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Droni e laser scanner: il futuro delle rilevazioni

Droni e laser scanner: il futuro delle rilevazioni

Misurazioni metriche e topografiche a tempo di record e una notevole riduzione di costi e tempi: è la promessa di laser scanner e droni, impiegati con successo nei processi di rilievo. Scopriamo di più in questo articolo.

In un momento storico in cui si costruisce sempre meno, in favore del recupero degli edifici esistenti, il rilievo dello stato dell’immobile assume un’importanza fondamentale.

Per gli operatori del settore, abituati a lavorare su semplici sezioni orizzontali e ricostruzioni 3D semplificate – spesso con un buon margine di approssimazione – le nuove applicazioni tecniche potrebbero aprire scenari nuovi. Si pensi solo alla possibilità di lavorare direttamente sulla struttura avendo a diposizione informazione metriche, fotografiche e termografiche; di operare conoscendo forma, materiali, e, soprattutto, situazioni critiche dell’immobile su cui si deve intervenire.

Oggi esaminiamo insieme le due tecnologie più popolari: l’aerofotogrammetria con drone e il laser scanner.

Aerofotogrammetria con drone

Per capire, partiamo dalla classica fotogrammetria architettonica, che permette di definire dati metrici di un oggetto tramite acquisizione e analisi di una coppia di fotogrammi stereometrici. L’impiego di droni in questo campo prende il nome di aerofotogrammetria.

L’aerofotogrammetria è attualmente considerata la tecnica di acquisizione dati più affidabile e precisa. Aggiungiamo poi che l’abbattimento dei costi ha reso questa tecnologia, solitamente impiegata nei rilievi ad ampio raggio, assolutamente sostenibile anche per progetti di modeste dimensioni.

Ma quali sono le sue applicazioni? La fotogrammetria con drone permette di creare modelli digitali e orto foto georeferenziate di notevole precisione. Scendiamo ulteriormente nel dettaglio ed esaminiamo velocemente l’intero processo.

Effettuata un’analisi preliminare del sito – necessaria a verificare la presenza di spazi adeguati alle riprese e l’assenza di possibili occlusioni ambientali – si potrà procedere alla fase di ripresa ed acquisizione delle immagini.

Il drone, pilotato manualmente o con percorso preconfigurato, scatterà foto con camera ad orientamento nadirale e parallelo al terreno. L’operazione, così eseguita, permetterà una definizione chiara degli elementi a sviluppo verticale quali muri, pareti rocciose o alberi. Al fine di ottenere una risoluzione ottimale, sarà necessario mantenere una sovrapposizione dell’80% tra due fotografie consecutive.

Terminata la fase di cattura, seguirà l’orientamento dei fotogrammi e la ricostruzione della scena, che permetterà l’estrazione del dato di rilievo (nuvola di punti sparsa, e poi densa) e la creazione di un modello 3D a partire dalle mesh poligonali individuate. 

L’ultimo step, il più delicato e complesso, prevedrà la costruzione di un modello BIM a partire da quanto rilevato; il processo consisterà nella trasformazione del modello mesh in modello parametrico, composto da oggetti quali muri, finestre e porte.

Dal laser scanner alla realtà virtuale

Una seconda metodologia, sicuramente più pratica, prevede l’impiego di laser scanner. Nato per applicazioni industriali, il laser scanner è un dispositivo elettro-ottico-meccanico che, attraverso scansioni successive, permette di rilevare un automaticamente un oggetto nelle sue tre dimensioni. Lo strumento esamina regioni limitate di spazio, descrivendo ogni oggetto come una serie di punti aventi determinate coordinate cartesiane.

Al termine del rilievo dell’area, saremo in possesso di quella che viene definita una nuvola di punti, che permetterà di ricreare le geometrie della struttura con superfici poligonali (mesh) o continue (nurbs).

Il laser scanner non fornisce solo informazioni dimensionali; oltre alle 3 coordinate spaziali, ad ogni punto in fase di rilievo sarà assegnato anche un valore di riflettanza, che permetterà una ricostruzione più fedele anche dal punto di vista materico.

Le potenzialità della tecnologia laser non si limitano alla creazione di modelli 3D. La nuvola di punti generata può essere utilizzata per navigazioni rapide in tempo reale, o sfruttata per implementazioni in ambienti digitali AR (realtà aumentata). Altrettanto utile, in fase manutentiva, è l’implementazione in ambienti BIM, che permette una modellazione rapida e precisa dello stato di fatto. 

Non è tutto: associando alla modellazione i dati dei rilievi aerofotogrammetrici ottenuti con il drone sarà possibile ottenere una ricostruzione quanto mai fedele delle coperture degli edifici.

In un prossimo futuro, le anomalie strutturali smetteranno di essere un’incognita arginabile solo a seguito di lunghe campagne di misurazione: assisteremo a rilevazioni economiche, efficienti, dettagliate. La conoscenza approfondita di una struttura, di una facciata o un sito ci permetterà di fare scelte più oculate, lavorando in ottica di value engineering, all’individuazione della soluzione migliore.

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