Rilievi aerofotogrammetrici

L'approccio alla realizzazione dei rilievi aerofotogrammetrici, da APR o ultraleggeri, si basa su principi metodologici semplici, ma indispensabili:

•  pianificazione del volo;

•  definizione della missione;

•  rilievo topografico dei GCP (Ground Control Point);

•  acquisizione dei dati (foto aeree digitali);

•  elaborazione e restituzione dei dati.

L'elaborazione e la restituzione delle immagini avviene utilizzando procedure automatiche o semi-automatiche, basate sulle tecniche dell'analisi e della produzione di immagini digitali. Il primo passaggio consiste nell'individuazione di punti omologhi su due immagini successive o di strisciate adiacenti che rappresentano lo stesso oggetto da due diversi punti di vista e, pur non essendo identiche, presentano forti correlazioni (image matching).

In virtù di questo procedimento si realizza una concatenazione che può essere trattata con una procedura di triangolazione aerea, senza bisogno di eseguire l'orientamento assoluto di ciascuna coppia d'immagini, riducendo così il numero di punti d'appoggio necessari.

Attraverso queste procedure automatiche e semi-automatiche è possibile ottenere:

• l'orientamento esterno delle immagini e il loro allineamento;

• la generazione di nuvole del Dense Cloud;

• la generazione della mesh: insieme di vertici, spigoli e facce che definiscono la forma di un oggetto poliedrico;

• la generazione della texture: immagini bidimensionali che vengono applicate ad un qualsiasi oggetto in 3 dimensioni per aggiungergli dettagli e renderlo più realistico;

L'export di:

•  Points cloud: nuvola tridimensionale;

•  Ortofoto: mosaico completo dei fotogrammi elaborati;

•  DEM: modello digitale delle elevazioni.

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Rilievo Laser scanner LiDAR (Light Detection and Ranging)

Il LiDAR (Light Detection And Ranging) è un sistema Laser Scanner generalmente montato a bordo di piattaforme aeree o elicotteri. Il sistema emette un impulso ottico mediante un laser e viene accuratamente misurato il tempo di restituzione dell'eco. Il tempo viene trasformato in distanza rispetto al bersaglio attraverso la velocità della luce.

Il LiDAR è definito come un sistema aviotrasportato utilizzato per l'acquisire le forme presenti sul terreno (sia naturali che di origine antropica) attraverso la determinazione di coordinate x, y, z di un insieme di punti (nuvola di punti).

Il sensore LiDAR di GeoloGIS, grazie al peso e al radio modem GPS integrato, può essere installato direttamente sugli APR.

Mediante l'uso di questo sistema è possibile ottenere rilievi 3D e analisi territoriali estremamente accurate. Il LiDAR emette fino a 80.000 impulsi laser al secondo composti in un fascio di apertura variabile, capaci di investire una porzione di terreno pari al doppio della quota di volo. Il sistema analizza i tempi di ritorno dei raggi laser, la loro intensità di ritorno e, grazie al sistema Multi Echo, riesce ad attraversare e definire sia la copertura vegetale primaria, quella secondaria (sottobosco) e la superficie topografica consentendo la realizzazione di DTM (Modelli Digitali del Terreno) con assoluto dettaglio e precisione.

Le informazioni territoriali rese disponibili dai rilievi LiDAR permette il riconoscimento delle criticità idraulico – geomorfologiche: dall'analisi delle morfologie fluviali e delle sue fasce di pertinenza, all'analisi della dinamica evolutiva della fascia costiera, al controllo dei di processi erosivi connessi alle infrastrutture esistenti.

Inoltre il LiDAR rappresenta un supporto unico per il rilievo di qualsiasi struttura antropica al fine di determinare dimensionamenti per collaudi e verifiche statiche.

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Rilievi marini

GeoloGIS è in grado di realizzare prelievi di campioni in ambiente sommerso e rilevamenti in remoto sino a 300 metri di profondità mediante l'utilizzo dell' AUV Seastick.

Il drone subacqueo è dotato di sistemi di posizionamento e di navigazione che lo rendono totalmente autonomo in acqua, capace di operare sia dalla superficie sia sul fondo, evitando così di intralciare le operazioni nautiche.

L'AUV che utilizza GeoloGIS è attrezzato con un sistema di rilievo morfobatimetrico altamente sofisticato, capace di integrare un Multi Beam Echo Sounder ed un Side Scan Sonar, è inoltre dotato di un sistema correntimetrico per il rilievo delle correnti marine e di una sonda multiparametrica per misurazioni chimico - fisiche delle acque (temperatura, pressione e salinità).

GeoloGIS, grazie all'esperienza maturata dai suoi operatori e alla tecnologia che dispone, realizza rilievi morfobatimetrici di precisione ed è in grado di identificare morfologie e strutture sommerse di origine naturale (posidonie e fanerogame, depressioni e rilievi, ripple, canaloni, ecc.) ed antropiche (relitti, siti archeologici, condutture, detriti ferrosi, ecc.).

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Indagini termografiche

La termografia è una tecnica di analisi non distruttiva che si basa sull'acquisizione di immagini nell' infrarosso, ovvero sfrutta la capacità di alcuni dispositivi di rivelare l'intensità della radiazione nella zona termica dello spettro elettromagnetico. Nell'approssimazione che un corpo reale sia un perfetto corpo nero, cioè un perfetto emettitore di radiazione è possibile dedurre la sua temperatura dalla misura della radiazione emessa.

Nella diagnostica edile la termografia è tra le metodiche non distruttive maggiormente utilizzate, infatti tutti gli edifici sono soggetti a degrado a causa dell'invecchiamento dei materiali e della prolungata mancanza di manutenzione.

La termografia a infrarosso è recentemente entrata a far parte anche tra le tecniche di telerilevamento per l'analisi delle condizioni di stabilità degli ammassi rocciosi. Tale applicazione, ancora sulla frontiera della ricerca, consente di studiare il comportamento termico degli ammassi rocciosi, con l'obiettivo di individuare ed analizzare eventuali nessi di causa/effetto tra anomalie termiche superficiali e fenomeni di instabilità.

Recenti casi di studio hanno dimostrato che, in abbinamento con altre tecniche di telerilevamento(Interferometria SAR Terrestre, Laser Scanner Terrestre e Fotogrammetria), è in grado di fornire informazioni utili per la mappatura delle zone maggiormente predisposte a fenomeni di crollo e, di conseguenza, per la zonazione delle priorità di intervento per la mitigazione del rischio.

Inoltre è possibile utilizzare rilievi termografici per la determinazione del livello di saturazione dei terreni superficiali ai fini della migliore definizione della vulnerabilità idraulica e geomorfologica.

In agricoltura di precisione le misure termometriche hanno vasto impiego per l'identificazione dello stato di salute delle piante e per la corretta irrigazione in modo da pianificare programmi di intervento mirati.

GeoloGIS dispone per le riprese termografiche da drone la camera Optris PI LightWeight che pesa solo 350 grammi e con un range di temperatura compreso tra - 20 °C e 900 °C.

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Indagini multispettrali

L'indagine multispettrale è una tecnica non invasiva che fornisce immagini a diverse lunghezze d'onda e può generare uno spettro accurato per ogni pixel.  Le differenze negli spettri possono essere utilizzate, per esempio, per rilevare diversi raccolti o giacimenti minerari.

Le riprese multispettrali risultano molto utili per monitorare lo stato di salute della vegetazione, grazie al particolare fenomeno della fotosintesi clorofiliana che risulta evidente nella banda dell'infrarosso. Attraverso la fotografia all'infrarosso è possibile calcolare degli indici (il più noto dei quali è l' NDVI – Normalized Difference Vegetation Index)utilizzati nell'agricoltura di precisione per valutare lo stato di salute vegetativo, evidenziando eventuali criticità.

Le immagini multispettrali realizzate permettono di scoprire problemi quali la carenza di nutrienti, la presenza di infezioni parassitarie o le condizioni di stress idrico. Il rilevamento precoce di tali situazioni permette un intervento mirato ed efficace con un risparmio di costi e un maggiore rendimento del raccolto.

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Rilievi topografici

Per i rilievi topografici, GeoloGIS si avvale delle più moderne apparecchiature per il posizionamento geografico, il rilievo in dettaglio ed il monitoraggio del territorio (GPS differenziale, laser scanner, stazioni totali). GeoloGIS, inoltre, è in grado di trattare dati nei vari sistemi di riferimento geografici e di effettuare tutte le possibili trasformazioni tra i diversi sistemi di riferimento.

Il sistema GPS (Global Position System) può essere utilizzato per molti scopi. Risulta particolarmente utile per la determinazione di coordinate ad altissima precisione.

L'elevata precisione e affidabilità del sistema GPS in dotazione alla GeoloGIS, l' esperienza e il know-how acquisito, permettono di ottimizzare le fasi di acquisizione dei dati territoriali, garantendo rapidità e precisione nella determinazione delle coordinate rilevate.

 

In campo geo – topografico le principali applicazioni che GeoloGIS offre sono:

• Determinazione coordinate in qualsiasi sistema di riferimento;

• Rilievi per la determinazione dei punti di appoggio alla restituzione fotogrammetrica;

• Rilievi topografici tradizionali con tecnologia GPS in modalità RTK (Real Time Kinematik);

• Poligonali, picchettamenti e tracciamento sul territorio di supporto alla realizzazione di opere civili;

• Monitoraggio del territorio;

• Rilevazioni batimetriche.

 

La GeoloGIS per le sue attività topografiche utilizza un GPS differenziale della Trimble, la strumentazione è formata da un Rover GNSS R6, da un asta in carbonio di altezza 200 cm e da un controller (TSC 3) per la gestione del rilievo.

 

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Laboratorio ESL – Divisione di Geochimica e Vulcanologia

GeoloGIS, integrata all'interno del Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra (MIFT), può disporre della Divisione di Geochimica e Vulcanologia del Laboratorio di Scienze della Terra (ESL) per la realizzazione di una vasta gamma di analisi quantitative e qualitative.

Il laboratorio possiede un set completo di strumenti per la misura della composizione elementare delle più importanti matrici ambientali. La fluorescenza a raggi X (XRF) misura gli elementi maggiori, minori e in tracce di masse solide. La tecnica di Spettroscopia ad Assorbimento Atomico (AAS) è abitualmente utilizzata per la determinazione di 35 elementi metallici in marker geologici (suolo, acque sotterranee, ecc..) con una precisione nella range di deviazione standard da 1 a 10 per cento.

 

Infine, con la Spettroscopia di emissione atomica al plasma (AES) possono essere individuati simultaneamente 44 elementi e, con assoluta precisione e accuratezza, elementi specifici selezionati.

 

 

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Laboratorio ESL – Divisione di Sedimentologia

GeoloGIS può disporre della Divisione di Sedimentologia del Laboratorio di Scienze della Terra (ESL) per analisi granulometriche, composizionali, cromatiche e fisiche, integrata all'interno del Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra (MIFT).

La forma e la composizione di granuli possono essere analizzati invece al microscopio ottico e al microscopio elettronico a scansione (SEM).

I campioni possono essere prelevati direttamente in campo dal personale tecnico che dispone di tutto l'equipaggiamento per il prelievo di sedimenti anche in carote mediante l''utilizzo di vibracore adatti ad ambienti costieri e lacustri.

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