Rilievi LiDAR con drone: nuvola di punti, terreno sotto la vegetazione, volumi

La fotogrammetria restituisce quello che si vede. Dove c’è chioma, macchia o canneto, il terreno nel dato non esiste: la superficie si ferma alla vegetazione.

Il LiDAR misura con un impulso laser e registra più ritorni per ogni tiro. Separa la vegetazione dal suolo e restituisce la quota del terreno anche sotto la copertura vegetale. Voliamo con DJI Matrice 400 e sensore Zenmuse L3; l’inquadramento lo dà la nostra stazione base D-RTK 3.

Di ogni consegna dichiariamo il sistema di riferimento, la densità di punti ottenuta e l’errore misurato su punti di controllo indipendenti. Se un numero non lo abbiamo verificato, non lo scriviamo.

Rilievi LiDAR

Quando serve il LiDAR e quando basta la fotogrammetria

Non è sempre lo strumento giusto, e costa di più. Vale la pena quando c’è uno di questi problemi.

SituazioneFotogrammetria RGBLiDAR
Area nuda, cava, piazzale, cantiere sgombroSufficiente, e costa menoNon necessario
Versanti, alvei, aree boscate o incolteRestituisce la chioma, non il terrenoTerreno sotto la vegetazione
Superfici scure, uniformi o bagnateLa correlazione fra immagini fallisceMisura diretta, indipendente dalla tessitura
Piedi di scarpata coperti da vegetazioneVolumi sovrastimati o incertiGeometria reale del piede
Corridoi di linee elettricheIl conduttore spesso non si ricostruisceRileva i conduttori e la distanza dalla vegetazione
Rilievi ripetuti nel tempo sullo stesso sitoConfronti sensibili alle condizioni di luceConfronto coerente, stessa base e stesse coordinate

Prima del preventivo vi diciamo quale dei due basta. Se basta la fotogrammetria lo diciamo, anche quando il LiDAR sarebbe più redditizio per noi.

La strumentazione

Matrice 400, Zenmuse L3, D-RTK 3

DJI Matrice 400

DJI Matrice 400

La piattaforma di volo: fino a 59 minuti di autonomia dichiarata (senza payload), rilevamento ostacoli radar e LiDAR, protezione IP55. Porta il sensore dove serve, anche con vento.

DJI Zenmuse L3

DJI Zenmuse L3

Il sensore: LiDAR a 16 ritorni con camera da 100 MP sulla stessa geometria di volo. Penetra la copertura vegetale e restituisce il terreno; accuratezza dichiarata dal produttore 3 cm verticali a 120 m.

DJI D-RTK 3

DJI D-RTK 3

L’inquadramento: stazione base RTK per il drone e rover per battere i punti di controllo. Stesse coordinate a ogni campagna, così i confronti nel tempo reggono.

Che cosa consegniamo

La consegna base comprende sempre questi elaborati:

  • nuvola di punti classificata e georeferenziata, colorizzata da riprese RGB, in LAS o LAZ con classificazione standard;
  • modello digitale del terreno (DTM) e modello di superficie (DSM) in GeoTIFF, alla risoluzione concordata;
  • ortomosaico ad alta risoluzione;
  • relazione di verifica dell’accuratezza: punti di controllo indipendenti battuti in campo, residui e RMSE ottenuto.

A corpo, su richiesta, perché sono lavoro di restituzione e non di acquisizione:

  • curve di livello con equidistanza concordata, in DXF o SHP;
  • piano quotato, sezioni e profili;
  • restituzione CAD di cigli, spigoli e manufatti;
  • modello 3D testurizzato;
  • modello di altezza della vegetazione (CHM), come dato di base per il professionista forestale.

Il sistema di riferimento e il modello di geoide della consegna si concordano prima del volo e sono dichiarati nella relazione. È la riga che manca in quasi tutti i capitolati che leggiamo, e senza la quale il collaudo diventa una trattativa.

L’accuratezza si dichiara, non si promette

“Precisione centimetrica” è una frase da brochure: senza le condizioni e senza una verifica, non significa nulla. Il nostro flusso è questo.

  1. Inquadramento: la stazione base D-RTK 3 opera in campo, calibrata sulla rete di stazioni permanenti. Le coordinate sono coerenti fra campagne diverse sullo stesso sito.
  2. Punti di controllo: prima del volo battiamo in campo punti a terra con il ricevitore in modalità rover. Una parte serve all’elaborazione, una parte resta fuori dal calcolo e serve solo alla verifica.
  3. Verifica: sui punti indipendenti misuriamo i residui e calcoliamo l’RMSE. Il valore finisce nella relazione di accuratezza, insieme alla distribuzione dei punti.

La densità di punti non è una specifica del sensore ma un parametro di missione: dipende da quota, velocità e frequenza di scansione. La concordiamo in capitolato, ad esempio «densità minima sull’ultimo ritorno, misurata sull’area di interesse», e la verifichiamo in consegna.

Stazione base D-RTK 3 su treppiede in campo
Cava a cielo aperto ripresa da drone: gradoni e piazzali per il calcolo dei volumi

Volumi e confronti nel tempo

Su cave, discariche e cantieri il valore non è il singolo rilievo: è il confronto fra rilievi successivi. Scavato e riportato fra due date, avanzamento rispetto al progetto, residuo di coltivazione.

Perché due volumi siano confrontabili devono condividere il sistema di coordinate, la superficie di riferimento e il metodo di calcolo. È il motivo per cui la campagna ricorrente si imposta una volta e si ripete uguale: stessa base, stessi parametri, stesse superfici di taglio.

Consegniamo il volume con il metodo di calcolo dichiarato e le superfici usate, non un numero secco su un PDF.

Per seguire un cantiere passaggio dopo passaggio, con l’avanzamento dei lavori e i rapporti per la committenza, c’è il monitoraggio dei cantieri con il drone in stazione.

Come operiamo, e con quali autorizzazioni

Il Matrice 400 che usiamo monta il paracadute DJI AP100: con il paracadute è un drone di classe C5, senza è di classe C3. Con il paracadute operiamo in scenario standard STS-01, anche in contesto urbano, su area a terra controllata. In categoria aperta, senza paracadute, vola solo in sottocategoria A3, lontano dalle persone e ad almeno 150 m da aree residenziali, commerciali, industriali e ricreative. Versanti, alvei, aree agricole e boscate di solito rientrano; cave, discariche e cantieri si valutano caso per caso. Il pilota ha gli attestati A1/A3, A2 e STS.

In pratica, per il committente significa tre cose:

  • la verifica del regime di volo dell’area (zone geografiche UAS, eventuali nulla osta) la facciamo noi prima del preventivo; il sopralluogo solo dove serve;
  • il volo si svolge in vista del pilota, con l’area operativa delimitata e gestita secondo lo scenario STS-01;
  • in città e nelle aree industriali il Matrice 400 non vola in categoria aperta: voliamo in scenario standard STS-01, con il Matrice 400 in classe C5 e l’area a terra controllata. Dove le zone geografiche UAS chiedono nulla osta, ve lo diciamo al primo contatto.

Quanta superficie si copre da una postazione dipende da quota, densità richiesta e distanza a cui il pilota vede il drone. Su siti estesi il volo si organizza per postazioni successive: numero e superficie li scriviamo in offerta.

Zenmuse L3 montato su Matrice in volo
Rilievi LiDAR

Che cosa non facciamo

  • Niente batimetria: il laser a 1535 nm è assorbito dall’acqua. Su alvei e invasi rileviamo la parte emersa; la geometria sommersa richiede altre tecniche.
  • Niente “rilievo certificato”: non esiste. Esiste un rilievo con accuratezza verificata e dichiarata in relazione.
  • Niente sottoservizi: il LiDAR rileva ciò che è in vista. Per il sottosuolo servono indagini geofisiche, che non eroghiamo.
  • Niente stime forestali: consegniamo il CHM come dato; dendrometria e assestamento restano al dottore forestale.
  • Gli elaborati destinati a pratiche che richiedono un professionista abilitato (aggiornamenti catastali, perizie) vengono predisposti come base dati per il tecnico incaricato dal committente.
Rilievi LiDAR

Domande frequenti

Quanto è preciso il rilievo?
Dipende da quota, configurazione e qualità dell’inquadramento. Il valore vero, cioè l’RMSE sui punti di controllo indipendenti, lo trovate nella relazione di verifica, riferito al vostro rilievo e non a una brochure.

Che densità di punti ottenete?
È un parametro di missione: si concorda in base all’uso del dato. Un DTM per uno studio idraulico e un rilievo per progettazione stradale richiedono densità diverse. In capitolato scriviamo la densità minima e la verifichiamo in consegna.

Il dato è compatibile con i nostri software?
LAS/LAZ, GeoTIFF, DXF e SHP si aprono in QGIS, AutoCAD Civil 3D e nei principali ambienti GIS e CAD. Il sistema di riferimento è dichiarato, quindi il dato si sovrappone correttamente alla vostra cartografia.

Quanto tempo serve?
Il volo è la parte breve: normalmente una giornata. La parte lunga è la classificazione della nuvola e il controllo qualità. Tempi di consegna scritti in offerta: di norma 10 giorni lavorativi dal volo.

Potete rilevare un’area con alberi fitti?
Sì, ed è il caso in cui il LiDAR dà il massimo vantaggio. La qualità del terreno sotto chioma dipende dalla densità della copertura: nella relazione dichiariamo la densità di punti a terra effettivamente ottenuta sotto vegetazione.

Fate anche il rilievo topografico classico?
Battiamo punti e caposaldi con ricevitore GNSS in modalità rover a supporto dei rilievi con drone. Per le prestazioni riservate ai professionisti abilitati lavoriamo a fianco del vostro tecnico.

Stazione base DJI D-RTK 3

Richiedete un preventivo

Scriveteci dove si trova l’area, quanto è estesa e a cosa serve il dato: progettazione, volumi, confronto nel tempo, studio idraulico. Vi richiamiamo di norma entro un giorno lavorativo; se siamo in volo, al rientro. E se per il vostro caso basta la fotogrammetria, ve lo diciamo.

Soluzioni integrate di rilievo, monitoraggio e analisi dati con droni e sensori

Drone Dynamics supporta enti pubblici, utility, industrie e operatori tecnici nelle attività di rilievo, monitoraggio e controllo del territorio attraverso l’impiego integrato di piattaforme UAV, payload specialistici e processi di analisi dati. L’obiettivo è trasformare i rilievi in evidenze tecniche georeferenziate utili a decidere meglio, intervenire prima e pianificare con maggiore precisione.