La fotogrammetria con drone è un metodo affidabile?

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Cos’è la fotogrammetria aerea?

La fotogrammetria aerea implica l’acquisizione di più immagini aeree di un elemento e il loro utilizzo per creare modelli 2D o 3D digitalizzati ad alta risoluzione da cui è possibile dedurre misurazioni accurate. Questo può essere completato con un software di mappatura specializzato che cerca caratteristiche comuni nelle immagini e le usa per unire le tue foto in un modo che offre una rappresentazione accurata di uno spazio. 

A seconda dell’ambito del progetto, un modello realizzato con la fotogrammetria può richiedere da un paio di centinaia a diverse migliaia di immagini separate. Sebbene le immagini aeree siano ottime per scopi fotografici e cinematografici, sono necessarie immagini fisse da più angolazioni per garantire la precisione.

In genere, il modo più conveniente per acquisire tutte queste immagini aeree necessarie è attraverso l’uso di un veicolo aereo senza equipaggio (UAV) come un drone. 

Tipi di fotogrammetria aerea

  • Fotogrammetria metrica: Utilizza punti di coordinate sulle caratteristiche per visualizzare un oggetto con misurazioni quasi esatte. Le mappe possono quindi essere costruite in base alla posizione delle coordinate l’una rispetto all’altra. Queste coordinate sono solitamente fissate fisicamente con i cosiddetti punti di terra.
  • Fotogrammetria interpretativa: Scatta una fotografia e aggiunge la topografia osservando indicatori come le forme, le ombre e i modelli presentati in un’immagine, piuttosto che le coordinate.

La fotogrammetria metrica è la più precisa delle due ed è consigliata per lavori di rilievo che richiedono una precisione a livello di centimetri.

Fotogrammetria con drone contro rilievo terrestre classico

La mappatura fotogrammetrica dei droni consente ai topografi di ottenere molte informazioni in meno tempo, rispetto ai rilevamenti da terra con laser per esempio. I lavori di rilevamento che in genere richiederebbero settimane per essere completati possono essere completati in pochi giorni con i droni. Pertanto, l’utilizzo dei droni può rivelarsi significativamente più economico per molti progetti.

Poiché i droni possono essere schierati rapidamente, praticamente ovunque, il loro uso elimina la necessità di inviare personale di rilevamento in aree pericolose, come tetti, sporgenze, strade, terreno instabile e argini ripidi. Anche le caratteristiche inaccessibili, come le torri dei telefoni cellulari e le cime degli alberi, possono essere mappate facilmente tramite l’uso di droni. 

Dimostrare l’accuratezza di un drone

I droni sono accurati quanto i metodi terrestri tradizionali? Secondo un recente studio del Journal of Unmanned Vehicle Systems, un drone con le giuste capacità è abbastanza preciso da integrare o sostituire i metodi di rilevamento terrestre per molte applicazioni, hanno sostenuto i ricercatori.

Per supportare la loro ipotesi, questi ricercatori hanno triangolato sette volte un sito di una chiesa di 4 acri, utilizzando un drone DJI Inspire 2 dotato di un sistema PPK GNSS ad alta precisione e una fotocamera Zenmuse X4S. La raccolta dei dati aerei è stata completata in mezza giornata di tempo sul campo, con un altro giorno e mezzo di lavoro di elaborazione. Il rilevamento convenzionale e l’elaborazione dei dati, nel frattempo, hanno richiesto tre giorni.

Con solo 2 cm di errore quadratico medio verticale (RMSE), la mappatura dei droni si è rivelata coerente e sufficientemente accurata da essere utilizzata per molte applicazioni tipiche del rilevamento terrestre. Mentre il rilevamento terrestre convenzionale avrebbe impiegato 12 giorni dall’inizio del progetto alla consegna finale, il “volo alla consegna” ha richiesto solo 7 giorni, realizzando un risparmio di costi del 41% e un risparmio di tempo del 58%.

Altre applicazioni per la fotogrammetria con drone

  • Costruzione: il rilievo con la fotogrammetria può rivelare informazioni sul terreno su cui si sta edificando. Inoltre, la modellazione aerea con droni può aiutare nel BIM e nella gestione complessiva del progetto di costruzione. 
  • Immobili: gli agenti immobiliari utilizzano i droni per realizzare modelli 3D accurati delle case in vendita e offrono tour virtuali. Questa tecnica è decollata a causa della pandemia di COVID-19.
  • Ingegneria: gli ingegneri possono utilizzare le immagini fotogrammetriche per costruire un modello 3D di edifici e attrezzature
  • Energia: le compagnie petrolifere e del gas utilizzano i droni per monitorare le aree intorno ai gasdotti per i cambiamenti ambientali nel tempo. Anche in questo settore è comunemente implementato il rilevamento del territorio.

In quasi tutti i settori che valutano misurazioni accurate, un UAV potrebbe essere potenzialmente utilizzato come risorsa. 

Perché DJI?

I droni di mappatura di nuova generazione, come il DJI Phantom 4 RTK, consentono ai topografi di ottenere una precisione dei dati a livello di centimetri pur richiedendo meno punti di controllo. Le caratteristiche principali di questo drone includono un sistema di posizionamento a livello di centimetro, un sistema TimeSync per garantire la precisione dei dati e un sensore CMOS da un pollice e 20 megapixel. L’accuratezza delle coordinate quasi esatte è resa possibile dall’accuratezza del posizionamento orizzontale RTK di 1 cm+1 ppm, dall’accuratezza del posizionamento verticale RTK di 1,5 cm+1 ppm e un’accuratezza orizzontale assoluta massima di 5 cm dei modelli fotogrammetrici. In combinazione con un potente carico utile della fotocamera fotogrammetrica, come lo Zenmuse P1, hai una configurazione ideale per i topografi.

Fonte: DJI.

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