Presentazione drone

SISTEMA DI ACQUISIZIONE
FOTOGRAMMETRICA A BASSA QUOTA
EBEE - EMOTION 2 - APS
Rilievi aerei con drone

Componente Hardware
 EBEE drone UAV (unmanned aerial vehicle), completamente
autonomo.
Componente Software
 EMOTION 2 software di pianificazione, gestione e
georeferenziazione immagini.
 APS software di processamento per la generazione di DSM,DTM,
Pointcloud, Mesh, Contour Lines, Seam Lines e Ortofoto.
Il sistema è costituito da:

 peso al decollo: 630 gr
 ampiezza alare: 96 cm
 autonomia: 45 minuti per batteria
 resistenza al vento: fino a 45 km/h
 velocità di crociera: 36-57 km/h
 portata radio: fino a 3 km
 area coperta: 0.75 km² per volo (fino a 8 voli giornalieri)
 atterraggio autonomo (circolare o lineare)
 risoluzione a terra: 3-30 cm/px (dipendente dall’altezza di volo)
EBEE - CARATTERISTICHE PRINCIPALI

EBEE - COMPONENTISTICA
 CENTRAL BODY:
Al suo interno sono contenute tutte le componenti
elettroniche del velivolo. Gli strumenti elettronici a bordo
consistono di un Autopilota in grado di gestire
autonomamente il velivolo, un GPS utilizzato per mantenere la
traiettoria prefissata e un sensore IMU utilizzato per
ricevere le informazioni riguardo agli angoli di assetto
durante il volo. Anche in caso di assenza del segnale radio il
velivolo porta a compimento la missione pianificata.
 GROUND SENSOR:
Il ground sensor, composto di sensori ottici ad alta velocità,
è utilizzato per determinare la distanza dal terreno.

 WINGS:
Le ali sono staccabili, ogni ala è munita di due fascette che
ne permettono la stabilità con il corpo centrale. Gli alettoni
sono usati per controllare eBee durante il volo, mentre le
alette d’estremità aggiungono aerodinamica e stabilità.
 PROPELLER:
L’elica genera la spinta per il volo.
 PITOT PROBE:
La sonda Pitot è il sensore utilizzato da eBee per misurare la
velocità di crociera, quella del vento e l’altitudine.
winglet
aileron

 ANTENNA:
Mette in collegamento eBee con Emotion 2 attraverso una
radio con frequenza 2.4 GHz collegata al pc mediante
connessione USB.
 CAMERA:
EBee monta una camera fotografica con risoluzione di 16Mp
(RGB o NIR).
 BATTERY:
EBee è alimentato da una batteria Lipo (polimeri di litio).
winglet
aileron

CARATTERISTICHE FOTOCAMERA
 CANON POWERSHOT ELPH 110 HS :
Risoluzione 16 Mpixel
lunghezza focale 4.4 mm
 CANON IXUS 127 HS
Risoluzione 16 Mpixel
lunghezza focale 4.4 mm
Scatto a  160 m – Belsito
Scatto a  145 m – Commenda
Scatto a  160 m – Pianolago

EMOTION 2
 Emotion 2 permette di pianificare una simulazione
del volo sull’area oggetto del rilievo.
Schermata principale
di accesso al software

EMOTION 2 – PIANIFICAZIONE DEL VOLO
 SIMULAZIONE DEL VOLO:
Attraverso uno specifico rettangolo o poligono irregolare, anche importabile da
google earth, è possibile definire l’area che si vuole investigare. In base alla
sovrapposizione e all’altezza di volo questo verrà suddiviso in una serie di
strisciate.

 SIMULAZIONE DEL VOLO:
Attraverso il comando è possibile visualizzare il corretto andamento del volo
su Google Earth.

 Caricato il piano di volo precedentemente salvato è necessario controllare la
direzione del vento per posizionare lo Start Waypoint (primo punto dove si dirige
eBee dopo il decollo) e la Home Waypoint (punto di atterraggio o di ancoraggio
qualora vi siano problemi tecnici).

 Una volta definito il piano di volo è possibile interagire con il drone in ogni
momento per effettuare atterraggi, stazionamenti od interruzioni del volo.

APS – DALLE IMMAGINI ALL’INFORMAZIONE
CARTOGRAFICA
 APS:
Software per l’elaborazione di immagini acquisite da droni
planati e a rotore che interessano coperture areali del
territorio.
Il primo step consiste in un processo di geotag (effettuato mediante il software
di pianificazione Emotion 2) che permette di ricollocare geograficamente le varie
immagini attraverso le informazioni GPS-IMU registrate durante il volo.
Attraverso il software di pianificazione del volo è possibile creare:
 geotag delle immagini;
 file geoinfo con relative informazioni geografiche ed angoli d’assetto;
 file KML per verificare come l’apparecchio si è comportato in volo;
 file di interfaccia per integrazione con altri software di elaborazione.

Il file KML è visualizzabile su Google Earth.
Cliccando sui simboli bianchi si
visualizza la foto scattata in quella
precisa posizione.

APS – ELABORAZIONE IMMAGINI
Il processo una volta avviato è suddivisibile in 5 passaggi:
 1/5 IMPORT: importazione delle immagini.
 2/5 FIND FEATURES: individuazione
delle caratteristiche “Features” ben
riconoscibili nei vari fotogrammi.

 3/5 MATCH FEATURES: le
caratteristiche individuate vengono
correlate tra loro durante una fase di
Matching utile a localizzare i vari punti di
legame “Tie Points”).
 4/5 BUNDLE ADJUSTMENT: individuati
i vari Tie Points, i fotogrammi vengono
legati tra loro durante un processo di
Bundle che porta alla generazione dei
parametri di orientamento esterno (per una
eventuale stereorestituzione) dei singoli
fotogrammi e di un raster a bassa
risoluzione).

 5/5 RASTER GENERATION:
generazione di un raster di anteprima a
bassa risoluzione.

 POSIZIONAMENTO GCP: i Ground Control Points sono utilizzati per
migliorare sia la precisione planare che altimetrica del modello creato. Essi
sono ottenuti battendo mediante stazione GPS una serie di punti di controllo
(target) omogeneamente distribuiti nell’area di interesse. Oltre ai GCPs
(circa 8) è necessario utilizzare una serie di Check Points (circa 7),
quest’ultimi non sono considerati nel processo di Bundle ma sono utilizzati
esclusivamente per controllare la bontà del modello generato.

 AREA OF INTEREST (AOI): per l’elaborazione dei dati si traccia un’area di
interesse tangente alle camera positions del volo eseguito in modo da
escludere le parti più esterne del mosaico che possono essere maggiormente
affette da distorsioni geometriche.
Esportabile come:
 DWG
 DXF
 Shapefile
 DGN (da altro software disponibile)

 POINT CLOUD: per la creazione del DSM bisogna inserire il parametro
DSM step (m) ovvero la distanza che intercorre tra i vari punti della nuvola. In
questo modo si crea una vera e propria Point Cloud in cui ogni punto è
caratterizzato da un’informazione sia geografica (xyz) che cromatica (RGB). La
proiezione di tali punti su di un raster porta alla creazione del DSM.
La nuvola di punti è esportabile come:
 ASCII XYZ - ASCII RGB - LAS/LAZ, per interazione con altri applicativi

 DSM: Il Digital Surface Model è un modello riferito direttamente alla
superficie pertanto tiene in considerazione ogni minima variazione di quota (es.
edifici).
Esportabile come:
 Geo TIFF
 AAIGrid

 DTM: Il Digital Terrein Model è una rappresentazione del reale andamento
della superficie terrestre. Esso viene estratto dal DSM applicando dei filtri i
quali sono in grado di eliminare tutti gli elementi collocati al di sopra della
superficie terrestre (es. case, alberi etc.).
Esportabile come:
 Geo TIFF
 AAIGrid
 ASCII XYZ

 MESH: riempimento tridimensionale della nuvola di punti, con texture da
ortofoto oppure prive di riempimento.
Esportabile come:
 OBJ
 VTP
 PLY

 CONTOUR LINES: sovrapposizione DTM – isoipse a 0.50 m
Esportabili come:
 DWG
 DXF
 Shapefile

 SEAM LINES: Le seam lines rappresentano le linee di cucitura tra le varie
immagini orto rettificate appartenenti al mosaico finale. Tali linee sono
editabili, la loro editazione risulta utile per andare a migliorare visivamente la
rappresentazione di elementi non al suolo che si trovano sull’ortofoto finale.
Esportabili come:
 DWG
 DXF
 Shapefile

 ORTOPHOTO: l’ortofoto è la rappresentazione geometrica corretta
dell’area fotografata, è caratterizzata da scala uniforme e per questo motivo
può essere utilizzata per la misura di distanze ed aree. La scala si ottiene in
base alla risoluzione a terra del volo eseguito.
Esportabile come:
 RGB
 RGBA

CASE HISTORY:
ZONA INDUSTRIALE PIANOLAGO
Number of images: 82
Average GSD m: 0.05 m
Total Area: 0.353 Km²
Orthophoto Area: 0.208 Km²
Camera Model: ELPH 110 HS
Flight Time: 6 minuti, 52 secondi
Absolute Flight Height: 772.94 m
Relative Flight Height: 154.31 m
Average Ground Elevation: 618.62 m
Bundled Images: 82
DTM average GSD: 2.50 m
Orthophoto Average GSD: 0.05 m
DSM average GSD: 0.10 m
3D points number: 20.858.268Volo effettuato – area di interesse

3D POINT CLOUD
Dettaglio

DSM DTM

CONTOUR LINES SEAM LINES
Sovrapposizione DTM – isoipse a 1.5 m

ORTOFOTO
Dettaglio

FRANA BELSITO
Camera Model: ELPH 110 HS
Bundled Images: 53
3D points number: 6.306.785Volo effettuato – area di interesse

3D POINT CLOUD

Sovrapposizione ortofoto–isoipse a 1 m

ZONA METANODATTO MONTEBELLO
Camera Model: IXUS 127 HS
Bundled Images: 210
3D points number: 48.618.686
Volo effettuato – area di interesse

MESH
Dettaglio

Sovrapposizione ortofoto – isoipse a 2 m

APPLICAZIONI
 RILIEVI TOPOGRAFICI
 MONITORAGGIO/INSTABILITA’ GEOLOGICA
 PIANIFICAZIONE TERRITORIALE
 EVOLUZIONE DI CANTIERI
 ANALISI DEL SUOLO E VEGETAZIONALI
 ABUSI EDILIZI E AMBIENTALI
 3D MODELLING
 AGGIORNAMENTO CARTOGRAFICO A SCALA DI DETTAGLIO
 SIMULAZIONE E ANALISI DEL RISCHIO AMBIENTALE
 STUDI DI FATTIBILITA’ E PROGETTAZIONE
 RICERCA ARCHEOLOGICA
 APPLICAZIONI AGRO-FORESTALI
 POSSIBILITA’ DI UTILIZZARE CAD INTERNO SU ORTOFOTOMOSAICO
PER DISEGNO DI STRUTTURE ANTROPICHE E NATURALI

GRAZIE PER L’ATTENZIONE
PER INFORMAZIONI:
 Dott. Geol. AGOSTINO SCALERCIO Cell. 340-6906761 e-mail: agogeo@libero.it
 Dott. Geol. ANNA ALTOMARE Cell. 347-8586760 e-mail: annaaltomare83@libero.it
 Dott. Geol. GIUSEPPE FERRARO Cell. 347-0621392 e-mail: info@geofisicamisure.it
 Dott. Geol. GIUSEPPE MAINIERI Cell. 340-2604956 e-mail: info@geofisicamisure.it

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