TECNICHE DI RILEVAMENTO

Prima di approcciarsi ad un rilievo con laser scanner è consigliato, come per qualunque tipo di rilevamento, fare a monte un progetto di rilievo, nel quale si decidono le strategie, come ad esempio le posizioni delle stazioni di rilievo, il tipo di strumento da utilizzare, i settaggi dello strumento migliori per quella situazione specifica.

In questa fase progettuale è importante tenere conto di vari aspetti:

 Tipo di laser utilizzato (precisione, portata e campo di acquisizione)

 Geometria del soggetto da rilevare: quando si parla di geometria di un oggetto bisogna obbligatoriamente legare questo concetto al concetto di scala. A parità di altre condizioni (passo di scansione, precisione) se l'acquisizione è effettuata da più vicino, maggiore è il numero di punti acquisito sulla stessa porzione di oggetto. Naturalmente la precisione con cui è possibile misurare la posizione di ogni punto non cambia, a meno di differenze trascurabili, se cambia la distanza di acquisizione, perché essa dipende dal tipo di laser utilizzato. Ciò che invece cambia è la capacita di acquisire, da parte del sensore, le piccole discontinuità presenti sull'oggetto. Se i punti acquisiti dal laser si trovano mediamente una distanza relativamente più piccola della dimensione delle discontinuità, queste saranno visibili nel modello tridimensionale, mentre, se i punti acquisiti distano tra loro di un'entità che è superiore alla dimensione delle discontinuità presenti sull'oggetto, queste non saranno visibili nel modello 3D acquisito. Facile intuire come, a seconda del tipo di dettaglio che si vuole acquisire, sia necessario progettare il passo di scansione e la distanza di acquisizione per ogni posizione di rilievo (Figura 47).

84

Figura 47: Esempio di acquisizioni (a parità di altre condizioni) effettuate a distanze di presa differenti (concetto di scala del rilievo) (Bornaz; 2006).

 Dimensioni dell’oggetto da rilevare: nel caso di un oggetto avente dimensioni ridotte una scansione può essere sufficiente a descrivere l’oggetto nella sua interezza. Questo non accade se l’oggetto che si vuole rilevare presenta dimensioni elevate. In questo caso è necessario effettuare più scansioni da punti di vista differenti dello stesso oggetto. Naturalmente ogni scansione effettuata è espressa in un proprio sistema di riferimento locale. Nel momento in cui si decide di effettuare più di una scansione bisogna quindi prevedere a priori il metodo che si intende utilizzare nelle fasi di allineamento di due scansioni adiacenti e nell’eventuale successiva triangolazione nel caso di una serie di scansioni. Per l’allineamento di scansioni esistono oggi in bibliografia diverse metodologie. Uno tra i metodi più utilizzati oggi nel campo topografico è quello di posizionare alcuni adesivi riflettenti (marker) o entità geometriche di allineamento (ad es. sfere) nella zone di ricoprimento tra le due scansioni adiacenti. Questi punti sono facilmente riconoscibili all’interno delle nuvole di punti e permettono quindi l’allineamento automatico di due scansioni. Naturalmente il numero di punti di legame (marker), la loro posizione e la loro dimensione deve essere stabilita a priori in funzione di dove verranno effettuate le due acquisizioni ed in funzione dell’oggetto rilevato.

 Ambiente nel quale si trova l’oggetto: ultimo aspetto da considerare nel progetto di acquisizione laser è l’ambiente nel quale si prevede di operare. Spesso è proprio l’ambiente nel quale si trova il soggetto di interesse che vincola in modo sostanziale le acquisizioni. Uno degli aspetti di maggiore importanza è il

85

controllo in tempo reale dei dati. Se il controllo dei dati viene effettuato direttamente sul territorio è possibile infatti controllare che tutti gli oggetti che ci si era prefissati di acquisire siano stati digitalizzati. In caso contrario è possibile integrare direttamente i dati senza bisogno di tornare sul luogo del rilevamento in un secondo tempo. Questa possibilità in genere è fornita direttamente dal software di acquisizione e gestione dello strumento.

Di fondamentale importanza è decidere la sistemazione dello strumento rispetto all’oggetto, facendo attenzione ai coni d’ombra. Se davanti a una facciata vi è un ostacolo e la parte retrostante non può essere misurata, si è dunque costretti a spostarsi ed effettuare una seconda ripresa. Le due scansioni permetteranno di avere una nube completa priva di ombre. Il vantaggio dell’acquisizione di una grande mole di dati mostra però, in fase di elaborazione dei dati LIDAR, i due problemi principali con cui si deve fare i conti in fase di restituzione:

 La gestione di una grande mole di dati elaborabili solo con calcolatori di fascia medio-alta e con software dedicati;

 Il riconoscimento delle linee di discontinuità che statisticamente non saranno mai acquisite direttamente ma dovranno essere sempre ricostruite a priori. Una volta effettuate queste operazioni preliminari, le fasi vere e proprie di rilievo con il laser scanner si distinguono in:

 Fase di acquisizione dei dati (scansione);

 Fase di processamento dei dati;

 Fase di elaborazione dei dati.

Lo scanner una volta montato su un treppiede dotato di livella, viene collegato alle batterie e programmato con un computer esterno. I parametri da impostare sono: la risoluzione, che permette di stabilire quanti punti catturare in una scansione; la velocità di scansione, che dipende dalla risoluzione in maniera inversamente proporzionale; la precisione, che dipende dalla risoluzione in maniera direttamente proporzionale: maggiore è il numero di punti acquisiti, migliore è il dettaglio della scansione.

86

Impostati i parametri, lo scanner inizia ad emettere un raggio laser che colpisce l’oggetto producendo una nuvola di punti relativa alle superfici colpite dal raggio. Alla fine di ogni scansione, che dura in media dai 15 ai 20 minuti, a seconda della risoluzione impostata, i dati vengono registrati o sul pc interno di cui è dotato lo scanner o su una scheda di memoria.

Queste scansioni possono poi essere processate ed unificate attraverso dei software che di solito vengono forniti assieme allo strumento. Il risultato finale che deriva dell’unione delle scansioni è una nuvola di punti tridimensionale. Per ogni punto della nuvola, il rilievo tridimensionale trasmette le tre coordinate del punto rilevato (x, y ,z) e il valore della riflettanza, cioè la capacità dei corpi di riflettere il raggio laser, che cambia a seconda del materiale. La riflettanza indica per ciascun punto di una superficie di materiale opaco, colpito da un raggio luminoso, il fattore di risposta. Al valore 0 corrisponde riflettanza nulla: si riferisce a quei corpi che assorbono completamente il raggio laser senza rifletterlo (es. i corpi neri), mentre il valore 255 sta ad indicare riflettanza massima.

87