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.
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.
| Situazione | Fotogrammetria RGB | LiDAR |
|---|---|---|
| Area nuda, cava, piazzale, cantiere sgombro | Sufficiente, e costa meno | Non necessario |
| Versanti, alvei, aree boscate o incolte | Restituisce la chioma, non il terreno | Terreno sotto la vegetazione |
| Superfici scure, uniformi o bagnate | La correlazione fra immagini fallisce | Misura diretta, indipendente dalla tessitura |
| Piedi di scarpata coperti da vegetazione | Volumi sovrastimati o incerti | Geometria reale del piede |
| Corridoi di linee elettriche | Il conduttore spesso non si ricostruisce | Rileva i conduttori e la distanza dalla vegetazione |
| Rilievi ripetuti nel tempo sullo stesso sito | Confronti sensibili alle condizioni di luce | Confronto 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.
Matrice 400, Zenmuse L3, D-RTK 3
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
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
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.
- 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.
- 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.
- 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.
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.
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.
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.
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.