Analisi di uno studio del ghiacciaio del belvedere attraverso tecnica fotogrammetrica

Geometria epipolare e aerofotogrammetria da droni UAV

L'intersezione tra i punti centri di ripresa avrà ovviamente due fotogrammi diversi. Il punto di ripresa O e il punto P oggetto di ripresa forma un piano definito, appunto, piano epipolare (fig. 10 - triangolo evidenziato in verde).

L'intersezione tra il piano epipolare e i piani dei fotogrammi formano le linee epipolari (fig. 10 - linea rossa). Figura 12 rappresentazione grafica della geometria epipolare (FONTE: Milotta, 2015).

La proiezione è una relazione di più a uno, infatti ai punti nello spazio (P1, P2, P3) corrispondono un'unica proiezione P. È possibile osservare che se proiettassimo tutti questi punti sul "fotogramma" essi apparterrebbero tutti ad un'unica retta, definita appunto retta epipolare R (fig. 12).

Scopo è ottenere la relazione che ci permetta di conoscere, per ogni punto appartenente a C, la corrispondente retta epipolare nel piano immagine Cr.

25 - 2.4 Aerofotogrammetria da droni UAV

Con il termine di drone si intende un velivolo caratterizzato dall'assenza del pilota umano a bordo, Unmanned Aerial Vehicle oppure secondo l'acronimo italiano secondo il termine inglese UAV dall'elettronica di bordo, sotto il APR (Aeromobile a Pilotaggio Remoto). Il suo volo è controllato controllo remoto di un navigatore o pilota, situato a terra.

L'uso del termine aeromobile sottolinea che, indipendentemente dalla posizione del pilota e/o dell'equipaggio di volo, le operazioni devono comunque rispettare le regole e le procedure degli aerei con pilota ed equipaggiamento di volo a bordo. In particolare per l'uso e il pilotaggio di un drone serve uno specifico brevetto e il veicolo deve sottostare alla specifica normativa ENAC (Ente Nazionale per l'Aviazione Civile), per quanto riguarda le caratteristiche costruttive, la registrazione e l'utilizzo.

L'uso dei droni nelle acquisizioni aerofotogrammetriche,

facilmente adattabile anche alrilievo esterno di immobili potendo rilevare tutte le caratteristiche ingegneristiche e architettonichenecessarie.

I droni funzionano principalmente in due modalità:

• pilotati con radiocomando che consente al drone di essere guidato in tempo reale da unpilota
• "non pilotati" in questo caso svolgono in modo autonomo il proprio compito (previaprogrammazione del "computer di bordo" o con un controllo remoto via software).

La prima tipologia è quella più usata perché consente a chiunque di poter usare il drone senzaparticolari requisiti, ovviamente ponendo attenzione e rispettando le limitazioni di legge e disorvolo.

I droni sono caratterizzati da una componentistica strutturale ben definita:

• Velivolo: costituito dallo scheletro, dal sistema di propulsione, dal sistema di controllo e dinavigazione;
• Payload: costituito da sistemi accessori, indispensabili per lo scopo del volo, quali gliinfrarossi,

Il sistema di posizionamento, il radar, ecc.;

GCS: la Ground Control Station o System, lo strumento usato dal pilota per controllare e pervisualizzare le informazioni del volo.

I droni si possono differenziare anche per le modalità strutturali, infatti, si distinguono per tipologie tecnicocostruttive:

• ad ala fissa o con Rotore (Fig.13)
• singolo rotore o multirotore (Fig.14)

Figura 13 - esempio di drone ad ala fissa (FONTE: GOOGLE IMMAGINI) 27

Figura 14 - Esempio di droni multirotore ( FONTE:GOOGLE IMMAGINI)

Quando si pianifica un volo di un drone è necessario, ovviamente, pianificare in maniera quanto più ottimale possibile il sorvolo. Gli UAV, infatti, soffrono, le turbolenze e le giornate particolarmente ventose rendendo impossibile all'operatore svolgere il lavoro in totale sicurezza e affidabilità.

Per quanto riguarda il quadro normativo che regola il sorvolo con UAV, invece, esso è molto recente: Regole e procedure per operazioni in

‘open’ e1. Regolamento di esecuzione UE 947/2019‘specific category’2. Regolamento delegato UE945/2019 Requisiti tecnici inclusa la marcatura CE Requisiti«third-country operators»3. Regolamento Enac UAS-IT Edizione 1 del 04/01/2021 28Figura 15 - Breve panoramica dei regolamenti Europei (fonte: Berton, 2021)

La legislazione attuale si basa principalmente su due requisiti fondamentali:

• all’aumentare delPrincipio della proporzionalità relativo al livello del rischio operativo:rischio aumentano i requisiti richiesti
• Legislazione dei prodotti combinata con la legislazione aeronautica: marchio CEstandard con identificazione della classe del drone, norme di tutela e controllo del mercato.

Figura 16 - Categorie differenti di voli da droni (fonte: Berton, 2021) 29

Come è possibile vedere ci sono differenti tipi di droni che richiedono dei requisiti specifici sia perl’operatore che per le caratteristiche tecniche del sorvolo, infatti,

funzionamento di un drone

Se consideriamo un drone con 4 rotori (per es. i quadricotteri) esso ha 4 motori con eliche (queste possono essere bipala ma anche tripala o quadripala) che permettono al velivolo di innalzarsi nell'aria. Ogni elica è azionata da un motore che a sua volta viene controllato da un microprocessore il quale ne determina la velocità di rotazione. La rotazione dei rotori permette di contrastare la resistenza della forza di gravità e quindi di vincere il suo stesso peso.

Quando le 4 eliche di un drone ruotano alla stessa velocità il drone rimane in hovering ovvero si libra in aria mantenendo un assetto stabile ed immobile. Se i quattro motori incrementano il numero di giri essi sollevano il drone mentre se necessitiamo di farlo scendere verso il basso dobbiamo diminuirne il numero.

inclinerà verso destra o verso sinistra e inizierà a muoversi in tale direzione.

Aumentando i giri dei due motori che ruotano in senso orario e diminuendo i giri degli altri due motori il quadricottero effettuerà quella che viene chiamata imbardata (YAW) a sinistra ovvero inizierà a ruotare su sé stesso in senso antiorario e viceversa.

2.4.2 Vantaggi nelle acquisizioni con metodiche UAV

L'utilizzo dei droni quindi sta trovando un impiego sempre maggiore nella aerofotogrammetria aerea, specialmente in quelle aree che potrebbero richiedere un livello di dettaglio maggiore o che presentano zone di difficoltà nel rilievo per la presenza di elementi naturali che potrebbero rendere meno accurate le operazioni di cattura delle immagini.

sorvolo di un drone (fonte : GOOGLE IMMAGINI)

A differenza degli aerei tradizionali, i droni possono essere impiegati in situazioni che presentano un elevato pericolo per la vita umana e aree inaccessibili o impervie, prima di essere impiegate squadre di soccorso, motivo per cui possono trovare impiego durante le fasi di monitoraggio di aree colpite da eventi catastrofici (terremoti, esondazioni, incidenti stradali ecc.). Ne è un esempio il terremoto e maremoto di Tōhoku in Giappone, nel marzo 2011, al quale è seguito il disastro della centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi; in tale frangente sono stati utilizzati dei Global Hawk, con il fine di monitorare i reattori dopo le esplosioni che si erano verificate.

Un ulteriore vantaggio che deriva dall'uso per scopi civili è il contenuto costo di acquisizione e di esercizio di tali sistemi, rispetto ai tradizionali sistemi di ripresa aerea.