Meglio un rilievo Fotogrammetrico o LiDAR?
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Sostanzialmente ci sono 3 tipologie di laser scanner: TOF (a tempo di volo), a differenza di fase ed a triangolazione.
La tecnologia laser scanner a Tempo di Volo permette di generare la nuvola di punti tramite il calcolo del tempo impiegato dal raggio laser a percorrere la distanza dall’emettitore al soggetto colpito e viceversa, sapendo che la velocità di propagazione del fascio laser è paritetica a quella della luce. Conoscendo l’angolo verticale ed orizzontale dell’emissione del raggio potremo definire la coordinate del punto misurato. Questi laser scanner si caratterizzano per l’abilità di rilevare dati molto distanti, arrivando addirittura a 6 km di raggio.
Nei laser scanner a differenza di fase la distanza è calcolata comparando la differenza di fase tra l’onda trasmessa e quella ricevuta, questa tecnica richiede dedicati algoritmi di calcolo per generale le informazioni delle coordinate nello spazio. Questi laser scanner si caratterizzano per una velocità di acquisizione molto rapida e per una elevata densità di dato acquisito che può arrivare fino a 0.6 mm tra un punto e l’altro ad una distanza di 10 metri.
La tecnologia dei laser scanner a triangolazione si basa sull’acquisizione da parte di un sensore IR di un pattern di punti infrarossi in un determinato spazio, i proiettori IR ad oggi permettono di proiettare fino a 300.000 raggi 60 volte al secondo permettendo acquisizione 3D in movimento ed in tempo reale. Questi laser scanner si caratterizzano per la maneggevolezza d’uso e per l’abilità di scansionare zone d’ombra non rilevabili con i laser scanner precedenti..
I Laser Scanner sono strumenti in grado di misurare ad altissima velocità la posizione di centinaia di migliaia di punti i quali definiscono la superficie degli oggetti circostanti. Il risultato dell’acquisizione è un insieme di punti molto denso comunemente denominato “nuvola di punti”.
Possiamo definire i laser scanner come sistemi di misura diretta permettendo di ottenere misurazione correlate ad una precisione strumentale definita da un certificato di calibrazione.
Come funziona il laser scanner?
Prima di avviare la nostra scansione per ottenere la già citata “nuvola di punti” occorre impostare i parametri della stessa. Infatti la velocità e il passo delle rotazioni possono essere impostate dall’operatore, il quale agendo su questi parametri determina la risoluzione della scansione, cioè la densità della griglia di punti rilevati ad una certa distanza, e la qualità del dato acquisito, tipicamente più alta per rotazioni più lente. I due parametri determinano quindi anche la durata della scansione che può variare da circa trenta secondi fino a varie decine di minuti per scansioni complete a 360°.
Durante l’acquisizione lo strumento archivia, per ciascun punto rilevato, la distanza calcolata e gli angoli orizzontale e verticale in base alla posizione del corpo e dello specchio. Oltre a queste informazioni, viene acquisito anche il valore di riflettanza della superficie colpita dal laser che sarà tanto più alto quanto la superficie tenderà al colore bianco.
Inoltre esistono laser scanner 3D che montano una fotocamera digitale integrata che, dopo la fase di acquisizione dei dati geometrici, viene utilizzata attraverso procedure automatiche per l’acquisizione di immagini dello spazio rilevato. Le foto così acquisite saranno successivamente mosaicate dai software di elaborazione dei dati e applicate alle nuvole di punti per arricchirle delle informazioni di colore.
Come funziona il Laser Scanner Mobile?
Oltre al laser scanner terrestre esistono sistemi laser che acquisiscono dati in movimento, i cosiddetti laser scanner mobili.
Essi possono essere integrati a bordo di autoveicoli, veicoli su rotaie, imbarcazioni, aerei, elicotteri o droni.
Questi scanner sono molto utili per rilevare grandi aree in tempi brevi.
Le applicazioni principali possono essere:
Durante lo spostamento questi scanner acquisiscono il dato e lo registrano in tempo reale; il sistema di stabilizzazione IMU e il posizionamento tramite GPS aiutano lo strumento in questa fase.
Scanner Mobile con tecnologia SLAM
Esistono, inoltre, sistemi di scansione in movimento che non fanno uso del GPS ma utilizzano la tecnologia SLAM.
Per SLAM (dall’inglese Simultaneous Localization And Mapping) si intende il processo per cui uno strumento si muove in un ambiente sconosciuto, costruisce la mappa di tale ambiente ed è capace di localizzarsi all’interno di quella mappa.
I dispositivi come gli strumenti GeoSLAM prendono i dati dai sensori, in questo caso un Laser Scanner, per costruire un’immagine dell’ambiente che li circonda e riuscendo a posizionare gli elementi all’interno di quell’ambiente. I dati forniti dal Laser Scanner e contemporaneamente da una piattaforma inerziale (IMU) all’interno dello strumento consentono di calcolare e di posizionarsi nell’ambiente circostante.
Visto il fatto che i droni stanno diventando degli strumenti di riferimento per i professionisti della topografia, quale può essere il drone più adatto per iniziare ad utilizzare questa nuova metodologia?
Poiché accuratezza ed affidabilità sono due elementi essenziali per chi fa’ topografia, è comprensibile che molti professionisti abbiano esitato ad adottare la tecnologia dei droni. I metodi tradizionali funzionano e non sempre e’ il caso di correre rischi inutili adottando tecnologie non ancora completamente assimilate.
Esistono però dei preconcetti che possono condurre a questo scetticismo. Infatti moltissimi progetti possono essere portati a termine grazie alla precisione che la tecnologia dei droni riesce ad offrire. Dove la precisione che queste applicazioni forniscono non soddisfa a pieno le esigenze del lavoro, il drone può comunque
integrare il lavoro fatto con i metodi tradizionali, questa unione di tecnologie diverse offre comunque un enorme risparmio in termini di tempo, di costi e di rischi per chi opera sul cantiere.
I droni sono diventati un nuovo strumento di lavoro in una vasta gamma di settori. Questo vale anche per il modo della topografia, anche se i metodi tradizionali avranno comunque sempre una posizione di rilievo nel workflow delle operazioni, e in alcuni casi, rappresenteranno anche l’unica soluzione possibile.
Perché i topografi cominciano ad utilizzare la tecnologia dei droni?
Il risparmio di tempo, di costi, il miglioramento della sicurezza collettiva, rappresentano i principali vantaggi che i droni apportano nei diversi settori in cui vengono utilizzati. Tutto cio’ influenza in modo positivo le applicazioni topografiche.
Prendiamo l’esempio di Altametris, una societa’ di raccolta e analisi dei dati che appartiene al gigante ferroviario francese SNCF.
Confrontando i diversi metodi di acquisizione del dato durante l’indagine di un tratto di ferrovia metropolitana, il team ha scoperto che il binomio Matrice 300 e Zenmuse P1 riduce notevolmente i tempi di start up del lavoro. La tecnologia GNSS RTK integrata nel Matrice 300 ed il sensore full-frame della Zenmuse P1 hanno fornito dati sufficienti per poter ridurre drasticamente il numero di punti di controllo topografici necessari alla elaborazione di tutto il rilievo.
Secondo i calcoli fatti dai tecnici di Altametris, per poter contare su una precisione di rilievo di 3 cm servirebbe materializzare e misurare circa 40 punti di controllo a chilometro quadrato e spesso non sarebbe sufficiente nemmeno l’uso della sola tecnologia GNSS.
Oltre ad impegnare le squadre per diverso tempo, questi metodi comportano la dispendiosa movimentazione delle attrezzature di rilievo nell’area ferroviaria del cantiere. L’introduzione del rilievo da drone ha significato meno ore di stazionamento del personale nell’area ed una drastica riduzione dei rischi per le squadre topografiche, tutto cio’ avviene inoltre senza sacrificare l’accuratezza e l’affidabilita’ del rilievo. C’e’ da considerare inoltre che la nuova camera Zenmuse P1 ha dato risultati eccellenti anche in condizioni di scarsa illuminazione.
La riduzione del numero dei punti di controllo necessari per le missioni di rilievo fotogrammetrico, consente di far risparmiare agli operatori un’enorme quantità di tempo. Ma è probabilmente nel rilievo di aree inaccessibili o pericolose che la tecnologia dei droni fa la differenza con i metodi tradizionali.
Le aree ferroviarie sono solo un esempio di un ambiente di lavoro poco agevole per gli operatori che utilizzano dei metodi tradizionali di rilievo, questi cantieri sono piu’ idonei per applicazioni di rilievo automatizzato.
L’utilizzo dei droni con particolari payload come per esempio la Zenmuse P1, fornisce inoltre una grandissima mole di dati.
Nonostante i tempi di rilievo e l’intervento umano in campo siano ridotti notevolmente, il dato prodotto porta con se’ una grande quantita’ di informazioni e di dettagli. Produrre questa mole di dati con i metodi tradizionali comporterebbe un investimento molto piu’ oneroso in termini di costi e di tempi di intervento.
Quali tipi di progetti di rilevamento sono ideali per l’utilizzo congiunto di droni e di strumenti di rilevamento tradizionali ?
Nonostante i vantaggi offerti dai droni rispetto ai metodi di rilevamento classici, ci sono situazioni in cui i metodi tradizionali ricoprono ancora una larga parte del processo produttivo topografico.
La prima cosa da considerare è il grado e il tipo di accuratezza che il nostro progetto richiede, e’ qui che la differenza tra precisione relativa e precisione assoluta è importante.
Per molte applicazioni l’accuratezza relativa ovvero l’accuratezza della misura tra i vari elementi è tutto ciò che conta. Il risultato di questi progetti può essere ricostruito adottando modelli creati con nuvole di punti 3D o con ortofoto. Quando la precisione assoluta del posizionamento delle entita’ rilevate assume invece un ruolo fondamentale, è necessario adottare un processo di rilevamento che fornisca all’operatore un dato georiferito oltre che dettagliato.
Misurare degli oggetti rispetto a dei riferimenti noti è un modo semplice per valutare con precisione volumi, distanze e variazioni di altezza. Ma se questi dati devono essere combinati con ulteriori livelli informativi e se occorra sovrapporre il rilievo ad una cartografia preesistente, allora tutte le entita’ misurate e catalogate dovranno essere riferite ad un sistema di coordinate tramite l’utilizzo di punti di controllo materializzati a terra, in alternativa occorre supportare la rilevazione del drone con un posizionamento GNSS corretto in tempo reale (RTK Real-Time Kinematic). Questo tipo di posizionamento di alta precisione e’ gia’ implementato sui droni ed opera grazie all’ausilio di una stazione GNSS di terra, questo procedimento consente di geotaggare con precisione le immagini riprese in volo dai diversi sensori fotografici.
Generalmente i lavori che richiedono precisioni topografiche (1-2 cm), dovranno essere sempre gestiti con metodi di rilevazione piu’ tradizionali (stazioni totali, sistemi GNSS, livelli di precisione, etc), una campagna di misura effettuata con un drone puo’ garantire precisioni di circa 5 cm sia da un punto di vista planimetrico che anche altimetrico, i progetti che richiedono una precisione massima di 1- 2 cm se non addirittura una precisione milllimetrica dovranno essere gestiti con i metodi di rilevazione classici.
Rilievi di interni o aree sotterranee
L’utilizzo dei droni non e’ adatto nelle aree in cui il segnale satellitare GNSS non e’ disponibile o limitato, ed in tutti gli ambienti in cui ci sono condizioni di scarsa illuminazione, nei sotterranei e nelle aree interne.
In questi contesti il rilevamento topografico classico eseguito con stazioni totali (integrazione di tacheometro e distanziometro) rappresenta la metodologia di rilievo per eccellenza, anche l’uso di laser scanner terrestri o le recenti tecnologie SLAM (simultaneous location and mapping) di rilievo a nuvola di punti offrono risultati migliori e risoluzioni elevatissime.
Alcune aziende hanno gia’ iniziato a sviluppare applicazioni che coinvolgono simultaneamente i droni utilizzati come vettore di trasporto di sensori SLAM e Lidar (Light Detection and Ranging). Con questo tipo di configurazione e’ possibile rilevare un dato 3D anche in cavita’ sotterranee. In un prossimo futuro questo insieme di tecnologie verra’ utilizzato in maniera piu’ massiva per il rilievo “underground”.
I rilievi da drone possono presentare delle difficoltà a causa di eventuali ostruzioni dovute alla presenza di edifici o di zone con vegetazione ed alberatura imponente.
Queste problematiche sono ancora più critiche quando gli ostacoli nascondono dei cambi di quota del terreno. Un sensore Lidar infatti può perforare il fogliame più leggero ma non e’ in grado di rilevare i punti a terra quando la vegetazione è molto densa.
Il tempo è denaro. Uno dei maggiori vantaggi del rilievo con i droni è la drastica riduzione del tempo necessario per completare il lavoro.
Tuttavia, quando esistono condizioni di giusto equilibrio tra la precisione richiesta ed i tempi per svolgere la missione, puo’ essere utile arricchire i dati del drone con una campagna di misura topografica dei punti di controllo e la loro materializzazione.
Il rilievo topografico in aree difficoltose o l’ispezione di alcune tipologie di infrastrutture possono creare delle difficolta’ agli operatori che eseguono il lavoro con metodi tradizionali, in molte di queste condizioni il drone puo’ rappresentare la soluzione ideale.
Torri di antenne cellulari, parchi solari ed eolici, e tutte le aree difficilmente raggiungibili sono solo alcuni degli elementi in cui l’utilizzo di un drone puo’ dare dei vantaggi evidenti.
Le applicazioni di rilievo tradizionale possono comportare a volte delle difficolta’ per gli operatori se non addirittura dei rischi, esistono situazioni come sopraelevazioni, aree di cantiere instabili, argini ripidi e linee ferroviarie in cui il personale potrebbe incorrere in situazioni critiche di pericolo, in questi contesti un drone puo’ supportare le squadre fornendo eccellenti risultati.
Uno dei vantaggi significativi che il rilevamento aereo offre è la vastita’ di informazioni che i diversi sensori installati sullo stesso drone possono offrire ai professionisti.
Nell’ agricoltura di precisione le camere multispettrali possono fornire dei dati preziosi per valutare la salute delle colture e dei terreni; i sensori Lidar e le rilevazioni fotogrammetriche possono fornire dei modelli 3d a nuvole di punti utilissimi per una successiva progettazione o stimare velocemente le volumetrie di materiali in un cantiere; un drone puo’ assolvere a tutti questi compiti in maniera molto semplice, senza peraltro esporre gli operatori ad inutili rischi.
Quali sono gli argomenti da valutare nella scelta di un drone per applicazioni di rilievo topografico?
Per cominciare, un parametro chiave da valutare è la risoluzione del dato restituito, questo parametro e’ definito come GSD, Ground Sampling Distance.
Il GSD dipende dalla risoluzione del sensore fotografico, dalla sua lunghezza focale dalla quota e dalla velocita’ di volo. I primi due elementi dipendono chiaramente dall’hardware mentre i rimanenti fattori di acquisizione sono invece gestiti dall’operatore.
Il DJI Phantom 4 RTK è una soluzione completa, pronta all’uso e molto produttiva. La camera fotografica utilizza un sensore CMOS da 20 megapixel della grandezza di un pollice. Il suo otturatore meccanico consente una veloce acquisizione delle immagini con una distorsione minima rispetto ad altre camere fotografiche. L’obiettivo grandangolare con la lunghezza focale di 24 mm offre delle immagini chiare e geometricamente coerenti.
Il sistema GNSS di navigazione e posizionamento offre una precisione centimetrica e supporta sia i metodi di correzione RTK (Real Time Kinematic) che PPK (Post Processing Kinematic). Il sensore GNSS è supportato dai segnali GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a e BeiDou B1 B2. Queste tecnologie possono ridurre drasticamente la quantità dei punti di controllo necessari al rilievo.
Prevedendo comunque alcuni GCP di controllo misurati a terra il risparmio in termini di tempo che il P4 RTK consente di ottenere rappresenta almeno il 75% sul totale.
Il P4 RTK opera con tecnologia TimeSync per coordinare il dato della telecamera e del ricevitore RTK, ogni immagine catalogata possiede informazioni geospaziali accurate.
Il P4 RTK ha batterie sostituibili a caldo, un tempo di volo di circa 30 minuti ed una velocità massima di oltre 48 km orari, consente di rilevare con estrema facilita’ grandi estensioni di territorio. L’applicazione DJI GS RTK installata sul controller con monitor integrato consente di pianificare missioni di volo in 2d e 3d, voli lineari con waypoint, che tengono in considerazione anche le variazioni altimetriche del terreno.
Il rilievo con il Phantom 4 RTK restituisce moltissimi elementi.
I prodotti esportabili potenzialmente includono:
Ogni Ortofoto che il P4 RTK acquisisce durante un volo contiene le informazioni geospaziali e viene elaborata e corretta tenendo conto della potenziale distorsione dell’obiettivo, dell’inclinazione della fotocamera e delle variazioni altimetriche del terreno.
L’Ortofoto ad alta definizione del rilievo rappresenta uno dei prodotti piu’ utilizzati dagli operatori, seguendo infatti un processo fotogrammetrico moderno tutte le immagini riprese dal sensore vengono elaborate ed il modello 3D cosi creato puo’ essere anche trasformato in una proiezione ortografica bidimensionale facilmente interpretabile dai progettisti.
L’elaborazione delle foto scattate con il P4 RTK possiedono un sistema di coordinate tridimensionale (inizialmente Latitudine Longitudine e Quota WGS84), di ogni pixel dell’immagine restituita possiamo conoscere le sue tre coordinate, quindi il prodotto finale rappresenta un modello 3D di altissima qualità.
Questi modelli realistici e coinvolgenti combinano delle immagini ad alta definizione con riferimenti geografici accurati. Il risultato è un modello misurabile di facile interpretazione utile per la progettazione.
Il primo prodotto ottenuto è un DSM Digital Surface Model, fornisce una ricostruzione delle geometrie e del modello 3D dell’oggetto ed offre un prodotto facile da esplorare. Quindi il DTM Digital Terrain Model, creato con gli stessi dati di partenza usati per la creazione del DSM, ma successivamente “depurati” dagli oggetti artificiali e dalle strutture presenti nell’area osservata.
Il focus dell’elaborazione punta sempre alla ricostruzione del terreno, il DEM Digital Terrain Model vuole infine rappresentare la distribuzione delle quote di un territorio, senza entità artificiali e senza entità naturali, i modelli DEM sono utilizzati ad integrazione e corredo delle mappe topografiche.
Il P4 RTK può raccogliere i dati necessari alla creazione di modelli tridimensionali necessari al calcolo di volumi del materiale di costruzione di un cantiere o di un’area in costruzione. Grazie al sistema P4 RTK questo tipo di dato viene calcolato in maniera molto precisa.
Il gruppo RNV (Rhein-Neckar-Verkehr GmbH) gestisce il trasporto pubblico nella regione Rhein-Neckar in Germania. L’azienda controlla una linea di tram di 301 km e una linea di autobus di 827 km, linee che vengono utilizzate da 370.000 passeggeri ogni giorno.
In un esperimento condotto con esperti di topografia del gruppo Vermessungbüro Wolfert GmbH (Heidelberg) e con il supporto dello staff di DJI Enterprise, RNV ha confrontato le prestazioni del P4 RTK con i metodi tradizionali (stazioni totali) durante il rilevamento di un tratto di binari ferroviari.
Il confronto ha comportato il sorvolo di una sezione della pista, la raccolta di immagini e la loro elaborazione prima di prendere misure dal modello 3D generato. I risultati sono stati poi valutati insieme ai modelli di misurazione standard di RNV.
Osservando il prodotto CAD del rilievo eseguito con Stazione Totale con i dati creati con il P4RTK, è apparso evidente la grande differenza in termini quantitativi (ma sempre nel rispetto delle tolleranze richieste) delle informazioni fornite dal drone rispetto alla metodologia tradizionale, il dato aereo consente anche di produrre ortofoto che possono essere orientate e manipolate nella fase di pianificazione del progetto.
La quantità di dettaglio fornita dalle applicazioni Uav è particolarmente utile quando si esaminano le fondazioni e le strutture di un percorso ferroviario. A livello di precisione del dettaglio, e’ stata confrontata l’accuratezza dei due metodi di misurazione, confrontando il dato aereo con quello della stazione totale e’ stata stimata la precisione fornita dal sistema P4RTK: essa e’ risultata essere di circa 1,5 cm.
Probabilmente i maggiori vantaggi nell’utilizzo dei droni per questa attivita’ erano sostanzialmente di praticita’ e semplicita’ nel workflow delle operazioni. Durante un progetto di rilievo tradizionale, i team infatti sono costretti a lavorare intorno ai binari che devono essere fuori esercizio per tutta la durata del rileivo. La prima cosa che RNV ha osservato è che le indagini aeree dall’alto hanno ridotto i rischi per le squadre a terra e hanno permesso al servizio di metropolitana di continuare il suo esercizio.
Oltre a ridurre i tempi di rilievo, le misurazioni che di solito vengono portate avanti tra i vari passaggi dei convogli possono essere prese con maggiore facilità.
Un altro vantaggio e’ la molteplicita’ degli output elaborati con il P4 RTK. Con una precisione comparabile, le osservazioni aeree dell’area forniscono una serie vastissima di parametri per un’indagine approfondita dell’area di lavoro.
Tuttavia, il team di ingegneri ha sottolineato che alcune aree non possono essere rilevate dall’alto, ad esempio le aree sotto il fogliame denso. Per questo motivo, un’azione congiunta di rilevazione aerea e tradizionale puo’ fornire dei dati completi ed esaustivi dell’area da esaminare.
Un singolo volo con un Phantom 4 RTK può fornire i dati necessari per generare delle ortofoto e dei modelli 3D molto dettagliati e precisi. Vuoi saperne di più? Approfondisci nel nostro rapporto sull’accuratezza del P4 RTK o ordina il tuo tramite il rivenditore DJI Enterprise .
Per i professionisti del rilievo e della mappatura, i sistemi LiDAR e fotogrammetrici sono da tempo strumenti del mestiere necessari. Ma i recenti progressi nella tecnologia dei droni hanno cambiato in meglio il modo in cui i dati vengono acquisiti.
Rispetto al tradizionale rilevamento aereo, che si basava quasi esclusivamente su velivoli con equipaggio, i droni offrono un’alternativa sicura, precisa e più conveniente. Il risultato è stata la democratizzazione delle soluzioni di rilevamento. Ora, i progetti in agricoltura, edilizia, conservazione, estrazione mineraria, ricostruzione di scene di incidenti e altro possono beneficiare di nuvole di punti dettagliate, mappe accurate e modelli 3D ad alta definizione,
Sia i topografi affermati e sia coloro che sono nuovi nel campo si domanderanno se conviene lavorare con LiDAR o con la Fotogrammetria.
In questo articolo, ti illustreremo i pro e i contro di entrambi i metodi. Prima di tutto non esiste una tecnologia “migliore” tra le due o una preferenza di parte. La decisione giusta dipende invece dal compito specifico da svolgere, dalle capacità dell’operatore in questione e, come sempre, dal budget con cui stai lavorando.
Innanzitutto, cosa si intende per LiDAR? LiDAR è l’abbreviazione di “light detection and raging”. I sensori LiDAR funzionano emettendo impulsi di luce e misurano il tempo necessario affinché si riflettano da terra, insieme all’intensità con cui lo fanno. Sebbene sia in circolazione da decenni, è solo negli ultimi anni che la tecnologia LiDAR si è miniaturizzata da integrarsi in un carico che un drone può trasportare.
Il sensore LiDAR rappresenta solo una compente di un sistema più ingegnoso. Per raccogliere i dati necessari per costruire una nuvola di punti che rifletta accuratamente il terreno e la sua topografia, i Sistemi LiDAR incorporano altri sistemi ad alta precisione: posizionamento satellitare (dati GNSS) e un’unità di misura inerziale (IMU).
L’aspetto positivo più noto dell’utilizzo di LiDAR è la sua accuratezza. Nella pratica cosa significa?
Innanzitutto, è importante considerare cosa significa accuratezza per te e il tuo progetto. Stai dando la priorità alla precisione relativa o assoluta? In altre parole, hai bisogno che il tuo prodotto finale sia accurato in termini di caratteristiche in relazione tra loro o le sue caratteristiche in relazione alla sua posizione nel mondo? Il LiDAR è la strada giusta da percorrere per la precisione assoluta ed è in genere la scelta migliore quando l’obiettivo è un modello realistico del terreno (DTM). Questo perché è il metodo migliore per tenere conto dell’altitudine, della vegetazione e delle condizioni a portata di mano. L’integrazione di LiDAR con i dati GNSS e il fatto che si ottiene una misurazione diretta – che emette migliaia di impulsi laser al secondo – assicurano che la mappa del terreno digitale finale abbia un’estrema precisione verticale.
La vegetazione può impedire ai metodi di rilevamento basati su foto di ottenere dati concreti del terreno. Gli impulsi luminosi del LiDAR penetrano negli spazi tra foglie e rami, raggiungendo il terreno sottostante e migliorando la precisione delle misurazioni. Inoltre, il LiDAR è preferibile anche se le condizioni di luce dell’ambiente del rilievo non sono ottimali. Se desideri effettuare rilievi notturni o missioni in bassa visibilità, il LiDAR può gestire l’attività senza la necessità di una fonte di luce esterna.
Infine, questa tecnologia consente di acquisire dettagli di piccolo spessore e diametro. Un ottimo esempio di questo sono i cavi elettrici. Grazie al campionamento del punto ad alta densità e all’approccio alla misurazione diretta, è possibile utilizzare LiDAR per mappare accuratamente i cavi.
I contro dell’utilizzo dei Sistemi LiDAR
Sicuramente la prima obiezione che viene sollevata nei confronti dei sensori LiDAR è loro il costo. A causa della maggiore complessità operativa (e della necessità di componenti e sensori più sofisticati), è possibile anche spendere centinaia di migliaia di euro per una soluzione di rilevamento completa.
È anche importante tenere a mente che tradizionalmente i sensori LiDAR sono più ingombranti delle semplici fotocamere. Con i droni che stanno diventando sempre più popolari per il rilevamento aereo, la necessità di un drone più grande per gestire un carico utile più pesante può aumentare una spesa già significativa.
Tutto questo prima dell’avvento del sensore DJI ZENMUSE L1, che risulta non solo essere tra i sensori più economici in commercio ma anche il più leggero.
L’ultimo aspetto negativo della scelta di LiDAR è probabilmente il suo più grande punto di forza: il fatto che sia lo strumento migliore per il lavoro in situazioni molto specifiche. Per molte applicazioni sarà sufficiente la sola Fotogrammetria.
La Fotogrammetria è la materia che permette di misurare la realtà attraverso almeno una coppia di immagini.
Queste fotografie, oggigiorno, vengono elaborate utilizzando un software specializzati per generare modelli accurati e realistici del mondo, anche definiti come Structure for Motion (sfm). Le mappe ortomosaiche e i modelli 3D hanno una varietà di applicazioni.
Il numero di immagini necessarie per una fotogrammetria efficace può variare da centinaia a migliaia di foto. Tutto dipende dalle dimensioni del sito in questione e dalla profondità e precisione che vuoi ottenere. I piloti di droni dovranno determinare l’altitudine di volo ottimale per ottenere la distanza di campionamento al suolo necessaria. Dovrai anche impostare una sovrapposizione su ciascuna immagine per assicurarti che il tuo software possa unire le tue immagini senza problemi.
I vantaggi della Fotogrammetria
Il principale vantaggio di lavorare con la fotogrammetria è la sua accessibilità. L’ascesa della tecnologia dei droni e dei software ha semplificato i flussi di lavoro e ha portato mappe e modelli 3D accurati alla portata di qualsiasi organizzazione con una fotocamera da drone decente. A parte la calibrazione del sensore, la pianificazione di volo di base e la tracciatura dei punti di controllo a terra, svolgere una missione di mappatura e trasformare quei dati in qualcosa di utile è relativamente semplice. Ci sono innumerevoli scenari in cui questo processo produce risultati tangibili, in settori diversi come l’edilizia, i Beni Culturali, l’estrazione mineraria e l’agricoltura. È importante sottolineare che anche i risultati sono accessibili. Mappe e modelli con caratteristiche e colori riconoscibili sono immediatamente intuitivi, il che li rende un ottimo strumento di collaborazione e qualcosa su cui le parti interessate possono lavorare senza perdere troppo tempo a manipolare i dati.
Un’altra grande parte del fascino della Fotogrammetria è quanto sia conveniente. Come abbiamo accennato, iniziare significa investire qualche migliaio di euro su un drone fotografico professionale e molto meno sul software di cui avrai bisogno per elaborare i tuoi dati. Infine, la fotogrammetria offre un approccio più flessibile. A seconda dell’attività da svolgere, puoi avere un maggiore controllo sul compromesso tra velocità, altitudine e precisione della missione.
Ci sono alcuni aspetti negativi dei metodi di rilevamento basati sulla fotogrammetria. Il primo è che l’accuratezza delle mappe e dei modelli dipende in larga misura dalla qualità della fotocamera del tuo drone e dal drone stesso. Le dimensioni del sensore, l’apertura, la risoluzione e la lunghezza focale influiscono sulla distanza di campionamento del suolo (GSD) insieme all’altitudine a cui stai volando. Inoltre, farai fatica a produrre risultati con assoluta precisione senza l’utilizzo di punti di controllo a terra (GCP) presi con strumentazioni terze quali la Stazione Totale o il ricevitore GNSS o un drone abilitato RTK o PPK.
Il secondo tempo da non sottovalutare è il tempo. O, per essere più precisi, le condizioni di luce. Oscurità, nuvolosità, polvere e altro possono influire negativamente sulla qualità dei risultati del rilevamento. Quando si tratta di elaborazione dei dati, puoi misurare solo ciò che puoi vedere chiaramente. Ciò significa che i voli con visibilità limitata, a causa della vegetazione, delle ombre o dell’ora del giorno, produrranno meno punti a terra e mappe e modelli meno accurati.
Il LiDAR è consigliato se stai mappando un terreno complesso con un’alta percentuale di copertura vegetale. Grazie alle sue misurazioni dirette che penetrano tra foglie, rami e alberi, è possibile creare accurate nuvole di punti con i dati risultanti. La tecnologia è ideale anche per misurare con precisione oggetti come i cavi, che sono generalmente troppo sottili per essere riconosciuti con qualsiasi altro metodo. Il LiDAR dovrebbe anche essere il tuo metodo preferito se l’attività di rilevamento richiede soprattutto precisione. Anche se questo non è privo di sfide, che si presentano sotto forma di costi e dell’esperienza richiesta per dare vita ai dati.
L’economicità della Fotogrammetria la rende un’opzione preferibile per coloro che non conoscono il rilevamento con i droni. Sebbene essere più economico di LiDAR non sia il suo unico vantaggio. In effetti, molte applicazioni sarebbero meglio realizzate utilizzando la fotogrammetria. Questo è particolarmente vero quando si desidera lavorare su piani utilizzando ortofoto, o per fornire aggiornamenti accessibili dello stato di avanzamento del progetto a un costo relativamente basso.
E’ consigliabile scegliere la Fotogrammetria per:
Il LiDAR tende a produrre scansioni con maggiore dettaglio e precisione rispetto alla Fotogrammetria. Inoltre, poiché può funzionare bene nonostante le sfide ambientali – in scarsa visibilità o con molta vegetazione – è l’ideale per gli scenari in cui apprezzi la precisione sopra ogni altra cosa. Le nuvole di punti LiDAR possono essere incredibilmente dense, e una precisione sull’asse Z inferiore a tre centimetri. Con un’elevata densità di punti ottieni un set di dati più robusto, che a sua volta offre maggiore versatilità quando si tratta di elaborare i risultati. Questo non vuol dire che la fotogrammetria sia intrinsecamente imprecisa. Se il tuo terreno è relativamente semplice e privo di fitta vegetazione, puoi comunque costruire mappe e modelli altamente dettagliati, in particolare se stai utilizzando anche un modulo di posizionamento RTK.
Il LiDAR e la Fotogrammetria sono metodi fondamentalmente diversi di raccolta dei dati. Con LiDAR si ottengono migliaia di punti dati che formano una nuvola di punti 3D che delinea il terreno indagato. Dovrai incorporare il colore da set di dati separati per trasformarlo in qualcosa di visivamente accessibile. Con la fotogrammetria, si ottengono centinaia o migliaia di immagini che devono essere elaborate e unite per produrre qualcosa di valore: che si tratti di una nuvola di punti 3D, di una mappa o di un modello navigabile. L’elaborazione LiDAR basata su cloud non è così diffusa o accessibile come il software di fotogrammetria basato su cloud. Ciò significa che dovrai avere uno specialista in loco in grado di trasformare quei dati grezzi in qualcosa di fruibile, insieme al software adatto.
Il Phantom 4 RTK offre ai professionisti un equilibrio ideale tra prezzo, precisione e accessibilità. Con il suo sensore RTK (Real Time Kinetic) integrato, le foto vengono georeferenziate automaticamente e corrette rispetto ai punti di controllo a terra con una precisione di un centimetro. Il Phantom 4 RTK rappresenta un investimento iniziale perfetto per le tue esigenze di rilevamento.
Questa combinazione è la soluzione di fotogrammetria di punta di DJI. Il P1 è un avanzato payload fotogrammetrico con un sensore full frame e obiettivi intercambiabili a fuoco fisso. Un otturatore meccanico globale e funzionalità software, tra cui Smart Oblique Capture, lo rendono ideale per i voli fotogrammetrici su larga scala. Sfruttando le piene potenzialità del M300 RTK, il P1 consente ai professionisti di coprire 3 km2 in un unico volo e ottenere risultati accurati di 3 cm in orizzontale / 5 cm in verticale senza GCP.
Zenmuse L1 comprende tutto ciò che serve per un’acquisizione LiDAR da drone: include un modulo Lidar, un’IMU ad alta precisione e una fotocamera con un CMOS da 20mpixel, il tutto su un gimbal stabilizzato a 3 assi. Se utilizzato con Matrice 300 RTK e DJI Terra, l’L1 costituisce una soluzione completa che fornisce dati 3D in tempo reale per tutto il giorno, catturando in modo efficiente i dettagli di strutture complesse e fornendo modelli ricostruiti particolarmente precisi.
Considera il LiDAR e la Fotogrammetria come due metodi di acquisizione dati concorrenti non è l’approccio più istruttivo. Come abbiamo accennato, non è che uno sia necessariamente migliore dell’altro. In definitiva, è il compito da eseguire che determinerà la soluzione migliore. Se il contrasto, l’illuminazione, il soggetto e le condizioni sono a tuo favore, la fotogrammetria è probabilmente più che adeguata per il tuo lavoro. Ma per progetti di mappatura impegnativi in cui sono fondamentali l’accuratezza, le strutture complesse o il terreno parzialmente coperto, il LiDAR è probabilmente la strada da percorrere. Naturalmente, anche il costo e l’esperienza degli operatori giocheranno un ruolo importante in qualsiasi decisione tra i due. Sebbene gli ultimi payload di DJI, P1 e L1 sono la testimonianza della crescente convenienza e accessibilità della tecnologia di rilevamento. In definitiva, i professionisti del settore dovranno diventare abili nell’utilizzo di entrambe le tecnologie.
Ogni volta che è necessario creare un modello dettagliato di un’area, per il rilevamento, la ricostruzione di un incidente o per qualsiasi altro scopo, la creazione di una nuvola di punti può essere il modo migliore per portare a termine il lavoro.
Un modello di nuvola di punti 3D accurato, dettagliato e ad alta risoluzione è un elemento importante per la creazione di un modello 3D accurato. Se la tua organizzazione è alla ricerca di un nuovo modo per creare ricostruzioni digitali di spazi o strutture fisiche, i droni in grado di generare nuvole di punti potrebbero essere lo strumento perfetto per te.
Imparando di più sulle nuvole di punti – cosa sono, come le generi, diversi approcci e casi d’uso – potrai capire come integrare al meglio questi strumenti digitali nei tuoi flussi di lavoro.
La tecnologia LiDAR ha consentito alla polizia stradale di raccogliere i dati della nuvola di punti di questo incidente nonostante le condizioni di scarsa illuminazione notturna
Nuvole di punti: è tutta una questione di prospettiva
Che cos’è esattamente una nuvola di punti? È una raccolta di punti dati mappati in tre dimensioni. Ogni punto ha i suoi valori X, Y e Z in base a dove si trova nello spazio. Alcune nuvole di punti possono avere una risoluzione eccezionalmente alta, a centinaia di singoli punti per metro quadrato, per mostrare esattamente cosa c’è in uno spazio 3D.
Nuvola di punti di due torri di raffreddamento realizzate in preparazione della loro demolizione in sicurezza
I punti insieme denotano le superfici degli oggetti e le caratteristiche del terreno all’interno di un’area, il che consente a topografi o ispettori di creare mappe 3D e modelli estremamente accurati di tali aree. Tuttavia, la nuvola in sé non è la mappa. È necessario un altro set di dati oltre ai punti dati di elevazione per creare un modello più completo.
Per generare queste nuvole di punti, hai bisogno dell’attrezzatura adeguata e di una nuova prospettiva della tua area di destinazione: vale a dire, una veduta aerea. Volando con un veicolo aereo senza equipaggio (UAV) sulla tua area prescelta, puoi raccogliere le informazioni necessarie su elevazione e topografia.
I droni avanzati dotati dei più recenti sensori di rilevamento e rilevamento della luce (LiDAR) possono creare nuvole di punti in un unico passaggio. Un drone che utilizza un sistema di fotocamere fotogrammetriche può assemblare una nuvola di punti come uno degli output dell’immagine tridimensionale risultante. In entrambi i casi, la nuvola risultante è un’immagine dettagliata e accurata dell’area scansionata.
Come funzionano le nuvole di punti
Come funziona esattamente il processo di creazione della nuvola di punti? Mentre i dettagli esatti dipendono dal fatto che il tuo drone sia dotato di sensori LiDAR o apparecchiature di fotogrammetria, la procedura è la stessa.
Il tuo UAV sorvola un’area prescelta, scansionando con il suo carico utile di sensori. Le informazioni sui punti rilevati vengono quindi assemblate in una forma utilizzabile tramite un software di elaborazione delle nuvole di punti, come DJI Terra.
Per ottenere il risultato di una nuvola di punti 3D, il software aggiungerà contesto a un vasto numero di punti rilevati da impulsi laser o genererà punti basati su una raccolta di foto scattate da più angolazioni. Questo dipende dalla scelta di LiDAR o fotogrammetria, e questo a sua volta sarà deciso dal tipo di rilevamento o mappatura che stai facendo.
La differenza tra nuvole di punti LiDAR e nuvole di punti fotogrammetriche
I due metodi principali per creare una nuvola di punti dai dati UAV, LiDAR e fotogrammetria, hanno ciascuno i loro casi d’uso ideali. Potresti finire per usare entrambi in vari momenti.
Le aziende che mappano frequentemente aree complesse e ricche di vegetazione possono gravitare verso il LiDAR, mentre le aziende che si occupano di visuali chiare e che necessitano di una soluzione a basso costo possono iniziare con la fotogrammetria, ma la decisione non può essere ridotta a uno o due problemi. Confrontare le tecnologie fianco a fianco è un esercizio utile per decidere come equipaggiare i tuoi UAV.
La scansione LiDAR emette impulsi laser ad altissima velocità che “battono” su una superficie e tornano all’emettitore. Utilizzando la misurazione inerziale e i dati di posizionamento satellitare, il sensore LiDAR del drone determina esattamente dove si trova un punto nello spazio.
I punti raccolti diventano una nuvola di punti LiDAR quando vengono assemblati da un software specializzato per nuvole di punti. Questo è un metodo di scansione ad alta precisione, anche se deve essere abbinato ad altri dati per aggiungere più dettagli alle mappe, incluso il colore.
Il sistema LiDAR è ottimo per mappare elementi troppo piccoli per essere rilevati con altri metodi. Ad esempio, se devi mappare cavi sottili o linee elettriche come parte della tua nuvola di punti, puoi farlo raccogliendo dati LiDAR. La tecnologia funziona anche in condizioni di scarsa illuminazione e può raggiungere il suolo attraverso strati di fogliame.
Inoltre, poiché le nuvole di punti LiDAR sono misurazioni dirette, le dimensioni dei file sono relativamente più piccole rispetto alle fotografie ad alta risoluzione utilizzate per la fotogrammetria. Ciò significa che la post-elaborazione dei dati LiDAR è più veloce dell’estrazione delle nuvole di punti dai modelli di fotogrammetria e questo può essere un fattore importante per i clienti che danno priorità all’efficienza o che hanno missioni urgenti.
Fotogrammetria
La fotogrammetria assembla proiezioni di dati da fotografie. Si tratta di un approccio economico e diretto al rilevamento e alla mappatura; e il software necessario per lavorare con i dati di fotogrammetria è disponibile tramite un semplice modello basato su cloud.
L’uso della fotogrammetria è flessibile. Puoi decidere quanto velocemente far volare il drone, a seconda del livello di dettaglio necessario per le mappe o le nuvole di punti 3D che stai generando per il progetto in corso.
A seconda del livello di dettaglio che scegli e delle dimensioni dell’area che stai rilevando, la fotocamera UAV scatterà centinaia o migliaia di fotografie. Queste immagini sono colorate e, oltre a diventare nuvole di punti 3D, possono essere assemblate in una mappa o in un modello 3D.
Poiché la fotogrammetria si basa sulla fotografia, per funzionare è necessaria una fonte di luce, naturale o artificiale. Detto questo, la generale facilità d’uso del metodo può supplire all’inconveniente di cercare le giuste condizioni. Le barriere relativamente basse all’ingresso possono rendere questo un ottimo primo metodo per un’azienda che ha appena iniziato a creare nuvole di punti 3D o altri modelli di dati.
Usi della modellazione della nuvola di punti
Una volta generate le nuvole di punti 3D, per cosa le usi?
Le applicazioni saranno diverse in base al tuo settore, ma tutte si concentrano sulla necessità di modelli 3D accurati.
Dopo aver determinato l’ambito applicativo per un’accurata nuvola di punti 3D, devi semplicemente trovare il drone giusto e il sensore migliore per raccogliere le informazioni.
I droni e i payload da utilizzare nei diversi casi
Con che tipo di drone volerà la tua squadra nel tuo prossimo incarico di generazione di nuvole di punti e quale sarà il sensore?
Quando lavori con DJI hai molte opzioni, tra cui:
La società austriaca Riegl da oltre 40 anni si distingue per la produzione di sistemi LiDAR sia terrestri sia aerei (UAV, aerei ed elicotteri) di altissima qualità. La mission è quella di adempiere perfettamente alle attività di misurazione soddisfacendo pienamente le aspettative dei clienti in tutto il mondo.
La combinazione hardware all’avanguardia con la parte software altrettanto innovativa, infatti, si traduce nella produzione di potenti soluzioni per molteplici campi di applicazione nell’ambito del rilevamento.
Nella sezione dei Laser Scanner terrestri, la Riegl ha prodotto strumenti robusti e completamente portatili, testati in condizioni rigorose per prestazioni affidabili anche in condizioni ambientali estremamente impegnative.
La serie VZ-i degli Scanner terrestri Riegl, ad esempio, nasce per soddisfare le esigenze di quegli operatori che hanno bisogno di uno strumento che sia allo stesso tempo veloce ed accurato.
Il Riegl VZ-400i, in particolare, è un sistema di scansione laser 3D che combina un’innovativa architettura di elaborazione e una suite di sensori MEMS con l’ultima tecnologia Laser Scanning Engine di Riegl.
Con il suo giroscopio, l’accelerometro, la bussola e il barometro, il VZ-400i può essere utilizzato in quasi tutti gli ambienti garantendo l’orientamento. Il sistema, inoltre, consente una gamma incredibile di flessibilità, fornendo il supporto per numerose periferiche e accessori esterni attraverso le sue porte USB integrate e punti di fissaggio stabili.
Ambiti applicativi
Il Riegl VZ-400i non si pone limiti. La Riegl, infatti, si è sempre impegnata a fornire le massime prestazioni, qualità e affidabilità a prescindere dall’ambiente in cui i loro strumenti operano. Scegliere Riegl, quindi, significa non scendere mai a compromessi e di lavorare anche in condizioni estreme.
Gli ambiti applicativi tipici riguardano:
Topografico;
Minerario;
Architettonico;
Archeologico e Beni Culturali;
Rilevamento As-Built;
BIM;
City Modeling;
Tunnel;
Monitoraggio
Integrazione fotocamera professionale
Una buona parte di Laser Scanner in commercio dispongono all’interno dello strumento di una o più fotocamere coassiali tra di loro o con il raggio laser. Tuttavia, la colorazione delle nuvole di punti Laser Scanner con la fotocamera integrata in certe situazioni non offre un risultato all’altezza.
Nel caso del VZ-400i, la Riegl dà la possibilità agli operatori di integrare al proprio Laser non una qualsiasi macchina fotografica, ma una DSLR (Digital Single-Lens Reflex) professionale. La combinazione del Laser Scanner, del software a bordo, e della fotocamera consente di ottenere risultati fotorealistici 3D unici. E non solo: una nuova funzionalità consente l’acquisizione di immagini simultaneamente durante la scansione, riducendo drasticamente i tempi di acquisizione.
Connessione Cloud con rete 4G
La serie RIEGL VZ-i fornisce connettività cloud tramite rete 3G / 4G LTE, rete Wi-Fi o LAN. I dati acquisiti vengono quindi trasferiti nel cloud al termine di ogni scansione. La sincronizzazione istantanea permette agli operatori di poter scaricare ed elaborare in tempo reale i dati appena acquisiti. L’archiviazione cloud supportata attualmente include Amazon S3 e Microsoft Azure.
Il Riegl VZ-400i è smart
L’app RIEGL VZ-i Series permette il controllo remoto dello scanner. Otterrai il potentissimo mondo Riegl nel palmo della tua mano. L’app è disponibile sia per iOS, Android e Windows.
Registrazione automatica sul campo
Una delle attività più dispendiose in termini di tempo che i professionisti si trovano ad affrontare è la registrazione delle nuvole di punti. Oltre alla già citata sincronizzazione Cloud, il VZ-400i, grazie a due processori a bordo, è in grado di effettuare contemporaneamente l’acquisizione dati e la registrazione automatica.
Il primo processore è infatti dedicato all’acquisizione dati ed all’analisi del segnale Multi-Target e a tutte le operazioni di sistema, mentre il secondo si dedica al calcolo in tempo reale dell’allineamento.
Capacità multi-target
Senza dubbio una delle peculiarità del VZ-400i è la capacità multitarget. Cosa s’intende? Durante l’acquisizione ogni impulso laser emesso fornisce diverse informazioni di tutti i bersagli che ha incontrato.
Queste informazioni possono essere utilizzate per migliorare in modo significativo il contenuto informativo delle nuvole di punti. Quindi, a differenza di molti Laser Scanner sul mercato che non generano echi di ritorno e quindi perdono buona parte del dato, con il VZ-400i è possibile personalizzare il programma di misurazione e il numero massimo di target da utilizzare, conservando la maggior parte del dato.
La caratteristica di generare echi di riflessi, ad esempio, permette al VZ-400i di leggere il terreno al di sotto della vegetazione.
Quasi sembra di sentire il ticchettio delle punte del cavatore quando si entra nelle cave di Prun. Queste immense arcate danno vita ad uno scenario ad alto impatto emotivo nel confronto della pietra della Lessinia.
Cave dall’immensa bellezza naturalistica, storica e archeologica, e che per le loro dimensioni vengono anche definite “Cattedrali di Pietra”.
L’interesse storico per le cave di Prun nasce addirittura nella preistoria. L’utilizzo più antico che si conosca della pietra di Prun risale, infatti, all’Età del Ferro ed è legata alla costruzione di castellieri sulle dorsali dei Lessini.
Pietra che è stata cavata fino al 1956 quando in concomitanza con una delle prime leggi dei lavori in galleria è stata inibita la lavorazione all’interno di queste cave.
Dal 1956 queste cave sono rimaste ferme, ed oggi il progetto di associazioni culturali locali è quello di avviare un processo di riqualificazione:
Ciò contribuirà alla divulgazione di una zona di grande interesse che abbraccia l’intero paese di Prun, dell’alta Valpolicella e dell’intera Lessinia.
Oggi il processo di riqualificazione è iniziato mediante i rilievi dello stato di fatto di questi luoghi.
I rilievi sono stati effettuati con strumentazione di ultima generazione dotata di tecnologia Laser Scanner.
Per complessità dell’oggetto e velocità di acquisizione è stato utilizzato un Laser Scanner Mobile con tecnologia SLAM, nello specifico lo ZebGo prodotto da Geoslam.
Qui puoi vedere una ricostruzione 3D della cava. Una delle parti rilevate ha una lunghezza oltre i 105 metri e una larghezza che varia tra i 13 e 25 metri.
L’intera area è stata rilevata in poco più di 12 minuti.
Da sempre si pensa che il Laser Scanner sia uno strumento riservato ad acquisire rilievi di edifici come ad esempio le chiese, e che restituisca un dato difficile da gestire.
In realtà il Laser Scanner è molto simile nell’utilizzo ad una Stazione Totale ed oltre a restituire angoli e distanza, come quest’ultima, permette anche di:
E gli ambiti applicativi sono un’infinità.
Scopriamo insieme le 10 Applicazioni fondamentali dello Scanner Laser
1 – Beni Culturali
La documentazione, intesa come sistematica attività di registrazione e gestione delle informazioni, vuol dire conoscere per conservare e valorizzare, rendendo i Beni Culturali maggiormente fruibili per la popolazione e creando un sistema di coscienze che ne impedisca irrimediabili ed inestimabili perdite.
Oggigiorno qualsiasi attività di gestione del patrimonio culturale dovrebbe essere strutturata su una solida base di conoscenze, al fine di assicurare una migliore progettazione degli interventi di gestione e recupero, monitorando costantemente i cambiamenti nel corso del tempo, anticipando talvolta avvenimenti catastrofici e inaspettati.
2 – Industriale
L’utilizzo di tecnologia Laser Scanner nel settore industriale è un supporto fondamentale per una manutenzione preventiva che produca maggiore efficienza e minori costi.
Un rilievo Laser Scanner presenta una completezza e accuratezza di informazioni che nessun’altra metodologia di rilievo consente di ottenere.
Proprio per questo motivo viene largamente utilizzato nei rilievi industriali per effettuare il censimento, la misurazione e la mappatura completa di strutture, layout impiantistici, linee di tubazioni (piping) ecc…
Inoltre, nel caso di rilievi industriali di impianti in funzione, il rilievo laser scanner è l’unica soluzione possibile per effettuare il rilievo in sicurezza di elementi posti ad altezze elevate, di grandi dimensioni, pericolosi o inavvicinabili per la presenza di materiali nocivi, strutture instabili, temperature elevate, ecc…
3 – Infrastrutture e Ingegneria
Il rilievo Laser Scanner è particolarmente adatto per il rilievo di strade, gallerie, ponti e per il monitoraggio a lungo termine di edifici o porzioni di territorio specialmente se si tratta di infrastrutture particolarmente complesse e, quindi, difficilmente rilevabili mediante utilizzo di strumentazione tradizionale.
Il rilievo 3D è indispensabile per effettuare analisi specialistiche sulle strutture come ad esempio le verifiche, le analisi del fuori piombo, delle superfici e del degrado strutturale.
Questo sistema di rilievo permette di ottenere con estrema precisione piante, prospetti e sezioni in qualsiasi punto e direzione desiderati ed, inoltre, può essere eseguito con qualsiasi condizione di luminosità.
4 – Territoriale
Particolarmente adatto al rilievo di cave a cielo aperto grazie ad acquisizioni ad elevata portata di ripresa e alla velocità di acquisizione.
Puoi ottenere un modello DTM del terreno in breve tempo, dal quale è possibile effettuare un calcolo di volumi o superfici o estrarre curve di livello già vettorizzate.
L’integrazione con strumentazione GPS permette inoltre di georiferire automaticamente il modello e di monitorare lo sviluppo dello scavo nel tempo attraverso la valutazione delle variazioni geometriche.
Tramite acquisizioni Laser scanner puoi ottenere:
5 – Cantiere
La fase di realizzazione di un progetto è un momento molto complesso ed è importante trarre beneficio dalle innovazioni tecnologiche per ridurre i tempi di realizzazione, di controllo e di documentazione.
In questo ambito il laser scanner è una tecnologia che offre potenziali vantaggi rispetto alle tecniche di rilievo classiche in termini di rapidità, numerosità di punti, ecc…
Hai la possibilità di rilevare elementi caratteristici del cantiere, come edifici costruiti o in fase di completamento, zone di scavo, posizione di macchine da cantiere, ecc…, fornendo così una sorte di fotografia “visitabile” e “misurabile” dello stato di fatto ad una certa epoca, in ogni momento aggiornabile e confrontabile con le fasi successive della costruzione.
6 – Architettura
Il rilievo laser Scanner costituisce oggi la metodologia più precisa per il rilievo di una architettura, soprattutto se particolarmente complessa, grazie alla elevata velocità di acquisizione e alla notevole quantità di informazioni raccolte.
Dalla nuvola di punti sono facilmente estraibili, grazie a software dedicati, elaborati 2D quali piante, sezioni e prospetti, potendo valutare dettagliatamente tutti gli elementi fondamentali per interventi di ristrutturazione e/o nuove costruzioni.
Ogni elaborato 3D contiene un numero incredibilmente elevato di informazioni (arredi, affreschi, impianti, mosaici, dettagli dei pavimenti…), che vanno a costituire un database dove vengono conservate nel tempo la totalità delle informazioni relative ad ogni singolo oggetto, dettaglio o porzione a cui è possibile attingere in qualunque momento senza necessità di tornare sul manufatto.
7 – Navale
I lavori di costruzione delle imbarcazioni si basano su tecniche di misurazione e documentazione 2D e 3D per garantire la realizzazione di barche, yachts e barche a vela di elevata qualità a partire dalla fase di progettazione fino alla produzione vera e propria.
Che si tratti di riprogrammare i lati di uno yacht da gara, di sostituire il manto in teak dell’impalcato o di altre sagome 2D, di allineare gli alberi portaelica o di ispezionare interi stampi in fibra di vetro, il rilevamento attraverso la tecnologia laser scanner è la risposta per la costruzione di yacht.
8 – Scena del crimine e incidenti
In pochissimi minuti, attraverso una scansione laser scanner, siamo in grado di restituire dati accurati di rilievo della scena del crimine e di incidenti, in interno o in esterno. Questi dati permettono un valido e preciso supporto alle fasi investigative “congelando” la scena del crimine scansionata e documentando lo stato di fatto.
Questi dati possono poi esser portati in fase di dibattimento poiché vengono ritenuti giuridicamente affidabili.
9 – Archeologia
La tecnologia laser scanner rappresenta la metodologia di rilievo ad oggi più precisa per la catalogazione dei beni archeologici di pregio, permettendo di pianificare in modo totalmente innovativo il processo di registrazione, analisi e archiviazione dei dati e proponendo rilievi digitali tridimensionali georeferenziati collegabili a database specifici in modo da creare dei GIS facilmente interrogabili.
Il trattamento informatico dei dati permette di rispondere immediatamente alle esigenze del cliente fornendogli servizi e supporti altamente personalizzati.
Oltre al rilievo e alla catalogazione, il rilievo laser di un sito archeologico permette la creazione di un modello tridimensionale navigabile utile alla realizzazione di un museo virtuale dello scavo consultabile on line dagli utenti. L’elevata precisione del rilievo permette anche la riproduzione fedele di oggetti mediante l’utilizzo di macchine a controllo numerico.
creazione di un database navigabile
10 – Tunneling
Le scansioni laser permettono di rilevare in breve tempo la geometria di scavo della galleria. Attraverso il confronto con il modello 3D di progetto è possibile analizzare la geometria dello scavo e individuare le zone di sovrascavo e sottoscavo. Inoltre, è possibile rilevare anche l’opera, una volta conclusa, per verificare l’esatta rispondenza al progetto esecutivo.
Le operazioni da remoto ad oggi sono diventate sempre più frequenti e comuni, anche nel settore minerario. L’azienda austriaca RIEGL ha presentato tre nuove app nel settore minerario per la serie VZ-i dei loro Laser Scanner terrestri con lo scopo di affrontare le impegnative sfide del Remote Operation.
Le nuove app, semplici ed intuitive, supporteranno gli utenti nel lavoro quotidiano e soprattutto nelle situazioni critiche.
Le tre app riguardano aspetti fondamentali nel lavoro di estrazione minerario:
Utilizzando questa app gli angoli di inclinazione delle pareti rocciose vengono calcolati automaticamente dai dati di scansione. Gli angoli di pendenza critici possono essere evidenziati e inviati all’utente. Le informazioni in tempo reale consentono agli operatori di mantenere gli angoli di inclinazione degli accumuli delle aree di discarica entro i limiti definiti.
Gli addetti ai lavori connessi alla rete mineraria possono attingere a queste informazioni su web utilizzando un qualsiasi dispositivo: non è necessaria, infatti, alcuna installazione software o elaborazione dei dati. Tutto viene elaborato automaticamente all’interno dell’app.
Grazie a questa nuova app, che calcola gli strati in base a un determinato modello di progettazione, il funzionamento di attrezzature pesanti come le macchine da scavo può essere ottimizzato per semplificare il processo di estrazione.
Consente di rilevare la concentrazione di materiale di scarico in determinate aree molto prima che siano visibili all’occhio umano. L’interpretazione dei movimenti calcolata attraverso le singole scansioni di riferimento consente la previsione di un possibile cedimento del pendio, permettendo di evacuare in tempo le persone e di rimuovere i macchinari dalle aree a rischio.
Inoltre, la RIEGL ha ulteriormente ottimizzato i software RiSCAN PRO e RiMINING. Il nuovo LIS GeoTec Plugin consente l’analisi geotecnica dei dati di scansione fornendo strumenti statistici all’interno di un’interfaccia grafica di facile utilizzo.
Oltre al calcolo della direzione e dell’angolo di caduta delle pareti rocciose, consente l’analisi delle discontinuità creando diagrammi polari e colorando i dati di scansione da cluster di orientamento simile. Ciò offre agli specialisti una migliore comprensione della stabilità, delle articolazioni e dei difetti delle pareti rocciose analizzate.
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