Il progetto DRONI di ARPA Lombardia

Transcript

1 lunedì 11 dicembre Auditorium Testori Milano, Palazzo Lombardia - Piazza Città di Lombardia, 1 Il progetto DRONI di ARPA Lombardia Enrico Zini Dirigente U.O. Ricerca, Innovazione, Integrazione delle Conoscenze Direzione Tecnico-Scientifica ARPA Lombardia

2 Introduzione Con il progetto DRONI, ARPA Lombardia ha iniziato il percorso per acquisire, oltre ai droni ed i relativi sensori, tutte le capacità necessarie per utilizzare la tecnologia dei droni in maniera autonoma in supporto alle proprie attività di monitoraggio e controllo. L Agenzia ha indetto una procedura di gara aperta per la fornitura e la sperimentazione di droni per attività di monitoraggio e controllo ambientale che è stata aggiudicata nel 2016 alla società Aiviewgroup Srl. Il contratto, della durata di 38 mesi, comprende la fornitura di: 1 drone ad ala fissa, 1 drone multirotore e i relativi sensori. Formazione di 6 piloti (5 dell'agenzia e 1 della DG Protezione Civile). Supporto al conseguimento delle certificazioni ENAC. Sperimentazione dei droni su 12 rilievi scelti dall Agenzia. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 2

3 La tecnologia: il drone multirotore Modello Aibotix X6 V2 (Germania) Caratteristiche generali N rotori: 6; Peso al decollo: 6.6 Kg; Payload: 2 Kg; Struttura: fibra di carbonio; Autonomia: 20 minuti; RTK; Gimbal giro-stabilizzato; può montare sensori anche nella parte superiore; Dispositivo anticollisione; Trasmissione a terra delle immagini in tempo reale. Sensori Fotocamera RGB: Sony Alpha MP; Sensore multispettrale: Micasense Red Edge (bande: Blu, Verde, Rosso, Red Edge, Infrarosso Vicino); Termocamera: FLIR Tau2 radiometrica. Impieghi Elevata manovrabilità. Decollo e atterraggio in qualsiasi luogo. Capacità di stazionare sul luogo di interesse. Rilievo di aree morfologicamente complesse: frane su pareti subverticali, discariche, impianti industriali,... sorveglianza di emergenze ambientali. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 3

4 La tecnologia: il drone ad ala fissa Modello Delair Tech DT18 (Francia) Caratteristiche Apertura alare: 1.80 m; Peso al decollo: 2 Kg; Struttura: fibra di vetro; generali Autonomia: 2 ore / 100 Km; Lancio: a mano; Atterraggio: sulla pancia su una striscia pianeggiante di 20 m. Primo drone certificato in Francia per il volo oltre l'orizzonte visivo (BVLOS). Sensori Fotocamera RGB: dimensione: 2448 x 2048 pixel; Sensore multispettrale: Micansense Red Edge (bande: Blu, Verde, Rosso, Red Edge, Infrarosso Vicino). Impieghi Rilievo di aree molto vaste (es. grandi frane, grandi discariche, foreste,...) e strutture lineari (es. fiumi, cantieri stradali e ferroviari,...). I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 4

5 Informazioni acquisite Informazione 1. Modello altimetrico del terreno 2. Immagini ortorettificate 3. Immagini multispettrali 4. Mappe di temperatura Applicazioni Frane, opere di difesa idrogeologica, sedimenti accumulati negli invasi, aree fluviali, aree naturali, valanghe, ghiacciai, grandi cantieri, discariche, siti contaminati,... Rilievo fotogrammetrico di frane, opere di difesa idrogeologica, areee fluviali, aree naturali, discariche, valanghe, ghiacciai, grandi cantieri,... Mappe delle tipologie di vegetazione e dello stato di salute della vegetazione per: calcolo indici idromorfologici, valutazione impatti dei grandi cantieri sulla vegetazione naturale, valutazione del corretta rinaturalizzazione di cantieri e cave, mappatura delle fioriture algali e dei cianobatteri nei piccoli laghi,... Individuazione di fuoriuscite di percolato e di biogas da discariche di RSU, mappatura della circolazione superficiale dell'acqua nelle frane, individuazione di siti potenzialmente contaminati, individuazione di scarichi in corpi idrici superficiali, monitoraggio umidità della vegetazione e rilevazione stress idrici,... I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 5

6 La tecnologia: il drone multirotore per ispezioni Modello Elios Flyability (Svizzera) Caratteristiche generali N rotori: 4; Peso al decollo: 0.7 Kg; Struttura: fibra di carbonio e lega aeronautica alluminio-magnesio; Rete protettiva antiurto; Autonomia: 15 minuti; Fari per illuminare la scena. Sensori Acquisizione simultanea davideocamera full HD e termocamera; sensori orientabili; trasmissione dei video in tempo reale. Impieghi Ispezioni in ambienti chiusi, sorveglianza in impianti industriali. Ricerca di persone disperse. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 6

7 Formazione dei piloti e autorizzazioni ENAC 6 tecnici (5 di ARPA Lombardia e 1 della DG Protezione Civile) hanno acquisito gli attestati ENAC per il pilotaggio di APR per le categorie Multicotteri Light, Ala Fissa Very Light e per la esecuzione di Operazioni Critiche. I corsi per i piloti hanno avuto l obiettivo di fornire una formazione completa che consentisse ai piloti di gestire autonomamente l intero processo di produzione dell informazione, dall analisi dei requisiti al reporting. Requirement Analysis Mission Planning Mission Execution Data Processing Reporting Sono state acquisite le autorizzazioni ENAC per la esecuzione di Operazioni Critiche secondo gli Scenari Standard definiti da ENAC (NI del 17 maggio 2017): I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 7

8 Rilievo della frana del Ruinon Rappresentazione 3D dell'ortoimmagine da drone mediante il modello altimetrico derivato da drone. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 8

9 Rilievo della frana del Ruinon Restituzione dell'ortoimmagine. Dettaglio del prato alla base della frana dal quale è stato lanciato il drone multirotore. In alto a destra si osserva l'elettrodotto. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 9

10 Rilievo della frana del Ruinon Ortoimmagine da drone con sovrapposte le curve di livello (equidistanza 1 metro) del modello altimetrico del terreno da drone. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

11 Rilievo della frana del Ruinon Aree in innalzamento abbassamento dal dal 2010 al al 2016 Confronto tra il DSM da drone (SAPR) del 2016 e quello da LIDAR del I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

12 Rilievo di un invaso idroelettrico Rilievo 21 Marzo 2017 ante fluitazione Rilievo 5 Aprile 2017 post fluitazione Ortoimmagine, risoluzione: 2 cm Ortoimmagine, risoluzione: 2 cm I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

13 Rilievo di un invaso idroelettrico Rilievo 21 Marzo 2017 ante fluitazione Rilievo 5 Aprile 2017 post fluitazione Modelli altimetrici del terreno, risoluzione: 4 cm Variazione quote terreno dal 21 Marzo al 5 Aprile 2017, risoluzione: 4 cm Stima del volume di sedimenti fluitati: 9939 m 3 ± 1062 m 3 (±10.6%) I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

14 Rilievo di un invaso idroelettrico Sperimentazione del drone natante Nello stesso invaso è stato sperimentato un drone natante dotato di sensore batimetrico (eco-scandaglio sonar) allo scopo di acquisire il modello altimetrico del fondale dell'invaso ante fluitazione. La sperimentazione è stata non onerosa. Variazione quote dal 14 al 21 Marzo Confronto tra rilievo con drone natante e drone volante. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

15 Rilievo di una ex discarica di rifiuti solidi urbani Ortoimmagine, risoluzione 2 cm Modello di elevazione del terreno, risoluzione 4 cm I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

16 Rilievo di una ex discarica di rifiuti solidi urbani Mappa della temperatura radiante acquisita con termocamera, risoluzione 6 cm. Acquisita tra le ore (solari) 5 e 7 el mattino. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

17 Monitoraggio dei disturbi del bosco ERSAF e ARPA Lombardia collaborano nella messa a punto di una metodologia basata sull Osservazione della Terra per il monitoraggio dei disturbi del bosco causati da: dissesti, patologie, tagli, incendi, Il monitoraggio ad area vasta si basa sull analisi multitemporale di immagini Sentinel-2. Per le indagini di dettaglio si utilizzano i droni. Sentinel2 Luglio 2015 NDVI Sentinel2 Agosto 2016 NDVI Variazioni NDVI Comune di Valdisotto (Alta Valtellina). Attacco di bostrico in una foresta di abete rosso. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

18 Monitoraggio dei disturbi del bosco ERSAF e ARPA Lombardia collaborano nella messa a punto di una metodologia basata sull Osservazione della Terra per il monitoraggio dei disturbi del bosco causati da: dissesti, patologie, tagli, incendi, Il monitoraggio ad area vasta si basa sull analisi multitemporale di immagini Sentinel-2. Per le indagini di dettaglio si utilizzano i droni. Sentinel2 Luglio 2015 NDVI Sentinel2 Agosto 2016 NDVI Variazioni NDVI Comune di Valdisotto (Alta Valtellina). Attacco di bostrico in una foresta di abete rosso. Riprese da drone multirotore 12 Luglio 2017 I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

19 Rilievo cemento-amianto Risoluzione originale: 8 millimeteri I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

20 Punti di forza dei droni Altissima risoluzione geometrica delle immagini non ottenibile da piattaforme aeree e satellitari per uso civile. Possibilità di scelta della data e dell'ora ottimale di acquisizione delle immagini in funzione degli scopi specifici. Esempio: Valle del Liro Caurga (Dosso del Liro, CO) La base di riferimento regionale più aggiornata è l'ortoimmagine AGEA 2015, risoluzione 50 cm. L'ora di ripresa non ottimale determina ampie zone d'ombra. Ortoimmagine acquisita da drone da ARPA Lombardia nel maggio 2017, risoluzione 2 cm. L'ora di ripresa è ottimale. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

21 Punti di forza dei droni Possibilità di produrre modelli digitali del terreno (DEM) ad altissima risoluzione. Distanza tra le curve di livello: 1 m Solchi lasciati nell'erba dal Defender di ARPA Frana del Ruinon. Rilievo ARPA Lombardia. Risoluzione del DEM: 25 cm, distanza tra le curve di livello: 100 cm. Discarica di Ciliverghe. Rilievo ARPA Lombardia. Risoluzione del DEM: 4 cm. Si notano i solchi lasciati nell'erba dal Defender. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

22 Punti di forza dei droni Possibilità di vedere in tempo reale le immagini acquisite dal drone. Visione in tempo reale delle immagini termografiche acquisite sulla discarica di Ciliverghe. Visione in tempo reale delle immagini RGB del tetto in cemento-amianto dell'ex Palaghiaccio di Bergamo. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

23 Punti di forza dei droni Intercambiabilità e integrabilità dei sensori. Camera a colori Termocamera Camera multispettrale a 5 bande I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

24 Punti di forza dei droni Nei droni multirotore, orientabilità dell'angolo di ripresa e integrabilità con riprese da terra per produrre modelli 3D (realtà virtuale) di forme complesse. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

25 La sperimentazione BVLOS con ENAC e ENAV La regolamentazione ENAC (Ente Nazionale Aviazione Civile) vigente stabilisce che i droni devono essere pilotati a vista, cioè in modalità VLOS (Visual Line Of Sight), ad una distanza massima di 500 m. ENAC ed ENAV (Ente Nazionale Assistenza al Volo), allo scopo di introdurre una specifica normativa sul BVLOS (Beyond Visual Line Of Sight), hanno avviato sperimentazioni con alcuni enti tra i quali ARPA Lombardia e Aiviewgroup. Area rilevabile secondo in VLOS raggio 500 m Aree rilevabili con il drone ad ala fissa dell'agenzia (autonomia: 2 ore / 100 Km) 2.7 Km 7.3 Km 2 Esempi: grandi frane, discariche, invasi, piccoli laghi, cantieri, Km Esempi: fiumi, cantieri stradali e ferroviari,... I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/ m 25

26 Dario Bellingeri (ARPA) Alessandro Menin (ARPA) Giorgio Raganelli (Aiviewgroup) Daniele Spigarelli (Aiviewgroup) Alessandro Ballini (DG Protezione Civile) Davide Cantelli (ARPA) Matteo Cislaghi (ARPA) Nicola Petrella (ARPA) Alberto De Vitis (Aiviewgroup) Grazie per l attenzione Enrico Zini e.zini@arpalombardia.it I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/