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AEROFOTOGRAMMETRIA SU TERRENI INCLINATI

20 Maggio 2018
Immagine aerea di versante terrazzato e pendente nelle Cinque Terre

In questo articolo ti parlo di quello che succede quando fai aerofotogrammetria su terreni inclinati e puoi anche scaricare due fogli di calcolo per pianificare le missioni di volo per un rilievo con drone.

GROUND SAMPLING DISTANCE (GSD)

Un parametro importante nella fotogrammetria è il Ground Sampling Distance (GSD).

Ci avevo scritto sopra un articolo, lo puoi leggere qui.
Quello che trovi a questo link è in realtà è un altro link ad un altro articolo del blog di 3DEffe (esperti colleghi del Ponente Ligure) dove spiegano molto bene che cos’è il Ground Sampling Distance!

Il mio contributo è stato solo quello di fare un foglio di calcolo, che puoi scaricare liberamente, per programmare le attività fotogrammetriche sul campo, sulla base del GSD.
Il foglio di calcolo originale è stato poi integrato dal prezioso contributo dell’Ing. Paolo Rossi, del laboratorio di Geomatica della Facoltà di Ingegeria dell’Unversità di Modena e Reggio Emilia.

Insomma, sul GSD non mi sono impegnato personalmente molto!
🙂

IL GSD È IMPORTANTE!

Se ti occupi di fotogrammetria, è importante conoscere il GSD.
Se lo conosci, puoi programmare le attività di acquisizione fotografica sul campo con coscienza di quello che fai ed in modo sensato secondo i risultati attesi dal tuo rilievo.

Se non ti occupi di fotogrammetria, ma sei un utilizzatore di rilievi fotogrammetrici fatti da qualcun altro, è ugualmente interessante conoscere il GSD.
Se lo conosci, puoi avere subito un riscontro del grado di dettaglio della rappresentazione del territorio che è stato scelto durante il rilievo sul campo da chi hai commissionato per il lavoro.

Il GSD influenza l’accuratezza di un rilievo aerofotogammetrico.

Il GSD è la distanza tra i punti centrali di due pixel vicini di un’immagine digitale, misurata sul terreno reale.
Il GSD ti dice quanto è grande un pixel misurato sul terreno.

Il GSD si misura in mm/pixel o cm/pixel.
Un GSD di 10 cm/pixel indica che ciascun pixel dell’immagine comprende una porzione di terreno che sta all’interno di un quadrato di lato 10 cm x 10 cm.
Un GSD di 1 cm/pixel ti dice che ogni pixel contiene il terreno che sta dentro un ad un quadrato di 1 cm x 1 cm.

Ti incollo qui sotto un’immagine, che ho preso da questo articolo sul blog di Propeller Aero, che forse ti aiuta meglio a capire il concetto di GSD.

Immagine, formata da quattro immagini rettangolari, che è esemplificativa del GSD Ground Sampling Distance

Se il GSD è un numero piccolo, l’immagine è ricca di dettagli.
Se tutte le immagini hanno lo stesso valore basso del GSD, tutto il rilievo sarà ricco di dettagli che, quindi, puoi restituire in output.

Viceversa, se il GSD di un’immagine è grande non è possibile vederne bene i dettagli, che non saranno neppure riproducibili.

Il concetto piccolo/grande è piuttosto relativo e so di averlo usato in modo improprio.
Allora ti faccio ancora un altro esempio.
Se stai rilevando una porzione di litorale con ghiaia, ciottoli e scogli un GSD di 1 cm/pixel ti permette di distinguere abbastanza bene la ghiaia e le parti che la compongono, un GSD di 10 cm/pixel ti fa vedere i ciottoli, ma non più la ghiaia (i granelli non si distinguono più nelle fotografie) ed un GSD di 1 m/pixel ti lascia vedere bene solo gli scogli, ciottoli e ghiaia si riducono ad essere solo una distesa di grigio spalmata su ciascun pixel.

Un rilievo aerofotogrammetrico non può essere più preciso del valore del GSD.
Mediamente e cautelativamente, puoi prendere come valore di riferimento dell’accuratezza generale di un rilievo aerofotogrammetrico quello di 3 volte il GSD.

In aerofotogrammetria, il GSD è funzione della distanza tra fotocamera e terreno (altezza di volo), dimensioni del sensore fotografico e lunghezza focale dell’ottica (da cui deriva l’angolo di campo F.O.V. – Field Of View).
Non ti scrivo però come si calcola perchè mi sono già dilungato parecchio fino ad ora!
Trovi tutto negli articoli che ti ho linkato poco fa.

Prima di volare bisogna sapere qual è la finalità del rilievo e programmare le foto di conseguenza.
Se rilevi un territorio per restituire una planimetria in scala 1:5.000 non devi volare ad un’altezza di 20 m e fare foto con un GSD di 5 mm/pixel!
Se lo fai avrai molte, molte immagini in più rispetto al necessario (da archiviare, trattare e processare), con un livello di dettaglio non necessario per gli scopi della carta che devi produrre.

UN ALTRO FOGLIO DI CALCOLO, UN ALTRO CONTRIBUTO ESTERNO!

Prima di parlarti dell’aerofotogrammetria su terreni inclinati voglio metterti a disposizione un altro foglio di calcolo per la pianificazione delle missioni di volo con drone.
Questo contributo mi è stato spedito da Giampaolo Beretta, ingegnere libero professionista trentino che si è occupato parecchio di droni e tecniche fotogrammetriche.

Il suo foglio di calcolo lo puoi scaricare da questo link e funziona così:

  • definisci le caratteristiche del sensore fotografico e dell’ottica;
  • scegli il valore del GSD che vuoi, questo è il parametro di partenza;
  • dal GSD si calcola la quota di volo massima impostabile;
  • scegli la percentuale minima di sovrapposizione delle immagini;
  • scegli l’intervallo tra gli scatti;
  • si calcola la velocità massima del drone necessaria per rispettare questi parametri;
  • si definisce la percentuale di sovrapposizione tra le strisciate;
  • viene calcolata la distanza tra le strisciate parallele;
  • si determina la lunghezza del percorso in aria, il numero di scatti ed il tempo di volo stimato.

L’approccio metodologico del lavoro condiviso da Giampaolo è molto interessante perchè parte dalla scelta del GSD di progetto.
I contenuti sono analoghi a quelli del mio lavoro, integrato dal contributo di Paolo Rossi, ma potresti trovarlo più intuitivo e comodo a seconda del tuo modo di ragionare ed approcciare il piano di volo.

Grazie mille quindi a Giampaolo Berettea per aver condiviso con me e con te la sua esperienza ed un suo strumento di lavoro.
In fondo all’articolo trovi tutti i suoi riferimenti e contatti oltre che una nota biografica.

UNA NOTA (DI ORGOGLIO) PERSONALE

Sono molto contento di ricevere contributi da parte dei lettori di questo blog, proprio come quello di Giampaolo.
È bello che ci sia chi vuole condividere quello che sa attraverso queste pagine, mettendo a disposizione la sua conoscenza, il suo lavoro, i suoi strumenti e la sua esperienza, in modo del tutto disinteressato!
Ne sono felice e davvero molto lusingato!
Prima di Giampaolo ci sono stati Paolo Rossi, con il suo foglio di calcolo sul GSD ed il suo contributo estensivo, ancora in corso, sull’elaborazione fotogrammetrica con Photoscan, Flavio Angoli ed il suo articolo su droni e sicurezza (a cui seguirà presto qualcosa di nuovo!) e Giuseppe Scarpino che ha approfondito l’articolo sull’uso del GPS in topografia.

Sappi che se vuoi contruibuire anche tu, con la tua esperienza, ad arricchire questo percorso  sulla topografia, i rilievi, le misure, le mappe e gli strumenti sei davvero il benvenuto!

AEROFOTOGRAMMETRIA SU TERRENI INCLINATI

Eccoci finalmente all’argomento principale di questo articolo: l’aerofotogrammetria su terreni inclinati.

Immagine aerea da drone di un versante inclinato nelle Alpi Apuane

Se devi rilevare un terreno inclinato, un versante in pendenza, devi stare attento quando pianifichi le operazioni e scatti le fotografie con il drone.
Programmare una missione di volo su strisciate che stanno tutte sul solito piano orizzontale potrebbe non essere la scelta giusta per restituire un rilievo con il solito grado di accuratezza ovunque.

Per spiegarti quello che può succedere, prendo in prestito ancora altre immagini di Propeller Aero, da questo articolo.

PERDERE SOVRAPPOSIZIONE

Immagine che esplica la perdita di sovrapposizione minima nell'aerofotogrammetria in terreni inclinati

Se riduci la distanza tra drone e terreno, e non cambi l’intervallo tra gli scatti della fotocamera, riduci la sovrapposizione tra i fotogrammi consecutivi.
Potresti non avere sufficienti immagini per l’elaborazione del modello tridimensionale (fatta secondo i principi della fotogrammetria classica che risolve le equazioni di collinearità) da parte degli algoritmi structure from motion dei software specifici.

AUMENTARE IL GSD

Immagine che esplica la perdita di Ground Sampling Distance GSD minimo nell'aerofotogrammetria in terreni inclinati

Viceversa, se aumenti la distanza tra drone  e terreno, anche se aumenta la sovrapposizione tra i fotogrammi, aumenta anche il valore del GSD (che dipende linearmente dall’altezza di volo).
Tuttavia un valore più alto del GSD comporta immagini con meno dettagli e, in queste zone, può esserci il rischio concreto di non poter restituire il rilievo con il grado di accuratezza e dettaglio atteso.

MISSIONI DI VOLO A QUOTE DIVERSE

Immagine della pianificazione di missioni di volo aerofotogrammetrico su livelli di volo posto a quote diverse

Se le caratteristiche e l’estensione del terreno che devi rilevare te lo consentono, puoi programmare missioni di volo del drone planari, ma condotte su quote diverse (ed in parte sovrapposte tra loro) in modo da mantenere ovunque GSD e percentuale di sovrpposizione attesi.

SEGUIRE LA MORFOLOGIA DEL TERRENO

Schema di pianificazione di missioni di volo aerofotogrammetrico su strisciate che seguono la quota e la morfologia del terreno sottostante

Oppure puoi programmare il volo del drone in modo che segua la morfologia e l’altimetria del terreno sottostante, variando la sua altezza di conseguenza.
Alcuni strumenti di pianificazione e gestione del volo permettono di variare le altezze di volo del drone sulla base delle informazioni di altitudine del terreno presi da modelli digitali di elevazione (come quello di Google).

I PARAMETRI DI VOLO IN CASO DI TERRENI INCLINATI

LA PRESA PSEUDO-NORMALE

In fotogrammetria classica, con il termine Presa si intende lo scatto di una fotografia.
Le campagne di acquisizione fotogrammetrica (e aerofotogrammetrica) tradizionale cercavano di avvicinarsi il più possibile alla condizione di presa normale.
Nella presa normale i raggi ottici uscenti dalla fotocamera urtano l’oggetto da rilevare (il terreno) perpendicolarmente e sono paralleli tra loro, fotografia per fotografia.

Anche se l’aerofotogrammetria da drone è molto lontana dalla precisione delle fotocamere super calibrate che si usavano in fotogrammetria classica, si tende comunque il più possibile ad avvicinarsi, in fase di scatto, alla condizione di presa normale.
Tuttavia  il movimento del drone, le azioni esterne che ne perturbano lo stato (il vento), il sistema di stabilizzazione (gimbal) della fotocamera a bordo e la mancanza di certificazione di calibrazione di camera ed ottiche, rendono impossibile parlare di presa normale e si preferisce il termine presa pseudo-normale.

Quello che ti consiglio di fare se rilevi un terreno inclinato è acquisire immagini che non siano solo nadirali (con camera rivolta verso il basso ) ma che siano prese con asse della fotocamera inclinata rispetto all’orizzontale.
Il valore dell’inclinazione, del Tilt della fotocamera, è funzione della pendenza media del versante.

Per poter scattare fotografie che siano il più vicino possibile alla presa pseudo-normale è consigliabile impostare l’assetto del drone in modo che scatti immagini prese di fronte al versante da rilevare.
Solitamente l’avanzamento del drone avviene lateralmente (traslazione laterale destra-sinistra) mentre la prua punta il terreno per scattare le fotografie durante il rilievo.
La sovrapposizione tra due fotogrammi adiacenti (overlap) avviene nel senso della larghezza di ciascuna immagine, mentre la sovrapposizione tra le strisciate (overside) si valuta nel senso dell’altezza (lato corto) dell’immagine.

Personalmente mi trovo bene a pogrammare missioni di volo che seguano l’orografia del versante e le curve di livello.
Lo preferisco al volo in direzione “monte-valle“.

ALTEZZA DI VOLO E DISTANZA NORMALE

Se pianifichi delle missioni di aerofotogrammetria su terreni inclinati, la distanza che devi considerare per calcolare il GSD non è più l’altezza di volo H (generalmente impostata dal punto di decollo) ma la distanza normale D tra drone (fotocamera del drone) e terreno.

Ho disegnato, a mano, un paio di schemi esplicativi che spero possano aiutarti nel capire questi concetti (di pura trigonometria e geometria analitica).
Perdonami le bozze ma ho fatto davvero prima che non far disegni vettoriali!
🙂

Se conosci il valore di D (che determina il GSD di progetto) e la pendenza media del versante (alfa), è immediato consocere l’altezza H (rispetto al punto di decollo) del drone da programmare.

Ti porto due esempi:

  • Terreno inclinato di 20°;
  • GSD di progetto: circa 2.5 cm/pixel;
  • Distanza tra fotocamera e terreno: 50 m;
  • Altezza di volo del drone: 53 m.
  • Terreno inclinato di 50°;
  • GSD di progetto: circa 4 cm/pixel;
  • Distanza tra fotocamera e terreno: 80 m;
  • Altezza di volo del drone: 125 m.

Capisci immediatamente come la pendenza influisca in modo sensibile l’altezza di volo del drone.

A mio avviso, queste considerazioni hanno senso per pendenze che non superano i 70°.
Per valori maggiori ci si avvicina alla condizione di verticalità dove subentrano altre dinamiche di volo che difficilmente si riescono a programmare in maniera automatica.
In questi casi si vola solitamente in maniera del tutto manuale, valutando distanza e sovrapposizione sulla base della telemetria di bordo e delle informazioni video che il drone trasmette alla stazione di terra ed in relazione alla sensibilità ed all’esperienza del pilota.

AVANZAMENTO DEL DRONE E VARIAZIONE DI QUOTA

Per quello che ti ho scritto poco fa, nell’aerofotogrammetria su terreni inclinati, è importante prevedere variazioni di quota durante la missione di volo del drone per adattarsi all’altimetria del terreno.
In quest’altro schema “artigianale” dovresti riuscire a capire (spero!) come valutare questi aspetti.

Schema geometrico del calcolo della sovrapposizione e degli spostamenti di n drone nell'aerofotogrammetria su terreni inclinati

Una volta che hai scelto la sovrapposizione tra le strisciate adiacenti (overside), i valori degli spostamenti del drone nel piano (Delta x – che rappresenta la distanza planimetrica tra le strisciate) e le variazioni di quota (Delta y – negative per gli abbassamenti e positive per gli incrementi), sono piuttosto facili da calcolare in relazione alla pendenza del versante.

ANCORA UN FOGLIO DI CALCOLO!

Concludo questo articolo con un aggiornamento del foglio di calcolo che avevo fatto un po’ di tempo fa (integrato poi dal contributo di Paolo Rossi) ed in cui ho inserito una parte relativa al calcolo dei parametri di volo nel caso di terreni inclinati.

Ho aggiornato il link che trovi nella barra laterale di questo blog ma puoi comunque scaricarlo, gratuitamente e senza registrazioni, a questo link.
Fammi sapere che cosa ne pensi!

 

Spero di averti dato informazioni utili o aver anche solo aggiornato quello che già sapevi sul Ground Sampling Distance e sull’aerofotogrammetria.

Contattami nei modi che preferisci per dubbi, domande o critiche!
Trovi come fare nella pagine dei contatti di questo blog.

 

A presto!

Paolo Corradeghini

 

 

Giampaolo Beretta

Ti riporto le note di contatto dell’Ing. Giampaolo Beretta, una sua foto ed una breve nota biografica.
Grazie Giampaolo per la tua condivisione!

Fotografia dell'Ing. Giampaolo BerettaMi chiamo Giampaolo Beretta, classe 1976, vivo e lavoro in Val di Ledro nella provincia di Trento. Ho frequentato l’Istituto per Geometri di Riva del Garda e successivamente la Facoltà di Ingegneria di Trento con indirizzo Strutture. Una volta laureato ho lavorato per tre anni come dipendente in una società di ingegneria e poi, nel 2007, ho deciso di intraprendere la libera professione.

Fin da piccolo ho avuto una grande passione per i meccanismi e per le macchine in generale. Adoravo giocare con i Technic Lego e con il Meccano ed i miei genitori mi incoraggiavano a sviluppare la mia manualità comprandomi ogni genere di attrezzo. Dalla pinza e martello, si è passati al trapano, alla saldatrice e poi alla combinata per il legno. La fresa a controllo numerico costava troppo, quindi me la sono costruita. La passione per le costruzioni è nata così: costruendo.

Mi occupo principalmente di edilizia e del mio lavoro amo l’attività sul campo, ossia le parti dedicate al rilievo ed alla direzione dei lavori. In particolare, l’utilizzo della fotogrammetria per il rilievo del territorio mi ha spinto ad esplorare il mondo dei SAPR, meglio conosciuti come droni, permettendomi di approfondirne i vari aspetti: la normativa, l’elaborazione della documentazione per il riconoscimento presso l’ENAC, la pianificazione e l’esecuzione del volo, la fotografia, l’elaborazione dei dati e la presentazione del lavoro finito. Non poteva mancare la costruzione di un SAPR.

Sono una persona introversa; per questo motivo non mi piace lavorare in gruppo e cerco sempre di fare le cose da solo. Comunque mi piace condividere la mie esperienze ed ascoltare quelle degli altri. C’è sempre da imparare e spesso l’esperienza altrui mi aiuta a superare le difficoltà e fare un lavoro nel modo giusto. Ciò che odio maggiormente è dover rifare qualcosa; così nel lavoro, come nella vita quotidiana.

Sono convinto che tutti i lavori, anche quelli che all’apparenza sembrano semplici, necessitino di un minimo di studio ed approfondimento. Solo dopo questi passaggi diventano semplici. Spesso, quando inizio un nuovo lavoro, ho il timore di sbagliare e mi sento tranquillo solo dopo essermi studiato bene l’argomento. La citazione che più mi rappresenta è di Maria Sklodowska, meglio conosciuta come Marie Curie: “Niente nella vita va temuto, dev’essere solamente compreso.”

I miei riferimento sono:

Ing. Giampaolo Beretta
Via Piave, 54
38067 Ledro fraz. Molina (TN)

Email: giampaolo.beretta at tiscali.it
Cell: 349 3678991
Internet: www.giampaoloberetta.it

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Paolo Corradeghini

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2 Comments


Marzio Marinelli
21 May 2018 at 18:36
Reply

UN’ALTRO BELLISSIMO ARTICOLO. EQUILIBRIO IDEALE TRA SCIENZA E DIVULGAZIONE DI ALTO LIVELLO; BRAVISSIMI, E GRAZIE



    Paolo Corradeghini
    28 May 2018 at 10:11
    Reply

    Grazie mille Marzio!

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    3DMetrica
    Non è detto che quello che ti serva sia un'ortofo Non è detto che quello che ti serva sia un'ortofoto di una facciata.
Potresti correggere la distorsione prospettica con software di fotoritocco e "raddrizzare" l'immagine (per i tuoi scopi).

Il punto di presa e la forma dell'oggetto fotografato deformano la rappresentazione secondo una vista prospettica.
Linee parallele nella realtà (muri verticali) sono convergenti nello spazio immagine.

Tutti i principali software di photoediting hanno strumenti di correzione della prospettiva.
Ci sono nel famoso Photoshop, nell'open source Gimp e nel "nuovo" ed economico Affinity Photo.

Funzionano più o meno nel solito modo.
Intervieni sulle immagini alterando i pixel e, aiutato da una griglia virtuale, allinei gli elementi dell'immagine alla maglia.
È veloce e non richiede hardware super.

La posizione reciproca tra punto di presa ed oggetto fa molto.
Così come la forma di quello che hai fotografato è rilevante.

È diverso dal fare un'ortomosaico.
Così come è diverso dall'usare, in campo, un obiettivo basculante e decentrabile ("tilt/shift") per le foto.
Ma è piuttosto pratico e può funzionare ugualmente.

Dopo tutto il raddrizzamento delle foto del costruito è una tecnica che gli architetti usano da parecchio tempo.
😉
    Se non puoi fare a meno di parcheggiare la tua aut Se non puoi fare a meno di parcheggiare la tua auto al di fuori dell'area del rilievo, vale la pena fare attenzione a dove la posteggerai.
Non è uno scherzo!
:)

La fotogrammetria è una tecnica passiva e gli algoritmi Structure from Motion riescono a ricostruire solo quello che si vede nelle immagini.
Un'automobile è un elemento di disturbo, neppure troppo piccola.
Può nascondere informazioni importanti o potrebbe essere difficile da togliere dalla nuvola di punti.

Parcheggiarla in un'area pianeggiante, su una superficie omogenea è una buona idea.
I motivi sono (almeno) due.

Il primo è che puoi facilmente ritoccare le fotografie dove è presente in modo da rimuoverla.
Software di fotoritocco hanno strumenti molto efficienti!
Può richiedere un po' di tempo (dipende dal numero di foto) ma il risultato è generalmente buono.
Qui sotto vedi un "prima" ed un "dopo" fotoritocco.

ll secondo motivo è che, se non ritocchi le foto, l'auto sarà un elemento isolato nella nuvola di punti che "emerge" dal terreno.
Questo ti permette di trattarla velocemente ed efficaciemente per rimuoverla, tenendo solo i punti del terreno.

Se la parcheggi a ridosso del piede di una parete di roccia non sarà immediato fare le cose che ho scritto qui sopra.
    Droni e missioni di volo automatiche - Attenzione Droni e missioni di volo automatiche - Attenzione ai modelli di elevazione a larga scala

Non prendere "a scatola chiusa" e senza controllare i modelli digitali di elevazione che si usano per la pianificazione automatica delle missioni di volo per droni.
Possono esserci differenze importanti (talvolta enormi) con la realtà.

Una missione di volo per aerofotogrammetria andrebbe eseguita mantenendo il più possibile costante la distanza "drone-terreno".
Se lavori lungo pendii o terreni inclinati è possibile farlo usando software di mission planning che caricano al loro interno dei modelli di elevazione a cui si riferiscono per impostare l'altezza del drone in volo.

A meno di usare modelli ad hoc, che hai fatto tu e su cui sei confidente, i modelli di riferimento sono a larga scala e non riescono a definire bene le caratteristiche locali.
Spesso non sono aggiornati.

Nella prima foto vedi uno screenshot di Google Earth Pro (in cui ho attivato l'opzione "Terreno 3D") per un'area di cava in cui dovevo fare un rilievo con APR.
Sembrerebbe un pendio acclive, ma regolare.

La seconda invece è una foto presa in volo, che mostra come sono realmente le cose.
Lo sperone di roccia stacca dal pendio circa 50-60 metri.
Un piano di volo automatico non lo avrebbe considerato...
    Se ricevi una nuvola di punti di un alveo e devi f Se ricevi una nuvola di punti di un alveo e devi fare una modellazione idraulica, puoi estrarre le sezioni che ti servono in totale autonomia.
Mi piace dire spesso che "la nuvola di punti crea (in)dipendenza".

Hai a disposizione dati densi (punti molto vicini) e continui, da cui tirare fuori quello che ti serve, secondo le tue necessità e sensibilità.
È mooolto diverso rispetto ad avere un numero finito di sezioni, fatte di punti discreti, battuti con strumenti terrestri.

Con gli strumenti di interrogazione delle nuvole che mette a disposizione Potree (codice open source per condividere nuvole di punti tramite browser) si possono fare sezioni.
Se la fai abbastanza sottili puoi esportare un file CSV delle coordinate dei punti della sezione.
Oltre all'indicazione della terna x,y,z,per ogni punto hai anche la progressiva ("mileage").
Estraendo solo la progressiva e la quota hai i dati per creare una sezione 2D.

Ci puoi fare una polilinea in CAD, o puoi importare le coordinate in HEC-RAS (software di modellazione idraulica) ed avere immediatamente una sezioni su cui far girare il modello.

Se vedi che manca qualcosa, puoi tornare sul modello 3D ed estrarre una nuova sezione, immediatamente.
In modo indipendente.
    Gli algoritmi di estrazione automatiche delle cara Gli algoritmi di estrazione automatiche delle caratteristiche di una nuvola di punti riescono ad estrarre i punti del terreno da tutto il resto.
Ma non sono infallibili.

Molto lo fa il tipo di nuvola trattata (fotogrammetrica, laser scanner o lidar).
E tanto fa anche l'elemento modellato (una facciata verticale, un versante mediamente pendente vegetato o un parcheggio piatto e vuoto).

Può capitare che vengano classificati come terreno dei punti che, con il terreno, non ci azzeccano niente.

Si possono ritoccare manualmente, editando la nuvola localmente, per raffinare la classificazione, oppure si può provare ad usare qualche filtro di pulizia automatica del rumore.

Uno che funziona bene è l'SOR (Statistical Outlier Removal) e lo trovi nella maggior parte dei software di editing (Lidar360 e Cloud Compare ce l'hanno).

La classificazione dei punti del terreno produce una nuvola piuttosto "rada" (rispetto all'originale) dove gli "outliers" si vedono bene e sono facilmente identificabili.

Attenzione alle zone di bordo.
Lì potrebbero andare via anche i punti "buoni" che, non avendo nessun dato da una parte, vengono identificati come sporco.

Da qui dovresti avere un dato più pulito per continuare la classificazione precisa.
    Si parla tanto del famigerato "Bonus 110%". Non en Si parla tanto del famigerato "Bonus 110%".
Non entro nel merito della materia urbanistica né di quella economica, perchè non le conosco.
Faccio alcune considerazioni sui rilievi.

Progettare una riqualificazione energetica ha spesso bisogno di un rilievo che supporti le scelte per fare il "salto energetico": nuovo cappotto termico, manutenzione del tetto, pannelli fotovoltaici, infissi...

In un condominio grande, un rilievo 3D dà informazioni utili e misurabili, in modo molto efficace e veloce.

Integrare il laser scanner con la (aero)fotogrammetria da drone permette di avere un modello completo, anche delle parti invisibili da terra.

Il rilievo dello stato attuale è anche utile per sanare abusi o difformità che rischiano di vanificare tutto l'iter...

Mi sento di consigliarti professionisti che conoscano bene il mondo dei rilievi con output 3D, la topografia ed i principi della misura.
E, per fortuna, ce ne sono tanti!

Scegli qualcuno che si prenda la responsabilità del dato restituito (firmandoti un documento tecnico).
Sembra poca cosa (non lo è) ma se le cose non vanno bene, può fare la differenza.

Questa manovra sta scuotendo un po' anche il mondo dei rilievi applicati all'edilizia.
Ed è una buona cosa!
👍🏻😉
    RILIEVI E STRUMENTI - LE BATTERIE NON FINISCONO MA RILIEVI E STRUMENTI - LE BATTERIE NON FINISCONO MAI!

Condivido alcuni pensieri sulle batterie, necessarie a far funzionare tutto quanto.

Faccio una lista delle batterie/dispositivi che ho caricato, sto caricando e dovrò ancora caricare (non per vanto ma per gli scopi del post):
- drone principale e radiocomando;
- drone di backup e radiocomando;
- stazione totale e laser scanner (per fortuna sono integrati) + controller;
- GNSS 1 e controller;
- GNSS 2 e controller;
- fotocamera digitale;
- fotocamera 360°;
- tablet per sorvolo con drone;
- battery pack per eventuali bisogni in campo;
- walkie talkie.

Sono davvero tante!

E da qui faccio tre considerazioni.

1.
Prima di partire per un rilievo in campo, prenditi il tempo necessario per ricaricare tutte le batterie.
Potrebbe non essere poco.

2.
Se prevedi di alloggiare fuori per più giorni, attrezzati per ricaricare tutto in modo efficiente.
Portati prese multiple e "ciabatte".
Spesso le prese negli hotel non sono tante...
Se sei all'estero, ricordati gli adattatori!

3.
Se viaggi in aereo informati bene sulle batteria che trasporti e su dove possono stare in volo (le batterie LiPo dei droni non possono viaggiare in stiva)

4.
Fanne buona manutenzione...
    È importante fare i conti con il trasporto della È importante fare i conti con il trasporto della strumentazione in campo o un rilievo potrebbe trasformarsi in un incubo.

Quello che dovresti considerare è la logistica generale:
- che tipo di rilievo si deve fare;
- quali strumenti usare e da portare in campo;
- treppiedi, aste, paline, target ed altri accessori;
- come si arriva in campo (accesso carrabile);
- se si deve camminare un po' (e, aggiungo, su quale superficie e con eventuali dislivelli).

Potresti essere tentato di "portare tutto, che non si sa mai", ma se poi il tutto lo devi trasportare a mano può essere un problema (e, a volte, neppure piccolo).

La portabilità di uno strumento topografico incide poco sul suo prezzo, ma molto sulla praticità.
Se la custodia rigida di una stazione totale ha l'opzione di essere trasportata come uno zaino ti libera completamente le mani che puoi usare per altre cose.
Non è leggera ma la schiena è forte!
:)

E se ti servono più cose di quelle che riesci a trasportare allora ti serve anche un aiuto in campo.

Tutte questi aspetti li puoi valutare e decidere dopo un sopralluogo.
È il modo migliore per rendersi conto di come sono davvero le cose e di che cosa ti servirà in campo.
Oltre che capire meglio il lavoro da fare!
    Le tecniche "structure from motion" ricostruiscono Le tecniche "structure from motion" ricostruiscono modelli 3D, anche molto dettagliati, di oggetti a partire da immagini

Condivido alcune considerazioni sul tema!

1
(Se puoi) muovi l'oggetto, non la camera.
Metti la macchina fotografica su supporto stabile e ruota l'oggetto su se stesso.
Ci sono "piatti rotanti" economici e funzionali.
Non vale con tutto, ma se puoi fallo...
📷

2
Mettiti in una situazione di luce controllata e riempi le ombre. 💡
Le luci da studio (continue o flash) sono ideali perchè annullano le intromissioni di altre fonti.
Usarne più di una (o, in alternativa, dei pannelli riflettenti) riempie le ombre.

3
Usa un "green screen" o uno sfondo da cui l'oggetto "stacchi". 
In fase di elaborazione userai delle maschere, lo schermo verde permette uno scontorno veloce.

4
Attento al colore. 🔺
Se devi ricostruire con cura anche le tonalità cromatiche controlla i rimbalzi di luce dallo sfondo sul soggetto ed usa un colorimetro per essere sicuro della corrispondenza dei colori riprodotti.

5
Uccidi i riflessi. ☀️
Superfici lucide + luci artificiali = riflessi.
Puoi eliminarli cambiando direzione di incidenza della fonte luminosa.

6
Non dimenticare le misure. 📐📏
Se il modello 3D deve avere valenza metrica servono le misure per scalarlo.
Prendile!
😁😉
    In questi giorni sto lavorando alla vettorializzaz In questi giorni sto lavorando alla vettorializzazione della nuvola di punti da rilievo fotogrammetrico + laser scanner che ho fatto in cava nei mesi estivi.
È un lavoro lungo che amo poco (e trovo poco utile) ed allora condivido alcuni pensieri sul tema.

Passare da una nuvola 3D ad un disegno 2D significa lasciare per strada un sacco di informazioni del dato originale.
E non sono più recuperabili (se non con difficoltà).

Serve un cambio di paradigma per lavorare, tutti, direttamente sul 3D.
I primi passi dovrebbero farli le Amministrazioni che richiedono piante, prospetti e sezioni per valutare progetti e piani.
Il secondo è dei tecnici che commissionano/ricevono i rilievi: dovrebbero ed inserire il 3D nel proprio flusso di lavoro.
All'inizio non sarà semplice, servirà tempo e qualche software "nuovo", ma dopo la strada sarà in discesa.

Un rilievo 3D costa meno se non viene richiesta la produzione di un disegno 2D.
Se l'oggetto è complesso ci possono volere molte ore per fare il lavoro.
Ore che dovranno essere pagate.

Un progetto in 3D, condiviso su schermo attraverso browser o visualizzatori semplici ed intuitivi, sarebbe molto più efficace di interpretare disegni, per quanto completi.
E si risparmierebbe carta!

Non si può generalizzare.
Quello che ho scritto non è applicabile a tutto.
Ma a tanto credo di sì.
Temo che ci voglia "un po'" di tempo.

Se vuoi condividere con me la tua opinione puoi scrivermi @paolocorradeghini ed io la ricondivido qui sul Canale, per tutti.
    Il GSD (Ground Sampling Distance) è un parametro Il GSD (Ground Sampling Distance) è un parametro molto importante nel processo fotogrammetrico.

Dipende direttamente dalla distanza "D", tra sensore e soggetto fotografato, dalla dimensione del pixel "d" ed inversamente dalla lunghezza focale, "f", dell'ottica.
GSD = (D x d) / f

Più il GSD è piccolo è più dettagli ci sono nell'immagine.
È come se stendessi a terra un lenzuolo, dove sopra c'è l'immagine stampata e che copre l'intera area fotografata e misurassi quanto vale, in campo, il lato di un pixel.

La scelta del GSD influenza l'accuratezza, il numero dei punti delle nuvole, la risoluzione del DEM e dell'ortofoto.

Spesso l'unico parametro su cui si ha il controllo "effettivo" in campo, per modificare il GSD, è la distanza di presa.

Qui ho scattato fotografie da drone ad una breve distanza (10 m) perchè era necessario riprodurre un'ortofoto di dettaglio che consentisse di identificare la posizione delle pietre della passeggiata, per rimetterle, al posto giusto, dopo averle levate per manutenzioni.

Un GSD alto non avrebbe dato sufficiente informazioni alle foto.
Uno basso sì.

Un GSD bassissimo non è però l'obiettivo da ricercare sempre.
A parità di area infatti, il numero di foto per coprirla aumenta parecchio.
    Puoi creare un DEM (Modello Digitale di Elevazione Puoi creare un DEM (Modello Digitale di Elevazione) da una nuvola di punti 3D con il software open source Cloud Compare.

Non è l'unico modo per farlo.
Si può fare anche in un software di elaborazione fotogrammetrica ("structure from motion") o in un GIS (visti i vari aggiornamenti che permettono di gestire le nuvole di punti).
Ma questo è un modo che uso spesso!

Cloud Compare ha un tool che si chiama "Rasterize".

Scegli:
la risoluzione del DEM (la lunghezza del lato di ogni pixel, quadrato, come se fosse misurata a terra);

la direzione di proiezione (è comune la "Z" ma potresti generare un DEM proiettando la nuvola su una parete verticale per vedere se ci sono rigonfiamenti, spanciamenti o altre anomalie);

che cosa fare con le celle vuote (interpolarle, riempirle con un valore specifico, lasciarle vuote, ...).

Una vola creato, lo vedi in anteprima nella finestra dello strumento.

Lo puoi esportare in formato GeoTIF (mantiene le coordinate dei punti della nuvola, anche se non è ufficialmente associato a nessun sistema di riferimento specifico EPSG).

Oppure puoi creare un nuvola di punti dove ogni nuovo punto corrisponde al centro di ogni pixel che forma il modello raster.

Così sei passato dal 3D al 2D.
O meglio, al 2.5D!
😉
    Avere a disposizione una nuvola di punti (georefer Avere a disposizione una nuvola di punti (georeferenziata e scalata) permette di creare punti, selezionandoli tra tutti quelli che la compongono e portarli in un ambiente 2D (CAD o GIS).

Ci sono alcune strade da seguire.
La scelta dipende da come è fatta la nuvola di punti e dall'output che si vuole ottenere.

In un software di gestione di nuvole di punti (Cloud Compare, Lidar360, ...) si può sottocampionare la nuvola chiedendo che in output i punti siano distanziati di un distanza regolare (1, 2, 5 m...).
Li puoi esportare in DXF e trasformarli in punti quotati.

Se il modello 3D è complesso può essere più indicato selezionare direttamente i punti da esportare "snappando" proprio sui punti della nuvola.

Cloud Compare ha l'opzione "Point List Picking" che crea una lista di punti dalla selezione.
Funziona bene, non ha limiti di numero, dopo un po' rallenta ed ogni punto ha associata un'etichetta (a volte un po' vistosa).

Trimble Business Center è molto fluido ed i punti che aggiungi sono "discreti" all'interno della nuvola generale.
Puoi lavorare direttamente al suo interno per creare etichette e customizzare l'output del file vettoriale.

In ogni caso, "battere" un migliaio di punti è questione di mezz'ore e non di giorni!
    I dati cartografici, scaricabili dai vari geoporta I dati cartografici, scaricabili dai vari geoportali regionali (o nazionali), non sono (quasi) masi super dettagliati ed a volte sono poco aggiornati.
Però si possono usare per creare un ambiente 3D in cui inserire l'output di un rilievo (fotogrammetrico o laser scanner).

In questo caso ho usato i dati Lidar (maglia 2x2m) scaricati da "Geoscopio" (portale cartografico della Toscana) per collegare tra loro due rilievi 3D di altrettante zone di cava, situate sullo stesso versante ma un po' troppo lontane da giustificare un unico rilievo.

È evidente l'assenza di colore nei punti della fascia centrale. Tuttavia l'orografia e la morfologia del versante non è cambiata nel tempo ed il dato è utile (non avrebbe avuto senso se lì ci fosse stata una cava attiva) e credo che aiuti a comprendere meglio la disposizione reciproca delle cave rilevate.

In mancanza di un dato Lidar si potrebbe usare un DEM (meglio se DTM), per creare una nuvola di punti regolare in ambiente GIS.
Con QGIS non è difficile.

Serve fare attenzione ai sistemi di riferimento del dato scaricato e del rilievo restituito.
Ed alle quote.
Se tutto torna, le nuvole di punti si sistemeranno correttamente, una rispetto all'altra, e le cose funzioneranno bene.
    Credo che ci siano almeno due strade diverse per p Credo che ci siano almeno due strade diverse per passare da un dato 3D ad uno 2D.

1.
Puoi generare un'ortofoto e ripassarne gli elementi in un CAD 2D.
È abbastanza veloce, comodo e non necessita di hardware super potente.
Ma se l'area è complessa o l'immagine non sufficientemente dettagliata, potrebbe non bastare.
Per maggiore precisione puoi lavorare sull'ortofoto confrontando in tempo reale quello che stai facendo con il modello 3D (nuvola di punti).

2.
Puoi lavorare direttamente nel 3D tramite software che ti permettono di gestire la nuvola di punti che vuoi vettorializzare.
È un po' più lungo (dipende dalla tua esperienza) ma ti permette di lavorare in un ambiente molto più versatile per fare zoom, "battere" punti virtuali e tracciare vettori.

P.S.
Opinione personale: passare da una nuvola di punti 3D ad una rappresentazione 2D "piante/prospetti/sezioni" è un po' come andare a pesca con una rete a trama grande: qualcosa rimane ma la maggior parte lo lasci in mare.

P.P.S.
Non ho ancora trovato software o algoritmi in grado di (semi)automatizzare il processo di vettorializzazione.
Non è banale ma credo che sia un territorio dove potrà esserci uno sviluppo interessante in futuro.
Per ora c'è ancora tanto da fare a mano...
    Il comando "Cloud to Cloud Distance" del software Il comando "Cloud to Cloud Distance" del software Cloud Compare calcola la distanza lineare tra i punti di due nuvole 3D.
È utile se vuoi vedere, nel tempo, le differenze di altezza in un'area di scavo o di accumulo.

È un comando semplice e lo trovi tra i menù principali.

Devi selezionare le due nuvole di punti da confrontare.
Scegli quale nuvola sarà il riferimento per il calcolo e quale quella su cui invece il calcolo verrà fatto.

Lo strumento ha varie opzioni.
Funzionano più o meno bene in relazione al tipo di nuvola di punti che stai usando.

Una volta finito il calcolo, nei punti della nuvola "mobile" vengono scritte delle informazioni scalari ("scalar field") che dettagliano i risultati del calcolo.

Nell'area di lavoro (in ambiente 3D) puoi avere una visuale d'insieme delle aree cambiate.

Se vuoi essere ancora più specifico puoi interrogare le coordinate di ogni punto, per leggere le singole distanze.

Oppure puoi creare un modello digitale di elevazione, DEM, da portare in altri software.

Infine, cosa molta utile per valutare le differenze di quota, puoi calcolare le distanze relative sui tre assi: x, y e z.
Se le nuvole di punti che confronti sono georeferenziate nel solito sistema di riferimento è tutto molto veloce!
    Un ambito dove l'aerofotogrammetria da drone è mo Un ambito dove l'aerofotogrammetria da drone è molto efficiente è quello dei rilievi di strade, per delimitarne i bordi e/o le carreggiate.

L'ortofoto che si produce nel processo structure from motion può essere ripassata in CAD, per tracciarne i limiti.
Considerando il tempo necessario alle attività di campo e quello per vettorializzare gli elementi, il tutto risulta molto vantaggioso soprattutto per superfici grandi.

Immagini elaborate con molto dettaglio (valori bassi del GSD) permettono di creare ortomosaici con un sacco di informazioni e disegnare anche altri elementi come i pozzetti, le caditoie o le saracinesche.

Anche le quote che prendi dai punti della nuvola (densa), o da un modello digitale di elevazione ad alta risoluzione, possono aiutarti per capire le pendenze.
Non riesci arrivare ad accuratezze millimetriche, ma pochi centimetri si raggiungono.
E su grandi sviluppi sei in grado di capire, ad esempio, come si muove l'acqua sulla superficie.
    Scattare fotografie per un'elaborazione fotogramme Scattare fotografie per un'elaborazione fotogrammetrica durante tutta una giornata può dare problemi tonali nelle immagini.
E si ripercuotono sui prodotti in output.

Succede perchè la temperatura della luce del sole cambia.
Con cielo sereno si percepisce molto di più che non in condizioni nuvolose.
Se poi ci sono strutture o montagne che proiettano ombre, al mattino o al tramonto, è ancora peggio!

L'ortofoto ne risente e, per quanto i software SfM riescano a miscelare il colore finale, capita che l'output non sia gradevole.

Scattare foto in RAW aiuta.
Puoi elaborare gruppi di immagini nelle solite condizioni di illuminazione e modificarne, separatamente, il bilanciamento del bianco.

Se hai solo file JPG una strada percorribile è fare un po' di editing sull'ortofoto finale.
Photoshop, e altri software della solita specie, hanno ormai strumenti potenti ed efficaci per farlo.

Ok, perdi la georeferenziazione del file TIF, ma la puoi sempre ricreare tramite un GIS, e, probabilmente, lascerai per strada un po' di saturazione, ma il risultato dovrebbe essere migliore.

La cosa ideale sarebbe comprimere la presa fotografica nel minore slot di tempo.
A volte non è possibile e tocca fare come si può per riparare le cose (dopo).
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