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DRONI: UNA MISSIONE DI VOLO AUTOMATICA CON THOPOS E LITCHI

23 Gennaio 2019
Immagine di una missione di volo caricata nell'app Litchi

In questo articolo ti parlo di una missione di volo automatico, per fare aerofotogrammetria da drone, usando il software Thopos e l’applicazione Litchi.

Se ti dovessi dire qual è la migliore applicazione per programmare voli automatici con un drone e, magari, farci pure dei rilievi aerofotogrammetrici, questo articolo si chiuderebbe qui.

Lo sviluppo velocissimo delle macchine volanti pilotate da remoto ed i loro, tanti, impieghi negli ambiti tecnici (e non) si trascina dietro un treno di accessori, applicazioni, software, …
Tra loro ci sono anche gli strumenti per pianificare una missione di volo automatico.

Pix4DCapture, Drone Deploy, Drone Harmony, DJI GS Pro, Altizure, UGCS …
Ognuna ha i suoi pregi e i suoi “meno-pregi”.
Mi piacerebbe dirti che le ho usate tutte, che le conosco nei dettegli e che te ne posso consigliare una per ogni necessità operativa.
Ma, purtroppo, non è così…

Ti posso però raccontare che cosa uso io.
Che, non per questo, è la soluzione migliore.
Litchi + Thopos (o Thopos + Litchi) sono una delle due soluzioni a cui mi affido per pianificare una missione di volo.
L’altro è UGCS Pro, di cui magari ti scriverò in un altro articolo.

Chiudo la premessa dicendoti anche che, considerando gli ambiti dove lavoro di solito (aree in dissesto idrogeologico, cave, versanti ripidi, …), l’ottanta per cento dei rilievi NON li faccio affidandomi a voli programmati, ma piloto manualmente.

Ci sono di sicuro altre persone, molto più esperti di me sul volo automatico.
Questo articolo non è un tutorial approfondito.
Mi fa piacere solo condiverti alcuni strumenti, sperando che queste informazioni possano esserti utile in qualche modo, nel tuo lavoro o in quello che fai con i droni.

IL VOLO AUTOMATICO

Quando fai volare un drone hai due possibilità.

Prima:
Decidi tu, estemporaneamente, dove mandarlo e che cosa fargli fare, intervenendo sui comandi del radiocomando (gli stick) che hai tra le mani.
Su, giù, avanti, indietro, destra, sinistra, ruota sul tuo asse, scatta una fotografia, registra un video, inclina la camera, …

Secondo:
Programmi delle azioni che carichi nel “cervello” del drone (prima di farlo decollare o anche quando è già in volo) e lui le esegue in automatico, senza che tu debba fare nient’altro che controllare che tutto vada bene.

Nel primo caso voli in modo manuale.
Nel secondo sei in modalità automatica.

CHE COSA SUCCEDE NEL VOLO AUTOMATICO?

Se prepari una missione di volo automatico scegli:

  1. l’altezza di volo del drone (di solito è la quota rispetto al suolo – A.G.L. Above Ground Level);
  2. la velocità di crociera;
  3. la sovrapposizione tra fotogrammi consecutivi (da cui dipende l’intervallo di scatto tra le foto);
  4. la sovrapposizione tra fotogrammi su strisciate adiacenti (che determinano le rotte di volo).

Devi anche consocere le caratteristiche della fotocamera che usi per fare le foto (sensore e risoluzione) e qual è l’angolo di campo dell’ottica (il FOV – Field of View).

La pianificazione, geografica, delle missioni si basa sulle mappe dei geoserver a cui si collegano, in remoto, le applicazioni o i software di mission planning.
È molto comune usare il modello digitale di Google.
Anche se non è il solo disponibile.

Dopo aver fatto le scelte dei parametri che ti ho scritto qua sopra (ce ne sono altri – direzione della prua, eventuale raggio delle curve, … – ma non entro troppo nel dettaglio), vengono create delle puntine virtuali, i waypoint, che tracciano una rotta di volo, un serpentone.

Immagine che mostra l'interfaccia di Litchi Mission Hub

Non pensare a queste rotte come a traiettorie dall’accuratezza chirurgica!
Il modello digitale di riferimento ha delle incertezze sulla posizione dei punti, anche di qualche metro.
Lo stesso si può dire per il GPS a bordo della maggior parte dei droni commerciali e, almeno per ora, in uso (cosa che non vale per quelli che montano sistemi di posizionamento di precisione, RTK).
Da qui puoi capire facilmente come la posizione di ciascun waypoint possa “ballare” in uno spazio di diversi metri.

A questo proposito però mi sento di dirti che:

  • se voli a 70 m dal suolo, un’incertezza di 3/5 metri sulla posizione dei waypoint, non è tragica né così significativa;
  • lavorando con una sovrapposizione tipica tra le foto dell’80% hai comunque dati sufficientemente ridondanti per poter fare una buona elaborazione fotogrammetrica, anche se l’accuratezza di ogni waypoint non è centimetrica.

PERCHÈ VOLARE IN AUTOMATICO?

Se fai aerofotogrammetria, scegliere l’opzione “missione di volo” ha dei vantaggi.
Questi sono quelli più evidenti, almeno per me:

  1. Programmare, a tavolino, un’area che sarà “battuta” dal drone durante il volo non ti fa rilevare zone extra. Risparmi tempo, batterie, foto e lavori solo su quello che è davvero rilevante;
  2. Coprire un’area in missione di volo automatica è più veloce che non farlo in modalità manuale. Di nuovo, risparmi tempo e batterie;
  3. Il drone vola (più o meno) a velocità costante (che scegli tu) e risparmia batteria (ancora!) rispetto ad un andamento accelerato/decelerato che capita nel volo manuale (anche se sei un drago con gli stick!);
  4. Il drone segue le rotte di volo grazie al GPS che ha a bordo e questo fa sì che non passi tre volte sopra lo stesso punto 😛 (risparmiando tempo e, ancora una volta, batterie);
  5. Impostare un intervallo di scatto (di pochi secondi) tra le foto comporta che, a meno di errori grossolani di programmazione, tornerai in ufficio con immagini che hanno una sovrapposizione costante tra di loro. E saranno, probabilmente, meno di quelle che avresti scattato volando a mano. Nel volo manuale la paura di sbagliare qualcosa attiva un click compulsivo e ti ritroverai con un 20-30% di foto in più rispetto al necessario, da elaborare e archiviare;
  6. Una missione di volo automatico ti permette di tenere sempre gli occhi sul drone in volo, piuttosto che sullo schermo collegato al radiocomando (che trasmette le immagini riprese dalla fotocamera). Non ti devi preoccupare di “muoverti – inquadrare – scattare” ogni foto. È tutto più sicuro: sai sempre dove stai volando e puoi intervenire, subito, per ogni necessità.

THOPOS + LITCHI

Ora ti scrivo dei due strumenti che ti ho citato in apertura e che uso per il volo automatico.
Dopo ti racconto come programmare una missione.

THOPOS

Thopos è un software di topografia.
Ha un cuore centrale, il modulo Topografia e Catasto con CAD integrato, attorno a cui ruotano e si agganciano vari moduli, che puoi scegliere di acquistare in base alle tue esigenze.

È un software italiano, sviluppato da Fabio Guerra, e distribuito sia dallo Studio Guerra che dalla software house Gec Software, con il nome di Topografo.

Il modulo principale costa 350€ e (quasi) ciascun pezzo che puoi aggiungere costa 200€.
Il pagamento della licenza è una tantum e puoi scegliere di pagare un canone annuale di 150€ per l’aggiornamento alle nuove versioni e per l’assistenza.

Thopos è il mio software di topografia.
Oddio, detta così sembra un po’ totalitario!
È il software che uso per la topografia.
Ecco, così va meglio!
Se mi chiedi se vale la pena acquistarlo, ti dico: Sì!
Ma ci tengo a dirti anche che:

  • non è il solo software di topografia;
  • non è il migliore software di topografia;
  • non prendo un euro dallo Studio Guerra, anche se di recente sto collaborando con Fabio come Beta Tester per le nuove release.

Il modulo Topografia e Modelli 3D ha degli strumenti che ti permettono di pianificare una missione di volo automatico per un drone.

LITCHI

Litchi è un’applicazione per smartphone e tablet, Android e IOS, che ti permette di far volare un drone DJI (Spark, Mavic, Phantom, Inspire, …).

Colleghi lo smartphone al radiocomando, lanci l’app e puoi controllare l’APR in volo.
Scatti foto, registri video, hai lo streaming a terra di quello che riprende la camera del drone, puoi leggere tutte le informazioni telemetriche, …
E puoi anche creare delle rotte, tramite punti fissi, da seguire durante il volo, a velocità stabilita.
Volare su rotte di volo è utile anche per le riprese video creative.
Ma, soprattutto, lo è per l’aerofotogrammetria

Litchi tuttavia non è un’applicazione di fotogrammetria.
Non ti permette di selezionare un’area e generare una missione di volo su strisciate, decise in base alle sovrapposizioni.
È un’app di controllo del volo.
Ma funziona bene con Thopos perchè qui puoi pianificare ed esportare una missione di volo, in formato compatibile, che Litchi, dopo, può leggere ed eseguire.

Litchi (per Android) costa 25€.
Non è poco per un’app, ma se la usi spesso credo che valgano.

PROGRAMMARE UNA MISSIONE DI VOLO

Ora ti elenco i passi che faccio per programmare una missione di volo con Thopos e caricarla in Litchi per la sua esecuzione.

Inizio con Thopos.

SCEGLI L’AREA

La prima cosa da fare è scegliere l’area delle operazioni.

Thopos ti permette di caricare all’interno dell’area di lavoro le mappe di Google o di Bing, su cui disegnare i limiti dell’area del rilievo o, anche, indicare un tracciato, non chiuso, che sarà seguito dal drone.

Immagine di una mappa di Google caricata dal software Thopos

I PARAMETRI DEL VOLO FOTOGRAMMETRICO

Utilizzando gli strumenti CAD, disegno una polilinea che delimita tutta la superficie da rilevare.
Ed anche qualcosa in più…

In questo articolo ti parlo di una missione fotogrammetrica su superficie chiusa.
Non è l’unica opzione, ma non voglio complicare le cose…

Immagine che mostra il progetto di una missione di volo in Thopos

Nel Modulo Topografia trovi una serie di comandi dedicati alle applicazioni fotogrammetriche con APR.

Scelgo Progetta Missione – Missione su superficie con strisciate – e si apre una nuova finestra dove decido i parametri di progetto.

Immagine che mostra la scelta dei parametri di volo per la pianificazione delle missioni in Thopos

Qui dico al software:

  1. L’angolo di campo della fotocamera a bordo del drone (F.O.V.);
  2. La quota di volo, intesa come la distanza tra drone e terreno (è un dato relativo);
  3. Il formato dei fotogrammi, ossia il rapporto tra lato lungo e lato corto;
  4. La sovrapposizione tra le strisciate adiacenti.

Posso scrivere anche la risoluzione del sensore.
Permette di sapere il GSD (Ground Sampling Distance), ma non è necessario per la programmazione dei percorsi.

Qui ho subito un riscontro sull’abbracciamento di ogni fotogramma, ossia quanto terreno rientra dentro ogni immagine, e so anche quant’è la superficie complessivia del rilievo.

Il risultato del calcolo sono le strisciate che rappresentano le traiettorie di volo che seguirà il drone.

Immagine che mostra l'individuazione dell'area e calcolo delle strisciate di volo in Thopos

SIMULA LA MISSIONE E GENERA IL FILE MIS

Il passo successivo è quello di simulare la missione di volo e generare il file da esportare dentro Litchi.

C’è un comando apposito nella solita sezione degli strumenti di Topografia.
È Simula Missione.

Posso scegliere di simulare una missione su terreno pianeggiante o su terreno inclinato.

Il fatto di avere un terreno inclinato sotto il drone fa una bella differenza per una buona acquisizione fotogrammetrica!
Per ora però stiamo su terreno pianeggiante.

Immagine che mostra la simulazione di una missione di volo automatico in Thopos

Qui scelgo:

  1. la velocità di crociera del drone (km/h)
  2. l’intervallo di scatto tra le foto (secondi)

Da questa scelta dipende:

  1. la durata complessiva della missione (secondi);
  2. la distanza totale percorsa dal drone (metri);
  3. il numero di fotografie;
  4. la sovrapposizione tra i fotogrammi consecutivi.

Da qui verifico se il progetto della missione è giusto.
Se torna tutto quanto salvo il file della missione nel formato .mis, compatibiler per Litchi.

Immagine che mostra il salvataggio di una missione di volo da Thopos in formato MIS

Thopos permette di salvare una missione anche in altri formati, compatibili con altre app di controllo del volo:

  • DJI Ultimate Flight – CSV
  • DJS GS 4 – AWM
  • Mission Planner – WAYPOINTS
  • UGCS – XML
  • Yuneec – CCC
  • Google Earth – KML
  • ASCII generico – TXT

Ora prendo il file MIS, lo carico dentro lo smartphone o il tablet dove è installato Litchi e sono (quasi) pronto per volare.

MISSIONI SU TERRENI INCLINATI

La missione di volo che ho generato al passo precedente prevede che il drone voli sempre alla stessa quota.
Tutti i waypoint stanno su un piano orizzontale.

Ma se devi rilevare un’area inclinata non è corretto volare ad una quota costante.
Avresti un GSD diverso tra tutte le foto del dataset.
Non mi ci addentro nei dettagli ma piuttosto ti rimando ad alcuni articoli, che avevo scritto un po’ di tempo fa e che parlano del Ground Sampling Distance:

  • Questo (generico)
  • E questo (proprio per terreni inclinati)

Thopos ti dà la possibilità di generare missioni di volo tenendo conto della quota del terreno sottostante.

Devi caricare un DTM (che puoi prendere dal modello di Google Earth o dall’SRTM – Shutter Radar Topography Mission) e, con un paio di aggiustamenti, lo imposti come piani di riferimento per il calcolo delle quote.

Immagine che mostra l'importazione di un DTM in Thopos

Ora si può far simulare a Thopos una missione di volo su terreno inclinato.
I waypoint prenderanno delle altezze da terra relative al terreno che ci sta sotto, mantenendo costante la distanza scelta nei parametri di volo.

Non mi sono addentrato nelle spiegazioni specifiche di ogni passaggio su Thopos.
Non è tra gli scopi di questo articolo.
Mi fa piacere però segnalarti il Canale You Tube di Thopos, Thopos TV, dove trovi un sacco di tutorial specifici e dettagliati, così come nel Canale di Gec Software.

VOLA CON LITCHI

Una volta che il file della missione è pronto passo a Litchi.

LITCHI MISSION HUB

Prima di passare all’app sul dispostivo mobile, uso uno strumento integrativo di Litchi, utile ed interessante: il Mission Hub.

Immagine che mostra Litchi Mission Hub ed una rotta di volo adattata al terreno sottostante

Lavora su browser.
E si basa, anche lui, sulle mappe e sui modelli di Google.

Qui posso:

  • Caricare il file della missione di volo che ho creato con Thopos;
  • Verificare o cambiare i parametri del volo (velocità, direzione della prua, rotta da seguire in corrispondeza delle curve, …);
  • Inserire nuovi waypoint;
  • Modificare la quota dei waypoint in relazione al terreno sottostante (un po’ come fa Thopos nella modalità specifica che ti ho raccontato prima);
  • Importare un DEM (Modello Digitale di Elevazione) ed usarlo come riferimento per le quote del terreno;
  • Esportare la missione in formato KML 3D, per vederla in Google Earth;
  • Esportare il file della missione, modificata, o salvarla in un account personale, pronta per essere lanciata nell’app.
Immagine che mostra come inserire un nuovo waypoint nel Mission Hub di Litchi
Immagine di una missione di volo 3D caricata su Google Earth da Litchi Mission Hub

Se ti registri con un account (puoi farlo anche con Facebook), gratuitamente, nel Mission Hub ed anche nell’app su device mobile, puoi sincronizzare automaticamente le missioni di volo senza spostare fisicamente dei file.
È comodo!
Soprattutto per i dispositivi IOS.

Immagine che mostra il salvataggio di una missione di volo modificata in Litchi Mission Hub

LITCHI APP

Litchi ha queste opzioni per condurre il volo:

  • FPV
  • Waypoint
  • Orbit
  • Pano
  • Focus
  • Track

Scelgo Waypoint e carico la missione di volo, scegliendola tra quelle che ho preparato e salvato.

La missione è pronta per essere eseguita dal drone.
La posso avviare con drone a terra (armato) o in volo.
E lui la esegue.

Devo solo ricordarmi di scegliere la modalità “Intervallo” per lo scatto della fotografie ed impostare il tempo tra una foto e l’altra.

Immagine di una missione di volo caricata nell'app Litchi

Se c’è qualcosa che non torna, posso comunque intervenire ancora sui waypoint e sulle rotte, direttamente sul campo e lavorando nell’app.

Non aggiungo altro sulla programmazione dei voli automatici con Thopos e Litchi.
Spero di averti dato un’idea di come funzionano.

Capisco che possa sembrare non immediato, né banale.
Ci sono un po’ di passaggi da fare, servono due strumenti diversi e un investimento economico non trascurabile.
Tuttavia sono strumenti che mi danno parecchio controllo durante tutte le fasi.
E con cui posso personalizzare il volo, in funzione delle specificità dell’area del rilievo, in ogni step della programmazione, ma anche delle operazioni di campo.

Di certo capisco come possa non essere semplice consigliarti Thopos, come software di mission planning, se non lo usi anche per fare altro (leggi topografia).
Se sai che potrai usare anche le altre sue funzioni vale la pena pensarci.
Altrimenti potresti provare altri strumenti o lavorare direttamente con una sola app e potrebbe essere bello avere un tuo riscontro, per condividere altri strumenti per la pianificazione del volo automatico per fare fotogrammetria.

 

Se hai dubbi, domande o osservazioni puoi scrivere nei commenti qui sotto oppure contattatami direttamente.

Mi trovi su Telegram a telegram.me/paolocorradeghini.
Oppure trovi un sacco di modi per farlo nella sezione contatti e chi sono di questo blog.

Poi iscriverti al canale Telegram di 3DMetrica che trovi a telegram.me/tredimetrica o direttamente a questo link per aggiornamenti quotidiani, informali e dietro le quinte.

Ci sono le puntate del Podcast di 3DMetrica che puoi ascoltare andando nella pagina PODCAST di questo blog.

Ti puoi iscrivere alla Newsletter di 3DMetrica dove riassumo i post che pubblico sui canali social network, linko l’ultimo articolo del blog e la nuova puntata del podcast.
Usa box che trovi a destra e nella home page e che dice: “Iscriviti alla Newsletter“.

Ed infine ora c’è anche il canale You Tube in cui ho iniziato a caricare video tutorial sull’uso di specifici software per la fotogrammetria e la gestione dei dati tridimensionali.

 

Grazie per il tuo tempo e per la tua attenzione!

A presto!

 

Paolo Corradeghini

 

Ti segnalo anche questo articolo del blog dell’Ing. Giampaolo Beretta che parla di programmazione di volo automatico con strumenti open source o, comunque, low cost: fogli di calcolo, QGIS e Litchi: lo puoi leggere a questo link.
E qui puoi vedere anche il relativo tutorial video.

 

Ho parlato di missioni automatiche e volo manuale anche in questa puntata del podcast di 3DMetrica:

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Paolo Corradeghini

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12 Comments


ezio
10 July 2019 at 10:40
Reply

ciao Paolo, come sempre bell’artico e fatto bene, ma per quello che riguarda voli di durata maggiori con litchi, quando cambi la batteria,anche se metti precedentemente in pausa la missione, poi litchi riparte dal primo waipoint, e non dall’ultimo fatto, ti risulta, oppure cè qualche impostazione di litchi che mi sono dormito?
grazie ancora per i tuoi articoli sempre interessanti e piene di info utilissime



    Paolo Corradeghini
    12 July 2019 at 18:02
    Reply

    Ciao Ezio,
    grazie del tuo commento.

    Non ti sei perso nessuna impostazioni particolare di Litchi!
    È proprio come dici tu: Litchi non ti dà la possibilità di riprendere una missione dall’ultima interruzione per cambio batteria (o per qualsiasi altro motivo).
    È un semplice “esecutore” di volo automatico.
    Se hai una missione che dura più dell’autonomia della tua batteria è necessario “spezzarla” prima, prendendosi anche un po’ di margine, per fare il cambio.

    A presto!

    Paolo

Nicola
11 October 2019 at 14:00
Reply

Buongiorno, sono un ingegnere civile alle prime armi con la fotogrammetria.
Innanzitutto complimenti per i contenuti fantastici, veramente uno dei pochi siti dove si riescono a trovare informazioni serie e chiare su topografie ed aerofotogrammetria, per altro aggiornate!
Ho acquistato “per gioco” un drone fimi a3, e scherzando scherzando sono riuscito a fare dei modelli 3D ed ortomosaici con le trial di zephyr lite e pix4d. vorrei passare a qualcosa di più adeguato, vorrei capire se il fimi x8 sE è programmabile oppure devo andare per forza su dji o parrot…
dall’app proprietaria consente di pianificare il volo, ma non ha le caratteristiche necessarie per scopi di aerofotogrammetria, pix4capture non lo supporta… Sapresti dirmi se c’è qualcosa di compatibile?
un saluto cordiale!



    Paolo Corradeghini
    11 October 2019 at 19:18
    Reply

    Ciao Nicola,
    grazie per il tuo commento.

    Purtroppo però non riesco ad aiutarti con una risposta alla tua domanda perchè non conosco il drone che hai citato e pertanto non so dirti che cosa lo supporto a livello di software e di pianificazione delle operazioni.
    So di per certo che i droni delle case “principali”: DJI; Parrot, Yuneec, sono supportati.
    Ma non ho idea per quanto riguarda il resto.

    Proverei a contattare direttamente la casa madre del tuo drone e/o le aziende che sviluppano app e software per la pianificazione ed il controllo del volo…
    Oppure prova ad addentrarti nel magico mondo di You Tube dove forse qualcuno potrebbe aver già affrontato il tuo stesso problema.
    È molto probabile che troverai solo materiale in inglese.

    Ciao Nicola!

    Paolo

Nicola
12 October 2019 at 17:11
Reply

Ti ringrazio per la risposta velocissima! sto cercando ma non trovo nulla… sembra che la fimi non rilasci le informazioni software necessarie alle app di terze parti per potersi interfacciare… Ho scritto un messaggio alla fimi, nel caso ti aggiorno! invece sai dirmi qualcosa sulla versione platinum oppure zoom del mavic? anche questi non sono supportati ufficialmente da pix4d, ma sono dei modelli interessanti, il zoom per la sua versatilità nelle riprese, il platinum per il rapporto prezzo/prestazioni…
A presto e grazie ancora per i contenuti divulgati!



    Paolo Corradeghini
    14 October 2019 at 17:25
    Reply

    Ciao Nicola,
    purtroppo non so darti informazioni neppure su queste versioni del mavic.
    Non li ho mai testati!
    🙂

    A presto!
    Paolo

GIANCOLA,COSIMO
18 December 2019 at 0:34
Reply

Ciao Nicola hai trovato una risposta alla tua domanda sul fimi x8? Io non ancora



marco
25 January 2020 at 11:51
Reply

ciao
ti seguo da tempo e volevo chiederti una info riguardo litchi
di solito utilizzo dji gs pro e successivamente elaboro i dati con metashape e thopos
da poco ho iniziato la pianificazione anche del volo con thopos e successivamente con litchi.
quando pianifico il volo con thopos inserisco anche la velocità di folo e l’intervallo dei fotogrammi ma quando esporto il file su litchi non mi riconosce questi dati e devo reimpostare l’intervallo delle foto e di conseguenza mi ricalcola il numero di foto
sbaglio qualcosa ?
grazie mille in anticipo e complimenti per il blog



    Paolo Corradeghini
    25 February 2020 at 20:26
    Reply

    Ciao Marco, grazie per la tua pazienza nell’aspettare la mia risposta…
    Lavorando con Thopos e Litchi ti “scontri” con il problema che Litchi è un esecutore di azioni e non un software di mission planning…
    Ciò significa che non riesce gestire i parametri del drone per mantenere la sovrapposizione necessaria in automatico.
    Ultimamente però hanno implementato l’opzione di gestire l’intervallo di scatto tra le foto.
    Puoi provare a generare la missione di volo con Thopos e poi passare attraverso la piattaforma Litchi Mission Hub (basata su browser) per impostare l’intervallo di scatto.
    Puoi comunque sempre segnarti l’intervallo di scatto calcolato da Thopos ed impostarlo poi manualmente nell’App di Litchi.
    Ciao!
    Paolo

Federico
9 July 2020 at 11:21
Reply

Ciao Paolo. Innanzitutto complimenti per l’articolo e per tutti i video-tutorial presenti sul tuo canale you-tube. Faccio parte di una ditta che realizza cartografia tecnica con metodologia aerofotogrammetrica (da aereoplano, per intenderci) e topografia. recentemente ci siamo affacciati nel mondo dei droni e ci stiamo rendendo conto che è una giungla fittissima di leggi, permessi e di una quantità infinita di app… a proposito di questo vorrei chiederti se sei a conoscenza della compatibilità tra i software litchi e ugcs e il drone parrot anafi.
Grazie ancora



    Paolo Corradeghini
    9 July 2020 at 15:02
    Reply

    Ciao Federico, grazie per il tuo commento.

    Al momento UGCS non supporta il parrot Anafi (ho appena controllato nella lista “veicoli”).
    Per quanto riguarda Litchi non ti so dire con precisione.
    L’app (robusta) si chiama Litchi for DJI e quindi è esclusivamente per questi droni ma non saprei dirti se ci sono altre soluzioni, sempre di casa Litchi, per il Parrot…

    Ciao!

    Paolo

Michele
3 October 2020 at 17:03
Reply

Interessante. Mi Chiedevo se è possibile Programmare un Volo anche con l app dji. Vedo video dove Passano in parti molto strette anche a distanze molto lontane quindi presuppongo si tratti di prendere Dei punti programmati e poi far ripartire in automatico a seconda di questi punti



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    tredimetrica

    Con lo strumento "Point List Picking" di Cloud Com Con lo strumento "Point List Picking" di Cloud Compare puoi selezionare diversi punti di una nuvola, da portare in planimetria.

Alla fine puoi creare un file di testo o una nuova nuvola di punti, fatta solo dai punti che hai selezionato.
O entrambe le cose.

In un software di topografia poi, i punti 3D si trasformano facilmente in punti "topografici" (anche se non derivano da una misura strumentale diretta) ai quali puoi assegnare uno stile del simbolo ed aggiungere diversi campi testuali.

#cloudcompare #nuvoledipunti #3d #pointlistpicking
    [Nuvole Lidar e classificazione automatica del ter [Nuvole Lidar e classificazione automatica del terreno - Prima di tutto togli (almeno) gli "Outliers"]
Prima di fare la classificazione automatica del terreno degli elementi di una nuvola di punti Lidar ti conviene pulirla un po' affinchè il risultato del processo sia buono.

Gli "outliers" sono i più insidiosi.
Se ad esempio ci sono punti isolati sotto il livello reale del piano campagna, questi possono dare indicazioni fuorvianti al classificatore.

Nelle immagini che condivido in questo post vedi:
1. una nuvola Lidar (completa e colorata);
2. la classificazione del terreno senza la preventiva rimozione degli outlier;
3. la nuvola vista di lato con evidenza degli outlier;
4. la classificazione del terreno dopo la pulizia.

#lidar #nuvoledipunti #3d
    [Stazione Totale - Misure di distanza - Coordinate [Stazione Totale - Misure di distanza - Coordinate proiettate e cose che non tornano]
Fai attenzione al fattore di scala dei sistemi di riferimento proiettati quando fai misure con la stazione totale.

La distanza diretta, misurata con stazione totale, tra due punti in campo è diversa tra la distanza proiettata sul piano e presa tra le coordinate Nord ed Est degli stessi punti misurati con un GPS.

Nel passaggio da un sistema di coordinate geografiche ad un sistema cartografico si applica un fattore di scala.
Nel sistema di riferimento ETRF2000-UTM, questo fattore di scala è 0.9996.

Su 100 m lasci per strada 4 cm.
Su 3 km perdi 1.20 m!

Credo che questa sia un'informazione molto importante da gestire nei rilievi e nella restituzione.
    [Laser scanner e ombre] Il laser scanner è una m [Laser scanner e ombre]

Il laser scanner è una misura attiva ma i raggi emessi non distruggono gli oggetti che incontrano nel loro percorso!

Ci sono scanner che permettono di registrare più ritorni, per lo stesso raggio, ma se questo sbatte contro un muro, un tetto, un'auto o il terreno, non riesce ad andare oltre.
E meno male!

Al di là di questa introduzione, in una scansione terrestre (TLS) è molto probabile che ci siano ostacoli che fermano parte dei raggi e proiettano delle "ombre" nella nuvola di punti.
Lì non ci sono informazioni.

La forma e, soprattutto, la distanza dell'ostacolo dall'emettitore determinano la dimensione dell'ombra.

Anche se un elemento sembra poco rilevante rispetto alla scena da scansionare, la sua ombra potrebbe cancellare parecchi punti che, tradotti in superficie da rilevare, possono diventare parecchi metri quadrati.

Se non puoi liberarti dell'ostacolo l'unico modo per riempire le ombre è quello di fare più scansioni, da punti diversi, in modo che l'emettitore riesca a "vedere" oltre.

La programmazione di un rilievo laser scanner in campo tiene conto anche di questo.
Più stazioni fanno aumentare i tempi operativi di lavoro.
E con uno scanner ad approccio topografico le scansioni extra si fanno sentire nel budget finale delle ore in campo!

#laserscanner #3d #nuvoledipunti #pointcloud #trimble #trimblesx10
    [Aerofotogrammetria - Ortofoto sull'acqua] Si poss [Aerofotogrammetria - Ortofoto sull'acqua]
Si possono creare ortofoto d'acqua (ferma) anche se il modello 3D fotogrammetrico fa schifo ed è bucato.

Se la nuvola di punti o la mesh sono "bucate" è perchè il software non è stato capace di trovare punti di legame nell'allineamento delle immagini.
Ma non è detto che l'ortofoto non possa venire fuori ugualmente bene.
Par farlo succedere devi creare una superficie di riferimento, su cui "stendere" le fotografie, ortorettificate, priva di buchi.
Puoi usare il DEM o la Mesh.
Quando fai creare il DEM (Modello Digitale di Elevazione) hai la possibilità di dire al software di interpolare i buchi.

L'interpolazione della mesh non sempre va a segno al primo colpo (in realtà neppure quella del DEM) ma ci sono altri strumenti (più o meno avanzati) che ti vengono in aiuto.

L'accorgimento da prendere in fase di presa fotografica è di estendere la copertura delle fotografie ad un bel pezzo extra di riva, dove sei sicuro che il software fotogrammetrico lavorerà senza problemi nella creazione di nuvola di punti e mesh.

#ortofoto #fotogrammetria #aerofotogrammetria #3d #nuvoladipunti #mesh #dem
    [Rilievi di argini e vegetazione] Gli argini di c [Rilievi di argini e vegetazione]

Gli argini di canali artificiali, realizzati in terra, si prestano bene ad un rilievo aerofotogrammetrico ma, affinché il rilievo sia davvero efficace, andrebbe fatto dopo la pulizia dalla vegetazione.

Un sorvolo su un argine pulito permette di creare una nuvola di punti efficace da cui estrarre informazioni per tutta la lunghezza del tratto rilevato.

Se invece le sponde sono vegetate, il dato che si ottiene potrà essere buono qua e là ma sarà comunque globalmente più scarso rispetto alle condizioni ideali.

Lo sfalcio ed il decespugliamento sono attività che possono avere costi importanti.
Gli Enti locali hanno solitamente un piano di sfalcio sulle aree di competenza, specialmente se si tratta di zone frequentate, aree verdi, parchi e percorsi ciclopedonali.
Se hai tempo di aspettare, vale la pena coordinarsi in tal senso per andare in campo subito dopo le pulizie programmate.
Se invece hai fretta si devono accettare costi maggiori per lo sfalcio straordinario.

O si può andare in campo con la tecnologia LiDAR su drone per riuscire a penetrare la copertura vegetale.
Anche se non sempre si riesce a fare!

P.S.
Tutto questo vale per la parte emersa.
Per andare sott'acqua servono altri strumenti!
    [Monitoraggio e considerazioni sul tema] Prendend [Monitoraggio e considerazioni sul tema]

Prendendo spunto da una recente installazione di sistema di monitoraggio della falesia del Cimitero di Camogli (con tecnologia GNSS da parte di Gter e Yet It Moves) faccio alcune considerazioni sul tema.
Gli strumenti per monitorare possono essere tanti e quello che accumuna ogni situazione è la ripetizione nel tempo delle misure.

La precisione del controllo può già fare una discriminazione.

Il caso di Camogli pone poi l'attenzione sul "quante misure fare nel tempo".
Una rete GNSS che elabora dati in continuo permette di accedere alle letture dei singoli nodi con una frequenza alta (si che può arrivare ad essere anche di qualche ora).

A Camogli mi sono occupato dei rilievi fotogrammetrici e laser scanner di tutta la porzione di costa, in due momenti differenti, da cui si sono potuti misurare movimenti macroscopici che hanno permesso di fare valutazioni successive per la scelta dei punti di installazione dei sensori del monitoraggio di precisione.

Credo anche che sia rilevante l'aspetto della responsabilità di chi restituisce un dato da monitoraggio.
Questi dati servono per scelte progettuali, decisioni di sicurezza e protezione civile per niente banali.
Vale la pena "metterci la testa".

Io non sono un esperto di monitoraggi, anzi non lo sono per niente, ma il tema della misura legata, in qualche modo, alla "quarta dimensione", quella del tempo, mi affascina molto.
Se hai contributi, commenti o esperienza da condividere fallo assolutamente perchè il tema è interessante!
    Sono iniziati (in realtà già da qualche mese) i Sono iniziati (in realtà già da qualche mese) i lavori di messa in sicurezza dei versanti sopra la Via dell'Amore ed il ripristino della passeggiata, chiusa ormai da diversi anni).

Reti di placcaggio, barriere paramassi, nuove gallerie e rifacimento di tutto il percorso per un po' di milioni di euro ed almeno due anni di tempo.

Dovrei supportare i lavori con alcune "cose" dall'alto...

#viadellamore #parcocinqueterre  #lavori #roccia #drone
    [Laser scanner, nuvole colorate e fotocamere integ [Laser scanner, nuvole colorate e fotocamere integrate]

Per colorare una nuvola di punti da scansione laser servono delle fotografie.
Ci sono ormai parecchi scanner con fotocamera integrata, che semplificano il lavoro dell'operatore.

L'esposizione delle immagini deve essere la più "corretta" possibile per  riprodurre al meglio l'informazione colorimetrica nei punti della nuvola.

Non conosco il funzionamento specifico di ogni camera ma vale la pena dedicare un po' di tempo a capire come lavora l'esposimetro ed evitare così punti bianchi (per foto sovraesposte) o neri (per sottoesposizione).

Nel caso della SX10 di Trimble (l'unico caso che conosco), si può fissare un'esposizione costante ed è ok se l'illuminazione della scena scansionata non cambia.
I risultati sono scarsini se si passa da alte luci ad ombre e viceversa.

Nelle prime due immagini la nuvola è colorata da foto con esposizione fissa e presa ai due estremi delle zone di luminosità della scena scansionata.

L'altra opzione possibile è quella di scegliere un'esposizione automatica e variabile che permette di compensare i cambi di luce, per un risultato più armonico.

Occhio che l'angolo di campo dell'ottica incide parecchio.
È difficile avere tutto quanto esposto perfettamente in un'immagine sferica a 360°.
A meno di non sfruttare la tecnica dell'HDR (che alcuni scanner fanno)

Se poi c'è la possibilità di usare più camere (a lunghezza focale diversa) per scattare foto da usare nella colorazione della nuvola, quella a campo più stretto permette una lettura dell'esposizione più accurata rispetto alle panoramiche.
Ma servono più foto per coprire l'intera scena.
    [Fotogrammetria ed attenzione al colore] Spoiler: [Fotogrammetria ed attenzione al colore]
Spoiler: questo post non è interessante se ti occupi solo di fotogrammetria per il rilievo del territorio.
Ma se fai anche ricostruzioni 3D di edifici storici, beni culturali, monumenti ed opere d'arte di ogni forma e dimensione, credo che serva molta attenzione anche alla riproduzione fedele del colore nel processo fotogrammetrico.

Nella campagna di scatto è necessario utilizzare degli oggetti  che permettano di correggere le dominanti di colore in post elaborazione.
Si tratta generalmente di tabelle formate da quadrati colorati (in cui ogni colore è codificato).
In inglese si chiamano "color checker".
Li dovresti mettere nella scena e fotografare nelle stesse condizioni di illuminazione dell'oggetto del rilievo.

In post elaborazione poi si prendono le immagini in cui è presente il color checker e si applicano correzioni cromatiche sulla base del colore "letto" nell'immagine rispetto a quello che dovrebbe essere realmente (i valori codificati).

Tutto questo deve essere accompagnato da un altro paio di cose:
1. il controllo dell'illuminazione della scena;
2. un monitor calibrato (tutto passa attraverso i pixel del tuo schermo e se non sono "veritieri" il rischio di vanificare tutto il processo che ti ho raccontato, avendo una percezione sballata dei colori, è alto).

#fotogrammetria #colore #colorchecker
    [Lidar e software di elaborazione dei dati] Condiv [Lidar e software di elaborazione dei dati]
Condivido alcune caratteristiche che un software di elaborazione dati Lidar (da drone) dovrebbe avere.

1. Gestione dei dati grezzi della base GNSS di riferimento per il calcolo della traiettoria.

2. Aggiustare e/o correggere le traiettorie.

3. Dividere la traiettoria e, conseguentemente, la nuvola di punti.

4. Colorare la nuvola di punti e gestire problemi di "matching" tra immagine e traiettoria.

5. Gestione di datum, sistemi di riferimento e coordinate.

6. Misurare la nuvola di punti.

7. Visualizzare i punti secondo le informazioni dei campi scalari (intensità e numero di ritorni, tempo di acquisizione, ...)

8. Esportazione della nuvola in formati comuni.

Poi ce ne sono altri, non necessari, ma che possono aiutare l'elaborazione.

9. Segmentare, ritagliare ed eliminare parti della nuvola di punti.

10. Filtrare la nuvola per eliminare rumore ed outliers, oltre che sottocampionarla

11. Classificare i punti con algoritmi automatici.

12. Verificare l'accuratezza con punti di coordinate note.

13. Generare report di elaborazione.

Dimentico senz'altro qualcosa.
Se vuoi aggiungere, integrare o commentare in base alla tua esperienza sentiti davvero libero o libera.
È utile per tutti.

#lidar #nuvoledipunti #3d #pointcloud #software #editing #realitycapture
    Se sei in un posto aperto a misurare con il GPS pu Se sei in un posto aperto a misurare con il GPS puoi anche tenere la palina bassa, i satelliti si vedono ugualmente bene.

#gnss #gps #rilievo #topografia #misura
    È importante aggiornare i firmware degli strument È importante aggiornare i firmware degli strumenti di rilievo ed i software dei dispositivi che li controllano.

Credo che l'evoluzione tecnologica di quello che si usa in campo si porti con sé la necessità di una consapevolezza nuova sulla loro manutenzione.

Se prima gli aspetti legati alla taratura, al controllo delle parti meccaniche, ..., bastavano per permetterne il funzionamento, ora serve un'attenzione in più.

Non vale per ogni strumento che si vede in giro, ma credo che, piano piano, sarà un aspetto con cui tutti ci confronteremo.

Le case produttrici ti permettono di aggiornare continuamente una stazione totale o un laser scanner con nuovi firmware, che ne integrano funzionalità o correggono dei "bug".

E lo stesso succede per i software che girano sui dispositivi di controllo (smartphone, tablet, ...).

Nuove release migliorano la user experience o, anche qui, sistemano gli errori.

Se dopo un rilievo spari aria compressa e spennelli una stazione totale per togliere la polvere, prima di andare in campo dovresti controllare che software e firmware siano ok e tutto sia funzionante.

Usiamo strumenti tecnologicamente fantastici che tuttavia potrebbero incepparsi in campo per qualche "banale" conflitto software irrisolto.

#rilievo #strumenti #topografia #software #firmware
    La fotogrammetria non è la tecnica ideale per lav La fotogrammetria non è la tecnica ideale per lavorare con la vegetazione: copre il terreno che sta sotto (in una presa da drone) e non è facile ricostruirla.

Fotografie ad alta risoluzione, scattate da un sensore grande (full frame), possono avere problemi maggiori per ricreare nella nuvola di punti, le chiome di alberi.

Da quando ho iniziato ad usare una fotocamera più performante (full frame - 40 Megapixel) rispetto a quelle che ho usato in passato (1" - 24 Megapixel) sto verificando dei buchi nella nuvola di punti laddove ci sono alberi spogli.
Può sembrare controintuitivo ma è così.

Fotografie troppo dettagliate, di elementi molto complessi, porosi e con informazioni disposte su vari piani (tutta l'altezza degli alberi) non aiutano il software, anzi...

Per provare ad avere qualche informazione in più lì sopra,  puoi lanciare l'elaborazione della nuvola di punti ad una qualità inferiore.
Le immagini del dataset vengono sottocampionate (la risoluzione si riduce) ed il software structure from motion lavorerà con una minore quantità di dettagli descritti nei pixel.
Questo aumenta il numero di punti lungo gli alberi, anche se la loro confidenza (cioè l'attendibilità della posizione 3D) è piuttosto scarsa.
Oh, non è che il problema sia superato, anzi...
La nuvola di punti in effetti fa ancora piuttosto schifo.

La presenza di foglie aiuta il processo quindi se vuoi avere informazioni sulle altezza degli alberi è meglio acquisire i dati in estate.
Ed anche il tipo di albero (forma e dimensione) influenza il risultato...

#fotogrammetria #structurefrommotion #nuvoledipunti #3d #pointcloud
    Il back up dei dati subito dopo un rilievo, mette Il back up dei dati subito dopo un rilievo, mette al sicuro il lavoro della giornata.

Molti dispositivi di controllo sono palmari, smartphone o tablet, piuttosto avanzati, ma pur sempre a rischio di danneggiamento software o, peggio, furto o danno fisico.

Perdere i dati di una giornata di lavoro può avere conseguenze importanti.

Se hai rilevato qualcosa che non c'è più (scavo, abbancamento, demolizione) non potrai ripetere il rilievo.

Ci sono vari livelli di "sicurezza" per i dati di uno strumento.

Salvare i dati in una memoria interna (ad uno scanner o una stazione totale) ed in quella del controller ti permette di avere i file in due posti distinti.

Backuppare un lavoro in una chiave USB o in un hard disk esterno è un'altra opzione valida. Vale però per dispositivi dotati di porta USB.

Salvare i dati nel cloud è forse la scelta più sicura. Attivando un hot spot con lo smartphone riesci a mandarli in posti che sono a prova di furto o danno. Il cloud ti permette anche di essere molto efficiente se c'è qualcuno pronto a riceverli ed iniziare subito ad elaborarli.

Una volta ho temuto di aver perso i dati di un rilievo "un po' complicato".
Non ho passato una bella mezz'ora!
    [Laser scanner e traffico] Un camion che passa da [Laser scanner e traffico]

Un camion che passa davanti ad un laser scanner e è un ostacolo al rilievo.
A volte il traffico si riesce a gestire (movieri, gestione del cantiere o indicazioni specifiche, ...).
Altre volte no.
L'ideale immobilismo è, di fatto, irrealizzabile.

Alcuni scanner hanno la possibilità di mettere in pausa, una scansione per riprenderla una volta passato il mezzo.

Anche aumentare la qualità della scansione può aiutare.
Spesso una qualità maggiore significa effettuare la scansione, della stessa area, più volte.
Se i mezzi si muovono, ci sono buone probabilità che, se te li ritrovi tra i piedi al primo giro, non ci saranno più al secondo.

Fare scansioni da punti diversi aiuta.
Scegli punti di scansione in modo che si integrino uno con l'altro.

Oppure  puoi sempre considerare l'ipotesi di fare il rilievo di notte quando, auspicabilmente, il traffico è ridotto o assente.
    Un ponte può creare problemi ad un rilievo con Li Un ponte può creare problemi ad un rilievo con Lidar lungo un alveo

Manca il pezzo d'alveo sotto al ponte.
Non è sempre vero.
Ma può capitare.

Non c'è l'intradosso ed i dettagli non sono ricchissimi.

La classificazione del terreno può venire ingannata.
Non è facile per un software di classificazione automatica  distinguere il ponte dal terreno.
Se ci pensi ha la stessa quota del piano stradale.

Questi problemi si possono risolvere.

Una scansione con laser terrestre mette (forse) a posto i primi due punti 

Se c'è acqua o non riesci ad andare sotto all'impalcato puoi interpolare il terreno con le informazioni a monte ed a valle.
Se però c'è una soglia o un salto dovrai battere dei punti con una stazione totale.

Per la classificazione automatica l'intervento manuale è la soluzione migliore per garantire un risultato confidente.

Il Lidar da drone è molto efficace per acquisire dati in questi ambiti (occhio alla vegetazione!) ma l'integrazione strumentale è sempre la soluzione più efficiente.

#rilievo #rilievo3d #lidar #drone #lidardadrone #3d #realitycapture #alveo #idraulica #dtm #nuvoledipunti
    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.
😉
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