Il tassello mancante per una mappatura 3D più veloce, economica e precisa
La mappatura tridimensionale (3D) è uno strumento molto utile, ad esempio per monitorare i cantieri, tracciare gli effetti dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi e verificare la sicurezza di strade e ponti. Tuttavia, la tecnologia attualmente utilizzata per automatizzare il processo di mappatura è limitata, il che lo rende un’impresa lunga e costosa.
“Attualmente la Svizzera sta mappando l’intero paesaggio utilizzando scanner laser aviotrasportati, la prima volta dal 2000. Ma il processo richiederà dai quattro ai cinque anni poiché gli scanner devono volare a un’altitudine inferiore a un chilometro se vogliono raccogliere dati sufficientemente dettagliati e precisione”, afferma Jan Skaloud, uno scienziato senior presso il Geodetic Engineering Laboratory (Topo) all’interno della School of Architecture, Civil and Environmental Engineering (ENAC) dell’EPFL. “Con il nostro metodo, i topografi possono inviare scanner laser fino a cinque chilometri mantenendo la precisione. I nostri laser sono più sensibili e possono irradiare luce su un’area molto più ampia, rendendo il processo cinque volte più veloce”. Il metodo è descritto in un articolo pubblicato su ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing di Davide Cucci,
Manca il punto
Gli scanner laser LiDAR irradiano milioni di impulsi di luce sulle superfici per creare gemelli digitali ad alta risoluzione, repliche computerizzate di oggetti o paesaggi, che possono essere utilizzati ad esempio in architettura, sistemi stradali e produzione. I laser sono particolarmente efficaci nella raccolta di dati spaziali poiché non dipendono dalla luce ambientale, possono raccogliere dati accurati a grandi distanze e possono essenzialmente “vedere attraverso” la vegetazione. Ma la precisione dei laser viene spesso persa quando sono montati su droni o altri veicoli in movimento, specialmente in aree con numerosi ostacoli come città dense, siti di infrastrutture sotterranee e luoghi in cui i segnali GPS sono interrotti. Ciò si traduce in lacune e disallineamenti nei punti dati utilizzati per generare mappe 3D (note anche come nuvole di punti laser) e può portare a una doppia visione degli oggetti scansionati.
“Per ora, non c’è modo di generare mappe 3D perfettamente allineate senza una fase di correzione manuale dei dati”, afferma Cucci. “Sono allo studio molti metodi semiautomatici per superare questo problema, ma il nostro ha il vantaggio di risolvere il problema direttamente a livello di scanner, dove vengono effettuate le misurazioni, eliminando la necessità di apportare successivamente correzioni. È anche completamente basato su software, il che significa che può essere implementato rapidamente e senza interruzioni dagli utenti finali”.
Sulla strada dell’automazione
Il metodo Topo sfrutta i recenti progressi dell’intelligenza artificiale per rilevare quando un determinato oggetto è stato scansionato più volte da diverse angolazioni. Il metodo prevede la selezione delle corrispondenze e l’inserimento in quella che viene chiamata Rete Dinamica, al fine di correggere lacune e disallineamenti nella nuvola di punti laser.
“Stiamo apportando maggiore automazione alla tecnologia di mappatura 3D, che contribuirà notevolmente al miglioramento della sua efficienza e produttività e consentirà una gamma molto più ampia di applicazioni”, afferma Skaloud.
