In questo articolo ti spiego come estrarre una sezione da una nuvola di punti tridimensionale con il software gratuito Cloud Compare e portarla dentro il CAD.

LE NUVOLE DI PUNTI

Le nuvole di punti sono il risultato di rilievi fotogrammetrici e di quelli fatti con il laser scanner.
Una nuvola di punti (cloudpoints) è un file con l’informazione della posizione nello spazio di parecchi punti che rappresentano qualcosa che è stato rilevato: un oggetto, un’area, una parete di roccia o un edificio.
Alcuni tipi di file di nuvole di punti sono: LAS, LAZ, PLY, BIN, XYZ.
I punti di una nuvola elaborata da un rilievo fotogrammetrico hanno anche l’informazione del colore (vale anche per i laser scanner che sono integrati da una macchina fotografica) e siccome i punti rappresentati sono davvero tanti (si parla anche di nuvola densa), la percezione è estremamente realistica.
Qui sotto vedi una nuvola di punti che è il risultato dell’elaborazione di un rilievo aerofotogrammetrico fatto con un drone in una cava di marmo di Carrara.

IL SOFTWARE PER LE NUVOLE DI PUNTI

Lo sviluppo pazzesco dei droni che c’è stato negli ultimi anni e l’accesso a macchine performanti a prezzi contenuti ha abbassato la soglia di accesso alla strumentazione aerofotogrammetrica (chi ti scrive ne è un esempio!). I software che sfruttano la tecnologia structure from motion migliorano costantemente i loro algoritmi che ora ti permettono di fare un modello tridimensionale di un’automobile scattando le foto con il tuo smartphone, velocemente e con risultati notevoli. E se vuoi puoi anche stamparla con una stampante tridimensionale (un altro mondo che si evolve alla velocità della luce!).

Visto che la base della modellazione tridimensionale sono i punti nello spazio (da cui si costruisce la mesh triangolare, la texture, ecc. – trovi qualche informazione in questo articolo su un rilievo con drone alle cinque terre) le nuvole di punti stanno godendo di un momento di grande celebrità.
Cresce anche il numero di software che ti permettono di lavorare su una nuvola di punti: Autodesk Revit e Recap, Autocad Map e Civil 3D, Leica Cyclone, 3DF Zephyr, Point Sense e FARO scene, ArcGIS… Di sicuro ne dimentico, o ignoro, qualcuno, quindi se vuoi aggiungerne alla lista puoi segnalarli nei commenti (ne sarei felice!) e li aggiungerò al post.

Se lavori abitualmente con questi dati vale la pena investire in uno di questi software ma se invece fai uso sporadico di nuvole di punti ti consiglio di scegliere il software Cloud Compare.

CLOUD COMPARE

Cloud Compare è un software gratuito (Licenza GNU) per piattaforma Windows, IOS e Linux (scaricabile qui), che processa nuvole di punti e mesh triangolari. Nasceva per confrontare nuvole di punti da rilievi laser scanner e successivamente è stato implementato in un software di elaborazione di nuvole di punti con alcuni algoritmi piuttosto avanzati.

Anche se per lavorare sulle mesh triangolari (e sui file OBJ) preferisco usare un altro software gratuito, Meshlab, Cloud Compare permette di fare un sacco di elaborazioni sulle nuvole di punti con il vantaggio di una community estremamente attiva online (post su blog, tutorial video, forum di discussione, tipico dei software gratuiti e dei progetti open source come QGIS, Libre Office, GIMP, Da Vinci Resolve, …) che aiuta nel risolvere tantissimi problemi e nell’uso degli strumenti del software.

PERCHÉ USARE CLOUDCOMPARE

Se commissioni un rilievo ed il topografo lo fa utilizzando un laser scanner o un drone e tecniche aerofotogrammetriche il risultato dell’elaborazione dei dati sarà una nuvola di punti, almeno in prima battuta.
Se ti consegnano il file della nuvola di punti oltre alla restituzione plano-altimetrica potesti usare Cloud Compare per:
aprire il file e ispezionare la nuvola di punti tridimensionale ruotandola nei tre assi dello spazio, quasi come se facessi un sopralluogo;
disegnare linee e polilinee sul modello tridimensionale per evidenziare aspetti o parti importanti;
misurare distanze e superfici per stimare volumi e interventi;
interrogare le coordinate dei punti.

Ma potrebbe anche interessarti estrarre una sezione trasversale di una parete rocciosa ed importarla in CAD per progettare interventi di messa in sicurezza.
È quello che ti spiego qui di seguito, partendo da una nuvola di punti di un pezzo di una cava di marmo di Carrara.

Puoi scaricare il file a questo link.

UNA SEZIONE DA CLOUD COMPARE A CAD

Spero che riuscirai a seguirmi in questa sequenza di screenshot e testo.
Se aprirò un canale YouTube mi riprometto di fare un tutorial video, che sarebbe davvero più digeribile!

1 – IMPORTA LA NUVOLA DI PUNTI

Installa Cloud Compare e apri il file della nuvola di punti
Il software ti chiederà due conferme: una è per le informazioni da caricare insieme ai punti e l’altra è relativa ad una traslazione che ti consiglia di fare per evitare errori nell’elaborazione di coordinate troppo grandi (tipiche di un rilievo georeferenziato).
Conferma tutto con un “Apply all” e “Yes to all“.
Non ti spiego nel dettaglio questi aspetti ma ti dico solo di non preoccuparti perchè la traslazione non è reale ma fittizia, esclusivamente funzionale al lavoro del software.

Il software carica ora la nuvola di punti (questa che hai scaricato ha 9.500.000 punti) e te la mostra nella finestra centrale (la vedi nella prima immagine di questo articolo).
Cliccando con il tasto sinistro del mouse puoi ruotare il modello tridimensionale nei tre assi, con lo scroll della rotella fai lo zoom e muovendo il mouse tenendo schiacciato il tasto destro fai il panning.

Nel pannello DB Tree che trovi sulla sinistra dello schermo seleziona la nuvola di punti per attivare tutti gli strumenti del software e vederne le informazioni in dettaglio.

2 – ESTRAI LA SEZIONE

Per estrarre una sezione trasversale orienta il modello in modo da averne una vista dall’alto.
Puoi farlo velocemente usando i pulsanti che trovi nella colonna di strumenti alla sinistra dello schermo e che rappresentano le viste da: alto (la prima che trovi segnata nell’immagine qui sotto), basso, fronte, retro, destra e sinistra.
Dopodichè seleziona lo strumento Tools – Segmentation – Cross Section.

Utilizza le frecce (rosse, verdi e blu) per generare un piano che sechi il modello secondo la sezione che vuoi estrarre, poi assottiglialo come a tracciare la traccia del piano secante e premi sul tasto di Slice nel pannello che ti si sarà aperto in alto a destra.

Fatto questo vedrai che nella finestra DB-Tree si sarà aggiunta una nuova voce relativa alla sezione appena creata.
Puoi deselezionare il resto e lasciare spuntata proprio la nuova sezione e ruotando (orbit) con il tasto sinistro del mouse nella finestra principale puoi vederla in 3D.

A questo punto, sempre tenendo selezionata la sezione creata nella finestra DB-Tree, puoi salvarla come file DXF (oltre ad altri formai, tra cui lo stesso las, lo shapefile shp, l’xyz, …) ed aprirla all’interno di un CAD.

SEZIONI MULTIPLE

C’è anche la possibilità di estrarre sezioni multiple equidistanti di un passo che puoi decidere tu arbitrariamente.

Dopo aver tracciato il piano secante il modello, come ti ho descritto prima, seleziona l’opzione di sezione multipla ed inserisci l’equidistanza per far generare in automatico a Cloud Compare le sezioni.

2 – IMPORTA LA SEZIONE IN CAD

Se ora apri in un CAD il file DXF che hai salvato vedrai tutti i punti (entità point) che formano la sezione.
Più hai fatto spesso la traccia e maggiore è il numero di punti che vedrai nel CAD.
Di default la vista che ti si presenta è quella dall’alto (la stessa che hai usato per sezionare la nuvola di punti con i piani secanti delle sezioni) ma i punti che sono nel disegno derivano da una nuvola di punti tridimensionale, Cloud Compare ha tenuto le informazioni nel salvataggio, quindi se attivi la vista 3D frontale (o usi il comando orbita) vedrai che i punti assumeranno la forma tipica di una sezione trasversale.

Ti devo segnalare però che con questo metodo i punti non mantengono l’informazione della quota che hanno nel rilievo che hai ricevuto.
Sono ben posizionati nello spazio uno rispetto all’altro (posizione relativa) ma non lo sono in senso assoluto.
Per conservare le informazioni di quota, dopo aver sezionato la nuvola di punti, bisogna far generare al software una polilinea del profilo tramite il tasto Contour. Puoi salvare anche lei in DXF.

Al di là di questo, ora puoi metterti nella vista frontale e disegnare una polilinea bidimensionale dell’inviluppo dei punti della sezione ed usarla per fare verifiche di stabilità, progettare chiodature o consolidamenti, pianificare un disgaggio o una coltivazione di cava…

UNA VARIANTE

C’è un altro modo per estrarre sezioni in Cloud Compare a partire da una nuvola di punti.
È più veloce e, se vogliamo, più rigoroso.
Si tratta di tracciare una polilinea e dire al software di estrarre lungo di essa delle sezioni di passo ed estensione fissata.
Il software genera automaticamente il profilo di tutte le sezioni, sia come nuvola di punti che come polilinea di inviluppo.
Tutto può essere poi di nuovo salvato in DXF ed aperto in CAD.
Il comando lo trovi qui: Tools – Segmentation – Extract section/Unfold.

Spero che questo articolo ti sia utile nel tuo lavoro.
On line trovi tantissimi tutorial ed informazioni su Cloud Compare.
Qui ho voluto farti solo un esempio di come si può utilizzare abbastanza facilmente a servizio dello studio e della progettazione.
Spero che possa essere uno spunto per farti scaricare e testare il software (non ne sono testimonial!) così puoi chiedere al tuo topografo di fornirti la nuvola di punti del rilievo che gli hai commissionato e la puoi elaborare a tuo piacimento secondo le tue esigenze e la tua sensibilità.

Se sei già un utilizzatore di Cloud Compare invece potresti condividere la tua esperienza, gli strumenti che usi di solito ed i “trucchi” per un uso tecnico.
Io lo sto scoprendo poco alla volta ed ho davvero tanto da imparare.

A presto!

Paolo Corradeghini

Ti segnalo alcuni video che ho pubblicato sul mio canale You Tube e che trattano proprio questo argomento, le sezioni di una nuvola di punti.
Li puoi vedere qui:

E qui invece puoi ascoltare una puntata del podcast che parla poprio del software Cloud Compare
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