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Cos’è l’Aerofotogrammetria

La fotogrammetria, è una tecnica di rilievo che permette di acquisire le informazioni metriche di un oggetto (la sua forma e posizione) tramite l’acquisizione e l’analisi di una coppia di fotogrammi stereometrici.

La Aerofotogrammetria sino a qualche anno fa era appannaggio di poche multinazionali per i costi vertiginosi della sua realizzazione da satelliti se non da elicotteri o aerei. La nascita dei droni ha completamente rivoluzionato le possibilità di effettuare delle riprese fotografiche a bassa quota programmate e la loro elaborazione su computer di ultima generazione con dei nuovi software, una vera rivoluzione

La tecnica  fotogrammetrica viene utilizzata in architettura, cantieristica, cartografia e topografia.

Uno dei maggiori ostacoli che fino a poco tempo fa non ne hanno permesso il pieno utilizzo è stato sicuramente l’elevato costo delle attrezzature necessarie alla tecnica fotogrammetrica. In seguito lo sviluppo di calcolatori in grado di gestire una grande quantità di dati e della grafica computerizzata ne hanno permesso un utilizzo più semplice e rapido e con costi minori. L’avvento di queste tecnologie, infatti, ha reso obsolete le vecchie apparecchiature ottiche. In seguito a questi cambiamenti, la tecnica fotogrammetria è ora utilizzata anche in ambiti dove raramente era utilizzata in passato.

Attualmente la fotogrammetria rappresenta una delle tecniche di acquisizione dei dati del territorio tra le più affidabili, economiche e precise. Essa è molto utile nell’analisi dei cambiamenti del territorio.

La tecnica fotogrammetrica è stata utilizzata in vari ambiti: in passato, soprattutto alle origini, era utilizzata principalmente in ambito bellico e nella cartografia.

Ma i settori in cui è ora utilizzata sono molteplici: dall’architettura all’ingegneria, dalla geologia all’archeologia, dall’utilizzo per operazioni di polizia alla cinematografia (esempio di questo utilizzo può essere Fight Club) ed anche per individuare petrolio nel sottosuolo.

A seconda degli strumenti (fotocamere classiche o digitali “a pixel”, normali, metriche singole, metriche accoppiate) utilizzati nella fotogrammetria, le immagini fotografiche possono essere ottenute da distanze differenti. In base a questo criterio la fotogrammetria si divide in:
  1. Microfotogrammetria. Trova applicazione in laboratorio, mediante utilizzo di stereoimmagini (foto classiche o digitali) ricavate con stereomicroscopi di base 6 cm.Campi d’impiego: medicina, chirurgia, scienze naturali (es. paleontologia), scienze fisiche (es. provini di fonderia spezzati), ecc.
  2. Fotogrammetria “degli Oggetti vicini” (In inglese, Close Range Photogrammetry). Molto utilizzata per il rilevamento su distanze da 1m a 30m, con basi stereometriche da 0,30m, 1,20m ed oltre.Campi d’impiego: studi per lo sviluppo urbanistico di aree dismesse o da riqualificare, indagini strutturali e creazione di modelli 3D di edifici ed infrastrutture, studi antropologici e zootecnici, indagini giudiziarie, restauro artistico di sculture e monumenti, rilievo di incidenti stradali, misurazioni d’alta precisione in officina, ecc.
  3. Fotogrammetria Terrestre. La Fgm Terrestre vera e propria è stata all’origine dei rilevamenti topografici accurati, a differenza dei precedenti, classici della celerimensura, che erano ottenuti con interpolazione fra punti del terreno, più o meno equamente distribuiti per rappresentare la morfologia del territorio.Il primo esperimento di questa procedura in Italia avvenne sulle Alpi Apuane poco dopo il 1880, a cura del Capitano Ing. Paganini, dell’I.G.M. di Firenze.Dopo un periodo di grande utilizzo per la cartografia di terreni molto accidentati, a partire dal 1950 circa, la fotogrammetria terrestre è stata in gran parte soppiantata dalla fotogrammetria aerea.Tuttavia la fotogrammetria terrestre rimane metodo insostituibile, per accuratezza di dettaglio e precisione conseguibile, quando si debbano rilevare pareti rocciose a picco od a strapiombo magari entro forre, là dove nessun aeroplano potrebbe operare. Le basi stereometriche in tal caso variano dai 5 m ai 100 m ed oltre; le distanze fra le camere ed il terreno sono comprese fra 50 m ed un kilometro ed oltre; gli strumenti sono fototeodoliti o camere metriche montate su treppiedi; la lunghezza delle basi deve essere conosciuta al millimetro. Gli assi ottici delle camere di ripresa possono essere paralleli o convergenti; inclinati di pari entità verso il basso di 5, 10, 15 o 20 gradi oppure di 7, 14, 21, 28 gradi; obliqui verso destra o verso sinistra, tutto ciò per riuscire a fotografare il terreno in modo completo.Campi d’impiego: rilievi geo-stratigrafici strutturali di pareti a picco; mappature di alta precisione per lo studio dell’imposta delle dighe, degli sbarramenti, dei ponti, ma anche il controllo della variazione della freccia d’incurvamento dei grandi ponti sospesi, nonché la posizione delle funi in occasione dei collaudi, nelle successive posizioni del treno di veicoli sovraccaricati. Altro impiego, più recente e sofisticato, che si avvicina alla fotogrammetria industriale (vedere testo apposito), è quello dei controlli dimensionali di tipo ingegneristico strutturale su grandi fabbricati (prima, durante e dopo il raddrizzamento di antiche torri o chiese lesionati a seguito di cedimenti differenziali, ovvero accertamento della vera forma e dimensioni di monumenti problematici in assetto inconsueto). Nel primo caso, Cattedrale di York (Newton, anni ’60); nel secondo, Torre Pendente di Pisa (Baj & Bozzolato, 1984, 1991).
  4. Fotogrammetria architettonica, caratterizzata da una distanza tra il sensore e l’oggetto da osservare al massimo di qualche decina di metri.
    Questa tecnica viene utilizzata principalmente per il rilievo architettonico (rilievo che, comunque, è possibile integrare anche con il Laser Scanner) e per la taratura e la calibrazione degli strumenti per le riprese da aereo o da satellite, soprattutto per correggere l’effetto di distorsione dell’atmosfera.
  5. Fotogrammetria aerea, che viene realizzata montando delle apparecchiature fotografiche su aerei che volano al di sopra del territorio da osservare. A seconda dell’estensione dell’area da rilevare e della scala di rappresentazione richiesta si passa da altezze di 300 metri ad un massimo di 20.000 metri.
  6. Fotogrammetria satellitare, realizzata da Space Shuttle, satelliti meteorologici o per lo studio delle risorse terrestri. Questa tecnica è utilizzata principalmente per aree estese da rilevare.
  7. Fotogrammetria da Droni (anche detto SAPR o Aeromobile a Pilotaggio Remoto o UAV), che viene realizzata montando differenti sensori (camere ottiche, termocamere, sensore multi spettrale, …) di dimensioni ridotte sui sistemi utilizzati. Per garantire un buon livello qualitativo del prodotto finale, sarà necessario seguire una procedura di calibrazione del sensore per tenere in conto, durante l’elaborazione dei dati, di eventuali correzioni geometriche.Questa tecnica è utilizzata principalmente per aree non particolarmente estese (n.t.< 300 ettari) e può affiancare la fotogrammetria architettonica per il rilievo di edifici ed infrastrutture. Inoltre gli Aeromobili a Pilotaggio Remoto (SAPR) permettono di acquisire dati in scenari applicativi quali l’agricoltura, il monitoraggio di impianti industriali, il telerilevamento e altri ancora. (Fonte Wikipedia)

La fotogrammetria, dunque, permette di identificare la posizione spaziale di tutti i punti d’interesse dell’oggetto considerato. Questa tecnica, per quanto originariamente nata per essere utilizzata nel rilievo architettonico, è attualmente utilizzata in massima parte per il rilevamento topografico del territorio, sviluppandosi principalmente nella forma della fotogrammetria aerea o aerofotogrammetria.

Con le riprese fotografiche con drone da noi effettuate con la tecnica dell’aerofotogrammetria possiamo produrre:

  1. Ortofoto georeferenziate per la sovrapposizione in progetti od inserimenti in mappe, per la gestione di progetti BIM;
  2. Nuvola di punti per il calcolo dei volumi, sezioni od integrazioni in progetti utilizzando software topografici (GIS);
  3. Modelli 3 D, esportati in vari formati per elaborazioni, consultazione, rendering o stampa 3 D.

Servizi di aerofotogrammetria di cantieri, monumenti, terreni,
edifici per restituzione di modelli 2 e 3 D e non solo, dall’alto di un drone

I 7 vantaggi dell’Aerofotogrammetria con Droni

  1. Consente di rilevare oggetti senza avere contatto fisico con l’oggetto (telerilevamento);
  2. rilievo simultaneo di molti punti (gran quantità di informazioni);
  3. le misure vengono eseguite a posteriori, in una fase successiva al rilievo e quindi possono essere ripetute, modificate, controllate;
  4. maggiore produttività (soprattutto per grandi estensione e scale medio-piccole);
  5. rapidità;
  6. economicità (grazie all’alta produttività);
  7. uniformità di precisione.

Rilievi aerofotogrammetrici programmati e ripetuti sulla stessa area permettono di elaborare ortofoto nel tempo che possono essere analizzate cronologicamente per valutare, ad esempio, l’avanzamento di un cantiere anche con apposite soluzioni nel cloud, il peggioramento di una frana o per studiare l’assetto e le mutazioni vegetazionali di un’area rurale.

Ma anche per la pianificazione urbanistica e territoriale del territorio, per lo studio dell’erosione dei litorali e l’evoluzione della linea di riva, per supporto all’agricoltura, per analisi idrauliche ed idrologiche come lo spostamento dei meandri fluviali …

Aerofotogrammetria con Droni, qualche esempio
elaborazioni 2 e 3 D ottenute tramite la tecnica di aerofotogrammetria,
ortofoto e modelli bidimensionali, DSM, ricostruzioni in 3 D.

Le tre fasi della Aerofotogrammetria, dalle riprese al CAD/BIM :

  1. Pianificazione e sorvolo dell’oggetto (terreno, edificio, cantiere, monumento) in orizzontale od in verticale con x scatti multipli (il numero dipende dalle dimensioni dell’oggetto e dalla risoluzione finale necessaria per l’elaborazione richiesta);
  2. Acquisizione delle immagini con software dedicati e “montaggio” delle stesse (1 o 2000 scatti) in un’unica “ortofoto”;
  3. Elaborazioni e creazione di ortomosaico GeoTIFF georeferenziato (bidimensionale) compatibile con piattaforme di GIS (o in formato .XML). Elevazione e creazione di una nuvola di punti tridimensionale (3 D) contenente tutte le informazioni metriche (X,Y,Z) e colorimetriche (RGB), esportazione in diversi formati (.LAS, DXF, …) compatibili con i più diffusi programmi di CAD, 3 D e GIS.

Il formato .LAS permette di assegnare ad ogni punto della nuvola una classe, come ad esempio il suolo, la vegetazione, gli edifici per una successiva elaborazione.

I Servizi Evoluti di DroniWorld, i nostri droni specializzati

Aerofotogrammetria con droni
Aerofotogrammetria

I ns. droni “muratori” per riprese aerofotogrammetriche finalizzate alla elaborazione di immagini bi dimensionali georeferenziate (ortofoto) ed al rendering in 3 D e in modelli solidi per ambienti di progettazione CAD/BIM.

Ispezioni Termografiche con droni
Ispezioni Termografiche

Il drone “termico” per ispezioni termografiche aeree di alta precisione sul funzionamento di pannelli fotovoltaici, analisi di terreni coltivati e di tenute edifici. Un valido supporto al lavoro di ingegneri, architetti, geologi ed archeologi.

Agricoltura di precisione con droni
Agricoltura di Precisione

Il drone “agricolo” viene utilizzato per il monitoraggio aereo multispettrale delle coltivazioni ma anche per la gestione forestale e terrestre,  la gestione del bestiame, la raccolta dati su suolo, stato delle piante, umidità e topografia.

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