Uso di micro UAV per il Uso di micro UAV per il rilevamento a bassa quotarilevamento a bassa quota

Antonio D’Argenio(1), Daniele Sarazzi(2)

(1)Nadir s.a.s., Consorzio Ticonzero – Palermo(2)Zenit s.r.l. – Busto Arsizio (VA)

UAV UAV Unmanned Aerial VehicleUnmanned Aerial Vehicle

Classe di aeromobili senza pilota a bordoPilotaggio stazione di controllo a terraNati per scopi militari applicazioni civiliTecnologia matura semplifica il rilevamento di aree circoscritte

Terminologia equivalente: RPV (Remotely Piloted Vehicle), ROA (Remotely Operated Aircraft), UVS (Unmanned Vehicle System)

o semplicemente Droni

Classi di UAVClassi di UAV

Categoria Sigla Raggio(km)

Altitudine(m)

Autonomia(ore)

Massa(kg)

Micro (Micro) < 10 250 1 <5

Mini Mini < 10 150 to 300 < 2 150

Close Range CR 10 a 30 3000 2 to 4 150

Short Range SR 30 a 70 3000 3 to 6 200

Medium Range MR 70 a 200 5000 6 to 10 1250

Medium Range Endurance MRE > 500 8000 10 to 18 1250

Low Altitude Deep Penetration LADP > 250 50 to 9000 0.5 to 1 350

Low Altitude Long Endurance LALE > 500 3000 >24 < 30

Medium Altitude Long Endurance MALE > 500 14000 24 to 48 1500

Fonte: UAV Association - http://www.uavs.org

UAV – md4-200UAV – md4-200

Capacità di carico 0,2 kgPeso 0,9 kgDimensioni in volo 70 cmDimensioni a terra 70 cmRaggio d'azione 500 mAltitudine massima 150 m

Autonomia di volo 20 minutiCondizioni di volo Vento fino a 15 km/h

Motore Elettrico (4 x 250W flatcore brushless motors)

Strumenti di ripresa

Panasonic lumix fx35 (video)Pentax optio A40 (foto)

GPS Pilota automatico

Campi di applicazioneCampi di applicazionein ambito civilein ambito civile

Applicazioni scientifiche ArcheologiaGeologiaPrecision FarmingAnalisi dei Ecosistemi

Pubblica Amministrazione Monitoraggio abusiProtezione CivileOpere pubbliche

Forze dell’OrdineIndaginiVideosorveglianzaDocumentazione incidenti

Fotografia e video PubblicitàInformazioneTelevisione

In ambito civile gli UAV si In ambito civile gli UAV si usano perusano per

Punti di osservazione per fotoPiani verticali di edifici, fronti di cava, …Ricognizione videoImmagini e video per eventi o pubblicità

Prevalentemente in volo manualePiù complesso è soddisfare le esigenze tecniche

di ripresa a fini fotogrammetrici o scientifici

tuttavia…

Pianificazione in Pianificazione in ambiente GISambiente GIS

… la pianificazione in ambiente GIS di voli con micro e mini UAV ad alto livello di automazione apre la strada a:

fotogrammetria aerea di prossimitàtelerilevamento di prossimità

… generando prodotti direttamente gestibili in ambiente geospaziale

ESEMPIESEMPI

Fotogrammetria da immagini nadirali Telerilevamento da immagini oblique

FotogrammetriaFotogrammetria

Rilevamento fotogrammetrico di uno scavo archeologico attivo

la Pieve di San Pietro in Pava, a San Giovanni D'Asso (SI)LAP&T (Laboratorio di Archeologia del Paesaggio e Telerilevamento, Università di Siena) e Zenit srl, 2008

Obiettivo: documentazione delle diverse fasi dello scavo mediante modelli stereoscopici e 3D

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Analisi dell’area: rilevamento con GPS differenziale degli ingombri massimi dell'area attiva

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Pianificazione del voloUtilizzo del SW di pianificazione voli per md4-200 in ambiente GIS*, Input: quota di base, overlap, sidelap, caratteristiche ottiche della fotocamera (focale, dim. sensore,..), footprint attesa, …

* ESRI ArcGIS

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Esecuzione dei voli :112 immagini → 3 voli distinti, 70 minuti sul campo

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Elaborazione (SW per fotogrammetria di immagini, risultati delle telemetrie e dati di volo)

Risultati: DSMRisultati: DSM

modello estratto con elaborazione a partire dalle immagini a 25m

TelerilevamentoTelerilevamento

Valutazione di salute e produttività in vigneto con indagine IR aerea di prossimità

Volpera di Adro (BS)Precision Farming srl, Terradat srl, Zenit srl, 2008 e 2009

Obiettivi: studio di fattibilità, messa in opera di procedure esecutive2008: test di osservazione con una videocamera per visione notturna filtrata, montata su md4-2002009: test operativo con SigmaDP1 (gamma: 180 - 1200nm), filtrata e montata su md4-200

Fasi di lavoroFasi di lavoro

PianificazioneDeterminazione da repertorio cartografico dei confini dell'area di interesseUtilizzo del SW di pianificazione voli per md4-200 in ambiente GIS*Input: quota di base, area di interesse, quota massima, caratteristiche ottiche della fotocamera (focale, dim. sensore,..)

* ESRI ArcGIS

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Esecuzione voli16 immagini (8 visibile + 8 IR)2 diversi filtri applicati con ritorno alle stazioni della prima ripresa

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Esempio di scatti in visibile e IR

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Verifica sul campo della copertura

Fasi di lavoroFasi di lavoro

Elaborazione immagini Contrasto: stretching lineare

Correzione prospettica: risultati delle telemetrie e dati di volo e GCP ed elaborazione immagini rettificate in color-slicing

Risultati: confrontoRisultati: confrontosatellite - dronesatellite - drone

IR da drone – Ottobre 2009NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) da ortofoto MS – Giugno 2009

ConclusioniConclusioni

Pianificazione efficienzaVolo automatico sicurezzaRipetitività correzione errori, serie temporali, stesse inquadrature con sensori diversiRapidità riprese abbattimento dei costi