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Droni e areofotogrammetria

La fotogrammetria è una tecnica di rilevamento che consente l’acquisizione delle caratteristiche geometriche di un oggetto attraverso l’utilizzo e la lavorazione congiunta di due o più immagini che lo ritraggono da posizioni differenti.

L’applicazione ai droni (aerofotogrammetria) si concretizza sostanzialmente nella creazione di ortofoto, rilievi geologici, servizi topografici con drone, modelli 3D (ricostruzioni nuvole di punti, curve di livello), mappatura cantieri e territori, rendering edifici,  monitoraggio siti con dissesto idrogeologico, DEM (Digital Elevation Model), rilievi architettonici di infrastrutture ed edifici finalizzati alla creazione di modelli 3D.

Nuvola densa da cui estrarre un modello 3D, Ortofoto DEM o qualsiasi dato misurabile

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.

Comunque, 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 consistenti

I passaggi che servono per ottenere un rilievo ottimale sono diversi e richiedono competenze specifiche e strumenti adeguati.

Anzitutto, fondamentale è il sopraluogo della zona in cui si vogliono effettuare i rilievi, per progettare il lavoro al meglio.

Dopodichè Si scelgono i punti di decollo ed atterraggio dell’aeromobile e la posizione della stazione di controllo a terra.

Le fotografie si possono scattare sia con camera nadirale (puntata verso il terreno) che con macchina orientata frontalmente o inclinata rispetto all’orizzontale

Le Fasi Operative di un rilievo fotogrammetrico

La prima fase operativa consiste nel posizionamento di punti a terra (GCP) che possano essere visibili dalle foto scattate dal drone i quali verranno acquisiti tramite gps con correzione differenziale RTK e come opzione aggiuntiva tramite stazione totale. Tutto ciò per poter posizionare in maniera molto precisa il  rilievo su base catastale. 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.

Programmato il volo, prima di partire è necessario verificare le impostazioni della camera: alcune app per il volo automatico, come Pix4D Capture, non consentono questa fase, limitandosi a impostare la camera con parametri standard e formato jpeg. Ma altre app come DJI GS Pro (solo iPad e solo droni DJI) consentono il controllo di camera.

Dopo questa necessaria operazione,  è giunto il momento del volo!

È fondamentale anche scegliere correttamente l’altezza del volo o la distanza dall’oggetto: ogni fotocamera, ovvero ogni coppia sensore+obiettivo, è in grado di distinguere una determinata dimensione di un particolare in base alla distanza dal soggetto

Ci sono diverse tecniche e possibilità per quanto riguarda le missioni di volo, e cioè:

Missioni Lineari, Missioni a Griglia Normale e Missioni a Griglia Incrociata.

Schermata dell’app DJI GS PRO con evidenziata la griglia Lineare

Missioni Lineari: sono le più indicate per fotografare e rilevare fiumi, strade, ferrovie e simili. Il drone seguirà una linea impostata dall’operatore e in base all’altezza di volo l’impronta a terra varierà.

Missioni a Griglia Normale e Missioni a Griglia Incrociata: sono sostanzialmente simili, ovvero una volta creato il poligono che ricopra l’area che interessa rilevare e impostato l’overlap dello scatto delle foto e l’altitudine di volo, il software da voi utilizzato genererà automaticamente  una griglia che sarà la “strada” che dovrà percorrere il drone. La differenza è situata proprio nel tipo di reticolo: nel caso si scelga di eseguire una missione a griglia incrociata il reticolo diventerà doppio ovvero incrociato.

Quest’ultima  modalità è indicata per ottenere un rilievo molto più dettagliato e un maggior numero di foto con la possibilità di aumentare di molto la precisione del rilievo topografico con drone.

Dopo aver acquisito le immagini che servono allo scopo che ci si è prefissati, inizia il lavoro di lavorazione e rielaborazione digitale delle foto.

Le correzioni di base, legate al purple fringing (scarsamente presente nelle fotografie dall’alto), alle aberrazioni cromatiche, alla vignettatura del sensore, al profilo colore, correggono l’immagine senza toccare questi parametri e generalmente tali correzioni vengono applicate automaticamente dai software di elaborazione immagini, come ad esempio Adobe Lightroom

Ci sono due tecniche di miglioramento delle immagini (enfatizzazione) “manuali”: si tratta del miglioramento del contrasto e del miglioramento della luminosità.

Dopo aver rielaborato e migliorato le foto, siamo pronti per il processamento delle foto per l’analisi fotogrammetrica. Ai fini di questa serie di tutorial, utilizzeremo il software Agisoft Metashepe (il vecchio photoscan), di tipo commerciale. Vi consigliamo di disporre di un pc molto prestante in quanto sono files molto pesanti da rielaborare.

Come sempre, speriamo di esservi stati utili con questa nostra breve guida.

A presto, buon volo!