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Studio relativo al rilevamento di dettaglio di una porzione del transetto nord della chiesa di San Paolo a Ripa d'Arno al fine di procedere al consolidamento strutturale
No full textRecentemente, il Laboratorio A.S.T.R.O. del Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Pisa si è occupato di rilievi laser scanner finalizzati alla produzione di elaborati utili all’analisi strutturale per la conservazione, il recupero ed il restauro di elementi architettonici.
Da questi lavori è emersa l’enorme potenzialità della tecnologia laser nel descrivere dettagliatamente la geometria della struttura ma anche la necessità di passare dal modello 3D a prodotti derivati bidimensionali più utili all’analisi. Per descrivere e commentare tali esperienze viene riportato in questo articolo lo studio relativo al rilevamento di dettaglio di una porzione del transetto nord della Chiesa di San Paolo a Ripa d’Arno, commissionato al Laboratorio dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Pisa, al fine di acquisire elaborati conoscitivi relativi alla conformazione geometrica, architettonica ed al degrado materico.
Lo scopo dello studio è quello di acquisire maggiori conoscenze in merito ai dissesti strutturali del transetto in oggetto per fornire un contributo al restauro ed alla messa in sicurezza e procedere al consolidamento strutturale della parte del manufatto che di recente è stata interessata da distacco di materiale
Laser scanner and Photogrammetry for the survey of Monumental Cemetery in Piazza del Duomo, Pisa (Italy)
No full textThe present paper describes both a high-resolution survey of the facade of the Monumental Cemetery in Piazza del Duomo (Pisa, Italy) was realised. It’s performed via the Riegl LMS Z420i laser scanner available at the Department of Civil Engineering (DCE), seat of Topography and Photogrammetry, and a photogrammetric survey of the main entrance portal of the cemetery, in order to provide documentation for restoration purposes. Technological evolution of terrestrial laser scanning equipment has led to an ever increasing precision and performing speed of surveys. As a consequence, laser applications in architectural high-resolution surveys have become a valuable support and make up an excellent integration of traditional photogrammetric surveys. The abilities of surveying at very small scanning steps, along with the very high precision, which can be achieved even by a single measurement, and of near-real-time rendering of the photograph of the surveyed object on the three-dimensional model, allow implementation of the obtained model even for restoration purposes, which require detailed surveys at very great scales
Measurement of Cross-Slope of roads. Evaluations, algorithms and accuracy analysis
No full textThe Topography and Photogrammetry section of the Department of Civil Engineering, Pisa University, Italy, in cooperation with the Geonetlab Research Centre of Trieste University, is developing several methods for the evaluation of road cross-slope. The measurements are performed by means of instrumentation integrated on the Mobile Mapping Systems vehicle GIGI One (GPS Integrated with Glonass and INS One). Two different approaches are followed. The first one involves the use of a low cost monoaxial laser scanner IBEO Ladar Digital Automotive (LD-A), synchronised with an Applanix Position and Orientation System for Land Vehicles (POS LV). For the second approach, the cross-slope is computed only from inertial system data, with a simplified algorithm that describes vehicle dynamics. The paper presents an accuracy assessment of both methods. The tests are carried out on two different datasets, namely on the national road SS58 “Strada Nuova per Opicina”, joining Trieste to Opicina and the national road SS1 “Aurelia” between Rosignano and Campolecciano, near Livorno. The control measurements involve several single point checks carried out with conventional surveying instrumentation. The paper shows that the new proposed algorithm allows to compute cross-slope with an accuracy of 0.4° or better
Progetto e primi rilievi della campagna di rilevamento della Kalà di Elbasan (Albania)
No full textIl progetto Inter-Link, relativo al triennio 2004-2006, “Progetto pilota per la conoscenza, conservazione e valorizzazione della Kalà (cittadella) di Elbasan - Albania“, coordinato dal Prof. Roberto Pierini, ha come obiettivo lo studio della cittadella fortificata di Elbasan (Kalà) al fine di conservare, recuperare e valorizzare questo importante patrimonio della città. La ricerca prevede di utilizzare, per il rilievo e la rappresentazione dei caratteri archeologici, urbanistici e architettonici, tecnologie e metodi innovativi (fotogrammetria, laser scanner e georadar). Nell’ambito di questo progetto, nell’Aprile 2006 sono iniziate le campagne di misura e rilevamento che si protrarranno nei mesi futuri. La comunicazione descrive questa prima fase, nella quale si è proceduto alla progettazione ed esecuzione delle prese fotogrammetriche di una porzione significativa delle mura e alla loro restituzione. La campagna già eseguita troverà sviluppo integrandola con rilievi laser georeferenziati mediante metodologia GPS
Road’s Cadastre and Safety Evaluation Gis Realised With Data of a MMS Vehicle
No full textPerforming road’s survey with a MMS vehicle a georeferenced database is created. This database contain several data: road’s axis, road’s width, tangent grade and cross slope, curvature, vertical and horizontal signs, etc.
This paper will present GIS building methodology starting from MMS collected datasets. The data, as requested by Italian road’s cadastre law, are in tabular form and describe segmented attribute of road. A graphical GIS representation permits to give support to technicians who work on road’s management and on road’s safety control.
As example will be present a survey realised by Department of Civil Engineering, Seat of Topography and Photogrammetry – Pisa University, using GIGI One MMS vehicle of Excellence Centre for Telegeomatics Research of the Trieste University. The survey is related to the s.s.1 Aurelia near Livorno
Survey and digital description of the fortification trought laser scanner and photogrammetry
No full textLa Sede di Topografi a e Fotogrammetria del Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Pisa ha partecipato al progetto di ricerca Inter-Link dando un Contributo alla conoscenza della Kalà in termini di posizione, forma, geometria e colore (georeferenziazione e rilievo). L’area fortificata si presenta oggi con muri perimetrali a forma di ferro di cavallo, intervallati da torri di difesa, per uno sviluppo lineare complessivo pari a circa 600 metri. E’ accessibile completamente nella sua parte esterna, anche se l’area prospiciente il lato sud è caratterizzata da un percorso pedonale alberato le cui specie arboree hanno costituito un ostacolo alla piena visione dei paramenti murari, mentre la sua superficie interna è quasi tutta in proprietà private e quindi difficilmente raggiungibile salvo il lato ovest che si sviluppa in un’area di svago e ristoro il cui proprietario ha autorizzato il nostro accesso e il rilievo delle cortine murarie e l’interno delle torri. Le nostre campagne di rilievo non si ponevano l’obiettivo di esaurire la gran mole di lavoro che la Kalà richiede: si è valutato di impostare un rilievo che possa essere sviluppato ed integrato nel futuro dai colleghi albanesi dell’Istituto Nazionale dei Monumenti di Tirana (che hanno collaborato durante i rilievi fotogrammetrici) dell’Università o dalla Pubblica Amministrazione. Le nuove tecnologie di rilievo (GPS, laser scanner, fotogrammetria digitale, etc.) hanno i requisiti per ritenerle apparati conoscitivi consoni a rendere disponibile, in breve tempo, una base metrica corretta e affi dabile e modelli restitutivi che consentano di coniugare il rigore conoscitivo dell’indagine metrica con l’esigenza di servire effi cacemente da strumento di comprensione dei valori nonché di comunicare i significati del sito. Infatti, le tecniche e le metodologie proprie delle discipline geo-topo-cartografi che stanno vivendo negli ultimi anni un’importante fase di innovazione per quanto riguarda sia il momento dell’acquisizione del dato tridimensionale sia nel campo della rappresentazione di ciò che è stato rilevato, entrambe caratterizzate da un’evoluzione verso il digitale grazie alle possibilità offerte dall’elettronica e dall’informatica. Basta pensare come l’integrazione del laser scanner con la fotogrammetria digitale offra un valido strumento in grado di rispondere alle specifi che richieste di rilievo: è possibile, in questo modo, operare secondo diverse modalità e scale. Da un lato si possono ottenere modelli che documentano lo stato di fatto dall’altro possiamo disporre di una banca dati numerica (il modello 3D) che opportunamente strutturata e post processata, può essere adottata come base geografi ca tridimensionale per un vero e proprio sistema informativo spaziale per l’architettura e l’archeologia. Nel predisporre il progetto e l’organizzazione del rilievo si è valutato di finalizzarlo ad una restituzione dell’intero complesso architettonico integrata da particolari delle zone di pregio e significato. Siamo partiti dall’analisi della cartografia vettoriale a disposizione del centro di Elbasan. Questa non risulta essere in un riferimento certo: si è innanzitutto di provveduto alla sua georeferenziazione mediante misure GPS. Allo scopo è stata individuata come sede opportuna per predisporre un Master GPS un punto, da noi materializzato, sul tetto del Comune di Elbasan. Abbiamo sfruttato questa fase di lavoro per rilevare la posizione di punti caratteristici riconoscibili anche in cartografia e distribuire, nell’area circostante le mura, caposaldi materializzati e rilevati in modalità RTK che hanno successivamente costituito i vertici di una poligonale di riferimento per i successivi lavori di rilievo. La poligonale di inquadramento (costituita da 17 vertici) si sviluppa in adiacenza alle cortine murarie accessibili all’esterno e all’interno della fortezza e dai suoi vertici sono stati misurati i necessari punti di appoggio (per un totale di 290 punti), individuati da targets riflettenti, per i rilievi laser e per quelli fotogrammetrici. L’acquisizione laser scanner del complesso è stata eseguita con lo strumento Riegl LMS-Z420i integrato con la camera digitale calibrata Nikon D70s posto ad una distanza non superiore a circa 40m dalle mura. Sono state necessarie 27 scansioni con risoluzione media di 0.057 deg (che corrisponde ad una interdistanza dei punti sull’oggetto pari a circa 2 cm) per acquisire il completo fronte esterno, l’interno della parte ovest e delle due torri che vi sono presenti per un totale di 100.000.000 di punti. Per quanto riguarda i rilievi fotogrammetrici abbiamo focalizzato l’impegno su una parte signifi cativa delle mura posta sul lato ovest della fortezza, dove sono più visibili le diverse tessiture murarie, sono evidenti alcuni particolari signifi cativi dal punto di vista storico-architettonico, ed è anche l’unica libera da alberature frondose che ostruiscono la visione del paramento murario. In questa area le prese fotogrammetriche, finalizzate alla realizzazione di fotopiani, sono state progettate per una restituzione alla scala migliore di 1:50 e si è utilizzata la camera semimetrica Rollei Metric 6008. Sono stati elaborati i dati topografi ci e grazie a questi si è ricomposto l’insieme delle nuvole di punti acquisite con il laser in unico sistema di riferimento: si è prodotto il modello digitale tridimensionale ricco di informazioni e molto complesso della Kalà dal quale iniziare ad estrarre le informazioni metrologiche, morfologiche e colorimetriche. Le prospettive di utilizzo di questo prodotto sono innumerevoli: come nota si può mettere in evidenza che se la fase di rilievo è stata relativamente breve (nel totale 7 giorni) la sua restituzione è a tutt’oggi ancora in fase di sviluppo. Le prime elaborazioni hanno riguardato la pulitura del modello da quei dati che non riguardano propriamente la Fortezza. Successivamente abbiamo estratto polilinee signifi cative, sezioni e profi li che hanno permesso di leggere l’andamento del paramento murario, le sue diverse altezze, i diversi livelli di calpestio, di valutare la conformazione delle torri, di leggere lo spessori delle murature, di interpretare le connessioni tra le diverse parti, etc. ... Parallelamente si è proceduto a realizzare un modello tridimensionale digitale basato su superfi ci (mesh) la cui creazione richiede un’interpretazione del modello rilevato nonché una adeguata riduzione dei punti acquisiti per renderlo gestibile dalle strumentazioni informatiche, sia hardware sia software, funzionale, fruibile e versatile per l’esplorazione e la rappresentazione. Questo prodotto è stato “colorato con le immagini digitali acquisite dal laser e orientate nel sistema di riferimento del progetto (texture mapping) e si è creato un filmato che permette di percorrere la fortezza nei suoi spazi interni ed esterni. Uno degli ultimi risultati che abbiamo realizzato è l’ortofoto sui dati laserscan di alcune parti del modello. Per quanto riguarda invece i rilievi fotogrammetrici questi hanno permesso di realizzare un fotomosaico alla scala 1:50 che riproduce la porzione di parete ovest nella sua completezza grazie all’utilizzo delle immagini acquisite e raddrizzate. La successiva restituzione vettoriale del fotopiano, ricomposti spazialmente in ambiente CAD, ha consentito di evidenziare grafi camente le tecniche costruttive, i degradi parietali, i diversi materiali utilizzati, nonché la loro posizione sulla parete Fornendo elementi di immediato supporto per lo studio e la catalogazione del bene e per le successive operazioni di pianifi cazione delle indagini diagnostiche nonché per gli interventi dionservazione e manutenzione
Progettazione e primi test su prototipi di velivoli senza pilota per il rilievo metrico del territorio
No full textL‘impiego degli UAV (Unmanned Air Vehicle) in campo civile è divenuto recentemente di grande interesse conseguentemente all'evolversi delle tecnologie implementate, alla crescita dell'affidabilità e alla riduzione dei costi di tali velivoli. Tali sistemi sono ormai un elemento chiave nelle attività di intelligence, sorveglianza e ricognizione, e si stanno espandendo anche verso altri tipi di attività operativa. Da stime attendibili, il mercato mondiale dei sistemi aerei senza pilota arriverà a toccare nel 2015 gli 8,3 miliardi di dollari. In ambito geomatico le applicazioni finora sviluppate riguardano principalmente il rilievo fotogrammetrico, la definizione di modelli digitali del terreno e la produzione di ortofoto.
In quest’ambito si inquadra l’attività di ricerca congiunta tra il laboratorio A.S.T.R.O. (Applicazioni Scientifiche Topografiche per il Rilievo Operativo) del Dipartimento di Ingegneria Civile ed Industriale dell’Università di Pisa e la società CAM (Costruzioni Aero Meccaniche) con sede a Pisa. Essa è volta a sviluppare e a utilizzare metodologie innovative di rilievo, monitoraggio e misura del territorio nelle fasi precedenti, concomitanti e successive agli eventi calamitosi mediante prototipi di aerei radiocomandati progettati per il rilievo di dati territoriali e ambientali e predisposti per il volo autonomo.
Nel presente lavoro vengono descritte le caratteristiche tecniche sia dei prototipi di UAV utilizzati nella sperimentazione, sia quelle delle strumentazioni e dei sensori di posizionamento e di acquisizione dati montati a bordo.
Si riportano le prime problematiche affrontate, i primi esempi di acquisizione e il programma del futuro sviluppo della sperimentazione, anche nell’ottica del nuovo regolamento emanato da parte dell’ENAC e che porrà notevoli limitazioni a chi vuole operare con tali sistemi per applicazioni professionali
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