Uso dei droni nei rilievi territoriali, cartografici, geografici e geo-topografici

La nota che segue si riferisce a uno dei temi orizzontali della geomatica in cui sono coinvolte le tecnologie dei droni che, nell'ultimo decennio, stanno rivoluzionando il mondo del rilievo geo-topografico. Nel prossimo periodo seguiranno altri progetti ed applicazioni, in cui entreremo nel merito delle diverse modalità operative, ivi compreso l’uso dei sistemi LIDAR, cosi come la valutazione tecnica delle precisioni che possiamo aspettarci.

Applicazioni UAV per il rilievo su scala territoriale

Le applicazioni UAV o dei Droni, riconducibili in linea generale alle applicazioni geomatiche per il rilievo in generale, possono classificarsi in 4 segmenti principali come:

• Rilievi territoriali,
• Rilievi cartografici,
• Rilievi geografici,
• Rilievi geo-topografici.

Analizzare le possibili applicazioni di questo vasto settore è facile come bere un bicchiere d'acqua. È più difficile capire quali soluzioni commerciali rispondano ai vari tipi di esigenze e ai diversi budget.

Innanzitutto, facciamo una disamina di questi segmenti di mercato a prima vista simili:

• Rilievi territoriali - È un termine generico per indicare che lo scopo delle operazioni eseguite con i sistemi UAV è l'acquisizione e la restituzione di informazioni a scala territoriale, ovvero non una superficie di poche centinaia di metri quadrati, bensì con una scala di almeno una decina di chilometri quadrati. I sistemi UAV per questo segmento devono essere dotati di GPS, di camera fotografica calibrata e devono avere la possibilità di gestire il sistema attraverso un software di pianificazione delle missioni di rilievo e documentazione.

• Rilievi cartografici - Con questo termine si intendono i rilievi con sistemi UAV dotati di sofisticate camere, calibrate e gestite secondo piani di volo stabili e compatibili con gli standard cartografici tradizionali.

• Rilievi geografici - In questa sezione possono essere inseriti tutti i sistemi UAV dotati come minimo di un sistema GPS di qualità come l’opzione PPK/RTK e di un sistema di ripresa video adeguato a determinare almeno la posizione geografica delle riprese. La geografia è una disciplina che studia il territorio per diversi scopi e necessita di una rappresentazione precisa a scala cartografica; avendo a che fare per lo più con i video, non è però facile specificare la precisione e le potenzialità dei sistemi UAV per questo tipo di operazioni. Per lo più parlando di geografia si può pensare a dei sistemi ad ala fissa, che hanno dalla loro la cosiddetta “endurance”, ovvero la distanza possibile della missione, considerato che i sistemi a propulsione elettrica soffrono del problema della durata della batteria, che deve garantire l’andata e il ritorno dalla missione di volo.

• Rilievi geo-topografici - I rilievi topografici vanno oltre il rilievo cartografico; spesso la loro natura richiede sistemi diversi in funzione degli obiettivi. Stessa cosa per le scale e le precisioni richieste, sempre diverse e spesso anche molto “spinte” e che necessitano del 3D. I sistemi UAV più adatti per questo tipo di applicazione sono sicuramente i multirotori: questi presentano caratteristiche di adattabilità per il rilievo di piani spesso non convenzionali (pareti in roccia, modelli 3D nei beni culturali, cave, ecc.). Tra i rilievi geo-topografici non convenzionali, vanno inseriti quelli di supporto in ambito geologico, edile, infrastrutturale e, come già detto, dei beni culturali.

Quando si ha a che fare con i rilievi territoriali, è d'obbligo impostare le operazioni degli UAV attraverso un sistema di pianificazione del volo in modo da garantire l'acquisizione di riprese stereoscopiche con caratteristiche adeguate al lavoro da svolgere.

Quasi tutti i sistemi prevedono la fornitura di un software adeguato per la pianificazione e la gestione del sistema UAV e della missione, quindi per la determinazione della rotta e delle coordinate dove effettuare le riprese.

Post-processing: importanza della restituzione dei dati

Nell'ambito di tali attività, la restituzione dei dati è parte integrante del processo: fino a che non si ottengano dei risultati adeguati, il lavoro non può dirsi concluso.

L'efficienza di un sistema non è data infatti solo da una delle sue componenti: il fatto che un sistema UAV abbia risposto alle nostre aspettative o che il sistema di ripresa MMS a bordo di un velivolo terrestre abbia acquisito perfettamente i suoi video e le scene laser scanner, è solo una delle aspettative che dobbiamo soddisfare.

A valle del processo di ripresa dei dati in volo (immagini, video, coordinate GPS, ecc.), deve essere chiaro e già testato un modello di elaborazione, che in genere viene fornito o consigliato dal venditore del sistema, oppure è disponibile rivolgendosi all'ampia platea dei fornitori di software 3D per i sistemi UAV.

Ma un software da solo è difficile che possa rispondere a tutte le nostre necessità e in genere si adottano, a seconda delle abitudini ed esperienze degli operatori, software di livello professionale come ad esempio quelli fotogrammetrici, oppure soluzioni più consumer che permettono di mettere insieme immagini fotografiche senza grande perizia pur ottenendo modelli 3D misurabili e pronti al processo di digitalizzazione delle informazioni GIS, oppure pronti al processo di ricostruzione 3D di scenari virtuali per scopi divulgativi.

Diversamente, quando si ha a che fare con prodotti geo-cartografici di livello professionale superiore, è necessario adottare sistemi di elaborazione ancora più complessi.

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Per ulteriori approfondimenti rimando alla mia pubblicazione "Droni per l'innovazione" disponibile al seguente link.