STRABAG impiega il DJI Phantom 4 RTK per il rilievo delle costruzioni per creare modelli 3D precisi
La rete autostradale europea si estende per 80.000 km e attraversa più paesi. Nel 2017, la Germania si è classificata seconda in Europa e in tutto il mondo con 12.996 km di autostrade, facendo della Germania un paese di transito principale per milioni di autovetture e camion diretti verso destinazioni nell’Europa orientale o meridionale, creando un forte stress per le strutture esistenti.
Il ministero federale tedesco dei trasporti ha condotto un’analisi completa dell’aumento previsto del traffico dal 2010 fino al 2030, calcolando un aumento del numero di passeggeri-chilometri del 12% e delle tonnellate-chilometri del 38%. Concludendo l’esigenza di rinnovamento ed estensione della rete di trasporti tedesca, il ministero ha raccomandato un investimento pubblico di 270 miliardi di euro entro il 2030 nel suo piano federale delle infrastrutture di trasporto. Quasi il 75% dell’investimento è destinato a coprire il rinnovo e l’estensione delle autostrade e delle strade federali.
Per soddisfare la crescente domanda di infrastrutture di trasporto migliorate, i team hanno cercato nuove tecnologie per aumentare l’efficienza. Durante questo processo, molti appaltatori hanno impiegato droni sul posto per creare mappe di siti regolari e condurre missioni di rilevamento più rapidamente.
STRABAG – Specialisti nella costruzione di lavori stradali
L’esecuzione del piano del ministero è un’impresa stimolante che richiede una pianificazione e un coordinamento a lungo termine delle imprese e degli specialisti del settore privato per completare questi progetti di costruzione stradale su larga scala.
STRABAG SE, il sesto gruppo di costruzioni più grande d’Europa, e la sua controllata tedesca STRABAG AG sono i principali attori nella costruzione di infrastrutture di trasporto, che rappresentano il 37% del volume di produzione di STRABAG. Con oltre 100 anni di esperienza e oltre 70.000 dipendenti in tutto il mondo, STRABAG ha meritato la sua posizione di primo piano sul mercato per buone ragioni. E’ in vantaggio sull’innovazione tecnologica.
I team di STRABAG lavorano in parallelo su 9.100 progetti di costruzione in tutta Europa, con 4.900 di loro in Germania. Insieme, questi progetti aggiungono fino a 600 km di autostrade in costruzione o ristrutturazione, che richiedono flussi di lavoro e comunicazioni efficienti per mantenere questi progetti in tempo e nel budget. Pertanto, la pianificazione del terreno precisa svolge un ruolo cruciale nella gestione e nella garanzia della qualità dei progetti di costruzione.
La business unit Digital Survey e UAV STRABAG hanno implementato droni per clienti interni ed esterni per mappare i progetti risparmiando tempo e costi dal 2015. Poiché questa tecnologia è stata implementata per un numero crescente di clienti, sono sorte nuove applicazioni che richiedono elevata precisione. Per soddisfare queste esigenze di precisione, STRABAG ha aggiunto il nuovo Phantom 4 RTK agli strumenti degli ispettori.
La costruzione dell’autostrada A3 della Germania vicino alla città di Würzburg è uno degli attuali progetti a lungo termine di STRABAG. A partire dal 2014, che dovrebbe essere completato nel 2021, STRABAG sta estendendo l’autostrada da due a tre corsie, costruendo un nuovo tunnel per l’insonorizzazione e sostituendo un ponte deteriorato, e altro ancora. Questi miglioramenti vengono implementati su più chilometri dell’autostrada, su terreni complessi con pendenze ripide e numerosi tornanti. Con un progetto su larga scala come Würzburg che richiede molti anni, l’efficiente rilevamento del sito è una priorità per il team di STRABAG, che consente loro di pianificare e monitorare i progressi in modo accurato.
“L’uso di droni per la mappatura delle costruzioni ha molti vantaggi. La loro integrazione cambia il nostro flusso di lavoro e semplifica molti passaggi operativi. I metodi di rilevamento convenzionali forniscono anche modelli 3D, ma i modelli di terreno digitali creati dai dati dei droni forniscono una densità di punti più elevata, pertanto la realtà è descritta in modo molto più dettagliato “, afferma Thomas Gröninger, Responsabile della Digital Object Survey della Business Unit e UAV.
DJI Phantom 4 RTK – Un cambio di gioco per il rilievo delle costruzioni
Oggi in STRABAG i droni sono uno strumento comune per alcuni aspetti della mappatura delle costruzioni. I droni hanno dimostrato di essere superiori ai tradizionali metodi di rilevamento precedenti in determinati ambienti, ad esempio in progetti con scarsa vegetazione, disponibilità di GPS e luce solare notevole. Tuttavia, ottenere risultati di rilevamento precisi (ovvero fino a 3 cm di accuratezza) con un drone non RTK/PPK richiede il posizionamento di un massimo di 40 punti di controllo al suolo (GCP) per chilometro quadrato, che richiederebbero diverse ore.
Il nuovo DJI Phantom 4 RTK è dotato di un sistema di navigazione e posizionamento centimetrico integrato e di un sistema di imaging ad alte prestazioni che supporta sia soluzioni RTK che PPK. Per fornire immagini per risultati di rilievo eccezionali, il Phantom 4 RTK registra i parametri di obiettivi calibrati in fabbrica insieme a posizione, altitudine e altri dati su ciascuna foto, facendo corrispondere i dati di posizionamento al centro del sensore CMOS della fotocamera utilizzando il nuovo sistema TimeSync. Utilizzando il modulo di posizionamento RTK (GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a e BeiDou B1 B2) il Phantom 4 RTK riduce potenzialmente la quantità necessaria di GCP a 0. Per scopi di gestione della qualità 3-5 GCP per chilometro quadrato sono ampiamente accettati nel settore. Quando si utilizza Phantom 4 RTK con un numero inferiore di GCP, i topografi possono ottenere un lieve aumento dell’accuratezza e risparmiare almeno il 75% del tempo di configurazione GCP.
Per utilizzare tutti i vantaggi del sistema completamente integrato, i topografi della modalità RTK utilizzano i servizi di rete RTK. Per ottenere risultati ancora più accurati, specialmente in aree con cattiva copertura della rete mobile, è possibile collegare facilmente la Mobile Station GNSS ad alta precisione D-RTK 2.
Costruito per i topografi
Per spiegare in profondità il funzionamento interno del DJI Phantom 4 RTK, il drone acquisisce i dati di osservazione satellitare originali nonché i dati delle effemeridi e li memorizza in un file PPKRAW.bin in formato RTCM 3.2. Inoltre, il Phantom 4 RTK converte i dati satellitari al volo nel formato RINEX (Receiver Independent Format) e scrive i dati in un file RINEX.obs. Grazie alla sincronizzazione interna della posizione GNSS e della telecamera, il file Timestamp.MRK fornisce una registrazione della posizione dell’immagine estremamente precisa. Tutti i dati rilevanti per l’operazione sono memorizzati su una scheda Micro-SD in un’unica cartella per ogni missione. La coerenza dei dati del Phantom 4 RTK ha ridotto il tempo necessario per convalidare i dati e i risultati in un flusso di lavoro di post-elaborazione efficiente con regolazioni manuali minime o nulle.
Senza GCP, la precisione orizzontale ottenibile è fino a 3 cm e la precisione verticale fino a 5 cm all’interno della rete di riferimento globale WGS84 utilizzata dal Phantom 4 RTK. Nelle aree prive di copertura della rete mobile, il Phantom 4 RTK consente ai topografi di utilizzare PPK per la successiva valutazione mantenendo la stessa accuratezza fornita da RTK.
“Quando si imposta la traiettoria di volo, è necessario selezionare l’altitudine e sovrapposizione. Il P4R offre un’app integrata per la pianificazione del volo nel radiocomando, compresi tutti i parametri di rilevamento rilevanti per rendere la pianificazione del volo facile ed efficiente “, afferma Philipp Mielke, Business Object Digital Sondaggio Teamleader e UAV presso STRABAG.
Il Phantom 4 RTK è stato progettato per rendere la mappatura con i droni facile, comoda ed efficiente con la possibilità di volare per un massimo di 30 minuti, consentendo agli utenti di mappare una vasta area in un solo volo. Anche se l’area è troppo grande per essere mappata con una singola carica della batteria, la funzione Ripresa funzionamento dell’app GS RTK riprende automaticamente la missione dopo che la batteria è stata sostituita. Phantom 4 RTK fa risparmiare anche più tempo, volando più a lungo e con velocità. La capacità di volare a un’altezza consistente su terreni complessi e specifiche funzioni di mappatura dei corridoi sono grandi miglioramenti per i topografi. DJI Mobile SDK abilita queste funzionalità.
Elaborazione dati
I dati acquisiti possono essere facilmente integrati in software di fotogrammetria di terze parti, offrendo cloud di punti e modelli 3D accettabili dall’industria. Philipp Mielke sottolinea che “le soluzioni per caricare i dati dei droni da un laptop sul posto al cloud per l’elaborazione sono un altro passo per rendere innovativo il rilevamento sul posto. Rende i topografi indipendenti dalle distanze geografiche tra il cantiere e il loro ufficio per consentire un’elaborazione dei dati immediata e potente. “Visualizzando il modello 3D nel cloud poco dopo che i dati sono stati acquisiti consente agli ingegneri sul posto di rivedere i lavori di costruzione e inizializzare le fasi successive.
Grazie ai dati di indagine altamente dettagliati e completi, i topografi e i tecnici CAD possono essere certi di raccogliere tutti i dati in una volta sola senza dover tornare al cantiere per raccogliere ulteriori informazioni, risparmiando così tempo. Dopo aver elaborato i cloud di punti 3D dalle foto catturate dai droni, i dati vengono post-elaborati in base ai singoli requisiti del progetto. I flussi di lavoro iniziali tipici includono la classificazione del cloud di punti per filtrare gli oggetti indesiderati come vegetazione, veicoli e oggetti artificiali, la vettorizzazione e l’estrazione delle caratteristiche. I dati elaborati vengono quindi utilizzati per il terreno digitale e la modellazione di superfici, i calcoli di massa e di volume e il Building Information Modeling (BIM).
Oltre ai risultati 3D, è possibile creare ortofoto 2D con software di terze parti per fornire panoramiche eccellenti di grandi cantieri da una vista a volo d’uccello. Entrambi i dati 2D e 3D sono anche una buona base per iniziare dei progetti pionieristici, guidando il coordinamento regolare e le revisioni.
Droni – Digitalizzazione del settore delle costruzioni
I modelli 3D generati dal drone offrono una varietà di opzioni di analisi e valutazione. A seconda della precisione richiesta, i casi d’uso più comuni sono il monitoraggio, l’ispezione, la documentazione e il monitoraggio del progresso della costruzione. Tutto quanto sopra è realizzato con droni nel cantiere di Würzburg.
“STRABAG cerca di espandere l’utilizzo dei droni per i progetti di costruzione a livello globale. Attualmente impieghiamo 170 topografi in Germania e 300 in tutta Europa. Il nuovo DJI Phantom 4 RTK è un drone facile da usare e versatile con funzionalità di rete RTK integrate. Questa combinazione consentirà a STRABAG di dotare più team di droni per rendere i flussi di lavoro di rilevamento delle costruzioni più rapidi ed efficienti “, riassume Thomas Gröninger. “DJI Phantom 4 RTK è un’aggiunta essenziale alla cassetta degli attrezzi del topografo e assumerà un ruolo importante nel processo di digitalizzazione del settore edile”.