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ALLA SCOPERTA DEL LASER SCANNER

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ALLA SCOPERTA DEL LASER SCANNER

Vogliamo condividere con voi la esperienza di una persona da noi molto stimata , l’ Ing Corradeghini, che attraverso i suoi canali regala sempre esperienze importanti tanto quanto le sue competenze

Di seguito riportiamo integralmente il suo approccio al laser scanner

INIZIO AD USARE IL LASER SCANNER. COME, COSA E PERCHÈ…

Ho integrato il laser scanner tra i miei strumenti ed ho iniziato un percorso nel rilievo 3D “attivo”.

In questo articolo ti dico il perché, che cosa ho scelto (e sto usando) e come mi trovo (per ora).

FOTOGRAMMETRIA: RILIEVO PASSIVO

Se hai letto altri articoli che ho scritto sai che ho lavorato tanto con le tecniche fotogrammetriche.
Sono metodi che permettono di ricostruire modelli 3D, di aree o oggetti, a partire da fotografie, prese da fotocamere (digitali), da terra o dall’alto (quado la macchina fotografica è montata su un drone).

E’ un principio “passivo”.
Ciò significa che puoi ricreare digitalmente solo cose che si vedono nelle foto.
E se qualcosa è nascosto, o non l’hai fotografato, non lo puoi riprodurre (in 3D).

Oddio, non è che lo fai tu.
Lo fanno i software.
Quando torni a casa, o in ufficio, dopo un’acquisizione fotogrammetrica, il tuo dato sono immagini digitali (spesso centinaia, a volte migliaia) e delle misure topografiche (di riferimento).

Il modello 3D deve ancora nascere.
Serve una fase di elaborazione per arrivare alla nuvola di punti.
E questo processo avviene all’interno di software ad algoritmi “structure from motion”.

LASER SCANNER: RILIEVO ATTIVO

Il laser scanner è altra cosa.
E’ un principio di misura “attivo”.
C’è un emettitore, una scatoletta con degli specchi rotanti, che lancia nello spazio dei raggi laser.
Tanti.

Questi raggi volano in linea retta fino ad incontrare qualcosa da colpire.
Quando lo trovano, rimbalzano e tornano indietro.
Se non trovano niente (perché vanno verso il cielo o perché il primo oggetto da colpire è troppo lontano per le loro forze) sono persi per sempre e non faranno più ritorno a casa (fine della storia triste).

In qualche modo (a seconda del tipo di scanner – a tempo di volo o a differenza di fase) ogni raggio conosce il suo momento di uscita e quello di rientro ed è in grado, in tempo reale, di sapere le coordinate x,y,z (rispetto all’emettitore) dei punti colpiti.

Quando mi capita di parlarne (nel podcast, in video o dal vivo) mi piace definire i raggi laser come milioni di esploratori che vanno in giro a cercare oggetti e, quando li trovano, tornano alla base a fare rapporto.

Credo che riesca a spiegare bene il concetto di misura attiva.

Ma qui non voglio spiegarti come funziona il laser scanner, il principio che c’è dietro né la tecnologia in uso.
Per quello trovi parecchie risorse, libere e disponibili, online.

Quello che vorrei condividere sono alcune considerazioni che mi hanno portato a percorre ANCHE questa strada nel mondo del rilievo.
E le scelte che ho fatto in tal senso.

Ci tengo subito a dirti che non ho assolutamente intenzione di abbandonare, o trascurare, la fotogrammetria.
Ha grandi vantaggi e permette di ottenere degli output davvero fantastici!

Molte volte un’acquisizione aerofotogrammetrica, con foto scattate da drone, permette di avere dati molto migliori di un laser scanner terrestre.
Quantomeno per copertura delle aree da rilevare.

Credo fortemente nell’integrazione tra strumenti e tecniche di misura.
Non esiste lo strumento perfetto, quello che risolve ogni problema in ogni situazione.
Ci sono diverse tecnologie, ognuna con pregi e difetti.
Ed il loro uso integrato permette di arrivare al miglior risultato in output.

E questo è proprio il primo e principale motivo per cui ho deciso di guardare a questa tecnologia: avere un’altra risorsa tecnica, nel coltellino svizzero degli strumenti, con cui affrontare un lavoro di rilievo 3D.

PERCHÈ IL LASER SCANNER

Il “trigger” che ha attivato i pensieri ed il processo operativo è stata l’opportunità che ho avuto di usare lo scanner/stazione totale Trimble SX10 (che poi è la scelta dello strumento che sto usando ora), durante un lavoro di rilievo aerofotogrammetrico di una falesia, inaccessibile, a Manarola, borgo delle 5 Terre

Lì ho toccato con mano il supporto di uno strumento attivo.
L’ho usato per fare un’acquisizione della parete che poi ho modellato con l’aerofotogrammetria.
Mi servivano dei punti buoni per fare l’elaborazione delle immagini nel software structure from motion.
E la nuvola di punti di uno scanner è buona, in senso metrico.

Quando fai un’elaborazione fotogrammetrica non è detto che i punti della nuvola siano proprio nella posizione corretta rispetto alla realtà.
Li devi aggiustare con delle misure, precise, di punti che hai rilevato in campo, per dare consistenza al modello.
In fotogrammetria si chiamano GCP – Ground Control Point.
Se non lo fai, il risultato potrebbe essere un po’ storto, deformato o non scalato correttamente.

La nuvola di punti di un laser scanner è “giusta (lasciando da parte un attimo la georeferenziazione nei sistemi di riferimento) metricamente.
E, in alcuni, casi non è niente male.

In quel lavoro ho attinto alle informazioni del risultato della scansione per avere dati da usare nell’elaborazione fotogrammetrica e avere un buon risultato finale.

Avrei potuto fare diversamente?
Sì.

Avrei potuto usare una stazione totale e battere un po’ di punti, discreti, collimandoli con il cannocchiale e senza l’uso del prisma, per avere misure di riferimento.
E l’ho fatto parecchie volte in effetti.
Con il laser scanner è stato molto più veloce ed avevo disponibili molte più informazioni.

Questo è stato più di un anno fa (rispetto a quando sto scrivendo questo post) e serviva ancora un po’ di tempo per maturare.
Non si trattava di una necessità impellente.

Molti rilievi avrei comunque continuato a farli, abbastanza bene, anche con gli strumenti che avevo e usavo abitualmente.

C’è stato un altro lavoro, che ho raccontato qui, che mi ha fatto ripensare al laser scanner ed alla sua efficacia nell’ottica dell’integrazione operativa.
E’ stato un rilievo di una parete di roccia con una galleria annessa.
Serviva un modello 3D.
Ed ho usato le tecniche fotogrammetriche indoor e outdoor.

Ho ottenuto il risultato, ma uno scanner in galleria sarebbe stato decisamente più efficace di un’acquisizione (e successiva elaborazione) fotogrammetrica terrestre.
Ci avrei messo di meno ed avrei ottenuto un dato migliore.

Poi sono successe alcune cose, a breve distanza una dall’altra, che hanno trasformato il pensiero, l’idea e la voglia in qualcosa di più concreto: un paio di rilievi importanti (tra cui una grande cava di marmo bianco apuano con una serie di gallerie e sotterranei) ed il concretizzarsi di alcuni contatti e relazioni con i ragazzi di Spektra s.r.l. che sono dietro agli strumenti Trimble in Italia.

E, per farla breve, ho iniziato ad usare la SX10.

QUALE LASER SCANNER STO USANDO

Se vai sul sito Trimble Italia e cerchi SX10 nella categoria scanning, la trovi in una sezione a parte.
Ne puoi leggere le specifiche cercandola anche nella sezione “Stazioni Totali”.
E, di fatto, è proprio questo, una stazione totale molto avanzata.

Non posso dire di conoscerla ancora bene ma ormai è un po’ che la uso e mi fa piacere condividere delle impressioni.

Questa non è una recensione.
E questo articolo non è sponsorizzato da Trimble, anche se non posso negare che il nostro rapporto sia particolare, molto dinamico, pieno di spunti (da entrambe le parti) ed in via di definizione nel tempo.
Insomma non prendo niente per scrivere proprio queste righe e, come faccio sempre qui, condivido quello che ho provato in campo.

UN APPROCCIO TOPOGRAFICO

Non è un caso che la SX10 stia tra le stazioni totali.
La base è proprio questa: una stazione totale, robotica e motorizzata con precisione angolare 1”.
Non voglio farti un pippone sulle specifiche tecniche (quelle le trovi online facendo una ricerca su Google) ma credo che sia giusto inquadrare lo strumento.

La SX10 non è uno scanner che porti in campo, monti su un cavalletto (anche fotografico) ed è subito pronto a lavorare.
Come ogni stazione totale, devi preparare il lavoro, la devi orientare.

Mi è piaciuto molto un commento ad un mio post di LinkedIn da parte di Gabrio Rossi (CEO di Intellegere) a proposito di questo strumento.
Gabrio dice che è “didattico”: Trimble SX10 è (anche) un laser scanner molto particolare. io lo vedo come uno strumento per il rilievo e ti “obbliga” a sapere quello che stai facendo per non buttare via tempo e giga inutili. è “didattico” ?

Ed è vero!