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FOTOGRAMMETRIA: NON SOLO NUVOLE DI PUNTI E MODELLI 3D

30 Luglio 2018
Immagine area della cava di marmo oggetto di rlievo e studio di approfondimento

In questo articolo puoi leggere alcuni risultati interessanti ed utili di un rilievo fotogrammetrico, oltre alla nuvola di punti ed al modello tridimensionale.

Torna a scrivere sulle pagine di questo blog, l’Ing. Paolo Rossi, del laboratorio di Geomatica della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Modena e Reggio Emilia.
Tuttavia oggi non scrive, come di consueto da un po’ di mesi, di fotogrammetria con Photoscan (puoi leggere l’ultimo articolo della sua rubrica periodica a questo link), ma racconta della presentazione di un suo lavoro all’ultimo Convegno Nazionale SIFET (Società Italiana Fotogrammetria e Topografia).

In occasione di questo importante incontro scientifico (Giugno 2018), occasione di scambio di esperienze tra il mondo accademico e professionale del rilievo, della geomatica e della topografia, Paolo ha condotto e presentato uno studio dal titolo Esperienza di rilievo e monitoraggio multi temporale di una cava di marmo, dai punti di vincolo alle accuratezze ottenibili.

Dello studio esiste anche un articolo scientifico che tuttavia, al momento, non è divulgabile.
Se sarò reso pubblico inserirò il link per il download in questo post.

Paolo ha lavorato sui dati di un rilievo aerofotogrammetrico che avevo condotto nel Novembre 2016 in una cava di marmo del bacino Marmifero di Carrara, la cava N. 162 del Calagio.
Ho fatto il rilievo ben prima che conoscessi Paolo e gli scopi erano la ricostruzione di un modello tridimensionale ed il rilievo planoaltimetrico di tutta l’area in concessione alla proprietà per la stima di fine anno dei volumi estratti rispetto all’anno precedente.

L’area rilevata ha una conformazione particolare.
È divisa in tre parti:

  • la porzione superiore, dove avviene l’estrazione dei blocchi di marmo bianco, che è sagomata a gradoni e piazzali con un parete verticale a limitarne il confine di monte;
  • la parte centrale, dove avviene lo scarico degli scarti di lavorazione dei blocchi nel piazzale, caratterizzata da un’alta e complessa parete rocciosa verticale;
  • la zona di valle, dove corre la strada carrabile e dove avviene lo stoccaggio temporaneo dei blocchi, estratti e riquadrati, pronti per il trasporto alla lavorazione di valle (o al porto per l’imbarco).

Ho fatto il rilievo con un DJI Phantom 4, scattando quasi 1.000 foto.
Ho materializzato a terra 25 punti di controllo, rilevandone la posizione con antenna satellitare GNSS.
Per motivi di accessibilità alle aree ho fatto i sorvoli in due momenti differenti: prima la parte bassa e media, negli ultimi giorni di Novembre 2016, e poi la parte alta, nei prima giorni di Dicembre 2016.

Prima di lasciarti alle analisi tecniche, molto interessanti, di Paolo Rossi ti riporto qui sotto il modello 3D della Cava:

CAVA 162 CALAGIO – CARRARA (MS)
by paolocorradeghini
on Sketchfab

E qui invece c’è la planimetria finale restituita, risultato del rilievo topografico fotogrammetrico.

Immagine che rappresenta le restituzione plano-altimetrica di area di cava derivante da rilievo aerofotogrammetrico

Ora che sai qualcosa in più, ti lascio finalmente al contribuito dell’Ing. Paolo Rossi che, come sempre, ringrazio di cuore per la sua disponibilità.

RILIEVO E MONITORAGGIO DI UNA CAVA DI MARMO

In questo intervento condivido un’esperienza di rilievo e monitoraggio di una cava di marmo nella provincia di Massa Carrara.
Ringrazio Paolo per i dati forniti, che mi hanno permesso di generare i prodotti e le osservazioni che seguiranno, e mi complimento con lui per la bravura nell’esecuzione del rilievo.
Nonostante le condizioni impervie siamo stati in grado di ottenere prodotti di ottima qualità.
(ndr: grazie Paolo!)

Gli scopi dell’articolo sono:

  • analizzare come cambia l’accuratezza metrica della nuvola di punti generata nel processo fotogrammetrico al variare del numero di punti di vincolo;

  • mostrare qualche risultato ottenibile da una ricostruzione tridimensionale;

  • calcolare le volumetrie movimentate utilizzando due rilievi successivi.

CAVE DI CARRARA E TECNICHE DI RILIEVO

Tutti conosciamo il distretto marmifero di Carrara.
Con i suoi 3,4 milioni di tonnellate di materiale estratto svolge un ruolo chiave in termini di occupazione e PIL per l’intera area dell’alta toscana.
Le cave di marmo sono arroccate sui pendii scoscesi delle Alpi Apuane.
Le pendenze elevate, l’inaccessibilità di alcune aree e i grandi carichi movimentati lo rendono un luogo pericoloso per gli addetti ai lavori ed a rischio crolli.
Il rilievo di queste aree è necessario per controlli di stabilità e per la produzione di mappe da inquadrare nella cartografia di riferimento, per la valutazione delle concessioni e per i computi metrici.

immagine che rappresenta l'inquadramentro del bacino marmifero di Carrara e della cava oggetto di rilievo

Condurre rilievi in queste zone è complesso: occorre valutare la tecnica e le strumentazioni da utilizzare in relazione alle caratteristiche dell’area ed ai prodotti richiesti dal committente.

Nella tabella che segue provo a schematizzare alcune riflessioni sulle principali tecniche topografiche impiegabili per il rilievo di una cava di marmo.

Stazione Totale GNSS Laser Scanner LiDAR/fotogrammetria da aereo
Costo strumentazione Medio Medio Medio-alto Alto
Densità punti Bassa
(approssimazione superfici)
Bassa
(approssimazione superfici)
Alta
(ottima descrizione delle superfici)
Alta
(buona descrizione delle superfici)
Accessibilità luoghi Se uso il laser e la riflessione senza prisma, non ho bisogno di accedere direttamente ai punti È un problema, in quanto devo posizionare la palina sul punto Non ho bisogno di accedere direttamente ai punti Non ho bisogno di accedere direttamente ai punti
Geometrie complesse Richiede punti di stazionamento aggiuntivi e il rilievo di molti più punti Causa l’incremento dei punti da rilevare Richiede punti di stazionamento aggiuntivi Pareti verticali sono difficilmente rilevabili
Tempo per il rilievo Alto Alto Medio Basso

Il rilievo fotogrammetrico da piattaforma UAV offre grandi potenzialità nel rilievo di aree complesse come le cave di marmo:

  • il punto di vista privilegiato permette il rilievo e la mappatura dell’intera area in modo veloce ed accurato,

  • la possibilità di acquisire fotogrammi obliqui ed anche frontali permette la ricostruzione delle pareti verticali,

  • la “bassa” quota di volo garantisce una sufficiente risoluzione al suolo.

Rimane il posizionamento e rilievo dei punti a terra da eseguire con tecniche tradizionali (GNSS o Stazione Totale), ma si tratta di pochi punti per ettaro.

NUMEROSITÀ DEI PUNTI DI VINCOLO E QUALITÀ DELLA RICOSTRUZIONE

I principalI dubbi che ci affliggono al termine di un rilievo da drone sono:

  • riuscirò ad allineare le immagini?
  • i puti di vincolo saranno sufficienti?

Già con l’orientamento delle immagini (step di allineamento) sappiamo se le immagini acquisite sono idonee alla ricostruzione.

Per i punti di vincolo invece non ci sono risposte così immediate.
Si può ottenere un modello 3D anche con nessuno (o pochi) punti a terra.
Ovviamente, ne risultano compromesse la georeferenziazione e l’accuratezza metrica.

Quindi, qual è il numero sufficiente di punti di vincolo per avere una ricostruzione metricamente accurata?

Per la cava di marmo in questione ho creato alcuni scenari variando il numero di punti di vincolo (GCPs) da 25 (il totale dei punti a terra disponibili) ad 11.
In particolare ho creato gli scenari:

  • 100% (25 GCPs);
  • 80% (20 GCPs);
  • 60% (15 GCPs);
  • 44% (11 GCPs).

Ho ridotto il numero dei vincoli seguendo alcune semplici regole:

  • mantenere una distribuzione omogenea su tutta l’area di indagine;

  • non dimenticare di vincolare zone marginali;

  • vincolare le zone a quote diverse;

  • posizionare il punto in modo che sia visibile da diverse direzioni ed inclinazioni.

Questa tabella riassume la qualità dei risultati ottenuti.

 

Scenario Punti di vincolo (GCPs)
Num errore [cm]
e(x) e(y) e(z) e(3D)
100% 25 1.3 2.0 2.9 3.8
80% 20 1.4 2.2 3.2 4.1
60% 15 1.5 2.2 3.3 4.3
44% 11 1.6 1.6 2.2 3.2

Scenario

Punti di controllo

Num

errore [cm]

e(x)

e(y)

e(z)

e(3D)

100%

0

–

–

–

–

80%

5

1.1

1.5

1.5

2.4

60%

10

1.2

1.9

2.6

3.4

44%

14

1.3

2.6

3.9

4.9

Come puoi vedere gli errori sui punti di vincolo rimangono pressoché costanti, le piccole oscillazioni (±5mm) sono probabilmente legate alla geometria di distruzione dei vincoli.

Invece sui punti di controllo, i Quality Control Point QCPs o Check Point (quelli non usati come vincolo nel processo fotogrammetrico), gli errori aumentano considerevolmente: dimezzando i vincoli (da 20 ad 11) gli errori raddoppiano (da 2.4 cm a 4.9cm)!

DISTORSIONI DEL MODELLO 3D IN RIFERIMENTO AI PUNTI DI VINCOLO.

Si possono fare analisi anche più areali, per valutare come si comporta il modello ricostruito al variare dei punti di vincolo.
Qui ti riporto il confronto tra scenario 100% (il riferimento) e scenario 44%, ottenuto calcolando la differenza tra nuvole di punti in CloudCompare.

Immagine che mostra l'analisi delle distorsioni di un modello 3D fotogrammetrico al variare dei punti di vincolo

Come vedi, le aree più marginali e meno vincolate sono soggette alle maggiori distorsioni rispetto al riferimento (vedi aree in rosso e blu)

Il numero di vincoli influenza l’accuratezza metrica di una ricostruzione con SfM.
Il come è legato alle caratteristiche del rilievo e dell’area.
È difficile trovare una regola generale, occorre garantire un’ottima distribuzione spaziale dei punti di vincolo all’interno dell’area di interesse e vincolare le porzioni a quote diverse.

I PRODOTTI OTTENIBILI DA UNA RICOSTRUZIONE 3D

Oltre agli output più “tradizionali”: nuvole di punti, modelli di superficie, ortofoto, è possibile creare altri prodotti utili per lo studio e l’analisi dell’area indagata.

Qui sotto vedi una mappa dell’assetto dei punti rispetto alla verticale.
In rosso vedi le zone piane ed orizzontali (le normali sono concordi alla verticale).
In verde invece vedi le superfici verticali.

Nell’immagine di destra è possibile effettuare un calcolo dei volumi dei blocchi stoccati nella zona di deposito/piazzale di valle.

Immagine che mostra l'analisi dell'assetto dei punti di un rilievo fotogrammetrico rispetto alla verticale e calcolo dei volumi

Qui sotto invece puoi vedere l’estrazione semiautomatica di linee di discontinuità per la generazione di file dxf, che costituiscono una vettorializzazione della cava.

Imamgine che mostra l'estrazione semi-automatica di linee di doscontinuità per vettorializzazione di modello 3D fotogrammetrico

CALCOLO DEI VOLUMI MOVIMENTATI

Se effettuiamo ricostruzioni ad epoche successive possiamo identificare e misurare i cambiamenti avvenuti nel periodo considerato.
Si possono confrontare i modelli ottenuti e calcolare i volumi in gioco.
Quando si confrontano epoche differenti la georeferenziazione e l’accuratezza metrica delle ricostruzioni tridimensionali influenzano la qualità dei risultati ottenuti.

In questo caso, nella zona di valle sono stati spostati alcuni cumuli di pietrisco, il materiale è stato spostato ai lati del piazzale (epoca 0 in blu, epoca 1 in rosso).

Immagine che mostra l'analisi volumetrica sulla movimentazione di volumi in epoche diverse

In questo esempio si fa riferimento ad un volume movimentato di circa 370 m³.
Ne risulta anche una quota di -12 m³ che è un volume residuo corrispondente all’errore della metodologia adottata, intesa come ricostruzione tridimensonale + algoritmo di calcolo volumetrie.

L’errore nel calcolo dei volumi è difficile da prevedere o quantificare a priori in quanto dipende da accuratezza metrica e risoluzione dei due modelli, dalle caratteristiche dell’area indagata e del rilievo effettuato.
Occorre effettuare prove sperimentali per determinare tale errore, magari in aree non soggette a cambiamento oppure utilizzando volumi di controllo di dimensione nota.

Spero che questo contributo di Paolo Rossi sia stato utile per mostrarti quali sono dei possibili risultati interessanti ricavabili da un rilievo fotogrammetrico:

  • analisi di verticalità;
  • individuazione delle discontinuità e vettorializzazione del rilievo;
  • calcoli dei volumi.

Ed io aggiungo, anche se non se ne è parlato in questo articolo, analisi geomeccaniche e classificazioni delle famiglie di disconuità delle fratture rocciose e analisi di pendenza, esposizione e curvature orgografiche dei versanti.
Magari ne scrivo in qualche prossimo articolo.

 

Ti ricordo che puoi contattarmi quando e come vuoi su telegram cercando: paolocorradeghini.
E, sempre su Telegram, puoi iscriverti al Canale di 3DMetrica a  questo link.

 

Il podcast è online anche su Spotify e puoi ascoltare tutte le puntate, oltre che dalla pagina di questo blog, anche da lì.
Lo trovi su Spreaker, iTunes e Spotify.

 

Se preferisci la cara e vecchia email mi trovi a paolo.corradeghini @ 3dmetrica.it.
Qui su facebook, e qui su LinkedIn.

 

Insomma, sono un po’ dappertutto!
🙂

 

A presto!

Paolo Corradeghini

 

 

 

fotografia dell'Ing. Paolo RossiPaolo Rossi, ingegnere e PhD in Ingegneria Industriale e del Territorio presso l’Ateneo di Modena e Reggio Emilia, attualmente lavora presso il Laboratorio di Geomatica del Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”, dove si occupa di ricostruzione 3D da immagini.

Laboratorio di Geomatica
Dipartimento di ingegneria Enzo Ferrari, Università degli studi di Modena e Reggio Emilia
Via Pietro Vivarelli 10, Modena
Tel: 059 2056297
Cell: 3457054511
Email: paolo.rossi at unimore.it
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Paolo Corradeghini

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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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