DRONI PER MONITORAGGIO EROSIONE COSTIERA

  • I droni raccolgono dati accurati e ripetibili, fornendo informazioni vitali sull’erosione costiera e su come mitigarla;
  • I dati vengono raccolti in modo molto più sicuro con un drone, rispetto al rilevamento manuale su una parete rocciosa che potrebbe essere a rischio di crollo;
  • Prima dei droni, ci sarebbe voluto un giorno per acquisire dati su un tratto di scogliera di 1500 metri; utilizzando il drone DJI Matrice si impiegano 24 minuti – aumentando l’efficienza e riducendo i costi;
  • I rilievi condotti con i droni forniscono una serie di dati, come il modello 3D, che permettono di approfondire la comprensione del fenomeno.
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Sbattuta dall’acqua del mare e colpita da venti impetuosi, la costa è sottoposta a un costante attacco da parte dell’erosione.

Il 30% del litorale sta scomparendo e gli scienziati temono che questo fenomeno possa accelerare con l’innalzamento del livello del mare provocato dai cambiamenti climatici e l’intensificarsi di fenomeni meteorologici estremi.

È una previsione allarmante. E la crisi non è limitata a una singola nazione: è un problema globale.

Ma negli ultimi anni è emersa una nuova tecnologia nella lotta contro il riallineamento delle coste: I droni.

Monitoraggio dell'erosione costiera con droni

I veicoli aerei senza pilota vengono impiegati per raccogliere dati accurati e ricchi di informazioni che forniscono elementi vitali sul tasso di erosione lungo la costa e sui rischi associati, nonché sui modi migliori per mitigarli.

Un’alternativa ai metodi tradizionali, i droni raccolgono queste informazioni in modo più rapido, sicuro ed economico, e forniscono serie di dati più variegate e robuste per una comprensione più approfondita, aiutando i professionisti a fare scelte migliori sulla protezione della costa.

Per il rilievo e il monitoraggio delle scogliere, i droni sono uno strumento rapido e versatile. Aumentano la sicurezza, la velocità di raccolta dei dati e le possibilità di output.

I droni consentono inoltre alle squadre di rispondere a una frana in modo sicuro, rapido e affidabile per valutare i danni e l’area interessata.

Metodi tradizionali e con i droni per il rilevamento

I droni e i carichi utili utilizzati per il rilevamento delle erosioni costiere

Il drone DJI M210 con la telecamera Zenmuse X4S è stato utilizzato con successo per i rilevamenti lungo la costa di Norfolk, nel Regno Unito.

dji_M210

Nel corso degli anni, alcune parti della scogliera sono state devastate dal Mare del Nord, con la perdita di case e terreni agricoli di prima qualità, prima della costruzione di un argine protettivo in roccia nel 2015.

Per aiutare il Consiglio distrettuale di North Norfolk ad adottare queste misure protettive e preventive, il Gruppo NPS ha misurato l’erosione costiera in siti chiave lungo la costa di North Norfolk per diversi anni.

Nel 2018, l’azienda ha adottato la tecnologia dei droni per questo compito, passando dal metodo originale che prevedeva che i rilevatori camminassero e misurassero manualmente il bordo della scogliera utilizzando un GPS in modalità RTK.

Sicurezza migliorata

In precedenza, l’agrimensore prendeva manualmente i punti lungo la scogliera, camminando a un minimo di due metri di distanza dal bordo della scogliera in caso di tempo sereno e di più se necessario.

I rischi, per quanto ovvi, erano gestiti: Camminare lungo una scogliera in cattive condizioni e a rischio di crollo a causa di un cedimento richiedeva un’attenta valutazione dei rischi, che richiedeva tempo.

Il drone ha cambiato la situazione, coprendo queste aree potenzialmente pericolose, in modo che il personale non dovesse farlo.

Maggiore efficienza

Camminare lungo la cima della scogliera richiedeva tempo e lavoro.

Ad esempio, una squadra di rilevatori potrebbe impiegare la maggior parte della giornata per acquisire dati su un tratto di scogliera di 1500 metri. Inoltre, i dati sarebbero stati limitati, producendo solo una mappa 2D dell’area di rilevamento.

Utilizzando il drone, il team ha coperto lo stesso tratto in soli 24 minuti. Volando a 100 metri di altezza, effettuando due voli di 12 minuti, catturando un totale di 763 immagini con una distanza di campionamento al suolo (GSD) di 2,5 cm/pixel.

Monitoraggio dell'erosione costiera con droni

Dati di migliore qualità

In parole povere, i droni hanno permesso di raccogliere dati di migliore qualità, che a loro volta hanno consentito alle autorità locali di prendere decisioni più informate.

Prima dei droni, il metodo di camminare sul bordo della scogliera presentava numerosi limiti per l’acquisizione dei dati: In primo luogo la mancanza di precisione e l’impossibilità di verificare l’accuratezza dei risultati ottenuti.

Le strutture irregolari sono sempre state difficili e lunghe da rilevare con precisione, quindi il sistema dei droni ha migliorato l’accuratezza oltre misura.

Sebbene i risultati fossero accettabili per il compito, mancavano le opzioni per la presentazione dei dati al cliente.

Era possibile produrre solo risultati planimetrici, che mostrassero la posizione orizzontale degli elementi. Si poteva solo offrire un file *.dxf con una singola linea che indicava la posizione attuale della scogliera.

Ma tutto questo è cambiato con il drone.

Equipaggiato con la telecamera X4S, l’M210 è stato in grado di volare a bassa quota e vicino al bordo della scogliera per raccogliere dati precisi che potevano essere esportati in vari modi per una serie di analisi.

Gli output generati sulle scogliere comprendevano file di nuvola di punti, ortofoto, modelli digitali di elevazione e modelli digitali di superficie. Questi dati possono essere trasformati in mappe e modelli 2D e 3D, per informare meglio le autorità locali sulle future misure correttive.

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Questi dati – tutti con un’accuratezza da rilievo – possono essere utilizzati per valutare la distanza e il rischio per le proprietà o altri beni, e la riproduzione realistica in 3D facilita la comprensione per tutte le parti coinvolte nella manutenzione della scogliera.

Tutti questi dati possono essere integrati direttamente in un pacchetto CAD o GIS per diverse analisi.

Dati ripetibili

La misurazione dell’erosione costiera è un processo costante, che richiede un monitoraggio e aggiornamenti regolari. I droni hanno permesso di raccogliere questi dati ripetibili, eliminando le congetture nel processo.

Ogni sei mesi vengono fornite informazioni aggiornate sullo stato di riallineamento delle scogliere a causa dell’erosione marittima. Utilizzando il drone, si ripete la stessa traiettoria di volo alla stessa altitudine con gli stessi GCP (Ground Control Points) per ottenere lo stesso GSD. Questo permette di raccogliere ogni anno risultati di qualità e tangibili, e di mostrare cosa è cambiato nel tempo, come dimostrano le immagini qui sotto.

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In precedenza, a causa del rischio di crollo dalla scogliera, i rilevatori dovevano tenersi a distanza di sicurezza dal bordo. Questo metodo manuale non forniva un livello elevato di dati accurati o ripetibili, poiché il rilevatore camminava accanto alla scogliera e seguiva ogni volta un percorso leggermente diverso.

Ma il drone lo fa autonomamente, seguendo ogni volta la stessa traiettoria di volo predefinita, fornendo dati di qualità ripetibili e comparabili”.

Utilizzo dei dati dei droni per la gestione delle coste

Scopri come i droni permettono di gestire le coste.

L’uso della tecnologia dei droni da parte del team per monitorare il riallineamento delle scogliere e i cambiamenti climatici sulla costa del North Norfolk ha contribuito a informare e modellare la pianificazione della gestione costiera nel North Yorkshire.

Ad esempio, i dati del drone hanno aggiunto informazioni alle autorità locali per la gestione del riallineamento costiero, facendo guadagnare tempo alla comunità per gestire il cambiamento costiero.

Si tratta di un ottimo esempio di come la tecnologia dei droni possa essere utilizzata per aumentare l’impegno della comunità nel processo decisionale e per aiutare ad affrontare questioni importanti e tecniche di pianificazione dell’erosione sulla costa.

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La grande varietà di risultati generati dal drone – sia in 2D che in 3D – facilita il processo decisionale del cliente su quali debbano essere le sue azioni future in merito. Inoltre, questi set di dati sono omogenei, non generici, come quelli ottenuti con i metodi classici.

L’uso del drone ha eliminato i rischi per gli ispettori, ha ridotto i tempi di permanenza sul posto e di conseguenza ha permesso di risparmiare sui costi, oltre a migliorare i dati e la capacità di produrre piani/sezioni CAD più significativi in qualsiasi punto della traiettoria di volo del drone.

Questo ha migliorato il rapporto qualità-prezzo e ha aiutato i professionisti a fare scelte migliori per la protezione della costa.

I migliori droni per misurare l’erosione costiera

Esistono numerosi droni e carichi utili ideali per il rilievo costiero.

DJI Matrice 30 e Matrice 30T

La serie M30 è la nuova generazione di droni commerciali di DJI.

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CARATTERISTICHE PRINCIPALI:

  • Ricarica rapida – Il DJI M30 si ricarica automaticamente nel suo dock e sarà pronto a volare dopo soli 25 metri dall’atterraggio.
  • Design impermeabile – Il dock è classificato IP55 e i componenti interni IP67, il che lo rende impermeabile e antipolvere anche quando è aperto.
  • Adattabilità all’ambiente – L’interno del dock M30 è climatizzato per garantire temperature di ricarica sicure anche quando il clima esterno è compreso tra -35 e 50 gradi Celsius.
  • Connettività 4G – La connettività del Dock può essere ampliata con un dongle 4G esterno opzionale.
  • Alimentazione di emergenza – In caso di interruzione di corrente, la batteria interna del dock subentra e mantiene il dock operativo per garantire che l’M30 arrivi a destinazione.

Design del DJI Matrice 30

  • Grado di protezione IP55 per prestazioni eccezionali in ambienti difficili, compresi quelli umidi.
  • Temperature di funzionamento da -20° C a 50° C.
  • Telecamera pilota con visuale in prima persona migliorata per condizioni di scarsa illuminazione.
  • Atterraggio di emergenza a tre eliche, Health Management System, sensori di evitamento ostacoli a sei vie.
  • La trasmissione OcuSync 3 Enterprise a quattro antenne garantisce una forte ridondanza e supporta il backup del collegamento LTE, in presenza di terreni e condizioni di lavoro complesse.
  • Design leggero integrato e pieghevole (3,7 kg di peso al decollo), facile da dispiegare, riporre e trasportare ovunque.
  • Il nuovo design della batteria TB30 autoriscaldante è in grado di supportare almeno 400 cicli di carica e consente un tempo di volo di 41 minuti.
  • La custodia di ricarica intelligente BS30 consente di caricare rapidamente la batteria dal 20% al 90% in 30 minuti.
  • Nuovo sistema autobloccante e ripiegabile con la semplice pressione di un pulsante.

Camere del DJI Matrice 30

La serie M30 è disponibile in due versioni, la M30 e la M30T.

Il modello M30 è dotato di una telecamera zoom con sensore CMOS da 1/2″ da 48 megapixel con zoom ottico da 5x a 16x e digitale da 200x, una telecamera grandangolare da 12 megapixel, una risoluzione video 4K/30 fps con foto 8k e un telemetro laser in grado di fornire le coordinate precise di oggetti distanti fino a 1.200 metri.

L’M30T è dotato di una telecamera termica radiometrica aggiuntiva da 640 x 512 px. Dispone inoltre di una modalità di super-risoluzione dell’immagine a infrarossi 1280 x 1024.

DJI M300 RTK e fotocamera per fotogrammetria P1

L’M300 RTK è la piattaforma commerciale di punta di DJI.

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Le sue caratteristiche principali includono un’autonomia di volo fino a 55 minuti, un grado di protezione IP45 e funzioni di sicurezza di volo e ridondanza migliorate. È un velivolo altamente versatile che può essere utilizzato per una serie di scenari di missione e ha la capacità di trasportare fino a tre carichi utili contemporaneamente.

Uno di questi carichi utili è la DJI Zenmuse P1, una fotocamera specializzata e dedicata alla fotogrammetria.

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La fotogrammetria prevede l’acquisizione di fotografie ad alta risoluzione per ricreare un’area di indagine. Queste immagini vengono elaborate e unite insieme utilizzando un software sofisticato per creare modelli 3D realistici, georeferenziati e misurabili del mondo reale.

Il P1 è perfetto per questo, grazie al suo sensore full-frame da 45MP ad alta risoluzione. Altre caratteristiche chiave sono:

  • Ottenere precisioni orizzontali di 3 cm e verticali di 5 cm, senza GCP;
  • Copertura di 3 km² in un solo volo;
  • Gimbal stabilizzato a 3 assi con Smart Oblique Capture, ideale per i siti in rilievo di grandi dimensioni;
  • Otturatore meccanico globale con velocità di otturazione di 1/2000 secondi;
  • Obiettivi intercambiabili a fuoco fisso (24/35/50 mm).

Il P1 può essere utilizzato insieme al pacchetto software di mappatura DJI Terra.

DJI M300 RTK e sensore L1 LiDAR

Il LiDAR è una tecnica di rilevamento preziosa per il monitoraggio dell’erosione costiera, che crea nuvole di punti altamente accurate che possono essere convertite in modelli 3D. È particolarmente efficace per la creazione di Modelli Digitali del Terreno (DTM); un modello della terra nuda (senza oggetti/edifici) contenente dati altimetrici del terreno.

Storicamente, il LiDAR è stata una tecnica costosa e complessa da utilizzare, ma il recente rilascio del DJI Zenmuse L1 ha spinto il LiDAR per droni in una sfera più accessibile e conveniente.

L’L1 è una soluzione multiuso, dotata di un modulo LiDAR, di una fotocamera RGB da 20MP e di una IMU ad alta precisione. È stato progettato per il drone M300 RTK.

Le sue caratteristiche principali includono:

  • Copre fino a 2 km² in un solo volo
  • Grado di protezione dalle intemperie IP44
  • Supporta tre ritorni
  • Velocità di rilevamento di 240.000 punti/s
  • 5 cm di precisione verticale / 10 cm di precisione orizzontale
  • Raggio di rilevamento di 450 m
  • LiveView della nuvola di punti

L1 può essere utilizzato anche in combinazione con DJI Terra. Ciò consente ai rilevatori di accedere a dati 3D, dettagli di strutture complesse e ricostruzioni visive precise.

DJI Phantom 4 RTK

Il DJI Phantom 4 RTK è una soluzione di rilievo appositamente costruita, particolarmente adatta alle missioni a bassa quota. Rappresenta un’ottima opzione per chi è alle prime armi con la mappatura aerea e/o per chi deve coprire siti di rilevamento più piccoli.

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Le sue caratteristiche principali includono:

  • Modulo RTK
  • Sensore CMOS da 1″ da 20 MP
  • L’otturatore meccanico riduce il rischio di sfocatura da rolling shutter
  • Sistema TimeSync, che allinea il controller di volo, la fotocamera e il modulo RTK
  • Compatibile con DJI Terra