridimensionale Dalla scansione completa dell opera è possibile procedere a elaborazioni tridimensionali di dettaglio che permettono la ricostruzione accurata della struttura stessa. Il programma di elaborazione tridimensionale delle nuvole di punti ha numerose funzioni per il trattamento dei dati, ad esempio sono presenti strumenti automatici per la ricostruzione di elementi geometrici non scansiti al 100% ma di cui si può intuire la geometria. Nell esempio seguente viene descritta la procedura di ricostruzione di una pila, scansita unicamente nella parte anteriore. In Figura 7 è evidenziata la procedura di sezionamento del modello tridimensionale. Ispezione Ponti Nella seguente figura è indicato un esempio del modello tridimensionale completo ottenuto dal riconoscimento semi-automatico delle forme, completato con un semplice editing manuale in corrispondenza delle zone d ombra. Fig.7 -SezionI con un piano Fig. 8 Ricostruzione del modello tridimensionale completo La stessa procedura viene applicata a tutte le parti strutturali, travi, appoggi, spalle etc. Una applicazione molto significativa è il Riconoscimento e relativo dimensionamento geometrico delle zone ammalorate. Ad esempio, nella seguente figura è evidente un distacco del cls. La seconda figura è ottenuta mediante creazione di una mesh direttamente sulle nuvole di punti. Su tale superficie si possono naturalmente fare tutte le misurazioni relative alla lunghezza, profondità, area e volume del difetto (vedi terza figura ). Fig. 9 Individuazione dell'entità dei difetti Nelle figure seguenti sono riportati alcuni esempi di analisi tridimensionale e ricostruzione di particolari costruttivi. Fig Ricostruzione 3D di una spalla Fig Esempio di mesh su una pila 3

4 Disegno definitivo dell opera Al termine delle operazioni di elaborazione delle nuvole di punti è possibile realizzare i disegni tecnici dell opera, con tutti gli elementi quali prospetti, sezioni, ecc. Essi sono ricavati direttamente dai modelli tridimensionali ricostruiti. Nelle figure seguenti sono riportati alcuni esempi di elaborati grafici più significativi: Fig. 12 Esempio di sezione in campata Fig. 13 Esempio di sezione su pila Fig. 14 Esempio di una pianta di impalcato Fig. 15 Esempio di un prospetto 4

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