Il sensore LiDAR DJI Zenmuse L2 è una soluzione di rilievo con drone accurata ed efficiente – ha dichiarato il team che sta costruendo l’Everton Stadium da 550 milioni di sterline.
Questa robusta nuvola di punti mostra come l’L2 fornisca una dettagliata ricostruzione a colori reali dell’arena da 52.888 posti, in fase di sviluppo a Bramley-Moore Dock, sulle rive del fiume Mersey, a Liverpool.
I test in loco, condotti da Select Plant Hire, filiale dell’appaltatore principale Laing O’Rourke, hanno verificato la maggiore precisione dell’L2: Ha raggiunto un errore assoluto di 37 mm da un’altitudine di volo di 100 metri, rispetto ai 54 mm del suo predecessore, l’L1.
Il drone LiDAR è stato utilizzato per tutto il progetto, anche per i calcoli di sbancamento e per il monitoraggio del riempimento della banchina.
I principali aggiornamenti del modello L2, tra cui una maggiore velocità di ritorno e una frequenza di campionamento più elevata per un migliore rilevamento degli oggetti, saranno un ulteriore vantaggio per il team di rilievo con drone dell’Everton.
La serie DJI M300 e la fotocamera P1 da 45MP, così come il DJI Mavic 3 Enterprise, sono stati impiegati sul posto per la fotogrammetria e le immagini visive.
Questi dati hanno permesso di monitorare regolarmente il cantiere, aggiornare i progressi e coordinare la logistica, e sono stati utilizzati nella suite immersiva di Laing O’Rourke per integrare un modello 4D dello stadio, al fine di visualizzare la sequenza di costruzione, valutare potenziali rischi o scontri e ottimizzare l’allocazione delle risorse.
Nel frattempo, i contenuti cinematografici aerei hanno contribuito a tenere aggiornati i fan e le parti interessate sui progressi.
Arran Scallion, responsabile del dipartimento UAV di Select, ha dichiarato: “I droni hanno svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo dell’Everton Stadium, apportando una moltitudine di vantaggi per la pianificazione, la previsione e la gestione del processo di costruzione”.
“Come parte dello sviluppo, abbiamo utilizzato l’L1 in loco, ma dopo aver testato l’L2, possiamo vedere che migliorerà ulteriormente i nostri flussi di lavoro”.
heliguy™ ha supportato l’integrazione dei droni nel progetto dello stadio dell’Everton, fornendo l’hardware e offrendo formazione sui droni, sui rilievi specifici e sulle normative.
Drone LiDAR nello sviluppo dello stadio Everton
Scallion ha descritto il LiDAR dei droni come una rivoluzione per l’industria delle costruzioni, in grado di acquisire “grandi quantità di dati in modo rapido e accurato” e di produrre rappresentazioni precise di nuvole di punti di strutture e ambienti complessi.
Il LiDAR è stato particolarmente importante durante i lavori di riempimento del Bramley-Moore Dock, che è stato riempito con 500.000 metri cubi di sabbia dragata dal Mare d’Irlanda per contribuire a creare una base solida per lo stadio.
Il DJI L1 ha mappato i livelli di sabbia in aumento, consentendo una pianificazione e un monitoraggio precisi del processo di riempimento in base ai requisiti del progetto.
L’immagine sottostante mostra un set di dati acquisiti con il DJI L1 ed elaborati tramite DJI Terra durante la fase di riempimento.
Il signor Scallion ha dichiarato: “Avevamo bisogno di informazioni in tempo reale per monitorare l’aumento dei livelli di sabbia. Il LiDAR ci ha permesso di raccogliere queste informazioni, in modo rapido e preciso, su base giornaliera e di fornire agli stakeholder le informazioni chiave”.
Il drone LiDAR ha anche aiutato a raccogliere informazioni precise sulle scorte e a monitorare i lavori di sbancamento.
“Abbiamo generato dati sui movimenti di terra e sulla volumetria”, ha detto Scallion.
“Questo è stato un valore inestimabile per un sito di queste dimensioni, che ha permesso di ottenere queste informazioni cruciali in modo più sicuro, efficiente ed economico rispetto ai metodi manuali tradizionali”.
L2 contro L1
Mentre la L1 è stata una colonna portante della flotta di Select, la L2 la sostituirà, grazie ai suoi aggiornamenti chiave.
La tabella seguente mostra le principali differenze di specifiche tra le due soluzioni.
| DJI Zenmuse L2 | DJI Zenmuse L1 | |
| Velocità di acquisizione dati consigliata | 15 m/s | 8 m/s a 13 m/s |
| Efficienza del sistema | L’area operativa di una singola missione può raggiungere i 2,5 km quadrati. Altitudine relativa: 150 m; velocità di volo: 15 m/s. | L’area operativa di una singola missione può raggiungere i 2 km quadrati. Altitudine relativa: 100 m; velocità di volo 13 m/s. |
| Campo di rilevamento | 450m @ 50% di riflettività, 0klx; 250m @ 10% riflettività, 100klx | 450m @ 80% di riflettività, 0 klx; 190m @ 10% di riflettività, 100 klx |
| Tasso di punti | Ritorno singolo: max. 240.000 pts/s; Ritorni multipli: max. 1.200.000 punti/s | Ritorno singolo: max. 240.000 pts/s; Ritorno multiplo: max. 480.000 punti/s |
| Precisione del sistema (specifiche dichiarate da DJI) | Orizzontale: 5 cm a 150 m; Verticale: 4 cm @ 150 m. Entrambi ad un’altitudine di volo di 150 m, velocità di volo di 15 m/s. | Orizzontale: 10 cm a 50 m; Verticale: 5cm @ 50m. Entrambi ad un’altitudine di volo di 50 m, velocità di volo di 10 m/s. |
| Modulo LiDAR: Precisione del Ranging | 2cm @ 150m | 3cm @ 100m |
| Precisione del sistema di navigazione inerziale | Precisione dell’imbardata: Tempo reale 0,2°, post-elaborazione 0,05°; Precisione di beccheggio/rotazione: In tempo reale 0,05°, post-elaborazione 0,025°. | Precisione dell’imbardata: Tempo reale 0,3°, post-elaborazione 0,15°; Precisione di beccheggio/rotazione: In tempo reale 0,05°, post-elaborazione 0,025°. |
| LiDAR: massimo ritorno supportato | 5 | 3 |
| LiDAR: frequenza massima di campionamento | 240 kHz per tutte le modalità, compresa la Penta | 240 kHz (modalità eco singola/doppia); 160 kHz (modalità eco tripla) |
| LiDAR: modalità di scansione (compreso il FOV) | Schema di scansione ripetitivo: 70° x 3°; Schema di scansione non ripetitivo: 70° x 75° | Schema di scansione ripetitivo: 70,4° x 4,5°; Schema di scansione non ripetitivo: 70,4° x 77,2 |
| Telecamera di mappatura RGB | 4/3 pollici; 20MP; Intervallo di scatto di 0,7 secondi | 1 pollice; 20MP; Intervallo di scatto di 2 secondi (minimo) |
Le capacità potenziate dell’L2 portano a:
- Aumento del tasso di ritorno e della frequenza di campionamento, migliorando la capacità dell’L2 di rilevare i piccoli dettagli.
- Maggiore efficienza: si vola più lontano e più in alto, inoltre l’L2 non richiede un periodo di 5-10 minuti per il riscaldamento dell’IMU.
- Nuvole di punti più dense, grazie al raggio più concentrato dell’L2. L’L2 ha una dimensione ridotta dello spot di 4 x 12 cm @100m, solo un quinto di quella dell’L1.
- Aumento del 30% del campo di misura.
- Set di dati migliorati e più realistici – raccolti in modo più efficiente, grazie al sensore di mappatura RGB più grande dell’L2 e all’intervallo di ripresa più veloce. Generazione di nuvole di punti a colori reali e distribuzione per la fotogrammetria.
Per confrontare le due soluzioni, la L2 e la L1 sono state fatte volare sopra lo stadio Everton, utilizzando un drone DJI M350 RTK. Sono stati raccolti i seguenti tipi di dati:
- Nadir, con la telecamera puntata verso il basso;
- Obliquo, per mappare le facciate;
- scansione manuale intorno agli elementi di interesse.
Set di dati L2 vs L1
I set di dati a confronto, visualizzati in DJI Terra, mostrano alcune differenze nei risultati ottenuti.
La nuvola di punti L2 contiene maggiori dettagli e chiarezza: La struttura del tetto è più definita, l’area dei posti a sedere è più completa e le gru hanno più forma.
Questo è il risultato della maggiore frequenza di campionamento e del fascio di luce più concentrato dell’L2, che consente di rilevare meglio i dettagli più piccoli e intricati.
Il responsabile GIS di heliguy™ ha dichiarato: “L’L2 ha migliorato le funzioni di visualizzazione e la qualità dei dati è nettamente migliorata se si confronta l’L2 con l’L1. I dati sono più puliti, con pochissimo rumore”.
Dopo l’elaborazione tramite DJI Terra, i dati possono essere inseriti in software di terze parti, come Terrasolid, per ulteriori manipolazioni.
Ad esempio, l’immagine qui sotto mostra come il set di dati è stato classificato in Terrasolid, in base a criteri quali terreno, pareti, tetto ecc. La procedura guidata della piattaforma esegue questo processo automaticamente, ma può essere eseguita manualmente per un’ulteriore pulizia.
E queste immagini mostrano come i dati possono essere trasformati in un Modello Digitale di Superficie…
… e un Modello digitale del terreno, ridotto alla sola superficie del suolo.
DJI L2 vs L1 Precisione
E per quanto riguarda la precisione?
Nei voli comparativi a 120 m, i risultati dell’L2 hanno superato quelli dell’L1.
Ciò è dimostrato dalle due tabelle di precisione riportate di seguito: La prima mostra i risultati dell’L2, mentre la seconda mostra i risultati dell’L1. In entrambi i voli sono stati utilizzati 10 punti di controllo.
Tabella di precisione L2
| GCP | Easting | Northing | Known Z | Laser Z | Dz |
| 1 | 333354.589 | 392605.931 | 6.748 | 6.733 | -0.015 |
| 2 | 333661.741 | 392595.724 | 7.305 | 7.301 | -0.004 |
| 3 | 333340.232 | 392595.667 | 6.876 | 6.899 | +0.023 |
| 4 | 333245.281 | 392454.656 | 6.620 | 6.597 | -0.023 |
| 5 | 333309.760 | 392379.181 | 6.345 | 6.332 | -0.013 |
| 6 | 333578.549 | 392291.515 | 6.979 | 7.005 | +0.026 |
| 7 | 333437.283 | 392237.129 | 6.720 | 6.769 | +0.049 |
| 8 | 333379.285 | 392221.457 | 6.950 | 6.977 | +0.027 |
| 9 | 333582.585 | 392211.304 | 7.368 | 7.218 | -0.150 |
| 10 | 333366.341 | 392195.183 | 7.114 | 7.153 | +0.039 |
| Average Dz: -0.004 Absolute Error: 0.037 |
Tabella di precisione L1
| GCP | Easting | Northing | Known Z | Laser Z | Dz |
| 1 | 333354.589 | 392605.931 | 6.748 | 6.762 | +0.014 |
| 2 | 333661.741 | 392595.724 | 7.305 | 7.358 | +0.053 |
| 3 | 333340.232 | 392595.667 | 6.876 | 6.946 | +0.070 |
| 4 | 333245.281 | 392454.656 | 6.620 | 6.614 | -0.006 |
| 5 | 333309.760 | 392379.181 | 6.345 | 6.414 | +0.069 |
| 6 | 333578.549 | 392291.515 | 6.979 | 7.034 | +0.055 |
| 7 | 333437.283 | 392237.129 | 6.720 | 6.822 | +0.102 |
| 8 | 333379.285 | 392221.457 | 6.950 | 7.014 | +0.064 |
| 9 | 333582.585 | 392211.304 | 7.368 | 7.386 | +0.018 |
| 10 | 333366.341 | 392195.183 | 7.114 | 7.207 | +0.093 |
| Average Dz: +0.053 Absolute Error: 0.054 |
I risultati mostrano che l’L2 ha ottenuto una maggiore precisione verticale rispetto all’L1.
Ciò significa che i voli possono essere condotti più in alto, con conseguente maggiore efficienza del processo. L’L2 è in grado di volare a una velocità superiore (15 m/s) rispetto all’L1 (consigliato tra 8 e 12 m/s) per ridurre ulteriormente i tempi di rilievo.
Scallion ha dichiarato: “I miglioramenti del sensore consentono di volare più velocemente per una maggiore efficienza e di raccogliere dati più accurati, anche quando si vola più in alto”.
“L’aumento delle traiettorie di volo non solo aumenta la velocità di raccolta dei dati, ma significa anche che possiamo volare più lontano dalle persone, migliorando la sicurezza.
“La fotocamera RGB migliorata insieme al modulo LiDAR ci permette di raccogliere contemporaneamente immagini LiDAR e ad alta risoluzione, e di vederle fianco a fianco durante la missione, per ottenere dati più solidi e precisi.
“I dati successivi possono essere elaborati rapidamente attraverso DJI Terra”.
Per il team dell’Everton Stadium, l’aggiornamento di L2 porta una serie di vantaggi e aiuterà ulteriormente i flussi di lavoro di raccolta dati LiDAR e fotogrammetrici.
Scallion ha dichiarato: “heliguy™ è stato di grande supporto nell’indirizzarci verso le ultime tecnologie e nell’aiutarci a comprendere i vantaggi delle varie soluzioni offerte da DJI”.
“Il LiDAR fornisce una rappresentazione completa del cantiere, con dimensioni precise, e offre preziose indicazioni ad architetti, ingegneri e project manager, garantendo una solida base per la pianificazione e la progettazione del progetto.
“Il drone accelera l’acquisizione e l’analisi dei dati, facilitando un migliore processo decisionale e riducendo gli errori di progettazione, consentendo ai progetti di costruzione di rispettare i tempi e il budget previsti e assicurando il mantenimento dei più elevati standard qualitativi per tutta la durata del progetto.”
Utilizzo dei dati del drone per integrare il gemello digitale
I dati LiDAR dei droni hanno svolto un ruolo fondamentale, ma anche altri metodi di acquisizione dei dati da parte dei droni sono stati fondamentali durante lo sviluppo dello stadio.
I droni sono stati impiegati per monitorare i progressi e tracciare l’evoluzione della costruzione, come dimostrano queste immagini.
I dati dei droni sono stati utilizzati anche in combinazione con un modello di costruzione digitale 4D dello stadio costruito su una piattaforma software di terze parti, Synchro.
Il modello è collegato a informazioni dettagliate sul programma di costruzione e ai dati dei droni in tempo reale.
Permette al team di Laing O’Rourke di monitorare e gestire il progetto, di valutare i potenziali rischi o i contrasti nel programma e di identificare le opportunità di efficienza che non sarebbero state individuate con metodi più tradizionali.
Il modello di lavoro può essere consultato dalla forza lavoro in cantiere, tramite telefoni e tablet, eliminando i rischi e garantendo la certezza del progetto.
Gareth Jacques, direttore di progetto per Laing O’Rourke all’Everton Stadium, ha dichiarato: “La tecnologia dei droni è stata ampiamente utilizzata in questo progetto.
“Oltre ai normali video e aggiornamenti sull’avanzamento dei lavori, l’abbiamo utilizzata nella nostra suite immersiva, un’area digitale in cui coordiniamo i lavori di costruzione, la logistica, i movimenti degli impianti e le gru.
“Possiamo guardare il nostro modello digitale in 4D, il nostro programma di costruzione nel suo formato tradizionale, e poi possiamo utilizzare la tecnologia dei droni per vedere a che punto siamo in termini di realtà. Questo ci offre uno spettro completo in termini di teoria, modello e realtà, e si è dimostrato estremamente efficace.
“Ha aiutato i nostri processi di gestione della costruzione, consentendoci di visualizzare la sequenza di costruzione, di valutare i rischi potenziali o gli scontri nel programma e di migliorare la collaborazione tra la catena di fornitura e i nostri appaltatori diretti.
“Abbiamo le informazioni a portata di mano ed è uno strumento quotidiano nell’ambito del processo di gestione”.
I droni si sono rivelati utili per le comunicazioni esterne e gli aggiornamenti ai tifosi, come mostra il video qui sotto che celebra l’installazione dei tornelli del campo.
Jacques ha dichiarato: “Le riprese con il drone sono state fondamentali per aggiornare i fan e i clienti. Ci ha aiutato a comunicare ciò che stiamo per consegnare o ciò che è stato realizzato, e fornisce una fonte di realtà rispetto ai disegni in 2D”.
Lo stadio – il più grande progetto privato in costruzione nel Regno Unito – dovrebbe essere completato prima dell’inizio della stagione calcistica 2024/25.
Lo stadio fungerà da catalizzatore per oltre 650 milioni di sterline di riqualificazione più ampia nella zona nord di Liverpool, tra cui Liverpool Waters e il Ten Streets Developments.
Una volta completata, l’arena attirerà più di 1,4 milioni di visitatori in più in città ogni anno, iniettando decine di milioni di sterline nell’economia locale attraverso la vendita al dettaglio, il turismo e l’occupazione degli alberghi.