Che differenza c’è tra droni ad ala fissa ed ad ala rotante

Nel corso del tempo abbiamo scelto di differenziare la nostra flotta non rinunciando però mai alla disponibilità di un UAV ad ala fissa.

Gli UAV ad ala fissa consentono di coprire grandi superfici in poco tempo, trasportando sensori ottimizzati per le riprese in volo (sia nel visibile, che nel termico, che nel multispettrale); questi UAV normalmente hanno la necessità di volare a quote relativamente elevate (qualche decina di metri) in modo da evitare gli ostacoli, consentendo quindi risoluzioni a terra relativamente basse (GSD > 3Cm/Px ) e fornendo visioni “nadirali” del terreno (l’asse della fotocamera è perpendicolare al terreno).

Gli UAV ad ala rotante consentono invece una maggiore mobilità anche sul piano verticale, mantenendo, se necessario, una posizione fissa di ripresa; ciò consente di avvicinarsi maggiormente agli oggetti da riprendere ed aumentando quindi la risoluzione a terra (GSD < 1Cm) ed i effettuare fotografie anche di oggetti a sviluppo prevalentemente verticali (come la facciata di un palazzo o un versante molto acclive).

D’altra parte i primi hanno normalmente (a parità di capacità di carica della batteria) una autonomia di volo maggiore, ma le fotografie di oggetti a sviluppo verticale risultano più complesse.

Che cos’è un UAV? ed un SAPR?

UAV (acronimo del nome inglese “Unmanned Aerial Vehicle”) è letteralmente un “veicolo aereo senza pilota”. E’ cioè un velivolo in grado di volare grazie ad un controllo remoto o ad una impostazione predefinita della propria rotta.

In Italia gli UAV spno anche chiamati SAPR (Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto) o, più usualmente, “droni”, dall’inglese drone che significa “ronzio” per via del caratteristico rumore prodotto durante il loro funzionamento.

Come fa l’UAV ad essere preciso durante il volo e a georeferenziare le immagini con accuratezza?

L’UAV si avvale della tecnologia GPS (maggiore è il numero di satelliti individuati, maggiore è la precisione): in questo modo le immagini vengono georeferenziate con un errore teorico medio di qualche metro. Per le attività di carattere aerofotogrammetrico è possibile aumentare l’accuratezza del rilievo fino a qualche centimetro grazie all’individuazione di punti aventi coordinate note (detti Ground Control Points o GCP). L’accuratezza complessiva del rilievo è determinata dall’accuratezza con cui vengono rilevati i GCP.

Quali sono i vantaggi di un rilievo effettuato con UAV rispetto ad un rilievo tradizionale?

Un rilievo effettuato con UAV consente di acquisire una quantità di informazioni estremamente elevata e differenziata: un rilevo tradizionale acquisisce una quantità finita di informazioni (per lo più di carattere geometrico) normalmente definite in fase di impostazione preventiva del lavoro di acquisizione (qualche punto per unità di superficie); un rilevo effettuato con UAV consente invece di avere una densità di dati enormemente maggiore (qualche migliaio di punti per unità di superficie) e soprattutto di elaborare le informazioni (geometriche, tessiturali, materiche ecc.) in maniera integrata. I dati acquisiti durante il rilievo possono essere utilizzati anche per finalità diverse da quelle inizialmente previste in fase preventiva: filosofia che ben si adatta alla progettazione BIM.

L’utilizzo di un UAV permette inoltre di rilevare agevolmente anche zone impervie e/o pericolose o laddove mancano punti di riferimento di facile individuazione da terra, come ad esempio, versanti franosi molto acclivi o coperture di edifici non facilmente accessibili.

Che area si riesce a coprire con un unico volo?

L’UAV riesce a coprire un’area di 10 kmq con un unico volo da 45 minuti.

In quanto tempo l’UAV effettua il suo volo di rilevamento?

Il tempo di rilevamento dipende da molti fattori e dallo scopo principale del rilievo: i nostri UAV riescono a coprire un’area anche di 10 kmq con un unico volo da 35 minuti restituendo immagini ad altissima risoluzione.

Quanto dura la batteria del UAV?

Le batterie dei nostri UAV sono del tipo “intelligente” e consentono performance di alto livello: i più piccoli hanno batterie che consentono un tempo di volo di circa 20-25 minuti, mentre gli altri  possono arrivare fino a 35-40 minuti. Ogni UAV è comunque dotato di un set multiplo di batterie che consentono una elevata autonomia anche nelle condizioni operative peggiori.

Le condizioni ambientali (in particolare il vento, ma anche la temperatura dell’aria e la pressione atmosferica) possono però condizionare in maniera anche significativa l’autonomia di volo degli UAV, per questo motivo la pianificazione dei voli necessita di una accurata preparazione che deve tenere in conto anche tutte le condizioni meteo

Tutti i nostri UAV sono tutti dotati di sistemi automatici in grado di tornare automaticamente alla base in caso di batteria scarsa.

Qual’è la risoluzione delle immagini riprese dall’UAV?

Le immagini digitali sono formate da pixel: elementi di forma regolare (tipicamente quadrata) che, per la loro piccolezza e densità, appaiono fusi in un’unica immagine. La misura della risoluzione a terra di una immagine è detta Ground Sample Distance e rappresenta la distanza tra i centri di due pixel adiacenti: un GSD di 1m indica che i centri dei due pixel adiacenti è di 1m.

I nostri UAV possono montare diversi sensori aventi capacità di riprendere gli oggetti con diverse risoluzioni che possono consentire di passare da GSD di circa 10 Cm a 3 mm.

Quanto pesa l’UAV?

La flotta disponibile presenta diverse caratteristiche di peso (o payload, come definito dalla normativa tecnica di riferimento) in funzione del tipo di missione da svolgere e di sensore che è necessario movimentare.

Due di questi hanno un peso minore di 800 g, ed uno addirittura meno di 300 g. Queste caratteristiche consentono di classificare questi due UAV come “inoffensivi” ai sensi della normativa italiana di riferimento (ENAC SAPR), in grado cioè di operare in molti ambiti preclusi alla maggior parte degli altri UAV.

Il volo del UAV è influenzato dalle condizioni meteorologiche?

I nostri UAV sono in grado di effettuare le loro missioni anche in presenza di vento con velocità fino a 45 km/h. Condizioni ottimali per il volo e le riprese aeree sono assenza di vento (per garantire la completa stabilità del velivolo in fase di scatto) e cielo completamente coperto (per evitare la presenza di ombre).

Tutti gli UAV sono in grado di tornare alla base in caso di vento troppo forte.

Non è consigliabile effettuare missioni in caso di pioggia o nebbia.

Cosa succede se l’UAV perde il segnale GPS?

Anche se la perdita del segnale GPS è un’evenienza molto rara, i nostri UAV sono in grado di attivare procedure di emergenza finalizzate al recupero del segnale ed a terminare la propria missione. In caso negativo ed in condizioni di bassa batteria, i nostri UAV possono atterrare in autonomia a bassa velocità, in modo da minimizzare i possibili danni a terzi.

Quali prodotti è possibile ottenere eleborando le immagini acquisite dall’UAV?

Elaborando le immagini acquisite dall’UAV mediante un software SFM, è possibile ottenere il modello digitale sia come nuvola di punti che come mesh ed ottenere mosaici ortorettificati e modelli digitali tridimensionali (DSM/DTM) dell’area indagata. In seguito è, inoltre, possibile creare mappe relative ad indici calcolati come rapporti tra le bande RGB del mosaico ottenuto.

In quanto tempo è possibile avere i risultati dell’elaborazione?

Il tempo per la restituzione degli elaborati è funzione di diversi parametri, tra i quali i principali sono l’estensione dell’area indagata e la risoluzione scelta per l’analisi. Se i fotogrammi ripresi possono essere immediatamente disponibili, le elaborazioni successive necessitano di tempi differenti in funzione del prodotto finale necessario, dell’estensione dell’area e dell’accuratezza richiesta.

Qual’è l’accuratezza del prodotto finale?

L’accuratezza nella restituzione fotogrammetrica (con GCP acquisiti con un sistema GNSS-RTK o stazione totale) è dell’ordine dei 3 cm per quanto riguarda le coordinate X ed Y, mentre può essere meno di 5 centimetri per quanto riguarda la Z del modello digitale del terreno (Digital Elevation Model – DEM).

Con quale programma viene effettuata l’elaborazione delle immagini?

Per l’elaborazione delle immagine acquisite tramite UAV occorre utilizzare una serie di software altamente specialistici che vengono chiamati “Structure From Motion” (SFM).
La Structure from Motion è una tecnica di range imaging, che permette la ricostruzione di oggetti 3D partendo da punti estrapolati da immagini 2D. Basata su algoritmi della computer vision, consente di estrarre punti da immagini attraverso parametri fotografici: lunghezza focale, dimensioni del sensore, distorsioni e pixels. Questa tecnica permette di ottenere un modello digitale 3D partendo da un set di immagini 2D.