LeStrade n.1563 dicembre 2020

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Digitalizzazione 3D
Sono state pertanto pianificate campagne di digitalizzazione
3D, che nel tempo potessero concorrere alla completa
descrizione dell’infrastruttura, e all’utilizzo dell’informazione
3D prodotta in un unico sistema di gestione. A partire
quindi dal tratto di galleria rilevato per la progettazione degli
interventi di risanamento e sostituzione della soletta, le
attività di rilievo hanno previsto prioritariamente il completamento
della descrizione della parte destinata allo scorrimento
del traffico, per poi estendersi ai sottostanti canali di
ventilazione. La scelta delle tecniche, così come quella degli
strumenti da utilizzare, è stata fatta considerando le caratteristiche
dimensionali e geometriche della struttura e le
specifiche richieste del Committente, al fine di una proficua
pianificazione dell’intervento. Le tecniche di rilievo attualmente
disponibili prevedono l’utilizzo di sensori laser scanner
e/o fotocamere digitali, con acquisizioni in modalità statica
o mobile. L’utilizzo combinato di tali tecniche e modalità
si è rivelato essere la scelta più produttiva. Il laser scanner
è stato utilizzato per ottenere la base geometrica tridimensionale
dell’oggetto, mentre la fotogrammetria digitale ha
permesso la realizzazione di ortofoto di precisione con un
altissimo livello di qualità e dettaglio fotografico. Per limitare
il più possibile i tempi di occupazione della sede stradale
e dei canali, è stata utilizzata una soluzione di acquisizione
ibrida (mobile, Stop&Go, statica) mediante un sistema progettato
per l’occasione che integra laser scanner, fotocamere
e sistemi di navigazione (DAHU®). Il rilievo fotogrammetrico
e le acquisizioni laser sono stati integrati tra loro in
fase di elaborazione, utilizzando il sistema di riferimento del
tunnel come sistema di progetto. Le operazioni di rilievo degli
11,6 km del tunnel sono state condotte in cinque notti di
chiusura, mentre quelle relative ai rifugi di emergenza sono
state completate in circa due giorni di lavoro diurno. Sono
state eseguite 1.300 scansioni 3D (scansioni fisse e mobili),
equivalenti a ~ 1.400 GB di dati, suddivise in 490 scansioni
per la digitalizzazione del tunnel principale, 75 scansioni
per la digitalizzazione dei rifugi, 735 scansioni per la
digitalizzazione di una prima porzione dei canali sotto strada.
Per l’acquisizione fotogrammetrica sono state realizzate
12.456 immagini full frame equivalenti a circa 322 GB di dati
in formato raw. Per l’acquisizione fotografica è stato realizzato
un apposito carrello dotato di fari LED a elevata luminosità
e con una temperatura della luce di 4000K, utilizzati
per contrastare il sistema di illuminazione della sede stradaleche
rende difficile fotografare la volta con colori uniformi.
I modelli elaborati
Per la creazione di un modello 3D completo e corretto del
Traforo, depurato cioè dagli errori di acquisizione ed espresso
in un unico sistema di riferimento isometrico, i dati laser
acquisiti (in sistemi locali) sono stati elaborati seguendo diversi
passaggi successivi. Le nuvole di punti sono state filtrate,
per l’eliminazione degli errori di acquisizione (outliers
e grosserrors) e del rumore presenti nei dati di ogni strumento
laser. È stato usato un procedimento basato su un algoritmo
proprietario di tipo robusto, in grado di evidenziare
gli errori ma contemporaneamente di salvaguardare gli spi-
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goli (breaklines). Successivamente sono stati classificati ed
eliminati i punti non contestualmente legati alla superficie
del tunnel come per esempio le riflessioni causate da superfici
metalliche o chiazze d’acqua, o i mezzi e il personale
di cantiere. Va sottolineato infatti che i rilievi sono stati effettuati
durante le notti di chiusura dedicate alla manutenzione
ordinaria, quando lo spazio del tunnel era necessariamente
condiviso da diverse aziende. Il rilievo 3D non poteva
“chiudere” tratti di tunnel che dovevano continuamente essere
percorsi dai mezzi e dal personale addetto alla manu-
4. Tunnel 3D
5. Ortofoto di precisione
cilindrica della volta
del tunnel
6. Tracciato del Traforo
all’interno del modello 3D
del massiccio del Bianco
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7. Interfaccia di Ad Hoc TM:
nella parte superiore
vi è la progressiva del tunnel,
divisa in fiches; al centro
il modello 3D del tunnel;
in basso l’ortofoto cilindrica.
I tre elementi sono legati
tra loro: spostandosi
su uno, automaticamente
si aggiornano anche
gli altri due
8. Interfaccia di Ad Hoc
MM: per la compilazione
direttamente in cantiere,
Ad Hoc MM può essere
utilizzato anche su tablet
9. Ad Hoc VR: meeting
tra due utenti,
che condividono lo stesso
spazio virtuale
tenzione. Le scansioni hanno così diversi elementi di disturbo,
che hanno richiesto un meticoloso lavoro di rimozione
ex-post, nelle fasi di elaborazione. Sono stati utilizzati filtri
automatici e semiautomatici sviluppati per l’occasione.
I modelli 3D sono stati allineati in un sistema di riferimento
specifico, materializzato da una rete di supporti a baionetta
su staffe di monitoraggio agganciate rigidamente alla
struttura della volta, mediante una rigorosa triangolazione
laser a modelli indipendenti,che utilizza descrittori geometrici,
individuati da una procedura proprietaria. L’elaborazione
fotogrammetrica è stata realizzata in due fasi: la correzione
e miglioramento fotografico mediante tecniche di
elaborazione avanzate e l’applicazione di procedure di ricostruzione
della geometria di presa fotografica classica della
fotogrammetria digitale. I modelli 3D ottenuti dal laser
scanner e i dati fotogrammetrici sono stati poi integrati insieme.
Il risultato è una nuvola di punti complessa, completa
e colorata del tunnel che rappresenta il corretto punto
di partenza per la creazione di qualsiasi prodotto rivolto
all’utilizzatore finale dei dati. Sempre dall’integrazione dei
due tipi di dati sono state generate 400 ortofoto cilindriche
di precisione della volta del tunnel, corrispondenti alle 400
suddivisioni interne del tunnel. Le ortofoto di precisione, a
differenza di una normale ortofoto, o di un raddrizzamento
o fotopiano, hanno l’enorme pregio di riuscire a descrivere
correttamente le discontinuità geometriche, ottenendo
una corretta proiezione ortogonale fotografica dell’ogget-
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to. In considerazione dell’estensione dell’infrastruttura, della
sua collocazione a una quota media di 1300 m s.l.m., del
suo carattere transfrontaliero e della conseguente necessità
di riferimento a sistemi cartografici nazionali, nonché delle
esigenze progettuali di avere misure indeformate, è stata
data particolare cura alla gestione dei sistemi di riferimento.
Soluzioni gestionali
Al fine del pieno sfruttamento del modello 3D, delle immagini
e delle ortofoto cilindriche di precisione della volta, Ad
Hoc 3D ha sviluppato specifiche soluzioni gestionali integrate
tra loro in grado di condividere gli stessi dati di base e le
informazioni su attività di manutenzione e di report sulla sicurezza
sia storiche che future.
Tunnel Manager (TM)
Ad Hoc TM (Tunnel Manager) è un’interfaccia che permette
la fruizione integrata di modelli 3D, immagini e ortofoto
in base alla loro posizione all’interno del tunnel. L’utente
può semplicemente spostarsi progressivamente sul tunnel
o tramite la distanza kilometrica progressiva, e automaticamente
ortofoto e modelli 3D di quella posizione si caricano
e la vista si aggiorna. Un motore grafico appositamente
progettato permette di navigare in maniera continua all’interno
del tunnel. Ad Hoc TM permette inoltre la digitalizzazione
di elementi o l’estrazione di misure su ciascun tipo di
dato gestito.
Maintenance Manager (MM)
Ad Hoc MM (Maintenance Manager) è una soluzione specifica
per la gestione in 3D delle informazioni relative allo
stato di conservazione e per la progettazione e mappatura
degli interventi di manutenzione di grandi infrastrutture.
Permette di utilizzare ortofoto, disegni in scala di piante
e prospetti per censire i componenti funzionali, i materiali,
le tecniche esecutive, le indagini effettuate, descrivere il
degrado, definire i progetti diintervento e mappare gli interventi
effettuati, utilizzando glossari e codifiche preimpostati,
come avviene nel caso specifico con la classificazione
IQOA. Una specifica interfaccia permette di riconoscere
Gli Specialisti
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