Fotogrammetria 3D

Cosa sono

I rilevamenti fotogrammetrici tridimensionali stanno rivoluzionando il mondo della topografia. Con l’avvento dei SAPR (sistemi aeromobili a pilotaggio remoto), meglio conosciuti come droni o nell’acronimo anglosassone UAV (Unmanned aerial vehicle). Questi rilievi, un tempo effettuati mediante veri aeromobili o comunque costose apparecchiature fotografiche o fotogrammetriche, sono l’evoluzione delle tecniche di fotogrammetria aerea o terrestre, conosciute in ambito topografico o architettonico fin dai primi decenni del XX Secolo.

La tecnica fotogrammetrica sfrutta il principio geometrico della prospettiva centrale. Raffrontando più immagini fotografiche (prospettive centrali sul piano della fotocamera), con un processo inverso a quello della costruzione prospettica è possibile ottenere dati metrici da più riprese con ottime approssimazioni. Originariamente suddivise in fotogrammetria aerea (aereo fotogrammetria), fotogrammetria terrestre (fotogrammetria architettonica) e fotogrammetria degli oggetti vicini (close range photogrammetry), oggi le tecniche fotogrammetriche si sono evolute anche grazie a potenti elaboratori di calcolo ed altrettanto performanti applicazioni che si possono trovare sul mercato.

L’attuale tecnica di fotogrammetria 3D, consta nella acquisizione di immagini digitali che possono essere tratte anche da differenti sensori (camere ottiche, termocamere, sensore multi spettrale), montati su aste telescopiche, droni o altri punti o supporti di ripresa. Sovrapponendo accuratamente – anche in fase di programmazione con sufficienti valori di over lapping, le strisciate fotografiche possono originare nuvole di punti 3D (3D pointclouds) nelle quali ogni singolo pixel fotografico diviene entità vettoriale tridimensionale con il relativo valore colore RGB.

Le singole nuvole di punti vengono assemblate automaticamente dal software per mezzo di punti omologhi (tie points), univoci e comuni fra un fotogramma e l’altro, mentre la registrazione e georeferenziazione finale viene effettuata tramite punti fotografici (markers), di fatto mire o targets posizionati direttamente sull’opera da rilevare e rilevati precisamente in un sistema di coordinate noto attraverso il GPS o la stazione totale.

Con quali tecnologie

Geo-graphic dispone di due aeromobili a pilotaggio remoto adatti allo scopo aerofotogrammetrico, il primo per medie e grandi estensioni, con una buona autonomia di volo ed una fotocamera da 20 Mpx, il secondo è un mini drone del peso inferiore ai 300 gr – quindi inoffensivo ed abilitato anche ad operazioni in aree critiche – dotato di una foto/ video camera da 12 Mp, adatto per piccoli e medi rilevamenti aerofotogrammetrici o architettonici. Un concentrato di tecnologia in un minimo peso che consente di effettuare riprese fotogrammetriche aeree a bassa quota ed in aree critiche od affollate, dove con altri APR sarebbe impossibile sorvolare. E’ adatto per qualsiasi lavorazione negli ambiti di Fotogrammetria territoriale, Urban Mapping, GIS e cartografia, Ispezioni reti elettriche e su opere d’arte.

In altri ambiti, soprattutto nel campo del rilevamento architettonico, dove la precisione richiesta è senz’altro maggiore, tendiamo invece ad utilizzare la fotocamera Canon EOS6D, reflex a pieno formato da 20 Mp, posizionata su una palina telescopica e comandata a remoto tramite un tablet od uno smartphone.

Tramite alcuni software che adottano la tecnologia  structure from motion, svolgiamo la maggior parte delle elaborazioni elettroniche, quali: Triangolazione aerea e “close-range“, generazione dei modelli a nuvola di punti, generazione dei modelli 3D a superfici poligonali (meshing), mappatura del modello mediante parametrizzazione della texture, definizione del sistema di coordinate e georeferenziazione dei risultati (locali, ETRF2000), generazione di modelli DEM, generazione di ortofotocarte. Questo software può gestire e fondere in fase di modellazione anche nuvole di punti provenienti dal laser scanner.

 

Esperienze

Spesso ci vengono richieste elaborazioni di ortofotocarte ad alta risoluzione da sovrapporre ad elaborati grafici per pianificazioni urbanistiche, opere pubbliche, tracciati di infrastrutture. Allo stesso modo, oggi elaborati 3D fotogrammetrici completano studi di impatto ambientale e modellazioni rendering.

Dalla primavera 2018 stiamo effettuando per un’importante Consorzio di Bonifica dell’hinterland Milanese, campagne di fotogrammetria 3D presso le sponde dei Navigli con restituzione di ortofotomosaici e DB topografico in ambiente GIS, atto alla documentazione fedele dei canali medesimi.

I rilevamenti fotogrammetrici effettuati sulla Rocca Malatestiana e sugli edifici prospicienti la Piazza Malatesta di Rimini hanno generato prospetti ortofotografici utilizzati nella progettazione della grande futura Piazza, per la quale sono tutt’ora in corso i lavori.

Le riprese aerofotogrammetriche effettuate sul tratto di arenile a sud della Fossa Sortie, nella frazione di Viserba di Rimini, hanno permesso una modellazione 3D dell’arenile e delle barriere frangiflutti modificate durante i lavori del 2015-2016. L’ortofotocarta derivata dalle elaborazioni ha permesso un’ottima valutazione degli effetti inerenti i lavori marittimi effettuati, con particolari raffronti sulla linea di costa e sulla morfologia del fondale pre esistente.

Abbiamo misurato con questi metodi diverse aeree private e fabbricati industriali ed artigianali, oltreché manufatti spesso inaccessibili o pericolosi da misurare direttamente, combinando alla fotogrammetria 3D le tecnologie laser scanner di cui disponiamo.

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