Fondamenti di mappatura con i droni - Guida per principianti (aggiornamento 2023)

Con l'avvento di droni sempre più sofisticati, la mappatura con i droni è diventata sempre più popolare negli ultimi anni. I droni offrono una soluzione economica ed efficiente per mappare grandi aree in modo rapido e preciso.

Esistono molti modi diversi per utilizzare droni per la mappaturaIl metodo migliore per voi dipenderà dalle vostre esigenze e applicazioni specifiche. In questo articolo vi forniremo una panoramica delle basi della mappatura con drone e di come iniziare.

Definire la mappatura dei droni

La mappatura con droni è il processo di utilizzo di droni per catturare fotografie di un'area, che vengono poi unite per creare una mappa 2D o 3D. Questa mappa può essere utilizzata per vari scopi, come il rilievo del territorio, l'ispezione delle infrastrutture o la pianificazione dei campi agricoli.

La mappatura in sé si spiega da sola: si scattano molte foto da diverse angolazioni e posizioni e poi si mettono insieme per creare una mappa.

La parte difficile è ottenere misure precise da queste fotografie, in modo che la mappa possa essere utilizzata per scopi specifici, come il rilievo di aree o la misurazione di distanze.

Tuttavia, con il software giusto e un po' di pratica, è possibile creare mappe molto accurate utilizzando i droni. L'accuratezza delle mappe realizzate con i droni è spesso paragonabile a quella dei tradizionali metodi di rilievo a terra, come il GPS.

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Metodi di mappatura con i droni: Fotogrammetria e LiDAR

Esistono due metodi principali di mappatura con i droni: la fotogrammetria e il LiDAR (Light Detection and Ranging).

Fotogrammetria

La fotogrammetria è il processo di utilizzo di fotografie per creare mappe 2D o 3D. Ciò avviene scattando più foto di un'area da diverse angolazioni e utilizzando poi un software speciale per unire le foto. Il software calcola anche le distanze e le dimensioni in base alle fotografie, che possono poi essere utilizzate per creare mappe 2D o 3D accurate.

LiDAR

Il LiDAR è una tecnologia più recente che utilizza il laser per misurare la distanza. Sul drone è montato un sensore LiDAR che, mentre vola, emette impulsi di luce laser. Questi impulsi rimbalzano sugli oggetti presenti nell'ambiente e vengono poi catturati dal sensore.

Misurando il tempo di rimbalzo degli impulsi, il sensore LiDAR può calcolare con precisione le distanze. Questi dati vengono poi utilizzati per creare nuvole di punti 3D, che possono essere utilizzate per creare mappe 3D altamente accurate.

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GCP, RTK e PPK

Per creare mappe accurate, è necessario utilizzare i punti di controllo del terreno (GCP), che sono punti definiti sul terreno con posizioni note. Questi punti vengono utilizzati come punti di riferimento quando si uniscono le fotografie o si calcolano le distanze dai dati LiDAR.

Un altro modo per creare mappe estremamente precise è quello di utilizzare un sistema RTK (Real-Time Kinematic). Questo sistema basato sul GPS utilizza una stazione base per fornire correzioni in tempo reale al segnale GPS del drone. Ciò consente al drone di conoscere in ogni momento la sua posizione esatta, che può essere utilizzata per creare mappe molto precise.

Un terzo modo per ottenere la precisione è la cinematica post-processata (PPK). Si tratta di un metodo simile all'RTK, ma le correzioni vengono calcolate dopo che il drone ha volato anziché in tempo reale. Questo metodo può essere utilizzato se non è possibile accedere a un segnale GPS in tempo reale.

CGA

Poiché la precisione della posizione GPS è spesso limitata a circa 2-5 metri, anche con la massima copertura satellitare e con l'impiego della tecnologia GPS più potente, per le applicazioni cartografiche di alto livello è necessaria una correzione a terra. La precisione geografica dei dati può essere migliorata fino a un livello centimetrico utilizzando uno dei tre modi indicati di seguito.

RTK

Questo sistema basato sul GPS utilizza una stazione base per fornire correzioni in tempo reale al segnale GPS del drone. Ciò consente al drone di conoscere in ogni momento la sua posizione esatta, che può essere utilizzata per creare mappe molto precise.

PPK

L’abbreviazione PPK sta per “Post-Processed Kinematic”. È simile a RTK in quanto utilizza un modulo PPK integrato e una stazione base fissa a terra.

In termini di tecnologia, non c'è molta differenza tra i due tipi di sistemi. La differenza principale sta nel modo in cui vengono elaborati i dati.

Con l'RTK, le informazioni sulla posizione vengono trasmesse in tempo reale dalla stazione base al drone. Ciò consente di apportare correzioni al volo durante il processo di mappatura. Il PPK, invece, non trasmette alcun dato in tempo reale.

I dati vengono invece elaborati a posteriori, utilizzando le informazioni della stazione di base e i dati GPS effettivamente raccolti dal drone durante il volo.

Questo può sembrare uno svantaggio, ma il PPK presenta alcuni vantaggi che lo rendono un'opzione più interessante per alcune applicazioni di mappatura.

Forse il vantaggio maggiore è che il PPK non richiede una connessione dati in tempo reale tra la stazione base e il drone. Ciò significa che è possibile volare in aree prive di copertura cellulare o di un altro tipo di connessione dati.

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Ala fissa vs. multicottero

Quando si parla di mappatura con i droni, sono due le principali tipi di droni possono essere utilizzati: ad ala fissa e multicottero. La scelta del tipo di drone giusto per il lavoro è importante, poiché ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi.

Ala fissa

Droni ad ala fissa sono più efficienti quando volano per lunghi periodi, poiché non devono lottare costantemente contro la gravità come fanno i multicotteri. Questi droni sono adatti per aree di grandi dimensioni, come campi o fattorie. Tuttavia, i droni ad ala fissa sono più difficili da controllare e non sono adatti alla mappatura di spazi ristretti.

Multi-cottero

D'altra parte, i droni multicottero sono molto più facili da controllare e possono volare in spazi più ristretti. Sono inoltre più adatti a scattare fotografie ad alta risoluzione, il che li rende una buona scelta per la mappatura di piccole aree o strutture dettagliate. Tuttavia, i droni multicottero hanno tempi di volo più brevi e non sono adatti alla mappatura di grandi aree. Sono anche più maneggevoli.

Quale software è necessario?

Per creare una mappa di un drone, è necessario un software specializzato. Ci sono diverse opzioni disponibili, ma le più popolari sono Pix4D e DroneDeploy.

• Pix4D è potente software di mappatura che può essere utilizzato per creare mappe 2D, modelli 3D e nuvole di punti. È compatibile con un'ampia gamma di droni e fotocamere e offre una serie di funzioni, come la pianificazione automatica del volo e la fotogrammetria. Questo software è una buona scelta per gli utenti più esperti.
• DroneDeploy è un altro popolare software di mappatura che offre caratteristiche simili a Pix4D. È anche compatibile con un'ampia gamma di droni e fotocamere. Tuttavia, ha un'interfaccia più semplice e più facile da usare per i principianti.
• Pix4D e DroneDeploy offrono prove gratuite, in modo che possiate provare ciascuno di essi per vedere quale funziona meglio per voi.
• Oltre a questo, assicuratevi di avere una videocamera di buona qualità, come la GoPro Hero 7 Black, per iniziare.

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Applicazioni della mappatura con i droni

La mappatura con i droni può essere utilizzata per diverse applicazioni, come il rilievo del territorio, il calcolo dei volumi, la mappatura agricola e il monitoraggio dei cantieri.

Cantiere

I cantieri edili sono spesso grandi e complessi, il che li rende difficili da monitorare con i metodi tradizionali. La mappatura con il drone può essere utilizzata per creare mappe dettagliate dei cantieri, che possono essere utilizzate per seguire i progressi e identificare potenziali problemi.

Ricerca

I ricercatori possono utilizzare la mappatura con i droni per raccogliere dati su una varietà di argomenti, come le condizioni ambientali, le popolazioni animali e i disastri naturali. I geologi possono utilizzare la moderna tecnologia di rilevamento per localizzare i fenomeni geologici, tra cui fiumi, cupole, faglie e scarpate di faglia.

Possono anche aiutare nella pianificazione dei rilievi se il personale sul campo deve recarsi fisicamente in determinate regioni. I rilevamenti regolari con il drone possono essere utilizzati per monitorare la crescita della vegetazione o il movimento della fauna selvatica per il monitoraggio ambientale.

Misurazione del territorio

Il rilievo territoriale è il processo di misurazione e documentazione delle caratteristiche fisiche di un terreno. La mappatura con il drone può essere utilizzata per creare mappe accurate di vaste aree di terreno, che possono essere utilizzate per una varietà di scopi, come i confini di proprietà, i progetti di costruzione e la conservazione dell'ambiente.

Miniere

L'industria mineraria è un settore pericoloso e sporco. I droni possono essere utilizzati per mappare le miniere in modo che i lavoratori possano pianificare i loro percorsi ed evitare potenziali pericoli. La mappatura con i droni può essere utilizzata anche per seguire i progressi delle operazioni minerarie e identificare le aree che necessitano di maggiore attenzione.

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Vantaggi della mappatura con i droni

I vantaggi dell'utilizzo di un drone per la mappatura sono molteplici, tra cui:

Raccolta dati più rapida

I droni possono coprire vaste aree in un breve lasso di tempo, il che li rende molto più veloci dei metodi tradizionali di raccolta dei dati.

Mappe dettagliate: La mappatura con i droni può creare mappe dettagliate che non è possibile realizzare con i metodi tradizionali.

Flusso di lavoro automatizzato

La mappatura con il drone può produrre dati accurati che possono essere utilizzati per diversi scopi. Molti programmi software di mappatura con droni offrono un flusso di lavoro automatizzato, che rende facile la creazione di mappe con poca o nessuna esperienza.

Più economico

Un bel drone con telecamera può essere acquistato per meno di $2000. Se volete creare il vostro sistema LiDAR, prevedete di investire tra $5000 e $10.000. Sebbene non sia economico, noleggiare un elicottero (e un pilota) per effettuare un rilievo aereo è molto più costoso.

Più sicuro

I droni possono essere utilizzati per sorvegliare aree pericolose o difficili da raggiungere senza mettere in pericolo le persone.

Le applicazioni dei droni sono in costante espansione grazie al continuo sviluppo della tecnologia. Se siete interessati a utilizzare la mappatura con i droni, ci sono alcune cose da sapere per iniziare. I droni multirotore sono la scelta migliore per la mappatura grazie alla loro stabilità e alla capacità di trasportare un carico utile.

Una buona fotocamera è necessaria anche per creare mappe dettagliate. Se stai cercando di creare modelli 3D o nuvole di punti, avrai bisogno di un sistema LiDAR. Una volta che avrai l'attrezzatura necessaria, dovrai scegliere il software di mappatura.

Sono disponibili vari programmi software, ciascuno con le sue caratteristiche e capacità. Una volta selezionato il software, sarai pronto per iniziare a mappare!

Corsi di formazione per la mappatura con i droni

Corsi di formazione per droni Sono disponibili anche corsi di mappatura per aiutarvi a iniziare. Questi corsi vi insegneranno le basi del funzionamento dei droni, del software di mappatura e dell'analisi dei dati. Questi corsi sono un ottimo punto di partenza se siete interessati a saperne di più sulla mappatura con i droni.

Il nostro Drone commerciale Pilot Bundle è un ottimo punto di partenza per chi è un pilota di droni alle prime armi. Questo corso copre tutto quello che c'è da sapere per diventare un pilota di droni commerciale, compreso come superare la certificazione Part 107 e cosa serve per avviare un'attività potenzialmente redditizia con i droni.

Iscrivetevi a questo corso di base di mappatura UAV 3D su Udemy se desiderate apprendere abilità più specifiche. Copre i fondamenti della tecnologia di mappatura con droni e include un esempio di flusso di lavoro per l'elaborazione dei dati di rilievo utilizzando Pix4D e AgiSoft. Gli specialisti di mappatura con droni si differenziano dai piloti di droni per la loro capacità di gestire e presentare i dati spaziali.

Conclusione

In conclusione, possiamo dire che, per realizzare una buona mappatura con un drone, dovrete considerare quanto segue: qual è lo scopo della mappatura, che tipo di dati vi servono e quanto devono essere precisi?

Tenendo conto di questi fattori, è possibile esaminare i droni e capire quale sia il più adatto alle proprie esigenze. Ricordate sempre di registrare il vostro drone presso la FAA e ricevere un addestramento adeguato prima di volare!