Rilievo Lidar con droni: ecco come funziona

Lidar significa: Light Detection and Ranging ed è una tecnica di telerilevamento attivo per eseguire dei rilievi topografici ad alta risoluzione. Il rilievo lidar con droni avviene attraverso un laser scanner composto da un trasmettitore (laser) e un ricevitore (telescopio), oltre che da un sistema di acquisizione dati. Si tratta di una tecnologia efficiente e innovativa, caratterizzata da un’elevata velocità di esecuzione e una precisione senza pari. Oggi cerchiamo di capire nel dettaglio come funziona materialmente e quali sono i vari campi di applicazione.

Rilievo Lidar con droni: ecco come funziona

Come abbiamo poco prima accennato, il sistema di rilevamento lidar è composto da tre distinte parti:

  • Distanziometro laser (laser scanner) – emette un impulso stretto e ad alta frequenza che è deviato, perpendicolarmente, alla traiettoria da uno specchio rotante. Il segnale è registrato automaticamente da un sensore che ne riscontra l’intensità del riflesso e la quota dal terreno. La distanza dal terreno è calcolata in base alla differenza di tempo che intercorre tra il segnale emesso e quello riflesso.
  • Sistema di posizionamento satellitare (GPS) e il sistema inerziale di navigazione (INS) – questi due elementi sono montati direttamente a bordo del drone e servono a determinare la posizione (x, y) e l’orientamento del mezzo aereo in ogni istante del volo.
  • Stazione GPS a terra – le postazioni a terra sono posizionate sui vertici della rete geodetica che è appositamente creata per correggere la posizione dell’aereo in fase di post processing dei dati.

Rilievo Lidar con droni: i dati ottenibili

Da un rilievo lidar con droni si può ottenere

  • un insieme di punti a ognuno dei quali è associato un dato relativo alle coordinate geografiche
  • quota Z calcolata in base alla differenza di tempo intercorsa tra segnale emesso e riflesso
  • valore dell’intensità di segnale riflessa (I)

In presenza di vegetazione, non eccessivamente densa, il lidar penetra riflettendo punti a vari livelli delle fronde e al suolo. La nuvola di punti ottenuta contiene, al suo interno, informazioni geografiche di ciascun elemento riflettente presente. Il laser acquisisce la posizione di molteplici impulsi. Per questo motivo è necessario procedere successivamente alla classificazione del volume dei dati, per riuscire ad attribuire a ciascun singolo punto, un riferimento fisico ben preciso.

Alla fine dell’elaborazione, la nuvola di punti acquisiti, da vita a un modello digitale di superficie (DSM – Digital Surface Model). Estraendo solo i punti che appartengono al suolo si ottiene invece un modello digitale del terreno (DTM – Digital Elevation Model).

Rilievo Lidar con droni: applicazioni pratiche

Overfly utilizza da anni la tecnologia Lidar per effettuare diversi rilievi:

  • su linee di trasmissione e distribuzione elettrica – per una gestione e un’analisi più conveniente e veloce delle linee, rispetto ai tradizionali metodi di rilevamento e controllo
  • modellazione accurata d’infrastrutture (strade, fiumi, ferrovie) – il rilievo lidar con droni consente di effettuare telerilevamenti anche in prossimità d’infrastrutture difficili da raggiungere con aeromobili convenzionali
  • in ambito d’ingegneria progettuale – in questo ambito, i prodotti finali ottenibili dai telerilevamenti lidar sono molto apprezzati perché contribuiscono a migliorare la qualità del controllo della costruzione in tempo reale e facilitano il processo decisionale
  • per eseguire la modellazione delle aree inondabili – questa tecnologia applicata all’ambito del dissesto idrogeologico, consente di ottenere dataset topografici e altimetrici di aree potenzialmente a rischio.

L’elaborazione dei dati acquisiti tramite rilievo con drone è complessa, anche se in buona parte è automatica. L’automatismo rende questa tecnologia particolarmente veloce e prestante. Il sistema, prima di effettuare il vero e proprio rilevamento, è accuratamente calibrato. Il rilievo vero e proprio si svolge in quattro distinte fasi:

  • calcolo della traiettoria + calcolo dell’orientamento del sensore utilizzando il DGPS/INS
  • registrazione e creazione di un archivio di punti XYZ (nuvola di punti)
  • classificazione dei punti
  • generazione dei modelli digitali in base ai punti classificati

Inoltre, la correzione della quota, è effettuata durante il rilievo grazie all’impiego di DTM contigui.