UN RILIEVO CON IL DRONE

Fotografia aerea da drone

I droni sono entrati a far parte di alcuni aspetti delle nostre vite, e la topografia non ne fa eccezione. Qui ti spiego come si svolge un rilievo topografico con drone. O meglio, come lo faccio io…

Ti parlerò di rilievi di tipo aerofotogrammetrico, realizzati a partire da immagini fotografiche digitali aeree.
Oggi i droni trasportano anche strumenti di rilievo più sofisticati di una macchina fotografica, come ad esempio un LIDAR (laser scanner), ma i prezzi piuttosto elevati li tengono ancora lontani dalla diffusione generale e sono, per ora, strumenti per pochi.

Fare un rilievo topografico con drone è veloce e dà ottimi risultati anche su superfici parecchio estese. Anzi, è proprio in questi casi che i vantaggi in termini di costi-benefici si fanno più pesanti

PROGRAMMARE IL RILIEVO AEROFOTOGRAMMETRICO

La prima fase di un rilievo topografico con drone è la pianificazione.

Screenshot di mission planner per drone

Si individua l’area da rilevare.
Si pianificano le operazioni di volo.
Si scelgono i punti di decollo ed atterraggio dell’aeromobile e la posizione della stazione di controllo a terra.
Si controlla la presenza di ostacoli al volo (cavi aerei)
Si progettano le eventuali missioni di volo programmato automatico (tramite software mission planner).
Si pianificano le misure topografiche da fare a terra per il supporto al rilievo aerofotogrammetrico.

Io prego di poter fare sempre un sopralluogo preventivo perchè le cose si vedono molto meglio dal vivo, con i propri occhi e la propria sensibilità, senza affidarsi a parole o fotografie di altri o alle mappe di Google o Bing.

RICHIEDERE LE AUTORIZZAZIONI E COMUNICARE LE OPERAZIONI

Per lavorare con un drone bisogna essere almeno un operatore registrato ENAC  (per operazioni non critiche) ma potrebbe essere necessario essere anche autorizzato per particolari scenari critici. Il pilota, se è diverso dall’operatore, dovrà avere il proprio attestato in regola per la classe e categoria del mezzo che piloterà (Multicottero, Ala fissa o Pallone – Molto Leggero, Leggero o Pesante). Indipendentemente da ciò possono essere necessarie alcune autorizzazioni come, per esempio, l’autorizzazione al sorvolo per parchi ed aree protette o l’autorizzazione di ENAC per operazioni all’interno di aree su cui ci sono restrizioni dall’aeronautica italiana. Ecco, nulla osta e autorizzazioni si richiedono in questa fase.

IL RILIEVO SUL CAMPO: POSIZIONARE E RILEVARE I G.C.P.

G.C.P. sta per Ground Control Points e sono quei punti a terra di cui è nota precisamente la posizione e che sono usati per scalare il rilievo aerofotogrammetrico. Io posiziono a terra dei pannelli 60×60 cm in plastica ondulata, verniciati a bomboletta con colori ad alto contrasto che ne ne permettano la localizzazione anche da foto aeree scattate a diversi metri di altezza. Un numero variabile tra 10 e 15 target a terra, uniformemente distribuiti sulla superficie e sullo sviluppo verticale, sono sufficienti per scalare il rilievo ed effettuare i controlli sull’accuratezza e sulla precisione della restituzione.

La posizione dei G.C.P. deve essere piuttosto precisa, perchè da questo dipende l’accuratezza del rilievo restituito. Si possono rilevare con un ricevitore GPS a doppia frequenza oppure con una stazione totale, a seconda delle condizioni in sito. Senza appoggiare un volo aerofotogrammetrico a dei punti noti a terra, nel momento in cui scrivo questo articolo, puoi scordarti una precisione degna dell’aggettivo topografico!

Fotografia aerea da drone in cui sono visibili i target per i GCP

IL RILIEVO SUL CAMPO: VOLARE E FOTOGRAFARE

Ora è tutto pronto per volare. Il drone decolla e fa il suo lavoro guidato dal pilota: le missioni di volo automatico o il volo manuale.
Considera che, a seconda di quello che si rileva, le fotografie si possono scattare sia con camera nadirale (puntata verso il terreno) che con macchina orientata frontalmente o inclinata rispetto all’orizzontale. Questo permette di definire bene gli elementi a prevalente sviluppo verticale: muri, alberi isolati, pareti rocciose…
Per un’ottima restituzione del rilievo mantengo una sovrapposizione di almeno l’80% tra due fotografie consecutive e del 60% tra due strisciate adiacenti di immagini.
Finito il volo si impacchetta tutto e si va via.
Prima però, visto che non ho una doppia scheda di memoria dentro la macchina fotografica a bordo del drone faccio sempre un backup sul campo.
Ho una maledetta ansia di perdere i dati dentro quei piccoli aggeggi di plastica e PIN che sono le schede di memoria e così metto al sicuro le foto scattate prima di fare, magari, un bel po’ di chilometri per rientrare alla base.

RESTITUZIONE

L’attività di campo è finita ed ora inizia la restituzione a computer.
Non entro nello specifico di questa fase perchè ho voluto raccontarti solo una parte delle operazioni, quelle di preparazione e quelle in campo.
Ti racconterò del trattamento dei dati e della restituzione in un altro articolo. Per ora ti basti sapere che si importano le foto e le misure topogorafiche dei G.C.P., si genera un modello tridimensionale scalato e georeferenziato, mediante speciali algoritmi di calcolo (structure from motion), e si ricavano informazioni come: D.S.M. o D.T.M., ortofoto, curve di livello.

Immagine di un DSM Digital Surface Model

 

Ora sai più o meno che cosa succede in un rilievo topografico con drone. In questo articolo avevo scritto alcune cose sugli strumenti che si usano in topografia, tra cui i droni, indicandone pregi e difetti. Non te li riporto qui per non dilungarmi troppo ma se ti va puoi darci un’occhiata!

 

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A presto!

Paolo

 

P.S.
Ho fatto una puntata del podcast 3DMetrica su questo argomento.
La puoi ascoltare dal player qui sotto, oppure andando a questo link.

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STRUMENTI PER IL RILIEVO TOPOGRAFICO

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6 Comments
  • Giu 25,2018 at 19:21

    B R A V O!!!! Ritengo assolutamente geniale questo tuo blog e ti ringrazio per quello che stai facendo. una domanda: ho da poco scaricato topography che è un’app per iOs. non so se la conosci, ma vorrei capire se è uno strumento utilizzabile per i gcp oppure no. riesci ad aiutarmi? Grazie infinite

    • Paolo Corradeghini
      Giu 29,2018 at 14:31

      Ciao Alessandro, grazie del tuo commento.
      Purtroppo (per ora!) le app topografiche che si possono installare sugli smartphone non ti permettono di raggiungere le precisioni necessarie per essere usate all’interno della modellazione tridimensionale di un software structure from motion.
      Anche se si sta andando verso precisioni interessanti, con alcune procedure ed app (40-50 cm), queste sono ancora del tutto inadeguate per poter restituire un risultato topografico.
      In più, se ogni punto ha un’incertezza di 50 cm, l’incertezza generale di tutto il modello generato usando N punti sarà molto maggiore di 50cm!
      Quindi non si può prescindere da strumenti di rilievo di precisione nell rilievo delle coordinate dei punti di appoggio.
      Ciao!

  • Luca
    Ott 25,2017 at 12:10

    Complimenti per il blog, ti volevo chiedere quale software utilizzi per pianificare i voli del sapr? Fai tutto da tablet o pianifichi anche da Pc?

    • paolo.corradeghini.3dm
      Ott 25,2017 at 12:32

      Ciao Luca e grazie per i tuoi complimenti!
      Per pianificare i voli utilizzo il software Thopos.
      Lo uso normalmente per le applicazioni topografiche, le elaborazioni dei rilievi a terra e per il disegno.
      Ha un modulo per la pianificazione delle missioni di volo sulla base dell’area, dell’altezza di volo, delle caratteristiche della fotocamera e della sovrapposizione dei fotogrammi consecutivi e delle strisciate adiacenti.
      Thopos genera le traiettorie di volo, imposta la velocità di crociera del drone ed indica l’intervallo di scatto tra le foto per avere le sovrapposizioni che hai richiesto.
      Ppoi puoi salvare il file della missione in vari formati, io uso il formato mis che poi uso nell’app Litchi durante il volo.
      Pianifico tutto da PC e sul tablet (io uso Android) modifico le altezze dei waypoint (se necessario) e controllo la missione durante il volo.
      Spero di esserti stato d’aiuto!
      Ciao!
      Paolo

      • Luca
        Ott 25,2017 at 13:51

        Grazie mille delle info.
        Ancora complimenti!

        • Paolo Corradeghini
          Ott 26,2017 at 20:34

          Grazie a te.
          Ciao Luca!

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