Ogni volta che è necessario creare un modello dettagliato di un’area, per il rilevamento, la ricostruzione di un incidente o per qualsiasi altro scopo, la creazione di una nuvola di punti può essere il modo migliore per portare a termine il lavoro.
Un modello di nuvola di punti 3D accurato, dettagliato e ad alta risoluzione è un elemento importante per la creazione di un modello 3D accurato. Se la tua organizzazione è alla ricerca di un nuovo modo per creare ricostruzioni digitali di spazi o strutture fisiche, i droni in grado di generare nuvole di punti potrebbero essere lo strumento perfetto per te.
Imparando di più sulle nuvole di punti – cosa sono, come le generi, diversi approcci e casi d’uso – potrai capire come integrare al meglio questi strumenti digitali nei tuoi flussi di lavoro.
La tecnologia LiDAR ha consentito alla polizia stradale di raccogliere i dati della nuvola di punti di questo incidente nonostante le condizioni di scarsa illuminazione notturna
Nuvole di punti: è tutta una questione di prospettiva
Che cos’è esattamente una nuvola di punti? È una raccolta di punti dati mappati in tre dimensioni. Ogni punto ha i suoi valori X, Y e Z in base a dove si trova nello spazio. Alcune nuvole di punti possono avere una risoluzione eccezionalmente alta, a centinaia di singoli punti per metro quadrato, per mostrare esattamente cosa c’è in uno spazio 3D.
Nuvola di punti di due torri di raffreddamento realizzate in preparazione della loro demolizione in sicurezza
I punti insieme denotano le superfici degli oggetti e le caratteristiche del terreno all’interno di un’area, il che consente a topografi o ispettori di creare mappe 3D e modelli estremamente accurati di tali aree. Tuttavia, la nuvola in sé non è la mappa. È necessario un altro set di dati oltre ai punti dati di elevazione per creare un modello più completo.
Per generare queste nuvole di punti, hai bisogno dell’attrezzatura adeguata e di una nuova prospettiva della tua area di destinazione: vale a dire, una veduta aerea. Volando con un veicolo aereo senza equipaggio (UAV) sulla tua area prescelta, puoi raccogliere le informazioni necessarie su elevazione e topografia.
I droni avanzati dotati dei più recenti sensori di rilevamento e rilevamento della luce (LiDAR) possono creare nuvole di punti in un unico passaggio. Un drone che utilizza un sistema di fotocamere fotogrammetriche può assemblare una nuvola di punti come uno degli output dell’immagine tridimensionale risultante. In entrambi i casi, la nuvola risultante è un’immagine dettagliata e accurata dell’area scansionata.
Come funzionano le nuvole di punti
Come funziona esattamente il processo di creazione della nuvola di punti? Mentre i dettagli esatti dipendono dal fatto che il tuo drone sia dotato di sensori LiDAR o apparecchiature di fotogrammetria, la procedura è la stessa.
Il tuo UAV sorvola un’area prescelta, scansionando con il suo carico utile di sensori. Le informazioni sui punti rilevati vengono quindi assemblate in una forma utilizzabile tramite un software di elaborazione delle nuvole di punti, come DJI Terra.
Per ottenere il risultato di una nuvola di punti 3D, il software aggiungerà contesto a un vasto numero di punti rilevati da impulsi laser o genererà punti basati su una raccolta di foto scattate da più angolazioni. Questo dipende dalla scelta di LiDAR o fotogrammetria, e questo a sua volta sarà deciso dal tipo di rilevamento o mappatura che stai facendo.
La differenza tra nuvole di punti LiDAR e nuvole di punti fotogrammetriche
I due metodi principali per creare una nuvola di punti dai dati UAV, LiDAR e fotogrammetria, hanno ciascuno i loro casi d’uso ideali. Potresti finire per usare entrambi in vari momenti.
Le aziende che mappano frequentemente aree complesse e ricche di vegetazione possono gravitare verso il LiDAR, mentre le aziende che si occupano di visuali chiare e che necessitano di una soluzione a basso costo possono iniziare con la fotogrammetria, ma la decisione non può essere ridotta a uno o due problemi. Confrontare le tecnologie fianco a fianco è un esercizio utile per decidere come equipaggiare i tuoi UAV.
La scansione LiDAR emette impulsi laser ad altissima velocità che “battono” su una superficie e tornano all’emettitore. Utilizzando la misurazione inerziale e i dati di posizionamento satellitare, il sensore LiDAR del drone determina esattamente dove si trova un punto nello spazio.
I punti raccolti diventano una nuvola di punti LiDAR quando vengono assemblati da un software specializzato per nuvole di punti. Questo è un metodo di scansione ad alta precisione, anche se deve essere abbinato ad altri dati per aggiungere più dettagli alle mappe, incluso il colore.
Il sistema LiDAR è ottimo per mappare elementi troppo piccoli per essere rilevati con altri metodi. Ad esempio, se devi mappare cavi sottili o linee elettriche come parte della tua nuvola di punti, puoi farlo raccogliendo dati LiDAR. La tecnologia funziona anche in condizioni di scarsa illuminazione e può raggiungere il suolo attraverso strati di fogliame.
Inoltre, poiché le nuvole di punti LiDAR sono misurazioni dirette, le dimensioni dei file sono relativamente più piccole rispetto alle fotografie ad alta risoluzione utilizzate per la fotogrammetria. Ciò significa che la post-elaborazione dei dati LiDAR è più veloce dell’estrazione delle nuvole di punti dai modelli di fotogrammetria e questo può essere un fattore importante per i clienti che danno priorità all’efficienza o che hanno missioni urgenti.
Fotogrammetria
La fotogrammetria assembla proiezioni di dati da fotografie. Si tratta di un approccio economico e diretto al rilevamento e alla mappatura; e il software necessario per lavorare con i dati di fotogrammetria è disponibile tramite un semplice modello basato su cloud.
L’uso della fotogrammetria è flessibile. Puoi decidere quanto velocemente far volare il drone, a seconda del livello di dettaglio necessario per le mappe o le nuvole di punti 3D che stai generando per il progetto in corso.
A seconda del livello di dettaglio che scegli e delle dimensioni dell’area che stai rilevando, la fotocamera UAV scatterà centinaia o migliaia di fotografie. Queste immagini sono colorate e, oltre a diventare nuvole di punti 3D, possono essere assemblate in una mappa o in un modello 3D.
Poiché la fotogrammetria si basa sulla fotografia, per funzionare è necessaria una fonte di luce, naturale o artificiale. Detto questo, la generale facilità d’uso del metodo può supplire all’inconveniente di cercare le giuste condizioni. Le barriere relativamente basse all’ingresso possono rendere questo un ottimo primo metodo per un’azienda che ha appena iniziato a creare nuvole di punti 3D o altri modelli di dati.
Usi della modellazione della nuvola di punti
Una volta generate le nuvole di punti 3D, per cosa le usi?
Le applicazioni saranno diverse in base al tuo settore, ma tutte si concentrano sulla necessità di modelli 3D accurati.
Dopo aver determinato l’ambito applicativo per un’accurata nuvola di punti 3D, devi semplicemente trovare il drone giusto e il sensore migliore per raccogliere le informazioni.
I droni e i payload da utilizzare nei diversi casi
Con che tipo di drone volerà la tua squadra nel tuo prossimo incarico di generazione di nuvole di punti e quale sarà il sensore?
Quando lavori con DJI hai molte opzioni, tra cui:
MicroGeo ha avuto l’occasione di sperimentare lo strumento ZEB Horizon per acquisire in 3D un pozzo piezometrico.
Lo scenario non è quello dei più semplici da rilevare. Questa tipologia di pozzi, infatti, si estende in profondità per diverse decine di metri e con i tradizionali sistemi di scansione è praticamente impossibile ottenere un’acquisizione 3D completa del soggetto.
Con il Sistema Mobile Mapping ZEB Horizon è stato possibile acquisire il pozzo?
Scopriamolo insieme…
Partiamo dal soggetto:
Pozzo piezometrico profondo 30 m con diametro di 3,6 m.
Difficoltà di acquisizione del soggetto: Alta. Le superfici estremamente regolari del pozzo rendono l’attività di rilievo con tecnica SLAM molto complessa, l’algoritmo che genera il modello a nuvola di punti 3D deve essere estremamente potente per poter riuscire a generare un dato corretto anche in una condizione di estrema omogeneità superficiale.
Strumentazione utilizzata:
Set di sfere di riferimento per scansioni laser.
Procedimento
Il rilievo si è sviluppato in tre fasi principali.
PRIMA FASE
Dopo aver controllato lo scenario si è deciso di posizionare le sfere in modo che rispondessero a due requisiti: che tutte fossero facilmente rilevabili da una sola posizione della stazione totale (Fig.1) e tutte facilmente individuabili all’interno della nuvola. Si è proceduto, quindi, con la battitura del centro delle sfere (sono stati battuti per ogni sfera tre punti tramite i quali si è potuto ricavare il centro) da parte della Stazione Totale per la georeferenziazione del modello 3D.
La SECONDA FASE ha riguardato il rilievo del pozzo con lo strumento ZEB Horizon.
Le sfere sono state scansionate nella sessione di rilievo dinamico intorno all’apertura del pozzo, ponendo particolare attenzione al fatto che potessero essere acquisite con elevata risoluzione.
Poi, senza interrompere la sessione di scansione il sistema Zeb Horizon è stato calato tramite supporto per sospensione all’interno del pozzo, dove è avvenuta l’acquisizione a 360° della cavità (Fig. 2; v video). Per una profondità di rilievo fino a 30 m.
La TERZA ED ULTIMA FASE ha portato alla restituzione del dato grezzo a nuvola di punti 3D del pozzo all’interno del software GeoSLAM Hub.
Prima di lanciare il processing sono stati modificati due parametri rispetto alla configurazione standard: la voce Voxel Density e la Windows Size. In spazi chiusi e omogenei superficialmente come nel nostro caso è consigliabile diminuire il primo parametro in modo da aumentare le dimensioni del voxel (volumetric picture element) e avere un maggiore dettaglio volumetrico. Il secondo parametro – che si riferisce alla quantità di dati utilizzati per l’allineamento all’interno di una sessione di rilievo 3D – invece va aumentato negli spazi chiusi (Fig 3.).
Una volta terminata l’elaborazione il risultato finale è stato aperto all’interno di GeoSLAM Draw dove la nuvola è stata georeferenziata tramite le coordinate del centro delle sfere ricavate dal rilievo topografico della Stazione Totale (Fig. 4) e dove sono state estratte le viste bidimensionali tramite gli strumenti di editing che fornisce il software (Fig. 5).
Risultato finale. Rilievo riuscito. La nuvola di punti finale presenta un valore RMS tra la nuova posizione delle sfere rispetto alle coordinate prese dalla stazione totale molto basso (1 cm).
Tempi di realizzazione rilievo ed elaborazione dati
Circa 2 ore, tra posizionamento delle sfere, battitura con la Stazione Totale, rilievo dinamico con ZEB Horizon (ca. 10 min.) per acquisire il pozzo e la zona circostante, ed elaborazione dati finale.
La società austriaca Riegl da oltre 40 anni si distingue per la produzione di sistemi LiDAR sia terrestri sia aerei (UAV, aerei ed elicotteri) di altissima qualità. La mission è quella di adempiere perfettamente alle attività di misurazione soddisfacendo pienamente le aspettative dei clienti in tutto il mondo.
La combinazione hardware all’avanguardia con la parte software altrettanto innovativa, infatti, si traduce nella produzione di potenti soluzioni per molteplici campi di applicazione nell’ambito del rilevamento.
Nella sezione dei Laser Scanner terrestri, la Riegl ha prodotto strumenti robusti e completamente portatili, testati in condizioni rigorose per prestazioni affidabili anche in condizioni ambientali estremamente impegnative.
La serie VZ-i degli Scanner terrestri Riegl, ad esempio, nasce per soddisfare le esigenze di quegli operatori che hanno bisogno di uno strumento che sia allo stesso tempo veloce ed accurato.
Il Riegl VZ-400i, in particolare, è un sistema di scansione laser 3D che combina un’innovativa architettura di elaborazione e una suite di sensori MEMS con l’ultima tecnologia Laser Scanning Engine di Riegl.
Con il suo giroscopio, l’accelerometro, la bussola e il barometro, il VZ-400i può essere utilizzato in quasi tutti gli ambienti garantendo l’orientamento. Il sistema, inoltre, consente una gamma incredibile di flessibilità, fornendo il supporto per numerose periferiche e accessori esterni attraverso le sue porte USB integrate e punti di fissaggio stabili.
Ambiti applicativi
Il Riegl VZ-400i non si pone limiti. La Riegl, infatti, si è sempre impegnata a fornire le massime prestazioni, qualità e affidabilità a prescindere dall’ambiente in cui i loro strumenti operano. Scegliere Riegl, quindi, significa non scendere mai a compromessi e di lavorare anche in condizioni estreme.
Gli ambiti applicativi tipici riguardano:
Topografico;
Minerario;
Architettonico;
Archeologico e Beni Culturali;
Rilevamento As-Built;
BIM;
City Modeling;
Tunnel;
Monitoraggio
Integrazione fotocamera professionale
Una buona parte di Laser Scanner in commercio dispongono all’interno dello strumento di una o più fotocamere coassiali tra di loro o con il raggio laser. Tuttavia, la colorazione delle nuvole di punti Laser Scanner con la fotocamera integrata in certe situazioni non offre un risultato all’altezza.
Nel caso del VZ-400i, la Riegl dà la possibilità agli operatori di integrare al proprio Laser non una qualsiasi macchina fotografica, ma una DSLR (Digital Single-Lens Reflex) professionale. La combinazione del Laser Scanner, del software a bordo, e della fotocamera consente di ottenere risultati fotorealistici 3D unici. E non solo: una nuova funzionalità consente l’acquisizione di immagini simultaneamente durante la scansione, riducendo drasticamente i tempi di acquisizione.
Connessione Cloud con rete 4G
La serie RIEGL VZ-i fornisce connettività cloud tramite rete 3G / 4G LTE, rete Wi-Fi o LAN. I dati acquisiti vengono quindi trasferiti nel cloud al termine di ogni scansione. La sincronizzazione istantanea permette agli operatori di poter scaricare ed elaborare in tempo reale i dati appena acquisiti. L’archiviazione cloud supportata attualmente include Amazon S3 e Microsoft Azure.
Il Riegl VZ-400i è smart
L’app RIEGL VZ-i Series permette il controllo remoto dello scanner. Otterrai il potentissimo mondo Riegl nel palmo della tua mano. L’app è disponibile sia per iOS, Android e Windows.
Registrazione automatica sul campo
Una delle attività più dispendiose in termini di tempo che i professionisti si trovano ad affrontare è la registrazione delle nuvole di punti. Oltre alla già citata sincronizzazione Cloud, il VZ-400i, grazie a due processori a bordo, è in grado di effettuare contemporaneamente l’acquisizione dati e la registrazione automatica.
Il primo processore è infatti dedicato all’acquisizione dati ed all’analisi del segnale Multi-Target e a tutte le operazioni di sistema, mentre il secondo si dedica al calcolo in tempo reale dell’allineamento.
Capacità multi-target
Senza dubbio una delle peculiarità del VZ-400i è la capacità multitarget. Cosa s’intende? Durante l’acquisizione ogni impulso laser emesso fornisce diverse informazioni di tutti i bersagli che ha incontrato.
Queste informazioni possono essere utilizzate per migliorare in modo significativo il contenuto informativo delle nuvole di punti. Quindi, a differenza di molti Laser Scanner sul mercato che non generano echi di ritorno e quindi perdono buona parte del dato, con il VZ-400i è possibile personalizzare il programma di misurazione e il numero massimo di target da utilizzare, conservando la maggior parte del dato.
La caratteristica di generare echi di riflessi, ad esempio, permette al VZ-400i di leggere il terreno al di sotto della vegetazione.
Se ti stai approcciando per la prima volta al mondo del rilievo in movimento, ZEB Go è il tuo punto di partenza.
Dotato della tecnologia SLAM più intelligente, ZEB Go ti permetterà di rilevare gli ambienti di lavoro in maniera affidabile, precisa e veloce, indipendentemente dall’esperienza o dalle capacità di rilevamento tecnico.
ZEB Go è l’ultima delle novità della GeoSLAM, leader nella realizzazione di strumentazione di acquisizione dati 3D attraverso la tecnologia SLAM (Simultaneous Localisation And Mapping). Grazie all’esclusiva tecnologia, ZEB Go è utilizzabile in tutti gli ambienti e permette di rilevare anche zone al coperto e di difficile accesso, fornendo una mappatura 3D accurata senza utilizzare il GPS.
Il nuovo sistema si distingue per:
E soprattutto per il costo estremamente competitivo per il mercato del Mobile Mapping!
Negli ultimi anni infatti, il maggiore interesse per la tecnologia SLAM, ha permesso all’azienda GeoSLAM di costruire prodotti più efficienti, ad un costo inferiore, accessibile a un numero ancora maggiore di persone.
ZEB Go impiega la piattaforma GeoSLAM Hub per l’elaborazione delle nuvole di punti.
Il software permette la registrazione automatica di scansione multiple e la georeferenziazione del dato, oltre che l’importazione, visualizzazione e gestione dei dati acquisiti da tutti i dispositivi GeoSLAM.
In pochi secondi, inoltre, puoi generare elementi CAD 2D facilmente esportabili nei software CAD e/o GIS di terze parti.
Quando si combina il dato proveniente dal Laser Scanner Riegl VZ400i con il software di visualizzazione e modellazione 3D NUBIGON il risultato è semplicemente sorprendete. È il caso dell’attività dimostrativa svolta da MicroGeo presso il Duomo di Milano.
Il rilievo è stato eseguito per un totale di 60 punti di scansione. Per ogni scansione sono stati acquisiti circa 22 milioni di punti e 6 immagini ad alta risoluzione (impiegando una fotocamera Nikon D610 nikkor 14mm in modalità HDR) al fine di produrre un’immagine panoramica utile alla colorazione dei punti.
La durata di ogni singola scansione è stata di 44 secondi (foto comprese). Le 60 scansioni sono state registrate automaticamente attraverso i tools di registrazione di Riegl che consentono di sfruttare i dati acquisiti dai sensori a bordo dello strumento (GPS, sistema inerziale, bussola). La registrazione è stata raffinata in post-processing applicando l’algoritmo di ICP (Multistation Adjustament) messo a disposizione dalla software suite Riegl.
La scansione ha dato come risultato finale uno scarto quadratico medio (RMS) inferiore a 6 mm.
La nuvola completa è stata ricampionata con una maglia 0.02 x 0,02 cm ed esportata in NUBIGON in formato .LAS
In NUBIGON è stata eseguita la fase di post elaborazione. È stato definitivo lo shader da applicare alla nuvola, sono state impostate le luci e pre-calcolate le ombre portate in shadow map al fine di caratterizzare la matericità del modello puntiforme. Le video sequenze sono state pre-calcolate in sequenza di frame e montate in fase di compositing.
ZEB Discovery è uno delle ultime innovazioni della GeoSLAM, leader nella realizzazione di strumentazione di acquisizione dati 3D attraverso la tecnologia SLAM (Simultaneous Localisation And Mapping). ZEB Discovery rappresenta una nuova era per l’acquisizione dati, integrando la nuvola di punti da Laser con immagini ad alta risoluzione acquisite dalla camera sferica iSTAR Pulsar della NCTech.
La soluzione end-to-end sincronizza automaticamente la nuvola di punti con le immagini per una panoramica unica dell’area di rilievo. La combinazione delle due fonti di dati in un’unica vista offre un nuovo modo di visualizzare la realtà per i professionisti nel settore del rilievo 3D.
ZEB Discovery è ad oggi la soluzione SLAM più versatile disponibile sul mercato: pensato principalmente per un utilizzo a piedi (backpack), grazie all’enorme flessibilità può essere impiegato anche su veicolo stradale o su drone.
Un esempio pratico di utilizzo del ZEB Discovery è il caso di un rilievo dimostrativo realizzato da parte di Microgeo. Come scenario è stato scelto il centro storico di Ascoli, che è caratterizzato da vie strette e porticati, con poca o quasi totale di mancanza (in alcune aree) di segnale GPS. In questo contesto si è preferito impiegare il Sistema ZEB Discovery dotato di tecnologia SLAM, e anche per la sua rapidità di esecuzione e per la facilità di utilizzo.
La prima fase di preparazione si è suddivisa nei seguenti passaggi:
L’acquisizione del centro storico è durata poco più di venti minuti ed è stata letteralmente una passeggiata!
Una volta terminata l’acquisizione è stato possibile copiare comodamente i nostri dati su chiavetta USB.
Per l’elaborazione dei dati provenienti dal Sistema ZEB Discovery è stata utilizzata la suite di geoslam (HUB e Image Processor) in combinazione con Orbit GT.
Orbit è un software a tutto tondo per la gestione, estrazione delle features e condivisione dei dati 3D. I dati immagine e nuvola di punti vengono facilmente importati in Orbit grazie ad un template costruito ad hoc per GeoSLAM.
Il rilievo del centro storico è composto da 2 sessioni di circa 10 minuti l’una. Entrambe le acquisizioni (dette runs) sono state importante all’interno di Orbit e allineate mediante punti omologhi.
Le due run correttamente orientate nello stesso sistema di coordiante possono essere unite all’interno di un unico progetto di Orbit al fine di ottenere una visualizzazione complessiva dell’ambiente rilevato.
All’interno di Orbit inoltre è possibile utilizzare i comuni strumenti di editing, come disegnare sezioni e prendere misure.
I moderni strumenti per il rilievo 3D forniscono possibilità e prospettive di valorizzazione e conservazione nell’ambito dei Beni Culturali e Archeologici che fino a pochi anni fa erano impensabili.
Diventa cruciale oggigiorno fornire gli strumenti e la possibilità a chiunque di poter ammirare anche solo virtualmente i reperti, quali sculture, monumenti e manufatti di pregevole fattura che ci hanno lasciato in eredità le civiltà del mondo antico. La scansione 3D è ad oggi la tecnologia più veloce per la ricostruzione tridimensionale ed è sempre più utilizzata per la protezione e il restauro dei reperti storici e archeologici.
È il caso di un edificio ecclesiastico situato nell’Irpinia, nell’avellinese, in un piccolo borgo medievale.
Nella storia recente tale zona è stata profondamente segnata dal tristemente noto terremoto del 23 novembre 1980, che devastò Campania e Basilicata.
L’evento sismico di magnitudo 6.9° portò ad un numero indicibile di vittime, radendo al suolo interi agglomerati urbani, tra cui molti edifici di natura storica-archeologica.
Tra i pochi edifici rimasti in piedi vi è per l’appunto la chiesa della Madonna delle Grazie.
La chiesa già prima del sisma mostrava segni di degrado con piccole crepe, dopo l’evento del 1980, queste divennero segni di cedimento non indifferenti.
Inizialmente fu presa la decisione di abbattere la struttura oramai divenuta inagibile per dar luogo ad una piazza, ma un gruppo del luogo si oppose e non fu mai abbattuta. Furono costruite delle barriere in cemento sulla facciata principale per renderla più sicura, mentre un ultimo intervento, più recente, dei vigili del fuoco ha permesso di mettere in sicurezza il campanile.
Utilizzando il Laser Scanner terrestre FARO è stato possibile effettuare un rilievo dell’area sia della parte esterna che di quella interna. L’area è stata acquisita in circa 3 ore per un totale di 16 scansioni. Il risultato finale è possibile vederlo nel seguente video:
Ad oggi la chiesa è ancora lì, chiusa al pubblico.
Con il rilievo Laser Scanner è stato possibile ottenere un gemello digitale geometrico e cromatico della chiesa per sempre.
Da sempre si pensa che il Laser Scanner sia uno strumento riservato ad acquisire rilievi di edifici come ad esempio le chiese, e che restituisca un dato difficile da gestire.
In realtà il Laser Scanner è molto simile nell’utilizzo ad una Stazione Totale ed oltre a restituire angoli e distanza, come quest’ultima, permette anche di:
E gli ambiti applicativi sono un’infinità.
Scopriamo insieme le 10 Applicazioni fondamentali dello Scanner Laser
1 – Beni Culturali
La documentazione, intesa come sistematica attività di registrazione e gestione delle informazioni, vuol dire conoscere per conservare e valorizzare, rendendo i Beni Culturali maggiormente fruibili per la popolazione e creando un sistema di coscienze che ne impedisca irrimediabili ed inestimabili perdite.
Oggigiorno qualsiasi attività di gestione del patrimonio culturale dovrebbe essere strutturata su una solida base di conoscenze, al fine di assicurare una migliore progettazione degli interventi di gestione e recupero, monitorando costantemente i cambiamenti nel corso del tempo, anticipando talvolta avvenimenti catastrofici e inaspettati.
2 – Industriale
L’utilizzo di tecnologia Laser Scanner nel settore industriale è un supporto fondamentale per una manutenzione preventiva che produca maggiore efficienza e minori costi.
Un rilievo Laser Scanner presenta una completezza e accuratezza di informazioni che nessun’altra metodologia di rilievo consente di ottenere.
Proprio per questo motivo viene largamente utilizzato nei rilievi industriali per effettuare il censimento, la misurazione e la mappatura completa di strutture, layout impiantistici, linee di tubazioni (piping) ecc…
Inoltre, nel caso di rilievi industriali di impianti in funzione, il rilievo laser scanner è l’unica soluzione possibile per effettuare il rilievo in sicurezza di elementi posti ad altezze elevate, di grandi dimensioni, pericolosi o inavvicinabili per la presenza di materiali nocivi, strutture instabili, temperature elevate, ecc…
3 – Infrastrutture e Ingegneria
Il rilievo Laser Scanner è particolarmente adatto per il rilievo di strade, gallerie, ponti e per il monitoraggio a lungo termine di edifici o porzioni di territorio specialmente se si tratta di infrastrutture particolarmente complesse e, quindi, difficilmente rilevabili mediante utilizzo di strumentazione tradizionale.
Il rilievo 3D è indispensabile per effettuare analisi specialistiche sulle strutture come ad esempio le verifiche, le analisi del fuori piombo, delle superfici e del degrado strutturale.
Questo sistema di rilievo permette di ottenere con estrema precisione piante, prospetti e sezioni in qualsiasi punto e direzione desiderati ed, inoltre, può essere eseguito con qualsiasi condizione di luminosità.
4 – Territoriale
Particolarmente adatto al rilievo di cave a cielo aperto grazie ad acquisizioni ad elevata portata di ripresa e alla velocità di acquisizione.
Puoi ottenere un modello DTM del terreno in breve tempo, dal quale è possibile effettuare un calcolo di volumi o superfici o estrarre curve di livello già vettorizzate.
L’integrazione con strumentazione GPS permette inoltre di georiferire automaticamente il modello e di monitorare lo sviluppo dello scavo nel tempo attraverso la valutazione delle variazioni geometriche.
Tramite acquisizioni Laser scanner puoi ottenere:
5 – Cantiere
La fase di realizzazione di un progetto è un momento molto complesso ed è importante trarre beneficio dalle innovazioni tecnologiche per ridurre i tempi di realizzazione, di controllo e di documentazione.
In questo ambito il laser scanner è una tecnologia che offre potenziali vantaggi rispetto alle tecniche di rilievo classiche in termini di rapidità, numerosità di punti, ecc…
Hai la possibilità di rilevare elementi caratteristici del cantiere, come edifici costruiti o in fase di completamento, zone di scavo, posizione di macchine da cantiere, ecc…, fornendo così una sorte di fotografia “visitabile” e “misurabile” dello stato di fatto ad una certa epoca, in ogni momento aggiornabile e confrontabile con le fasi successive della costruzione.
6 – Architettura
Il rilievo laser Scanner costituisce oggi la metodologia più precisa per il rilievo di una architettura, soprattutto se particolarmente complessa, grazie alla elevata velocità di acquisizione e alla notevole quantità di informazioni raccolte.
Dalla nuvola di punti sono facilmente estraibili, grazie a software dedicati, elaborati 2D quali piante, sezioni e prospetti, potendo valutare dettagliatamente tutti gli elementi fondamentali per interventi di ristrutturazione e/o nuove costruzioni.
Ogni elaborato 3D contiene un numero incredibilmente elevato di informazioni (arredi, affreschi, impianti, mosaici, dettagli dei pavimenti…), che vanno a costituire un database dove vengono conservate nel tempo la totalità delle informazioni relative ad ogni singolo oggetto, dettaglio o porzione a cui è possibile attingere in qualunque momento senza necessità di tornare sul manufatto.
7 – Navale
I lavori di costruzione delle imbarcazioni si basano su tecniche di misurazione e documentazione 2D e 3D per garantire la realizzazione di barche, yachts e barche a vela di elevata qualità a partire dalla fase di progettazione fino alla produzione vera e propria.
Che si tratti di riprogrammare i lati di uno yacht da gara, di sostituire il manto in teak dell’impalcato o di altre sagome 2D, di allineare gli alberi portaelica o di ispezionare interi stampi in fibra di vetro, il rilevamento attraverso la tecnologia laser scanner è la risposta per la costruzione di yacht.
8 – Scena del crimine e incidenti
In pochissimi minuti, attraverso una scansione laser scanner, siamo in grado di restituire dati accurati di rilievo della scena del crimine e di incidenti, in interno o in esterno. Questi dati permettono un valido e preciso supporto alle fasi investigative “congelando” la scena del crimine scansionata e documentando lo stato di fatto.
Questi dati possono poi esser portati in fase di dibattimento poiché vengono ritenuti giuridicamente affidabili.
9 – Archeologia
La tecnologia laser scanner rappresenta la metodologia di rilievo ad oggi più precisa per la catalogazione dei beni archeologici di pregio, permettendo di pianificare in modo totalmente innovativo il processo di registrazione, analisi e archiviazione dei dati e proponendo rilievi digitali tridimensionali georeferenziati collegabili a database specifici in modo da creare dei GIS facilmente interrogabili.
Il trattamento informatico dei dati permette di rispondere immediatamente alle esigenze del cliente fornendogli servizi e supporti altamente personalizzati.
Oltre al rilievo e alla catalogazione, il rilievo laser di un sito archeologico permette la creazione di un modello tridimensionale navigabile utile alla realizzazione di un museo virtuale dello scavo consultabile on line dagli utenti. L’elevata precisione del rilievo permette anche la riproduzione fedele di oggetti mediante l’utilizzo di macchine a controllo numerico.
creazione di un database navigabile
10 – Tunneling
Le scansioni laser permettono di rilevare in breve tempo la geometria di scavo della galleria. Attraverso il confronto con il modello 3D di progetto è possibile analizzare la geometria dello scavo e individuare le zone di sovrascavo e sottoscavo. Inoltre, è possibile rilevare anche l’opera, una volta conclusa, per verificare l’esatta rispondenza al progetto esecutivo.
In questo periodo dell’anno solitamente si pensa alle vacanze estive, e come spesso accade è una corsa contro il tempo per terminare le pratiche.
Una maratona che diventa sempre più faticosa quando di mezzo ci sono da rilevare decine e decine di mq di appartamenti per il super Ecobonus 110%.
È evidente che ci sono svariate metodologie di rilievo con diverse tecnologie ma il problema è individuare il flusso di lavoro ottimale che ti garantisca:
– un’accuratezza sufficiente per lo scopo del rilievo
– velocità nella restituzione.
Proprio per questo oggi vogliamo condividere un caso studio e un flusso di lavoro ottimizzato da un nostro cliente Cattura la Realtà, per il rilievo di un condominio di 12 unità immobiliari.
Si tratta dell’integrazione dei dati Laser Scanner Terrestri, Laser Scanner Mobile con tecnologia SLAM, estrazione piante bidimensionali per poi essere modellate con Revit.
Per eseguire una base solida sulla quale agganciare il rilievo con tecnologia SLAM, l’esterno del condominio e il vano scala sono stati eseguiti con il Laser Scanner Terrestre Faro S70.
Il rilievo è stato progettato per essere elaborato con la tecnica del cloud to cloud, tuttavia sui pianerottoli sono stati posizionati 3 target, (le cui coordinate sono state ricavate dalla nuvola di punti), e acquisiti anche con Zeb Go di GeoSLAM.
Questo aspetto ha 2 vantaggi:
Qui di seguito puoi visualizzare la mappa panoramica con le posizioni delle 28 acquisizioni fatte ed uno stralcio di report dopo la registrazione dei dati laser avvenuti con software SCENE
Il tempo di rilievo in campagna per la parte esterna e il vano scala è stato di 1,5 h mentre per l’elaborazione con Faro SCENE 20 minuti.
Per quanto riguarda i rilievi interni è stato utilizzato lo strumento Zeb Go prodotto da GeoSLAM.
Qui di seguito puoi verificare il risultato ottenuto in poco più di 11 minuti per rilevare 2 appartamenti, e circa 7 minuti di elaborazione.
Arrivati a questo punto si procede alla generazione in automatico di una pianta 2D
la quale può essere ricalcata con un qualsiasi CAD oppure come nel caso dell’esempio e del flusso di lavoro presentato, è stato modellato all’interno di Revit.
Questo permette di ridisegnare un intero condominio di 16 unità immobiliari in meno di 2 giorni.
Nel precedente articolo (clicca qui per leggerlo) Microgeo ha messo a confronto i Sistemi Mobile Mapping con tecnologia SLAM e i Laser Scanner Terrestri.
L’obiettivo era quello di sperimentare entrambi gli strumenti su un medesimo scenario, mettendo in risalto le caratteristiche che contraddistinguono entrambe le tecnologie.
Questo articolo si concentrerà sui Sistemi Mobile Mapping dell’azienda leader della SLAM 3D: GeoSLAM.
L’azienda inglese ha prodotto una serie di strumenti estremamente versatili che possono essere utilizzati in qualsiasi applicazione.
Microgeo ha deciso di mettere a confronto direttamente sul campo due modelli di GeoSLAM: ZEB Go e ZEB Horizon.
Entrambi i Sistemi sono dotati dell’innovativa tecnologia SLAM (Simultaneous Localisation And Mapping), nata tra gli anni ’80 e ’90 nell’ambito dell’industria robotica. Gli ingegneri svilupparono un algoritmo che consentiva ai robot di mappare e navigare contemporaneamente all’interno di un ambiente chiuso senza l’ausilio del GPS.
I dispositivi come lo ZEB Horizon prendono i dati dai sensori, in questo caso un Laser Scanner, per costruire un’immagine dell’ambiente che li circonda e riuscendo a posizionare gli elementi all’interno di quell’ambiente. I dati forniti dal Laser Scanner e contemporaneamente da una piattaforma inerziale (IMU) all’interno dello strumento consentono di calcolare e di posizionarsi nell’ambiente circostante.
Spostando la sua posizione all’interno dell’area, tutte le geometrie dell’ambiente, cioè muri, pavimenti, pilastri si sposteranno in relazione al dispositivo e l’algoritmo SLAM potrà migliorarne la stima con le nuove informazioni di posizione. Si tratta, quindi, di un processo iterativo: più iterazioni richiede il dispositivo, più accuratamente può posizionarsi all’interno di quello spazio.
ZEB Go è l’ultima delle novità della GeoSLAM. Se ti stai approcciando per la prima volta al mondo del rilievo in movimento, ZEB Go potrebbe essere il tuo punto di partenza. Dotato della tecnologia SLAM più intelligente, ZEB Go ti permetterà di rilevare gli ambienti di lavoro in maniera affidabile, precisa e veloce, indipendentemente dall’esperienza o dalle capacità di rilevamento tecnico.
ZEB Horizon è il prodotto più potente sviluppato dalla GeoSLAM. Con ZEB Horizon è possibile ottenere la migliore tecnologia con la massima versatilità. Lo strumento infatti è predisposto anche per essere montato su veicoli terrestri e aerei, come i droni DJI.
Il rilievo consiste nell’acquisire la sede Microgeo composta da parte interna destinata agli uffici, lato esterno adibito a parcheggio ed un piano interrato, per un’area totale di 600 mq. ca.
Entrambi i sistemi sono dotati di una camera che permette di colorare la nuvola di punti.
La ZEB Cam raccoglie immagini che possono essere visualizzate insieme alla nuvola di punti 3D e utilizzate per estrarre informazioni dell’ambiente.
La parte hardware della GeoSLAM è accompagnata lato software da una Suite altrettanto potente e completa: GeoSLAM Hub. Un modulo molto interessante all’interno dell’Hub è il Draw. GeoSLAM Draw consente in maniera semplice di estrarre rapidamente piante e sezioni dai dati della nuvola di punti, nonché la vettorizzazione automatica degli elementi all’interno dell’ambiente. I formati delle sezioni e planimetrie generati comunicano senza problemi con altri software esterni come quelli CAD e con le piattaforme più note adibite al BIM.
Vediamo insieme i risultati ottenuti da entrambe le nuvole:
ZEB GO
ZEB HORIZON
Quale ZEB fa al caso tuo?
Negli ultimi anni il maggiore interesse per la tecnologia SLAM ha permesso all’azienda GeoSLAM di costruire prodotti più efficienti, ad un costo inferiore e accessibile ad un numero e ad un pubblico più ampio. Se hai la necessità di acquisire solo ambienti interni ed un po’ della parte esterna il ZEB Go potrebbe fare al caso tuo ad un costo estremamente competitivo per il mercato del Mobile Mapping.
Se hai bisogno di una maggiore portata e versatilità il ZEB Horizon è lo strumento adatto alle tue esigenze.
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