Aerofotogrammetria con SAPR

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Workshop droni e tecnologie innovative
Alex Fabbro – At-To drones S.r.l.
Aerofotogrammetria
Dettagli costruttivi
Aerofotogrammetria con SAPR
Introduzione
© Al-To Drones Srl
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Aerofotogrammetria con SAPR
Introduzione
Lunghezza focale
Viene definita come distanza tra il sensore della
fotocamera e il punto di focalizzazione dei raggi.
Ogni punto dell´oggetto viene
riportato sul sensore e ha un
definito angolo con la focale.
α
Sensore della fotocamera
dimensioni del sensore sono definiti e conosciuti
(pixel e mm)
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Aerofotogrammetria con SAPR
Introduzione
Direzione di volo
Il programma di elaborazione dei dati confronta
punti uguali presenti in ogni singola immagine.
Le immagini vengono orientate nella posizione
corretta
per
semplificare
la
procedura
dell´elaborazione del modello in 3D.
α2
α1
© Al-To Drones Srl
La posizione tridimensionale di ogni singolo punto
viene stabilita grazie all´angolo che ogni singolo
punto crea tra la focale e i sensori della fotocamera.
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Aerofotogrammetria con SAPR
Parametri di volo
Parametri fondamentali
aerofotogrammetrico:
per
stabilire
un
volo
Superficie dell´area interessata
Risoluzione a terra desiderata / altezza di volo
Autonomia di volo del drone
Velocità di volo
In base a questi parametri è possibile pianificare un volo
con un sistema a pilotaggio remoto.
Fondamentale per un ottimo risultato è una corretta
pianificazione del volo aerofotogrammetrico tendendo
conto dell´andamento del terreno.
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Aerofotogrammetria con SAPR
Sovrapposizione
Per raggiungere un dettaglio accurato, è necessario
che ogni punto venga «catturato» dalla fotocamera
da diverse angolazioni.
Per garantire queste angolazioni dei punti ci deve
essere una sovrapposizione delle immagini.
Maggiori sono le immagini in cui è raffigurato un
singolo punto maggiore è la precisione complessiva.
La sovrapposizione è necessaria sia in direzione di
volo che lateralmente:
La sovrapposizione in direzione di volo
determina il dettaglio reale del modello – tra
60% e 95%.
La sovrapposizione laterale è principalmente
necessaria per unire i percorsi di volo - tra 60%
e 80%.
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Aerofotogrammetria con SAPR
Sovrapposizione in direzione di volo
Sovrapposizione delle
immagini in direzione di volo
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Aerofotogrammetria con SAPR
Sovrapposizione laterale
Sovrapposizione laterale
delle immagini
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Aerofotogrammetria
Dettagli costruttivi
Aerofotogrammetria con SAPR
Pianificazione del volo
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Aerofotogrammetria con SAPR
Pianificazione del volo
Aprendo una schermata dedicata del software di pianificazione del volo è possibile visualizzare sulla mappa il
territorio interessato.
L´area che si vuole rilevare viene definita in forma di un rettangolo grazie al posizionamento di 3 punti.
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Pianificazione del volo
Definizione dei parametri di volo
I 3 punti stabiliti
vengono
riportati
automaticamente nel
programma
Nella matrice viene
selezionata
la
fotocamera
con
l´obiettivo desiderato
Definizione
delle
sovrapposizioni
in
direzione di volo (Y) e
laterali (X).
Controllo altezza
di
volo (ENAC!!) – congruo
alla risoluzione a terra
Chiudendo la matrice
viene aggiornato il volo
automatico.
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Aerofotogrammetria con SAPR
Pianificazione del volo
Direzione di volo
Il software per la pianificazione del volo
stabilisce una rotta che il drone deve
volare per rilevare le immagini secondo i
parametri che sono stati inseriti nella
matrice.
Il drone si orienta in modo di scattare le
immagini sempre con lo stesso
orientamento.
Anche la rotta di volo è ben definita e
durante il volo non avviene nessuna
rotazione del drone sull´asse verticale.
Il drone si muove solamente sull´asse
longitudinale e trasversale – per
rilevamenti di terreni in pendenza anche
in altezza.
Punto finale
Punto di partenza
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Aerofotogrammetria con SAPR
Pianificazione del volo
Dopo avere pianificato la missione è possibile spostare manualmente i waypoints per ottimizzare il volo.
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Aerofotogrammetria
Dettagli costruttivi
Aerofotogrammetria con SAPR
Configurazione
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SAPR per aerofotogrammetria
Dati tecnici
Multirotor Eagle V2
MTOW:
Payload:
Tempo vi volo:
Numero motori:
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7,5 kg
2,5 kg
17 min
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Dettagli tecnici
Flight control ridondante
Alimentazione ridondante
Batterie ridondanti
Autostart & Autoland
Waypoint navigation
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SAPR per aerofotogrammetria
Dettagli costruttivi
Gimbal
Gimbal stabilizzato su 2 assi
Per il volo topografico viene stabilita
l´inclinazione del gimbal e relativa
fotocamera
nel
programma
di
pianificazione.
Fotocamera
Fotocamera con obiettivo da 14mm
Dimensione del sensore 17,3 x 13mm
16 megapixel
Formato consigliato 4:3
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SAPR per aerofotogrammetria
Dettagli costruttivi
Shutter fotocamera
Attraverso il shutter il drone manda un
impulso alla fotocamera per scattare una
foto con l´intervallo previsto dal
programma di pianificazione del volo
Flash
Attraverso la predisposizione del flash la
fotocamera manda un impulso al drone.
Geoplug
Il Geoplug ha la funzione di memorizzare
la posizione esatta dove è stata scattata
la foto.
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SAPR per aerofotogrammetria
Funzione Geoplug
Sistema tradizionale
1
2
3
1
Impulso per lo scatto della fotocamera con
rilevamento della posizione GPS.
2
Ritardo tra l´impulso e lo scatto (0,3 – 0,5 s)
3
Realizzazione della foto
Tempo [ s ]
Problematica: la posizione GPS non
corrisponde con la posizione dove è stata
scattata la foto (differenza fino a 4 metri –
dipendente tra velocità di volo e intervallo di
scatto tra le foto)
Sistema Geoplug
1
2
3
4
Tempo [ s ]
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1
Impulso per lo scatto della fotocamera
(proveniente dal drone)
2
Ritardo tra l´impulso e lo scatto (0,3 – 0,5 s)
3
Salvataggio della posizione GPS nel momento
in cui si apre l´iride della fotocamera. ->
precisione +/- errore GPS del drone.
4
Realizzazione della foto
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Aerofotogrammetria
Dettagli costruttivi
Aerofotogrammetria con SAPR
Realizzazione di un rilevamento
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Aerofotogrammetria con SAPR
Volo topografico di una frana
70.000 metri cubi si sono staccati dal
monte dal, giungendo fino a lambire
alcune case nella valle.
Pendenza della montagna: 45°
Accessibile solo da una strada a metà
pendio.
Frana con sviluppo verticale di ca 900
metri.
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Aerofotogrammetria con SAPR
Volo topografico di una frana - risultato
Dettagli di volo:
Pianificazione del volo
15 min.
Voli complessivi:
1
Nr. delle strisciate:
4
Durata del volo complessivo:
10 min.
Set di batterie utilizzate:
1
Foto scattate:
144
Tempo di elaborazione al computer:
16 ore
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Aerofotogrammetria con SAPR
Volo topografico di una frana - risultato
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Aerofotogrammetria con SAPR
Possibili esportazioni:
Ortofoto
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Modello in 3D (nuvola dei punti)
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Aerofotogrammetria con SAPR
Possibili esportazioni:
Curve di livello
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File KML (Google Earth)
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SAPR per aerofotogrammetria
Vantaggi
Vantaggi del utilizzo dei droni per rilevamenti topografici sono sono:
Elevata velocità nell'esecuzione del rilevamento
Elevata risoluzione a terra ( fino a 1mm/pixel)
Soluzione economica fino da 5 a 400 ettari
Rilevamenti topografici con droni chiudono il colmo tra un rilevamento tradizionale e rilevamento
aerofotogrammetrico con elicottero/aereo.
Sicurezza per il personale che esegue il rilevamento
Possibile rilevare grandi superfici con un singolo volo:
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risoluzione a
terra (GSD)
altezza
di volo
area rilevata con un volo di 10 min*
(con ritorno al punto di partenza)
10 mm/Pixel
37 m
4,67 ha (216 x 216 m)
15 mm/Pixel
56 m
5,91 ha (243 x 243 m)
20 mm/Pixel
70 m
7,40 ha (272 x 272 m)
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SAPR per aerofotogrammetria
Limiti
I limiti del utilizzo dei droni per rilevamenti topografici sono:
Vegetazione fitta
Soluzione:
volo a alta quota (max. 70 metri) con elevata sovrapposizione e focale lunga.
scegliere stagione adeguata con vegetazione poco fitta.
Centri abitati – zone critiche
Soluzione:
Volo topografico rispettando le regole previste da ENAC per zone critiche
Elevate superfici….
Soluzione:
Volo aerofotogrammetrico con aeromobile (aereo/elicottero) – limite superiore per voli topografici con
droni sono ca. 400 ettari.
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GRAZIE PER L´ATTENZIONE !
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