Utilizzo delle immagini UAV a supporto della pianificazione territoriale

L'interesse di questi ultimi anni verso i sistemi di pilotaggio remoto UAV (Unmanned Aerial Vehicle) da parte della comunità scientifica, degli sviluppatori di software e dei professionisti della geomatica ha portato questi sistemi ad essere utilizzati, sempre più diffusamente in diversi campi dell'ingegneria e dell'architettura grazie, soprattutto, alla loro flessibilità d'utilizzo e al basso costo rispetto ai tradizionali sistemi di rilievo fotogrammetrici aerei che utilizzano costose camere metriche digitali o sensori LiDAR. [Samad, 2013]. I sistemi UAV sono stati utilizzati prima in ambito militare e poi in quello civile, dove le maggiori applicazioni sono per l'agricoltura di precisione e per le attività forestali, per l'archeologia ed il rilievo del patrimonio culturale, per il rilievo ambientale e per la modellazione 3D [Remondino, 2011]. In generale i voli UAV sono di tipo nadirale, ovvero con l'asse della camera diretto lungo la verticale, e garantiscono una sovrapposizione longitudinale tra le immagini e una trasversale tra le strisciate permettendo così la ricostruzione 3D del territorio/oggetto ripreso. Questo tipo di voli cade un pò in difetto per la modellazione 3D delle città o di agglomerati urbani, nei quali è fondamentale la ricostruzione completa degli edifici, comprese le facciate ed il footbuilding. In questi casi, per migliorare il modello 3D, il volo UAV nadirale può essere integrato con nuvole di punti provenienti da rilievi geomatici terrestri quali ad esempio rilievi con il Laser Scanner Terrestre (TLS) o con la più classica fotogrammetria terrestre, riuscendo ad ottenere un modello 3D molto più accurato e completo. [Persad, 2015; Cheng, 2013]. Ovviamente questa integrazione comporta tempi di rilievo più lunghi e costi aggiuntivi di personale e attrezzatura. Per ovviare a ciò, in questi ultimi anni, sono iniziate le sperimentazioni di integrazione dei voli UAV nadirali con i voli cosiddetti obliqui acquisendo, quindi, oltre alle immagini con asse della camera nadirale, anche le immagini con asse della camera inclinata rispetto alla posizione nadirale. I risultati ottenuti fino ad oggi, sembrano dimostrare un effettivo miglioramento nella ricostruzione 3D city model con una migliore inclusione delle facciate e del footbuilding. La sperimentazione che viene presentata in questo articolo riguarda proprio lo studio delle potenzialità dell'utilizzo di immagini provenienti da voli effettuati con sistemi UAV, sia in modalità nadirale che in modalità obliqua, per la misura degli edifici quali altezze, aree e volumi, finalizzate alla determinazione dei parametri edificatori in relazione alla redazione di piani pianificatori urbanistici e particolareggiati del territorio urbano e sub-urbano. Negli studi pianificatori urbanistici, infatti, la conoscenza delle dimensioni volumetriche e areali degli edifici è di notevole importanza e spesso non esistono cartografie aggiornate e/o a scala adeguata per la loro determinazione. In casi come questi, quindi, i sistemi UAV possono fornire un notevole aiuto, sia in termini di tempi di acquisizione e di elaborazione, sia in termini di costo. A tal fine sono stati eseguiti due diversi voli da UAV con camera ad asse nadirale e ad asse obliquo (45°). Il volo nadirale (denominato I caso studio) ha interessato un'area di circa 3.5 ha su cui ricadevano 30 fabbricati, mentre il secondo volo (II caso studio), eseguito sia con camera nadirale che con camera obliqua, è stato realizzato su un singolo edificio. Nel primo volo si sono studiate le potenzialità e le accuratezze di un volo nadirale, quindi speditivo e di facile esecuzione, per la determinazione dei parametri volumetrici di una zona edificata. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli provenienti dal Database Geotopografico (DBGT) in scala 1:2000 (2K) dell'area e con dati da rilievi topografici a terra. Nel secondo caso lo studio si è concentrato su un singolo edificio con l'obiettivo di verificare l'incremento di accuratezza nell'utilizzare un volo nadirale integrato con un volo obliquo rispetto ad un volo esclusivamente nadirale. In questo II caso i risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli ottenuti da un rilievo laser scanner terrestre. Le immagini provenienti dai voli, sono stati elaborate con i software Photoscan dell'Agisoft e Pix4D