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Il rilievo aerofotogrammetrico CAD di una scogliera

Il caso di un rilievo aerofotogrammetrico fruibile in formato Cad di una scogliera, realizzato in una zona critica in cui è interdetto l’uso del drone

Screenshot del rilievo della scogliera, effettuato tramite rilievo aerofotogrammetrico (fonte: Sketchfab Studio 3Deffe)
Screenshot del rilievo della scogliera, effettuato tramite rilievo aerofotogrammetrico (fonte: Sketchfab Studio 3Deffe)
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Il rilievo aerofotogrammetico di prossimità si può realizzare attraverso i Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto (Sapr, comunemente detti “droni“). Della tecnologia che consente l’acquisizione dei dati e la loro restituzione in un modello tridimensionale fruibile in formato Cad abbiamo parlato in questo approfondimento.

L’obiettivo del lavoro qui descritto, condotto dallo Studio 3Deffe, è stato quello di effettuare il rilievo aerofotogrammetrico (leggi la definizione su Wikitecnica), fruibile in formato CAD, di una scogliera sita sul litorale ligure per sovrapporlo successivamente alla cartografia tecnica regionale e catastale locale; da qui la necessità di georeferenziare la mappa finale di restituzione. Inoltre le condizioni di parziale agibilità del sito, la necessità, imposta dalla committenza, di collegare il rilievo a terra con la batimetria di prossimità del fondale, nonché l’opportunità di agire in breve tempo per contrastare la rapida variabilità del sito dovuta alla sua costante influenza all’azione del mare, hanno spinto verso la scelta di un rilievo aerofotogrammetrico. Il contesto urbano dell’area è stato il giusto stimolo alla ricerca di un “mezzo di trasporto” alternativo al drone per la fotocamera.
È stata rilevata una superficie complessiva di 700 mq distribuiti in una fascia costiera stretta e lunga.

Fase preliminare: rilievo topografico
Attività preliminare e indispensabile è il rilievo topografico, in quanto risulta estremamente utile in fase di post-elaborazione, per orientare e scalare il modello tridimensionale, per georeferenziarlo nel Sistema di Riferimento Geografico e sovrapporlo alle cartografie tecniche regionali e catastali.
Al fine di localizzare con la migliore precisione possibile l’ortofoto finale sono stati acquisiti anche dei capisaldi IGM.

Posizionamento a terra dei GCP

Posizionamento a terra dei GPC

Sono stati posizionati a terra 20 GCP (Ground Control Point) formato A4 (29,7 cm x 21 cm); in aggiunta e per un maggiore controllo dell’errore di restituzione sono stati inoltre individuati altri 10 GCP coincidenti con spigoli, gradini, tombini ritenuti utili in funzione della post-elaborazione. Viste le caratteristiche del sito oggetto di rilievo i GCP avevano le seguenti caratteristiche:
• plastificati onde resistere all’umido ed alla salsedine del sito;
• di colore giallo e nero per essere meglio riconoscibili in post produzione ed evitare l’effetto riflettente del bianco.;
• disposti a zig zag lungo tutto lo sviluppo dell’area da rilevare, vista la conformazione stretta ed allungata del sito da rilevare;
• posizionati su scogli aventi una superficie approssimativamente piana.

Rilievo aerofotogrammetrico ed elaborazione dati
Fase 1

Fase 1

La prima fase corrisponde al rilievo aereo della scogliera. Si è utilizzata una fotocamera Nikon D600 full frame HD, applicata tramite gimbal ad un dirigibile ad elio. L’intero sistema era controllato via cavo da operatore a terra: ricordiamo che in quest’area urbana è interdetto l’uso del drone per il sorvolo dell’area ai sensi della vigente normativa ENAC. Le foto sono state acquisite ad un’altezza costante pari a 30 metri e con una sovrapposizione media del 70%, in entrambe le direzioni.
Sono state acquisiti in totale 250 fotogrammi dai quali ne sono stati processati 180.

Fase 2
La fase di elaborazione fotogrammetrica (unico Chunk) e ottenimento del modello tridimensionale si è svolta con software Agisoft PhotoScan. Il Batch Process è stato così impostato:
(α) Allineamento delle 180 immagini con accuratezza elevata e opzione “Pair Preselection” disabilitata in quanto le foto, data la tecnologia di ripresa impiegata, sono state acquisite in maniera manuale. Già dal primo allineamento si è potuta verificare l’intera copertura dell’area rilevata. Le immagini selezionate sono state allineate tutte con il riconoscimento di circa 22.000 Tie Point.

Sparse Cloud e riconoscimento dei GCP

(β) Importazione del file avente estensione *.xml contenente i GCP rilevati ed inserimento delle loro coordinate georiferite nel Sistema di Riferimento prescelto; riconoscimento di 20 GCP sulle immagini e individuazione dei rispettivi omologhi. L’elevata definizione delle immagini ha consentito di riconoscere graficamente il centro dei GCP con precisione tale da contenere l’errore complessivo medio sul posizionamento dei Marker nelle tre direzione X, Y, Z entro i 0,2 pix (1 pix = 0.006 um circa).
(χ) Elaborazione della Dense Cloud in alta qualità e con opzione “Depth Filtering” impostata su Moderate. Sulla base della Dense Cloud così ottenuta, composta da 126 milioni di punti, si è passati alla elaborazione della mesh in alta definizione e “Surface Type: Height Field”. Il che ha consentito di accorciare notevolmente i tempi di elaborazione della mesh dando prevalenza alla definizione dei dettagli sul piano XY.

Posizione dei punti di presa dei fotogrammi e sovrapposizione delle immagini

(δ) Elaborazione della texture che ha permesso di ottenere una ortofoto georeferenziata con una risoluzione pari a 0.7 cm/pix: in altre parole ogni pixel dell’immagine rappresenta 0,7 cm. al suolo. Definizione idonea ad offrire dettagli in una rappresentazione grafica in scala finale 1:100 del rilievo.
(ε) Vettorializzazione dell’ortofoto e sua sovrapposizione in GIS ai layer precedentemente impostati, elaborazione della DEM (Digital Elevetion Model) sulla base del quale è stato possibile ricavare il piano quotato dell’area e le curve di livello con intervallo di 1 mt. La georeferenziazione del modello ha consentito, infine, di estrapolare le coordinate delle linee di sezione lungo le quali sono poi state effettuate le batimetrie del fondale fino ad una distanza di circa 500 mt. dalla linea di costa.

Dettaglio ortofoto - Sovrapposizione ortofoto - DEM

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