Agisoft Metashape | Rilievo fotogrammetrico 3D di un terreno

Analisi di un caso studio @skycrabacademy

 

In questo articolo avrai modo di approfondire come si sviluppa un rilievo 3D con drone di un terreno e avrai modo di capire quali sono le esportazioni che puoi ottenere da un rilievo di questo tipo con il software di fotogrammetria Agisoft Metashape.

Come ben saprai, un rilievo con drone si basa sulla scienza della fotogrammetria, ovvero quella tecnica che ti permette di ricostruire in 3D un terreno partendo dalle fotografie e di collocare il 3D nello spazio (più o meno correttamente) grazie al GPS installato sul drone.

Quindi, alla base di un buon rilievo 3D aereo fotogrammetrico stanno sicuramente i fotogrammi e quindi le fotografie, che dovranno essere acquisite con la maggior qualità possibile.

Quali tecniche di volo puoi utilizzare per fare un rilievi 3D con drone di un terreno?

Per poter eseguire correttamente un rilievo con drone di un terreno è necessario conoscere i principi della fotogrammetria, le tecniche di volo e le tecniche di pianificazione dei punti di controllo (GCP) che contraddistinguono questa tipologia di rilievi.

Uno dei principi basilari della fotogrammetria è la sovrapposizione degli scatti. Ovvero, le varie fotografie che scatterai dovranno mantenere delle percentuali di sovrapposizione ben pianificate, in modo tale da poter ricostruire correttamente in 3D ciò che fotografi.

Quando si parla di volo di terreni, la gestione della sovrapposizione e la scelta dei vari parametri di volo viene fatta tendenzialmente in modalità automatica.

Quindi, impostando correttamente i parametri di sovrapposizione longitudinale e laterale, il drone volerà in maniera precisa e gestirà al meglio le sovrapposizioni in modalità completamente automatica.

Ecco perché la fase di pianificazione di volo è determinante per eseguire un rilievo 3D con drone di un terreno alla perfezione.

Qui puoi vedere un esempio di pianificazione dei fotogrammi acquisti in modalità automatica con l’applicazione DJI PILOT compatibile con drone DJI Phantom 4 RTK usato in questo volo (se possiedi un DJI mini 1/2/3 o altri droni ti consiglio le app che trovi a questo link).

Qui, puoi vedere i fotogrammi acquisiti e correttamente allineati nel software di fotogrammetria Agisoft Metashape Professional

Come elaborare correttamente un 3D con Agisoft Metashape Professional?

Un rilievo 3D con drone lo puoi elaborare grazie a software specifici di fotogrammetria (SfM), come ad esempio Agisoft Metashape Professional.

Per poter elaborare correttamente una nuvola di punti derivante da fotogrammetria aerea hai bisogno delle fotografie acquisite da drone e delle coordinate GPS acquisite dallo strumento GNSS (GCP - punti di controllo) utile e fondamentale per ottenere dei dati metricamente corretti.

A questo punto, dopo avere opportunamente verificato la qualità dei fotogrammi nel software, potrai procedere con l’elaborazione dei dati 3D generando nuvole di punti in altissima qualità correttamente scalate nello spazio e con ottimi risultati metrici grazie all’utilizzo della strumentazione tradizionale GNSS.

Qui puoi vedere una nuvola di punti densa acquisita con drone DJI Phantom 4 RTK in modalità completamente automatica:

Come puoi notare, la nuvola di punti è meno fitta più ci si avvicina al bordo del rilievo, difatti l’area oggetto di rilievo e che avrà un dato metricamente corretto è l’area identificata in rosso qui sotto:

Ecco perché è molto importante pianificare la missione di volo mantenendo il percorso sempre più ampio dell’area oggetto di ricostruzione 3D in modo tale da evitare scarse sovrapposizioni nei punti esterni del rilievo.

La generazione di una corretta nuvola di punti densa in altissima qualità, ti permette di generare successivamente un DSM (Digital Surface Model - Mappa digitale del terreno) estremamente preciso e utile per la generazione di una successiva ortofoto finale in HQ.

DSM - Digital Surface Model

Ortofoto georeferenziata in altissima qualità:

Quali dati/esportazioni posso ottenere da un rilievo 3D con drone di un terreno?

Agisoft Metashape Professional è un software di fotogrammetria SfM utile per la generazione di nuvole di punti 3D.

Grazie a questo software potrai generare diversi elaborati, fra cui:

• Nuvole di punti sparse;
• Nuvole di punti dense;
• Modelli 3D texturizzati;
• DSM e DTM;
• Ortofoto georeferenziate in altissima qualità;
• Curve di livello;
• Sezioni;
• Calcoli volumetrici.

In questo caso specifico analizzato, la richiesta del cliente era finalizzata alla generazione di un’ortofoto completa dell’area in altissima qualità e del conseguente ridisegno tecnico 2D dell’area oggetto di intervento compatibile con software CAD 2D.

Come puoi vedere nelle immagini qui sotto, la definizione dell’immagine ortofoto è di altissima qualità e ti permette di analizzare qualsiasi dettaglio da te richiesto.

Qui sotto puoi vedere nel dettaglio la segnaletica stradale, e misurare ogni dettaglio da te richiesto con precisioni di pochi centimetri, grazie all’inserimento e all’utilizzo dei GCP - Punti di controllo necessari per ottenere un dato metricamente corretto.

Qui sotto puoi invece vedere una parte del ridisegno tecnico 2D eseguito utilizzando come base di appoggio l’ortofoto generata da drone e correttamente orientata a NORD.

Nell’immagine qui sotto ti mostro, invece, la sovrapposizione dell’ortofoto con il ridisegno tecnico 2D in scala 1:100 in formato .dwg.

Conclusioni

In conclusione ritengo che i rilievi 3D fotogrammetrici con drone, quando si parla di rilievo di terreni, siano sicuramente la tecnica migliore di rilievo, in quanto ti permettono di ottenere dati di altissima qualità grafica e metrica in brevissimo tempo rispetto all’esecuzione con una tecnica tradizionale.

Inoltre, quando si parla di rilievo di terreni, il software sicuramente più adatto per la ricostruzione 3D planimetrica è senza dubbio Agisoft Metashape Professional in quanto i suoi algoritmi sono in grado di ricostruire con grandissima precisione grafica e metrica anche aree di terreni di grandissime dimensioni.