Mappare un manufatto al fine di renderlo interrogabile e attendibile tramite un drone può sembrare una cosa semplice, vista l’ampia offerta di soluzioni HW e SW sulla carta efficaci.
Ecco alcune semplici regole che vi saranno di supporto per evitare errori dovuti all’inesperienza.
1. Accurato studio dell’oggetto da rilevare in funzione delle finalità progettuali
1.1. L’analisi accurata dell’oggetto da rilevare è prerogativa fondamentale al fine di eseguire un corretto rilievo con SAPR.
Ogni scenario infatti (sia esso un ambito territoriale, una scala edilizia ed urbana, un bene storico-monumentale, etc.), presenta caratteristiche singolari e specifiche che vanno attentamente analizzate così da rendere ottimale e preciso il rilievo stesso ed il successivo utilizzo dei dati.
Infatti, non tutti i rilievi possono essere eseguiti una seconda volta, relativamente ad alcune condizioni di diversa natura: meteorologiche, ambientali, di shut-down in caso di impianti, etc.
1.2. La progettazione di un rilievo risulta fondamentale anche nel caso in cui sia necessario sottostare a dei vincoli aeronautici al volo (es. operazioni in Scenari Critici) che comportano limitazioni di volo nello spazio e nel tempo, ovvero limiti fisici per l’acquisizione di foto e video (es. facciate di palazzi su vie strette o su piazze affollate).
1.3. Lo studio delle finalità del rilievo risulta altrettanto importante (progetto, rilievo, comparazione, studio, monitoraggio, etc.) in quanto in relazione a questi fattori potrà essere stabilita una corretta ed appropriata elaborazione dei dati.
2. Scelta del mezzo più appropriato in relazione al sensore da utilizzare: importanza dell’inerzia del mezzo e del payload
2.1. La scelta del mezzo più appropriato per l’esecuzione di un rilievo viene troppo spesso trascurata, sottintendendo che qualunque SAPR è in grado di svolgere con coerenza il proprio lavoro in riferimento al rilievo da eseguire.
Se da un lato può risultare ovvio che i rilievi territoriali estesi possano essere svolti utilizzando droni ad ala fissa, questo schema può essere messo facilmente in discussione in relazione alla prestazione del sensore trasportato (setup ottico, prestazioni de sensore, megapixel) che permette anche al multirotore di rilevare consistenti ambiti territoriali senza perdita di rendimento. La continua evoluzione normativa e tecnologica permette infatti ai multirotori una forte competitività rispetto ai SAPR ad ala fissa anche sui rilievi estesi, con il vantaggio (da non sottovalutare) che risultano gli unici mezzi in grado di eseguire rilievi di prossimità grazie al volo in hovering e all’elevata precisione di movimento.
2.2. In seconda istanza è importante sottolineare come il connubio “inerzia del SAPR” e “performance del gimbal” siano elementi fondamentali per acquisire fotografie prive di difetti. Da un lato, l’inerzia dovuta alla massa in movimento del SAPR offre un’eccezionale resistenza all’instabilizzazione indotta dal vento, limitando l’intervento di compensazione dei motori per la stabilizzazione in quota.
Spesso infatti, i lavori di rilevamento con multirotori presuppongono la prossimità per il rilievo di dettaglio indipendentemente dall’aspetto prestazionale della fotocamera, che può consentire di rimanere relativamente distanti, il che comporta l’ingresso del SAPR all’interno di turbolenze d’aria che si vengono a creare in prossimità degli oggetti da rilevare (vortici di superfici cilindriche o curve, correnti ascensionali su pareti riscaldate, microclima tra oggetti alti e poco distanti tra loro, etc.), a questi effetti si sommano quelli indotti dal vento presente in quota, con variabilità differenti in base alla stagionalità ed all’irraggiamento che cambia durante le ore del giorno. In questi casi la compensazione serve poco alla stabilizzazione offerta dalle capacità del pilota (che si deve occupare di ben altro) e dei motori, in qualunque numero essi siano: il miglior stabilizzatore è senza dubbio quello intrinseco offerto dalla massa del SAPR in volo alle correnti del fluido aria nel quale è immerso.
2.3. Complementare all’inerzia del SAPR è l’uso di un gimbal girostabilizzato. Altamente prestazionale, esso compie l’azione decisiva per evitare l’effetto micromosso durante lo scatto fotografico in qualunque condizione di luce e di settaggio della fotocamera, conferendo al rilievo quella velocità e certezza di acquisizione dei dati che diversamente non sarebbe conseguibile.
Tale aspetto si rileva determinante, sia con orientamento fisso del gimbal in una direzione (es. foto nadirali), sia durante gli scatti con rotazione degli assi, in cui le microvibrazioni interne (dovute alle rotazione dei bracci di supporto) si sommano alle rototraslazioni indotte dal movimento del SAPR, il cui effetto combinato incide direttamente sulla qualità dello scatto.
2.4. L’effetto di stabilizzazione combinato sovradescritto è rilevabile non solo nelle riprese fotografiche, ma anche nell’acquisizione di video in cui l’effetto gelatina (detto anche gel o jello) è inversamente proporzionale alla qualità del girato.
2.5. Volendo introdurre anche il tema che riguarda l’integrazione del sistema LIDAR sui droni multirotore, l’aspetto della massa inerziale del SAPR nel posizionamento GPS del sistema in volo non è secondario, e riprende appieno i concetti espressi per l’acquisizione fotogrammetrica di cui sopra.
3. Programmazione di un’ottimizzata integrazione con il supporto topografico
3.1. La fase progettuale dei rilievi, non può prescindere da un’integrazione programmata con il rilievo topografico di supporto per la georeferenziazione dei risultati finali, sia che si tratti di sistema globale o locale di coordinate. Pertanto, la sinergia tra il pilota SAPR, l’assistente al gimbal e i topografi, diventa elemento fondamentale per identificare e pianificare la posizione di target e punti singolari da rilevare per vincolare il successivo modello 3D consentendone infinita scalabilità e limitando le distorsioni.
3.2. La fase di integrazione topografica risulta fondamentale anche per fissare la precisione del rilievo da eseguire, consentendo di inserire anche punti di controllo utili alla verifica continuativa della correttezza dei modelli ottenuti.
3.3. Ad integrazione di quanto detto sopra, per migliorare l’accuratezza dei dati acquisiti su aree dove spesso non è possibile acquisire informazioni topografiche, può essere impiegato a bordo del drone un GPS GNSS RTK.
4. Attenta scelta delle metodologie di esecuzione del rilievo in funzione di: soggetto, esposizione, illuminazione, dettaglio, distanza dall’oggetto, etc.
4.1. Un dato che va tenuto in considerazione sia all’atto della programmazione del rilievo che durante l’esecuzione dello stesso, sono le condizioni di illuminazione dei soggetti da fotografare. Le ricostruzioni 3d si basano su algoritmi che correlano pixel, con lo scopo di attribuire coordinate spaziali ai punti all’interno di un modello matematico. Il cromatismo diviene un elemento fondamentale per l’individuazione di punti omologhi tra le foto, con la conseguenza che non risulta sufficiente la sovrapposizione tra le prese fotografiche, ma deve essere integrato alla continuità di esposizione ed illuminazione dei soggetti oltre che alla distanza di presa e al dettaglio degli stessi.
4.2. Le modalità con cui eseguire i rilievi non possono essere standardizzate, ma è possibile tracciarne alcune linee guida principali:
– ogni oggetto o sezione che si desidera ricostruire (compresi angoli nascosti e sottosquadri) dovrebbero essere visibili in almeno due o più fotografie.
– sono necessari più set fotografici che consentano una sovrapposizione di medio raggio tra le foto, siano esse ravvicinate o prese fotografiche di lunga distanza.
5. Ridondanza dei dati acquisiti per la successiva scelta delle immagini migliori e dell’overlap
5.1. Indipendentemente dal soggetto da rilevare è sempre buona regola eseguire un rilievo ridondante, acquisendo molte più immagini di quelle ordinariamente necessarie in base alla manualistica corrente, in quanto le successive condizioni e vincoli della ricostruzione 3d potrebbero richiedere un’integrazione di punti di presa fotografici, ovvero, aspetti progettuali evidenziatisi post-rilievo potrebbero richiedere visuali e dettagli originariamente non rilevanti e pertanto sottostimati in fase di acquisizione.
5.2. Per fare questo può essere d’aiuto un SAPR dotato di un software di pianificazione pensato per l’impiego in aerofotogrammetria e mapping. Esistono software ottimizzati per pre-definire a terra parametri quali precisione e accuratezza richiesta del dato in funzione del sensore impiegato, overlap di sovrapposizione tra foto provvedendo alla creazione di piani di volo che tengono conto di questi ed altri parametri.
5.3. La ridondanza dei dati da acquisire cautela anche la varianza delle condizioni di luce ed esposizione che possono verificarsi durante il corso dei rilievi, consentendo di usare taluni set di acquisizione dati piuttosto che altri, consentendo così di ottenere un modello 3d completo e dettagliato.
6. Utilizzo di software professionali di comprovata affidabilità nella gestione dei dati e nella restituzione dell’output.
Perfetta interoperabilità al fine di ottimizzare la dotazione hardware degli elaboratori, relegando l’Open source a mero termine di confronto per evidenziare eventuali difformità.
6.1. L’uso di software professionali è a nostro viso un elemento primario nel processo di elaborazione dei dati acquisiti, sia nella fase di ricostruzione 3D sia in quella di manipolazione di mesh o point cloud.
Se da un lato l’Open Source rappresenta un formidabile strumento di sviluppo e condivisione, in campo tecnico, l’affidabilità e la certezza dei risultati comprovati da un compendio di casistiche a livello mondiale, risulta fondamentale per finalizzare il proprio lavoro e consegnare risultati certi alla propria committenza. Questo risultato diviene possibile solamente attraverso l’utilizzo di un software con licenza proprietaria, che per la propria finalità legata all’esercizio commerciale, fonda la propria forza nella certezza dei risultati conseguibili.
6.2. L’utilizzo di software proprietari compatibili tra loro a garanzia di una perfetta interoperabilità, consente anche una produzione ed uno scambio di documenti perfettamente compatibili, senza perdita di informazioni per trasformazioni ed esportazioni, unitamente ad un’impareggiabile leggerezza di caricamento dei dati, non secondaria per l’ottimizzazione degli hardware a disposizione.
Questo vademecum mette in evidenza solo alcuni dei passaggi chiave per rilevare in modo ottimale un manufatto.
Per operare allo stato dell’arte è opportuno possedere competenze e capacità specifiche oltre che gli strumenti più adeguati.
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