GEOmedia_1_2021

mediageo

Rivista bimestrale - anno XXV - Numero - 1/2021 - Sped. in abb. postale 70% - Filiale di Roma

TERRITORIO CARTOGRAFIA

GIS

CATASTO

3D

INFORMAZIONE GEOGRAFICA

FOTOGRAMMETRIA

URBANISTICA

EDILIZIA

GNSS

BIM

RILIEVO TOPOGRAFIA

CAD

REMOTE SENSING SPAZIO

WEBGIS

UAV

SMART CITY

AMBIENTE

NETWORKS

LiDAR

BENI CULTURALI

LBS

Gen/Feb 2021 anno XXV N°1

Il futuro della

“Science of Where”

GNSS: SERVIZI, NUOVE

APPLICAZIONI E SCENARI

FUTURI

MOBILE MAPPING

PER LE INFRASTRUTTURE

VERTICALI

MAPPE DI PERICOLOSITÀ

E RISCHIO

IDROGEOLOGICO


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L’evoluzione della

scienza del dove

Stiamo vivendo una sostanziale variazione del mondo della geomatica e in particolare del mondo

dei Gis. Ci troviamo di fronte a nuovi orizzonti in cui tutte le scoperte e gli avanzamenti degli

ultimi 50 anni sono stati inglobati all’interno dei sistemi informatici più o meno intelligenti.

Pensiamo alla evoluzione del sistema di misura laser delle distanze nel laser scanning evolutosi

ora nella tecnica di localizzazione e mappatura simultanea SLAM (Simultaneous localization and

mapping), ove si risolve il problema computazionale della costruzione o dell'aggiornamento di

una mappa di un ambiente sconosciuto, tenendo contemporaneamente traccia della posizione

dell’operatore e dello strumento al suo interno. Oggi gli algoritmi SLAM vengono utilizzati

nella navigazione, nella mappatura robotica e nella realtà virtuale o aumentata, ma il costante

miglioramento delle prestazioni degli algoritmi e della strumentazione basata su questo metodo

sta permettendo di espanderne l’impiego in numerosi progetti ed in particolare all’interno di

cantieri di ingegneria civile. Ancora tali strumenti permettono di eseguire rapide verifiche di

congruenza tra posizione e geometria del costruito rispetto al modello BIM di progetto, come ci

riporta Giorgio Vassena illustrando nel report dedicato il sistema HERON prodotto dalla società

italiana Gexcel.

A queste evoluzioni dei sistemi di misurazione laser si affiancano quelle della fotogrammetria

nella ormai più che ventennale continua competizione tecnologica che ora si sta correndo anche

nel campo delle riprese da Droni che, come quello che sta operando ora su Marte, riescono non

solo a riprendere la realtà, ma a creare in tempo reale dei modelli digitali del terreno sottostante

onde scegliere meglio il punto dove atterrare per evitare terreni accidentati.

Il mobile mapping, che combina entrambe le tecniche di laser scanning e di fotogrammetria,

sfruttando anche il posizionamento satellitare, consente di riconoscere automaticamente gli

oggetti del territorio classificandoli in database georeferenziati. Un esempio di tale automazione

è mostrato nel report a cura di Vera Costantini in cui si illustrano i risultati ottenuti

classificando nuvole di punti da LiDAR tramite la Object Based Image Analysis (OBIA) con il

software di Trimble.

E non tralasciamo la grande evoluzione dei sistemi operanti nello Spazio, rendendoci conto

che i grandi progressi della Geomatica sono avvenuti nel posizionamento di precisione per il

tramite dei sistemi satellitari GNSS e nel telerilevamento grazie all’avanzamento nel campo

dell’Osservazione della Terra.

A questo punto ci si chiede dove sta andando la Geomatica in questo momento e una risposta ci

viene da Esri con il suo nuovo orientamento legato alla scienza del dove (The Science of Where)

di cui si parla già da tempo, ma che sarà quest’anno il cuore della Conferenza Utenti Esri che

diventa una intera Digital Week dal 10 al 14 maggio 2021. Nell’intervista ad Emilio Misuriello

si parla del significato intrinseco della scienza del dove che non solo supera il Gis ma è molto di

più, uno strumento di conoscenza che va oltre e fa vedere cose invisibili a un primo approccio

con una intelligenza aggiuntiva per capire e comprendere le dinamiche territoriali, l’ecologia,

l’economia, la mobilità, la difesa, l’energia.

E per il futuro del posizionamento, Marco Lisi, nella sua consueta rubrica, ci rende consapevoli

del fatto che le attuali costellazioni GNSS (GPS, GLONASS, Galileo e Beidou) non sono

completamente sufficienti a garantire servizi efficienti e soprattutto sicuri. “Jamming” e

“spoofing” costituiscono una minaccia sempre più reale, facendo anche leva sull’intrinseca

debolezza dei segnali GNSS. Si studiano alternative, in gran parte fondate su sistemi alternativi

terrestri ovvero piattaforme basate sull’integrazione con vari sensori come ad esempio quelli

inerziali.

Buona lettura,

Renzo Carlucci


FOCUS

In questo

numero...

6

FOCUS

REPORT

Mappe di pericolosità

e rischio idraulico

nell'alluvione

in Sicilia del 2018

di Filippo Massimiliano Gagliano

INTERVISTA

LE RUBRICHE

16 MERCATO

38 AUGMENTED REALITY

42 TERRA E SPAZIO

46 AGENDA

In copertina l'area di studio delle

zone inondate dei fiumi Milicia

e Ficarazzi relative all'analisi

idrogeologica per la realizzazione di

mappe di pericolosità.

14

Il futuro della

“Science of Where”

incontro con

l'Amministratore

Delegato di Esri Italia

a cura della Redazione

geomediaonline.it

4 GEOmedia n°1-2021

GEOmedia, bimestrale, è la prima rivista italiana di geomatica.

Da più di 20 anni pubblica argomenti collegati alle tecnologie dei

processi di acquisizione, analisi e interpretazione dei dati,

in particolare strumentali, relativi alla superficie terrestre.

In questo settore GEOmedia affronta temi culturali e tecnologici

per l’operatività degli addetti ai settori dei sistemi informativi

geografici e del catasto, della fotogrammetria e cartografia,

della geodesia e topografia, del telerilevamento aereo e

spaziale, con un approccio tecnico-scientifico e divulgativo.


24

GeoStru – Soluzioni

GIS al servizio del

professionista

a cura del team GeoStru

INSERZIONISTI

Codevintec 21

Datronix 37

Epsilon 17

ESRI 29

Geomax 37

GIS3W 12

Gter 16

Planetek Italia 47

Sokkia 19

Stonex 29

Classificazione

OBIA automatica

di elementi

stradali acquisiti

con laser scanner

di Vera Costantini

30

34

La tecnologia

HERON per il

Monitoraggio dello

stato avanzamento

lavori strutture verticali

di Giorgio Vassena

StrumentiTopografici 2

Teorema 46

ESA - Earth from Space, la foresta

pluviale dell’Amazzonia

(21 marzo 2021)

In occasione della Giornata

Internazionale delle Foreste

la missione Copernicus Sentinel-2

ci porta su una parte

della foresta pluviale amazzonica,

in Amazonas – lo stato

più grande del Brasile.

Come fa intuire il suo nome,

lo stato di Amazonas è quasi

interamente ricoperto dalla

foresta pluviale amazzonica,

la foresta pluviale tropicale

più grande al mondo con

un’area di copertura di circa

sei milioni di kmq. L’Amazzonia

costituisce la riserva biologica

più ricca e più variegata

al mondo, ospitando diversi

milioni di specie di insetti,

uccelli, piante ed altre forme

di vita.

Questa immagine è stata processata

utilizzando il canale

infrarosso di Sentinel-2, che

restituisce la densa foresta

pluviale con una colorazione

verde chiaro. Questo risultato

rende le differenze nella

copertura della vegetazione

molto più evidenti rispetto

all’uso dei soli canali nel visibile

del satellite, che sono gli

unici che i nostri occhi sono

in grado di percepire.

Crediti: ESA - Image of the

week.

Traduzione: Gianluca Pititto

una pubblicazione

Science & Technology Communication

GEOmedia, la prima rivista italiana di geomatica.

ISSN 1128-8132

Reg. Trib. di Roma N° 243/2003 del 14.05.03

Direttore

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Roberto Capua, Luigi Colombo, Mattia Crespi, Luigi Di

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Lupia, Luigi Mundula, Beniamino Murgante, Aldo Riggio,

Mauro Salvemini, Attilio Selvini, Donato Tufillaro

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Rivista fondata da Domenico Santarsiero.

Numero chiuso in redazione il 20 aprile 2021.


REPORT FOCUS

Mappe di pericolosità e

rischio idraulico nell'alluvione

in Sicilia del 2018

di Filippo Massimiliano Gagliano

Fig. 1 - Alcune schermate di esempio dell’applicativo GeoInfo.

Le inondazioni, in quanto grave disastro naturale, colpiscono

molte parti del mondo, compresi i paesi sviluppati. A causa

di questo naturale disastro, ogni anno si registrano perdite

di vite umane e danni al territorio per milioni di euro. I danni

e le perdite possono essere prevenuti e limitati fornendo

informazioni affidabili agli enti e ai cittadini attraverso modelli

e mappe di pericolosità delle inondazioni (Demir, 2015). I

modelli idraulici e la cartografia digitale sono essenziali

per la pianificazione comunale, per i piani di emergenza di

protezione civile, per una corretta progettazione delle opere di

prevenzione di fenomeni del dissesto idrogeologico (Goodell

and Warren, 2006). Nei primi giorni di novembre 2018 la

Sicilia è stata interessata da una fase di tempo perturbato,

caratterizzata da intense e abbondanti piogge che hanno

causato gravi danni alla comunità e al territorio.

I

sistemi informativi geografici

(GIS) utilizzando

i dati territoriali riescono

a integrare i modelli idraulici

per la simulazione di eventi

alluvionali e sono capaci di

redigere mappe di pericolosità

idraulica e stimare i danni da

dissesto idrogeologico (Wiles

and Levine, 2002), (Sole et al.,

2007). Il GIS integrato con il

modello idraulico riesce a stimare

il profilo di piena con un

fissato tempo di ritorno. Il modello

idraulico utilizzato è stato

sviluppato dopo il 1970, dal

centro di ingegneria idrologica

River Software Analysis System

(HEC-RAS) dell’United States

Army Corps of Engineers

(USACE), oggi è ampiamente

utilizzato in Europa e in

America. GIS e modelli HEC-

RAS sono stati utilizzati con

successo per ottenere mappe di

inondazione del fiume Waller

nel Texas (Tate et al., 2002),

Ohio Swan River Bacino

(Wiles and Levine, 2002),

fiume Atrato in Colombia

(Mosquera-Machado and

Ahmad, 2007), fiume Vistola

in Varsavia, Polonia (Gutry-

Korycka et al., 2006), fiume

Gordon in Francia (Sheffer

et al., 2008), nord-ovest

della Colombia (Mosquera-

Machado and Ahmad, 2007),

Dhaka centro-orientale in

Bangladesh (Masood and

Takeuchi, 2012), e Onaville

ad Haiti (Heimhuber et al.,

2015). Çelik et al. hanno ana-

6 GEOmedia n°1-2021


FOCUS

lizzato l'alluvione del 2004

di Kozdere Stream a Istanbul

utilizzando HEC-RAS e GIS

(Celik et al., 2012). Sole et

al. hanno redatto mappe di

rischio della regione Basilicata

(Italia) generando i profili

di correnti a pelo libero per

diversi tempi di ritorno (30,

200 e 500 anni) (Sole et al.,

2007). Masood e Takeuchi

hanno utilizzato HEC-RAS e

GIS per valutare il pericolo di

inondazioni, la vulnerabilità

e il rischio idraulico in Medio

Oriente Dhaka (Masood and

Takeuchi, 2012), ottenendo

mappe di inondazione per

l'alluvione con tempo di ritorno

pari a 100 anni. Sarhadi

et al. hanno studiato modelli

previsionali delle inondazioni

alluvionali dei fiumi nel

sud-est dell'Iran utilizzando

HEC-RAS e GIS (Sarhadi

et al., 2012). Heimhuber et

al. hanno utilizzato HEC-

RAS e GIS per eseguire le

simulazioni in condizioni di

moto monodimensionale e

non stazionario per la progettazione

del grande canale di

Lan Couline (Heimhuber et

al., 2015). Lo scopo di questo

studio è studiare modelli per

simulare scenari per gli eventi

alluvionali nel bacino del fiume

Milicia utilizzando il GIS

e HEC-RAS per diversi periodi

di ritorno (50, 100 e 300).

Introduzione

Le passate alluvioni dell’autunno

2018 che hanno colpito

la Regione Sicilia hanno rivelato

un allarmante stato di fragilità

idraulica diffusa in tutto

il territorio, insieme all’urgente

necessità di adeguate opere

di difesa idraulica, da una

parte, e dall’altra sottolineata

l’importanza della modellazione

matematica contro tali

eventi.

Fin da giovedì 1 novembre

2018 si sono registrati considerevoli

valori di pioggia nella

zona compresa tra la parte

occidentale della provincia di

Agrigento, la parte orientale

della provincia di Trapani

e Palermo. Inizialmente

si sono registrate valori di

pioggia registrati fra 40 e 80

mm e intensità orarie localmente

anche superiori ai 30

mm/h valori che, nei due giorni

successivi, hanno raggiunto,

nella giornata di sabato 3

novembre, i 138 mm a Ribera

(AG). E proprio nella giornata

di sabato quando anche a causa

anche a causa di una linea

temporalesca in debole movimento

verso nord est, tutti i

bacini dell’Agrigentino e del

Palermitano centro-occidentale

sono andati in piena. Le

inondazioni e gli allagamenti

delle varie aste fluviali e torrentizie

hanno prodotto ingenti

danni all’agricoltura e

alle infrastrutture e un forte

impatto sulla popolazione.

L’episodio più drammatico è

avvenuto a Casteldaccia (PA),

dove due famiglie, in totale

nove persone, tra adulti e

bambini, sono state improvvisamente

bloccate al piano terra

di una casa (figura 1) dalle

acque del fiume Milicia straripato

e sono annegate (figura

2). Altre quattro persone sono

rimaste uccise nei territori

di Vicari e Corleone (figura 3)

in provincia di Palermo e di

Cammarata (AG). Si tratta di

tre uomini e una donna che

sono tutti deceduti lungo le

strade: un uomo nella sua auto

è stato travolto dal torrente

San Leonardo esondato, una

seconda persona, un pediatra

dell’ospedale di Corleone, trascinato

via dalle acque del

fiume Belice Sinistro mentre

tentava di mettersi in salvo

fuggendo dall’auto impantanata.

Infine due coniugi che

Fig. 2 - Fabbricato in territorio di Casteldaccia.

stavano trascorrendo alcuni

giorni di vacanza in Italia, sono

stati investiti da una frana di

acqua e fango mentre percorrevano

una strada interpoderale

nei pressi di Cammarata. La

massa di detriti ha fatto sbalzare

e precipitare l’auto in un

burrone profondo circa 30

metri. Gravissimo quindi il

bilancio complessivo, che conta

13 morti, un ferito, e oltre 230

sfollati in varie località delle

due province.

La modellazione digitale del

flusso di acque superficiali è un

argomento di ricerca importante

per la gestione del rischio

di inondazione. I risultati

delle simulazioni giocano un

ruolo significativo nel processo

decisionale nazionale sulla

prevenzione e il controllo delle

Fig. 3 - Inondazione dei territori di Vicari e Corleone.

GEOmedia n°1-2021 7


FOCUS

Fig. 4 - Dati pluviometrici e curve di pioggia del bacino del fiume Milicia (Tr 100 anni)

inondazioni. I modelli monodimensionali

delle acque superficiali

sono preferiti nel campo

dell'ingegneria, soprattutto alle

velocità del calcolo computazionale

e alle immediate applicazioni.

Anche i modelli 2D sono

sviluppati e utilizzati.

Dal 1970, gli studi di ricerca

in tutto il mondo sono notevolmente

perfezionati per

la modellazione idraulica di

propagazione delle piene. I modelli

ampiamente utilizzati nella

mappatura del rischio di inondazione

dimostrano un grande

interesse per i modelli di simulazione

delle acque superficiali

e per la valutazione del rischio

idraulico e per la previsione delle

inondazioni in tempo reale.

Combinando i modelli idrologici

e fluviali, le applicazioni della

modellazione della propagazione

delle piene possono formulare

strategie utili alla mitigazione

dei processi geo-idrologici.

Alcuni studi condotti in Italia

hanno lo scopo di proteggere

le aree soggette a piene usando

metodi statistici, simulazioni,

modelli idrologici. D'altra parte,

l'innovazione di questo lavoro

rispetto agli studi locali è la

previsione di aree inondate per

diversi periodi di ritorno e la

mappatura delle zone a rischio.

Questi modelli previsionali

possono essere utili per gli enti

e amministrazioni pubbliche a

diverse scale territoriali, prendendo

decisioni e intervenendo

efficacemente per proteggere le

aree a rischio idraulico e ridurre

i fenomeni di dissesto idrogeologico.

La modellazione delle inondazioni

è notevolmente migliorata

negli ultimi anni con l'avvento

della geomatica e in particolare

dei sistemi di informazione

geografica (GIS). In questo

studio, infatti, la combinazione

di HEC-RAS (Hydrologic

Engineering Center - River

Analysis System), HEC-

GeoRAS e GIS viene utilizzata

per simulare i modelli di inondazione

di piena: sono software

open source sviluppati dall’US

Army Corps of Engineers con

interfaccia grafica per un uso

interattivo per l'analisi idraulica,

l'archiviazione, la gestione

la visualizzazione dei dati. La

specificità di questo lavoro è

condividere le informazioni con

le interfacce GIS e HEC-RAS

(HEC, 2002), (HEC, 2005),

Dato

Valore

Lunghezza

25 Km

Altitudine massima 1257 m.s.l. m.

Numero di Comuni

Altavilla Milicia, Baucina, Bolognetta, Casteldaccia,

Cefalà Diana, Ciminna, Marineo, Mezzojuso,

Ventimiglia di Sicilia, Villafrati.

Stazione di misura delle portate Ciandrotto

Q t=50

299.26 mc/s

Q t=100

356.06 mc/s

Q t=300

449.04 mc/s

Estensione del bacino sotteso 127 kmq

Tab. 1 - Dati idrologici del fiume Milicia.

8 GEOmedia n°1-2021


FOCUS

(HEC, 2009), (USACE, 2016).

La gestione delle inondazioni

dovrebbe essere considerata

un problema spaziale perché

le intensità e le caratteristiche

di inondazione variano a seconda

del contesto territoriale.

L'obiettivo principale di questo

studio è stimare l'estensione

delle inondazioni, corrispondenti

ai deflussi del fiume

Milicia, al fine di migliorare i

piani di gestione per il rischio

di inondazione. Gli obiettivi

specifici di questo lavoro sono:

la modellazione e la simulazione

delle portate del fiume utilizzando

HEC-RAS, la mappatura

del rischio idraulico utilizzando

HEC-RAS, la stima delle piene

con diversi tempi di ritorno.

Caratteristiche dell'area

di studio

Il bacino idrografico del Fiume

Milicia ricade nel versante settentrionale

della Sicilia; esso

si estende per circa 127 Kmq

e ricade interamente nel territorio

provinciale di Palermo.

Geograficamente il bacino si

sviluppa tra la dorsale di Monte

Cane (a est) e i centri abitati di

Godrano (a sud), Bolognetta (a

ovest) e Casteldaccia (a nord);

dal punto di vista idrografico,

invece, esso confina ad est con

l’area territoriale compresa tra

il bacino del Fiume Milicia

e il bacino del Fiume San

Leonardo, a sud-est e a sud

con il bacino del Fiume San

Leonardo, a ovest con l’area

territoriale compresa tra il

bacino del Fiume Milicia e il

bacino del Fiume Eleuterio e a

sud-ovest, infine, con il bacino

idrografico di quest’ultimo corso

d’acqua. Il bacino del Fiume

Milicia presenta una morfologia

piuttosto accidentata a causa

della quale i segmenti fluviali

di ordine minore, corrispondenti

ai tratti iniziali dei singoli

corsi d’acqua, hanno un elevato

Fig. 5 - Zone inondate durante l’alluvione dal 1 al 5 novembre 2018.

gradiente di pendio e il reticolato

idrografico a cui danno luogo

è di tipo sub-dendritico; i segmenti

di ordine maggiore che

scorrono nel fondovalle, invece,

hanno spesso percorso sinuoso,

tendente a meandriforme, e denunciano,

quindi, bassi gradienti

di pendio. La zona è caratte-

Fig. 6 - Diagramma di flusso che mostra la metodologia adottata.

rizzata da un regime pluviometrico

di tipo mediterraneo, con

addensamento delle piogge nel

semestre autunnale - invernale

(da ottobre a febbraio) con precipitazioni

di notevole intensità

con media annua di circa 500-

600 mm e possono determinare

piene elevate anche se di

GEOmedia n°1-2021 9


FOCUS

Fig. 7 - Risultati delle elaborazioni in ambiente HEC-RAS per un tratto del fiume Milicia.

durata relativamente breve. Le

stazioni pluviometriche di riferimento

sono: Capo Zafferano,

Risalaimi (Misilmeri) e

Ciminna (Regione Sicilia,

2015).

Caratteristiche del

Fiume Milicia

Il fiume Milicia presenta un andamento

planimetrico dell’alveo

che si snoda, procedendo dalle

sorgenti alla foce, lungo un

percorso di diversi chilometri;

esso, in corrispondenza dell’area

meridionale del bacino, assume

la configurazione ad “Y” in

seguito alla diramazione in due

bracci denominati Fiume Bagni

e Vallone Buffa.

Il bacino del fiume Milicia è

costituito da terreni prevalentemente

argillosi della serie

medio miocenica e della falda

sicilide, appartenenti al Flysch

Numidico. Nelle dorsali nordorientale

e sud occidentale del

bacino sono presenti lembi

estesi di formazioni rigide della

serie calcarea mesozoica. Il

fiume Milicia ha un percorso

di circa 25 km, un’altitudine

media di 458 s.l.m. e un’altitudine

massima di 1.257 s.l.m.

Esso riceve le acque di diversi

affluenti, tra cui i più importanti

confluiscono in destra

idraulica, e sono il fiume Buffa

(confluisce in territorio di

Villafrati) ed il Vallone Sercia

(confluisce tra il territorio di

Bolognetta e di Casteldaccia nei

pressi di Passo Garretta). I terrazzi

di fondovalle, soprattutto

negli ultimi chilometri prima

della foce, ove il corso d’acqua

rappresenta il confine comunale

tra i Comuni di Casteldaccia

ed Altavilla, sono localmente

interessati da aree urbanizzate

che mantengono una densità

piuttosto bassa. Relativamente

alle caratteristiche di resistenza

idraulica è noto che esse si

differenziano a seconda che la

sede di deflusso sia l'alveo o le

aree golenali e di allagamento.

Nel primo caso le caratteristiche

dipendono principalmente dalle

dimensioni del materiale di

fondo, dalla presenza e qualità

della vegetazione fluviale e dalla

morfologia plano-altimetrico

delle sezioni e del tracciato fluviale.

Per le superfici limitrofe

e di allagamento giocano un

ruolo determinante la natura

del suolo, la copertura vegetale,

la frammentazione poderale,

la densità delle infrastrutture e

delle costruzioni (macro rugosità)

e le irregolarità naturali della

superficie. Secondo la banca

dati presente nel PAI (Piano per

l’Assetto Idrogeologico, http://

www.sitr.regione.sicilia.it/pai/)

della Regione Sicilia, si prendono

in considerazione i valori

del coefficiente di Manning

compresi tra 0,02 e 0,1 m-1/3

s. In figura 4 vengono riportati

i dati pluviometrici e le curve di

pioggia.

Metodologia: dati, modello e

simulazione con HEC-GeoRAS

e GIS

Utilizzando le informazioni geospaziali

del servizio di gestione

delle emergenze di Copernicus

(Copernicus EMS), ottenute

da telerilevamento satellitare e

integrate da fonti disponibili

in situ o open source, sono

state individuate sul territorio

regionale complessivamente

tredici zone soggette all’ inondazione

dal 1 novembre al 5

novembre 2018 (figura 5).

Successivamente si è costruita

la banca dati in ambiente GIS

contenente le risorse idriche e

antropiche. Si è scelto di indagare

e analizzare l’inondazione

del bacino del fiume Milicia.

Nel presente studio, le mappe

del pericolo di alluvione sono

state ottenute utilizzando HEC-

RAS, HEC-GeoRAS e Arc-GIS

in condizioni di moto permanente

e monodimensionale attraverso

le seguenti fasi: preparazione

del modello di elevazione

digitale utilizzando ArcGIS,

simulazione delle portate in

condizione di inondazioni per i

diversi periodi di ritorno utilizzando

HEC-RAS, costruzione

delle mappe del rischio di alluvione

mediante HEC-GeoRAS

(Baky et al., 2012).

Il diagramma di flusso della

metodologia è riportato in figura

6. Informazioni dettagliate

per questi metodi di indagine

sono consultabili dalla letteratu-

10 GEOmedia n°1-2021


FOCUS

Fig. 8 – (a) Area di studio: zone inondate dei fiumi Milicia e Ficarazzi. (b) Zone a rischio e zone inondate del fiume Milicia.

ra correlata (Baky et al., 2015),

(Gagliano, 2020).

In questa fase avviene la preparazione

e lo sviluppo di un

modello in ambiente HEC-

RAS, si importa la geometria

del sistema in analisi tramite

la combinazione del tracciato

planimetrico e la definizione

delle sezioni trasversali del corso

d’acqua. La descrizione di

questi elementi è basata sui dati

topografici attraverso procedure

automatiche in ambiente GIS

che operano su modelli digitali

di elevazione del terreno. In

questa fase non è richiesta la

definizione della lunghezza del

canale, che verrà calcolata dal

software come somma delle

distanze parziali tra le diverse

sezioni, da introdurre in fase di

editing delle sezioni stesse. Le

sezioni trasversali sono inserite

e numerate in modo crescente

da valle verso monte (Gagliano,

2020), (Demir and Kisi, 2016).

Il modello idraulico sviluppato

utilizza l’equazione di moto in

termini di energia per il calcolo

del profilo della corrente a pelo

libero:

Dove Y,Z,V,a,h e

e g rappresentano

rispettivamente i tiranti

idraulici, quote geodetiche, velocità

medie dell’acqua, coefficiente

di ragguaglio delle altezze

cinetiche, perdite di carico totale

nel tratto considerato e accelerazione

di gravità. Il modello

in HEC-RAS calcola i profili

della corrente a pelo libero per

tutto il tratto del fiume Milicia,

tenendo conto del profilo altimetrico

del bacino idrografico.

La simulazione idraulica è stata

fatta applicando il modello

monodimensionale HEC-RAS

nell’ipotesi di regime di moto

permanente e corrente lenta

(subcritical). Nelle condizioni al

contorno si è imposta l’altezza

critica della corrente nell’ultima

sezione dell’alveo (foce). Sono

state condotte tre simulazioni,

una per ogni portata al colmo

di piena, valutata alla foce del

fiume, per fissato tempo di ri-

GEOmedia n°1-2021 11


FOCUS

Tempo di ritorno

[anni]

Tirante idrico minimo

[m]

(n. sezione)

Tirante idrico massimo

[m]

(sezione n.)

Velocità minima

[m/s]

(n. sezione)

Velocità massima

[m/s]

(n. sezione)

50 1.9 (85) 5.8 (1) 1.1 (70) 6.6 (30)

100 2.01 (85) 6.01 (1) 1.2 (70) 6.7 (30)

300 2.15 (85) 6.8 (1) 1.3 (70) 7.4 (30)

Tab.2 - xxxxxxxxxxxx

torno (50, 100 e 300 anni). La

modellazione del corso d’acqua

per la simulazione idraulica (figura

7) è stata conseguita attraverso

la definizione di 100 sezioni

determinate a partire dalla

cartografia in scala 1:1000.

Per il tratto in studio, per tutti

i tempi di ritorno considerati,

il valore minimo del tirante

idrico è stato riscontrato nella

sezione 85 mentre il valore massimo

si verifica nelle sezioni 1

(T=100; T=300) e 20 (T=50);

per quanto riguarda i valori

assunti dalla velocità in alveo, il

valore massimo si riscontra per

un tempo di ritorno pari a 300

anni nella sezione 30 (figura

8°). In Tabella 2 sono riportati

i valori estremi (massimi e minimi)

dei tiranti idrici e delle

velocità medie in alveo ottenuti

in seguito alle simulazioni del

modello HEC-RAS. In figura

8b, sono riportare le aree potenziali

inondabili con il valore

di rischio e pericolosità associato,

interessando i comuni di

Casteldaccia e Altavilla Milicia

con la presenza di fabbricati e

viabilità stradali, queste ultime

soggette ad allagamento, poiché

considerate vie preferenziali di

deflusso delle acque in un territorio

pianeggiante.

Conclusioni

L'adozione di un modello

idraulico combinato con lo

strumento GIS, comporta tempi

ridotti di implementazione

e di simulazione, può essere un

valido strumento per delineare

gli scenari di inondazioni su

piccola larga con errori relativamente

contenuti sui tiranti

idrici massimi e avere un’ampia

visione delle eventuali criticità

idrauliche presenti sul territorio,

e conseguentemente pianificare

studi più approfonditi in base

ai risultati preliminari ottenuti.

Questa tecnologia consente la

possibilità di modellare i processi

idraulici in caso di inondazioni

frequenti e poco frequenti.

Le mappe di pericolosità delle

inondazioni sono utili per una

corretta pianificazione del territorio,

possono essere utilizzate

in fase di consultazione per la

progettazione di grandi opere,

sono utili modelli previsionali

per le onde di piena. Lo studio

dimostra che lo strumento

GIS integrato con l’applicativo

HEC-RAS è uno strumento

importante per studiare e comprendere

i fenomeni alluvionali.

12 GEOmedia n°1-2021


FOCUS

BIBLIOGRAFIA

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Environmental & Engineering Geoscience, vol. 8, no. 1, pp. 47–61, 2002.

PAROLE CHIAVE

HEC-RAS; modellazione; rischio idraulico; GIS; hazard map

ABSTRACT

Floods, as a major natural disaster, affect many parts of the world, not including developed countries. Due to this natural disaster, every year there are

losses of human life and damage to the territory for millions of euros. Damage and losses can be prevented and limited by providing reliable information

to institutions and citizens through flood hazard models and maps (Demir, 2015). Hydraulic models and digital cartography are essential for municipal

planning, for civil protection emergency plans, for a correct design of works to prevent hydrogeological phenomena (Goodell and Warren, 2006). In the

first days of November 2018, Sicily was affected by a phase of disturbed weather, characterized by intense and abundant rains that caused serious damage

to the community and the territory.

Geographical information systems (GIS) using spatial data are able to integrate hydraulic models for the simulation of flood events and are capable of

drawing up maps of hydraulic hazard and estimating damage from hydrogeological instability (Demir, 2015). The GIS integrated with the hydraulic

model is able to estimate the flood profile with a fixed return time. The hydraulic model used was developed after 1970 by the River Software Analysis

System (HEC-RAS) hydrological engineering center of the United States Army Corps of Engineers (USACE), and is now widely used in Europe and

America. GIS and HEC-RAS models have been successfully used to obtain flood maps of the Waller River in Texas (Tate et al., 2002), Ohio Swan River

Basin (Wiles and Levine, 2002), Atrato River in Colombia (Mosquera-Machado and Ahmad, 2007), Vistula River in Warsaw, Poland (Gutry-Korycka

et al., 2006), the Gordon River in France (Sheffer et al., 2008), northwestern Colombia (Mosquera-Machado and Ahmad, 2007), central-eastern Dhaka

in Bangladesh (Masood and Takeuchi, 2012), and Onaville in Haiti (Heimhuber, 2015). Celik et al. analyzed the Kozdere Stream 2004 flood in Istanbul

using HEC-RAS and GIS (Celik et al., 2012). Sole et al. they have drawn up risk maps of the Basilicata region (Italy), generating profiles of free-flowing

currents for different return times (30, 200 and 500 years) (Sole et al., 2007). Masood and Takeuchi used HEC-RAS and GIS to assess flood danger, vulnerability

and hydraulic risk in Middle East Dhaka (Masood and Takeuchi, 2012), obtaining flood maps for floods with a 100-year return time. Sarhadi

et al. investigated forecasting models of flooding in rivers in southeastern Iran using HEC-RAS and GIS (Sarhadi et al., 2012). Heimhuber et al. they used

HEC-RAS and GIS to perform the simulations in one-dimensional and non-stationary motion conditions for the design of the large Lan Couline channel

(Heimhuber et al., 2015). The aim of this study is to study models to simulate scenarios for flood events in the Milicia River basin using the GIS and

HEC-RAS for different return periods (50, 100 and 300).

AUTORE

Filippo Massimiliano Gagliano

fmgagliano@gmail.com

Docente di genio rurale - I.I.S. "M. Rigoni Stern" di Bergamo, viale Borgo Palazzo, 128 - 24125 Bergamo,

GEOmedia n°1-2021 13


INTERVISTA

Il futuro della

“Science of Where”

incontro con

l'Amministratore

Delegato di

Esri Italia

Una intervista ad

Emilio Misuriello,

amministratore delegato

di Esri Italia, per avere

una visione del futuro

del GIS da parte di

uno dei più importanti

player del settore, oggi

impegnato nel nuovo

principio della scienza

del dove.

GEOmedia: La prima

domanda tocca subito

il punto, il Gis esiste

ancora e sta ancora in

salute?

EM: Secondo me il

GIS come tecnologia

si sta velocemente

evolvendo in “Science

of Where”, e devo

dire che il primo

che se ne è accorto è

stato il nostro guru

Jack Dangermond. Il

GIS sta subendo una

evoluzione naturale e

importantissima che

sta accompagnando

una tecnologia che è

nata per descrivere e

rappresentare il territorio

in una vera Scienza,

quella del dove, che

sarà fondamentale per

la transizione ecologica,

che nel nostro paese

è addirittura diventato

un ministero. Io è da

diversi anni che ho

abbandonato il termine

GIS, non perché mi

sono disinnamorato

del termine, ma perché

siamo entrati in una

dimensione integrata

diversa da quella che

era che si viveva negli

anni 90; all’epoca la

cartografia tecnica era

cosa per pochi specialisti,

costosissima e soprattutto

statica, ferma,

convenzionale. Il GIS

fu all’epoca dirompente

ed aprì le porte alla

tecnologia informatica,

era difficile far capire

all’epoca la differenza

tra CAD e GIS e

spesso le tecnologie

venivano erroneamente

confuse. Ecco oggi non

dobbiamo confondere

il GIS con la “Science

of Where” quest’ultima

è molto di più.

Ma cosa intende con

il “molto di più”?

Intendo una scienza,

una piattaforma integrata

che viaggia con

l’informazione dinamica

sulle ali della georeferenziazione.

Dove integrare

IOT, Analitics,

AI, dove la rappresentazione

di un organismo

come il nostro

bellissimo pianeta lo si

vede “vivo” locale e globale.

Spesso l’uso della

“Science of Where” è

limitata alla realizzazione

di mappe, spesso lo

vedo e l’ho visto usare

ancora in questo modo

anche in rinomate università

del nostro paese,

è sbagliato è un limite

è un uso minimale.

Per me la “Science of

Where” deve essere

uno strumento di conoscenza

che va oltre,

che deve far vedere cose

che altri non vedono,

deve dare una intelligenza

aggiuntiva per

capire e comprendere le

dinamiche territoriali,

l’ecologia, l’economia,

la mobilità, la difesa,

l’energia. La “Science

of Where” oggi mi per-

14 GEOmedia n°1-2021


INTERVISTA

mette di farlo ed è una

piattaforma di integrazione

e di condivisione

delle informazioni che

sono sempre più dinamiche

ed in evoluzione.

IOT, Analitics, AI ma

non è troppo?

Tutt’altro, mi ero dimenticato

del BIM e

del DownStream o della

Smart City/Land e

della CyberSecurity, appunto

è una “Scienza”

dove le competenze

sono sempre più ampie

e dove grazie all’AI si

potrà governare questa

enorme serie di dati.

Recentemente sono

spesso in contatto con

Massimiliano Moruzzi

di Augmenta per

portare il Generative

Design nel mondo della

Science of Where.

Con il Generative

Design si porta la progettazione

ed il Design

nel mondo dell’intelligenza

artificiale, ed

è l’AI che ci permette

questo passo. Pensate

che benefici a progettare

una rete di una multiutility

o di un nuovo

insediamento urbano

con queste possibilità,

dove i dati ed i “constraints”

determinano il

disegno del territorio,

sembra il futuro ma è

oggi. Anche il nostro

pianeta inizia a diventare

stretto, il futuro della

Science of Where deve

andare oltre, lo abbiamo

visto con l’applicazione

fatta da Esri in

concomitanza con l’arrivo

di Perseverance che

ci fa viaggiare su Marte

facendoci scoprire il

pianeta rosso. Per non

parlare dello sviluppo

delle Smart Cities, che

hanno una lunga strada

da fare e senza “Science

of Where” non vanno

lontano; oggi dobbiamo

purtroppo constatare

i limiti della loro

applicazione durante la

pandemia dove avrebbero

potuto svolgere

un ruolo dominante,

e dove invece hanno

mostrato, per me, un

grande insuccesso. Non

perché le Smart Cities

non ne avessero il ruolo,

ad esempio nella

regolazione e controllo

della mobilità, ma

semplicemente erano

incomplete o mal progettate.

Sembra più un filosofo

della Scienza che

un Amministratore

Delegato, ma Esri

Italia?

Esri Italia sta vivendo

un periodo di forte trasformazione;

purtroppo

l’Ing. Bruno Ratti,

fondatore e Patron

dell’azienda ci ha lasciato

il primo gennaio del

2021, con una pesante

eredità e un ruolo che

dobbiamo riuscire ad

onorare.

Oggi abbiamo il compito

di portare avanti la

sua eredità che era più

di una idea imprenditoriale,

ma un lungimirante

viaggio nello sviluppo

tecnologico. Noi

abbiamo come azienda

svolto un ruolo fondamentale

e dominante

per far capire al nostro

Paese, alla fine del

millenovecento, l’importanza

del GIS. Oggi

abbiamo un’altra sfida

che è quella di portare

la “Science of Where”

Oggi non

dobbiamo confondere

il GIS con la

“Science of Where”

quest’ultima è ‟molto di più.


ad una prassi e ad una

diffusione ampia. È

una sfida non solo tecnologica

ma culturale,

ci stiamo provando

con il nostro Magazine

“The Science of Where

Magazine” dove evitiamo

di parlare direttamente

delle nostre tecnologie

ma di tutti quei

temi che hanno bisogno

della “Science of

Where”. Affrontiamo

temi culturali, temi

dei Think Tank, temi

della politica … e temi

tecnologici, per uscire

dalla “riserva indiana”

come direbbe un caro

amico, e interpretare le

linee culturali e decisionali

del nostro paese.

La sfida la stiamo perseguendo

ed i risultati

aziendali ci indicano

che la via è giusta,

impervia ma giusta.

Durante la pandemia

molti enti hanno capito

l’importanza della

“Science of Where”,

avremmo potuto fare

molto di più ma non

abbiamo trovato una

piena consapevolezza

culturale soprattutto

dalla politica e di chi

decide nel Paese. Ma

questo non è una mancanza

loro ma nostra

che dobbiamo fare un

mestiere che deve andare

oltre il fatturato se

vogliamo mantenere i

livelli in cui ci hanno

portato i nostri predecessori.

Prendendo la

metafora di un altro

amico, Piero Bassetti,

dobbiamo passare oltre

lo specchio di Alice,

dobbiamo entrare

in un nuovo mondo

tecnologico dove la

“Science of Where” ha

un posto d’onore e un

ruolo fondamentale, e

dobbiamo portare in

questo nuovo mondo

chi decide e che non

deve essere prigioniero

e comprendere la sola

tecnologia dei “Social”.

PAROLE CHIAVE

GIS; science of where;

ABSTRACT

The future of the "Science of Where", an

Interview with Emilio Misuriello, CEO

of Esri Italia.

AUTORE

Redazione GEOmedia

redazione@rivistageomedia.it

GEOmedia n°1-2021 15


TELERILEVAMENTO

MERCATO

Scansione a lungo raggio combinata con imaging ad alta risoluzione

Gli utenti otterranno una scansione a lungo raggio fino a 450

m con un'elevata densità del punto sulla superficie misurata. Ad

un'altezza di volo di 100 m e una velocità di 5 m/s, l'AlphaAir

450 (AA450) può fornire una densità di circa 280 punti/m2. La

fotocamera integrata ad alta risoluzione da 24 MP ha la stessa

larghezza del FOV del Livox LiDAR per fornire una copertura

completa della nuvola di punti mediante la colorazione RGB.

SISTEMA LIDAR ALPHAAIR 450: UNA

SVOLTA PER IL MAPPING E GEOSPATIAL

È stato appena lanciato il sistema LiDAR AlphaAir 450. Questo

sistema è la nuova generazione del sistema CHCNAV LiDAR,

ampiamente utilizzato per l'ispezione delle linee elettriche, la

mappatura topografica, la risposta alle emergenze, le indagini

agricole e forestali e altro ancora. Scopri gli aspetti chiave di

AlphaAir 450 che hanno rapidamente creato movimento nella

comunità degli utenti di droni come nuova soluzione per l'acquisizione

di dati geospaziali.

Questo sistema all-in-one, leggero e robusto integra uno scanner

laser ad alte prestazioni con una fotocamera professionale da 24

MP di livello industriale e un sistema di navigazione inerziale ad

alta precisione per una raccolta dati di qualità. L'unità è facile da

usare e consente una rapida distribuzione sul campo.

GNSS di livello industriale e IMU ad alta

precisione integrati

Un INS (Inertial Navigation Systems) ad alta precisione è essenziale

per raccogliere dati LiDAR di qualità perché senza di

esso, la nuvola di punti non sarebbe altro che una raccolta arbitraria

di punti. Consente all'AA450 di fornire una precisione

assoluta da 5 a 10 cm. Con la calibrazione avanzata e la tecnologia

di ottimizzazione della nuvola di punti, lo spessore (rumore

dell'intervallo) della nuvola di punti è solo del 30% rispetto a

prodotti simili, il che migliora efficacemente la precisione dei

dati raccolti.

Installazione rapida su qualsiasi UAV

AlphaAir 450 è pronto per il collegamento diretto a un DJI

M300 tramite il suo Skyport integrato. Inoltre, può essere installato

facilmente su BB4 di CHCNAV, altri UAV multirotore

e VTOL. Infine, può essere montato su qualsiasi drone multirotore

VTOL e ad ala fissa in grado di supportare il suo peso con

supporti dedicati per fissarlo.

L'unità più leggera della sua classe. 1 kg di peso totale con

LiDAR e fotocamera

Il design di AlphaAir 450 continua a seguire la regola: più leggera

è l'unità, maggiore è la produttività, poiché il drone può

volare più a lungo. Ad esempio, il DJI M300 con AlphaAir 450

può volare per 30 minuti e raccogliere dati che coprono un'area

di 2 km2. Se gli utenti scelgono l'UAV BB4 del CHCNAV, la

sua resistenza con AlphaAir 450 raggiungerà i 55 minuti.

Panoramica

AlphaAir 450 (AA450) è un importante passo avanti nella tecnologia

di mappatura mobile 3D, consentendo il suo utilizzo

da parte di utenti non professionisti nelle applicazioni di acquisizione

della realtà geospaziale e a coloro che non sono mai stati

in grado di accedere a tale tecnologia prima. AlphaAir 450 offre

una facilità d'uso e una capacità di alta precisione ad un prezzo

accessibile.

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mercato per il rilievo 3D veloce e il mapping di

costruzioni indoor, piccole infrastrutture, miniere

sotterranee e cavità. Senza alcune procedura di inizializzazione

è utilizzabile da una singola persona

ed è capace di rilevare velocemente e ripetutamente

ambienti complessi.

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un nuovo scenario nell’ambito delle soluzioni per

il mapping di rapidità; oltre la documentazione

geometrica 3D, l’utente ha adesso la possibilità di

individuare i dettagli di una scena con immagini

a colori a 360° con una capacità di risoluzione a

5K. Gexcel ha lanciato questa versione rinnovata

durante INTERGEO 2019 raccogliendo un vasto

interesse.

Applicazioni

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• Documentazione indoor complesse

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customizzabili (i.e. mappe di altitudini, inclinazioni)

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BLK2GO è costituito da una fotocamera

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brillanti a contrasto elevato, più altre

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quali fossero le reali esigenze dei tecnici

che necessitano di soluzioni valide e complete

mentre operano sul campo.

Da questa idea è nata una promozione,

riservata esclusivamente alle prime 50 richieste,

che consente di avere accesso ad

una soluzione completa e super affidabile.

La soluzione completa in promozione

comprende:

• Ricevitore GNSS Emlid Reach RS2

Un ricevitore Multifrequenza (L2, L5),

Multicostellazione (GPS, Glonass,

Galileo,…) datato di Modem integrato

da 3.5G, capace di lavorare fino a 22h

con una solo carica.

• Software Topografico da campo:

TPad

Un nuovo fantastico software per dispositivi

Android, dotato di un

vero e proprio CAD topografico,

che consente di rilevare e

tracciare punti (anche quelli nascosti)

e di essere sempre connesso

alle mappe di Google e ai

server WMS del catasto.

• Abbonamento SmartNet

NRTK Unlimited per un anno

che comprende:

• Correzione in tempo reale

dalla stazione di riferimento più vicina

(Nearest) FULL GNSS

• Correzioni in tempo reale di rete

(MAX VRS IMAX FKP)

• Helpdesk in orario di ufficio (0371

1856070)

• Download di file RINEX e Virtual

RINEX

• Accesso alle correzioni Real Time

tramite NTRIP

• Utilizzo dell'App per iPhone e

Android HxGN SmartNet Mobile

• Post-elaborazione automatica di basi

statiche e cinematiche

• Comunicazioni in tempo reale sullo

stato della rete

• Servizio Genius:

Configurazione, attivazione, supporto e

assistenza inclusi per un anno.

www.strumentitopografici.it/landingper-rs2-con-abbonamento-hxgn-smartnet-e-tpad/

18 GEOmedia n°1-2021


MERCATO

Non

perdiamoci

di vista.

Fusion

Misurazioni ottiche e GNSS

IL SISTEMA DI MOBILE MAPPING TELEDYNE

OPTECH MAVERICK

Il sistema di mobile mapping Teledyne Optech Maverick, distribuito

in Italia da iMAGE S è lo strumento ideale per l’acquisizione di dati

geospaziali, sia di aree esterne che di interni.

Durante la fase di rilievo, il Maverick fornisce nuvole di punti ed immagini

sferiche tra di loro connessi grazie ad un sistema di posizionamento

ad elevata precisione. Ogni oggetto dello spazio rilevato dallo strumento

può essere catalogato e georiferito, mentre i dati sono utilizzabili per

applicazioni GIS, per la creazione di mappe e modelli 3D.

Grazie al suo peso inferiore ai 9 kg, alla sua forma compatta, il Maverick

può essere facilmente installato e rimosso su una vasta gamma di veicoli,

inclusi treni, Segway e trasportabile anche su zainetto. E’ in grado

di lavorare in diverse condizioni, inclusi ambienti interni privi di segnale

GNSS attraverso la tecnologia SLAM e può essere impiegato in

molteplici progetti di qualsiasi tipo e scopo. Combinando immagini a

360°, dati lidar ad elevata risoluzione ed un sistema integrato di posizionamento,

Maverick fornisce dati mobile estremamente accurati. Nel

dettaglio, lo strumento acquisisce fino a 700 000 punti al secondo, catturando

nello stesso tempo immagini sferiche, grazie a sei sensori da 5

MP ad elevata qualità. Durante l’acquisizione dati (memorizzati su hard

disk installati all’interno del sistema), la gestione del sistema avviene

tramite smartphone, con la visualizzazione su mappa della traiettoria in

tempo reale. Il software Distillery consente di analizzare velocemente le

immagini, i dati lidar e di post-processare i dati GNSS. Con il software

opzionale LMS Pro, è possibile invece colorare la nuvola di punti, oltre

a migliorarne la precisione assoluta utilizzando i punti di controllo e la

relativa sovrapposizione delle passate in andata e ritorno. Inoltre, LMS

Pro consente anche una calibrazione avanzata del sensore che migliora

significativamente la precisione dei dati.

Misurate con precisione anche

quando la linea di collimazione è

ostruita. Con i vantaggi offerti dalla

tecnologia Fusion è possibile gestire

qualsiasi imprevisto e incertezza.

Ora, anche i progetti più impegnativi

diventano più facili e veloci.

Componenti Tecnologia Fusion

• Stazione totale Serie iX

• Ricevitore GNSS GCX3

• Computer da campo SHC5000

• Software GeoPro Field e Office

Maverick è stato sviluppato per ottenere una documentazione visiva e

metrica in aree dove è richiesto un sistema mobile portatile, versatile,

compatto ed allo stesso tempo, ideale per molteplici applicazioni. Ad

oggi, Maverick è stato utilizzato per l’acquisizione dei dati in diversi

settori: sicurezza, trasporti, edilizia, gestione del patrimonio, ferrovie,

asset management, modelli 3D e GIS.

iMAGE S S.p.A.

www.imagesspa.it

GEOmedia n°1-2021 19

SOKKIA.COM


MERCATO

SOLUZIONE STONEX COMPLETA PER LA

FOTOGRAMMETRIA: GNSS + SOFTWARE +

DRONE

Grazie alla sua esperienza nel campo del posizionamento di

precisione, Stonex è in grado di fornire a tutti i professionisti

che effettuano rilievi fotogrammetrici con drone, una soluzione

completa per i propri rilievi. La soluzione completa Stonex per

il rilievo fotogrammtrico comprende il GNSS, software e un

Aeromobile a Pilotaggio Remoto (drone). Scopriamo insieme

quali sono.

Stonex S70G Handheld GNSS RTK

S70G è un sistema GNSS multicostellazione a doppia frequenza

che permette di rilevare dati e foto sul campo in maniera facile

e veloce.

Viene fornito con un’antenna collegata direttamente al tablet

che garantisce una precisone di 2cm ma è possibile collegare anche

un’antenna esterna per ottenere, in caso di necessità, un dato

ancora più preciso.

S70G è dotato di sistema Android 10 e ha un display con risoluzione

1920x1200 WUXGA per una maggiore qualità dei

dettagli. La batteria con 8000mAh permette allo strumento di

lavorare oltre 8 ore e la protezione IP67 del dispositivo lo rende

adatto a qualsiasi condizione ed ambiente.

S70G è in grado di lavorare in tempo reale attraverso la ricezione

delle correzioni RTK trasmesse da una rete di Stazioni

Permanenti GNSS. Contemporaneamente può anche registrare

i dati grezzi ricevuti dai satelliti per effettuare la post elaborazione

in ufficio. Questo consente all’operatore di raggiungere

maggiori precisioni e di poter lavorare in aree dove non c’è una

buona copertura del segnale GSM.

Cube-fly: Software di pianificazione volo e Fotogrammetria

Cube-fly è stato progettato per essere semplice ed intuitivo, ed

è dotato di funzioni avanzate che lo rendono uno dei migliori

pianificatori di volo presenti sul mercato.

Stonex Cube-fly supporta modelli 3D da più sorgenti incluso

Google® e permette di pianificare missioni adattandosi all’andamento

del terreno e alle variazioni di pendenza. È anche possibile

importare il proprio DTM, scaricato da siti regionali o

proveniente da missioni precedenti.

Specificando la sovrapposizione laterale e frontale, la quota di

volo o la distanza e l’altezza dell’oggetto da rilevare, il tool di

pianificazione permette di definire diversi tipi di missione:

• normale

• circolare

• verticale

• griglia

• lineare

Grazie all’integrazione con Stonex Cube-a è possibile misurare i

GCP (Ground Control Point) con un GPS Stonex e importarli

direttamente in Cube-fly.

Cube-fly permette di effettuare una ricostruzione fotogrammetrica

SfM (Structure from motion) utilizzando il motore di calcolo

interno, inoltre, può integrarsi con il motore di calcolo di

Agisoft Metashape.

Utilizzando Cube-fly, con la sua interfaccia semplice ed intuitiva,

è possibile eseguire le proprie elaborazioni in maniera facile

e veloce senza rinunciare alla potenza di Metashape® che verrà

fornito da Stonex se necessario.

Droni DJI

Stonex ha la possibilità di fornire ai professionisti che ne hanno

necessità, anche tre modelli di drone DJI. È possibile scegliere

tra: DJI Mini 2, DJI Phantom 4 Pro v2.0 e DJI Mavic 2 Pro.

Tre modelli diversi pensati per coprire esigenze differenti in base

al livello dei progetti che si intende realizzare.

www.stonex.it/it/fotogrammetria/

20 GEOmedia n°1-2021


MERCATO

Photo: Sophie Hay

Tecnologie

per le Scienze

della Terra e del Mare

Strumenti ad alta tecnologia

anche a noleggio per:

Studio dei fondali e delle coste

Multibeam, SSS, SBP, sismica marina …

Ingegneria civile

Georadar 3D, laser scanner, inclinometri …

Studio del sottosuolo

Georadar, sismica, geoelettrica …

Monitoraggio ambientale

Magnetometri, elettromagnetismo,

sonde oceanografiche …

Monitoraggio sismico

Sismometri, strong motion, reti early warning …

CODEVINTEC

Tecnologie per le Scienze della Terra e del Mare

tel. +39 02 4830.2175 | info@codevintec.it | www.codevintec.it

GEOmedia n°1-2021 21


MERCATO

Quest’ ultimo in particolare è estremamente versatile. La

GeoSLAM, ad esempio, produce una staffa dedicata per il

posizionamento su drone e su auto.

È possibile espandere il sistema a mezzo di uno zaino dedicato

con una macchina fotografica sferica ad alta risoluzione qualora

per esempio l’oggetto del rilievo è un centro abitato, o addirittura

integrare sempre nello zaino anche un’antenna GPS.

IL RILIEVO 3D VELOCE, ACCURATO E

SEMPLICE QUANTO UNA CAMMINATA

L’evoluzione del rilievo 3D sta vivendo un passaggio epocale.

Sempre di più si sente la necessità di passare da un Laser

Scanner Terrestre a un Laser Scanner in movimento. Esigenza

d’altronde dettata dal mercato: è richiesta sempre più velocità

nell’acquisizione dei dati laser e sempre più produttività.

Il rilievo in movimento non è certamente una novità, ma il

vero limite nell’utilizzare questa tecnologia è vincolato alla

presenza del segnale GPS, oltre ai costi elevati di questi sistemi.

Il passaggio epocale nell’utilizzo del Laser Scanner in

movimento in assenza di segnale GPS oggi è possibile grazie

alla tecnologia SLAM.

Senza entrare troppo nello specifico si tratta di una tecnica

dove lo strumento che si muove in un ambiente sconosciuto

costruisce in “tempo reale” la mappa di tale ambiente.

SLAM è l’acronimo di Simultaneous Localisation And

Mapping e i leader indiscussi di questa tecnologia è la società

inglese GeoSLAM.

Oltre ad ottimizzare l’algoritmo SLAM si sono spinti a creare

hardware e software estremamente versatili e unici.

Ecco le 5 principali unicità:

• Modularità dei sistemi Laser

• Laser Scanner in grado di lavorare con qualsiasi inclinazione

• Lavora anche in assenza di luce

• Possibilità di rilevare dei punti di controllo

• Funzione di ri – processamento dei dati laser

… ma vediamole nel dettaglio.

Modularità dei sistemi Laser

GeoSLAM produce strumenti per tutte le tasche e per tutte

le applicazioni.

Infatti se devo effettuare rilievi principalmente in interno il

prodotto più adatto è lo ZebGO. Il sistema è anche implementabile

con un Tablet qualora si avesse la necessità di vedere

direttamente in campagna il risultato.

Inoltre, è possibile inserire una video camera oppure con una

fotocamera panoramica.

Se i rilievi si svolgono in esterno fino a 30 m è possibile utilizzare

sempre lo Zeb Go, ma per distanze superiori lo strumento

più idoneo è lo Zeb Horizon.

Laser in grado di rilevare con qualsiasi inclinazione

Questo è un aspetto per nulla trascurabile. Sono presenti sul

mercato Laser Scanner sempre con tecnologia SLAM che non

possono essere inclinati per acquisire in quanto si bloccano

nella fase di acquisizione.

Questo non avviene con GeoSLAM, tant’è che una delle applicazioni

è proprio quella del rilievo dei pozzi. In questi particolari

contesti viene prodotta un’asta per calare il sistema nei

pozzi o per portare lo strumento in quota.

Lavora anche in assenza di luce

Altro aspetto fondamentale, a differenza di altri sensori SLAM

sul mercato che utilizzano le fotocamere per “vedere” dei punti

e correggere la traiettoria, i prodotti GeoSLAM lavorano

anche totalmente al buio perché sono in grado di riconoscere

le geometrie degli oggetti acquisiti.

Possibilità di acquisire punti di controllo

Questa caratteristica rende il Laser Scanner GeoSLAM uno

strumento topografico.

A mezzo di una piastra alloggiata alla base dello strumento

è possibile acquisire punti di coordinate note siano essi orizzontali

e verticali. In post-processamento dei dati, quindi, è

possibile effettuare una roto – traslazione rigida e non rigida

migliorando ulteriormente il calcolo della traiettoria.

Ri – processamento dei dati laser

Questo è un aspetto che non ha prezzo. Molto probabilmente

ti starai chiedendo perché potresti avere la necessità di riprocessare

i dati.

Prendiamo ad esempio che nella zona di rilievo non sono presenti

sufficienti superfici di collegamento tali da permettere

al software di svolgere il calcolo con i parametri standard, e

questa mancanza di superfici la scopriamo solamente quando

si elaborano i dati.

Questo significa non eseguire il rilievo o dover ritornare ed

effettuare le misure.

Avere la possibilità di intervenire sull’elaborazione per modificare

per esempio il parametro di sovrapposizione della superficie

in comune, oppure aumentare o diminuire il numero

di punti utili per definire una geometria e altri parametri, garantisce

di non bloccarsi in campagna e concludere sempre il

lavoro.

Se vuoi scoprire tutte le potenzialità della tecnologia introdotta

da GeoSLAM scrivi a info@microgeo.it

22 GEOmedia n°1-2021


MERCATO

NUOVA API OGC PER LA PUBBLICAZIONE

DI DATI GEOSPAZIALI VETTORIALI IN

QUALSIASI SISTEMA DI RIFERIMENTO DI

COORDINATE

Crediti immagine: Gobe Hobona on Gim - International

Raccolta, elaborazione e diffusione sono alcuni degli aspetti

chiave del ciclo di vita dei dati in geomatica. Una delle sfide

principali per i gestori dei dati è sempre come mantenere

un livello di qualità appropriato durante il ciclo di vita dei

dati. La popolarità del dato World Geodetic System 1984

(WGS 84) ha portato in precedenza alla pubblicazione di

molti prodotti di dati con coordinate riferite al WGS 84, ma

molti utenti di dati, dipendono da altri sistemi di riferimento

di coordinate (SRC) per il loro lavoro.

Riconoscendo la crescente necessità di un'API (Application

Programming Interface) che consenta la pubblicazione

di dati geospaziali vettoriali in qualsiasi SRC, l'Open

Geospatial Consortium (OGC) ha recentemente annunciato

l'approvazione di un'estensione dell'API OGC con funzionalità

che rispondono a questa esigenza.

La API OGC - Features fornisce i mattoni fondamentali

dell'API per creare, modificare e interrogare "caratteristiche"

sul Web (le caratteristiche sono semplicemente rappresentazioni

digitali di oggetti di interesse nel mondo reale).

Mentre la Parte 1 dell'API OGC - Features specifica solo

l'accesso ai dati vettoriali in WGS 84, la nuova Parte 2 dello

standard estende le capacità della Parte 1 con la possibilità

di accedere ai dati che si trovano in qualsiasi CRS identificabile

da un Uniform Resource Identifier (URI ). La Figura

illustra questa capacità mostrando gli stessi dati di origine

trasformati in diversi CRS, vale a dire WGS 84 (etichettato

EPSG: 4326) e ETRS89-esteso / LAEA Europe (etichettato

EPSG: 3035).

La specifica in oggetto è la: OGC API - Features - Part 2:

Coordinate Reference Systems by Reference.

Le novità introdotte riguardano:

4 in che modo, per ciascuna raccolta di funzionalità offerte,

un server pubblicizza l'elenco degli identificatori CRS

supportati;

4 come è possibile accedere alle coordinate delle proprietà

degli elementi con valori di geometria in uno dei SR supportati;

4 come è possibile accedere alle funzionalità dal server utilizzando

un riquadro di delimitazione specificato in uno

dei SR supportati;

4 in che modo un server può dichiarare l'SR utilizzato per

presentare le risorse delle funzionalità e, facoltativamente,

l'ordine degli assi delle coordinate utilizzato.

Le definizioni di SR sono accessibili tramite URI per garantire

che siano univoche. Ogni SR supportato da un server

deve essere referenziabile tramite un URI. Per facilitare ciò,

l'OGC fornisce un registro delle definizioni CRS accessibile

tramite l'OGC Definitions Server - una fonte di informazioni

accessibile dal Web sulle cose ("Concetti") che l'OGC

definisce o che le comunità chiedono all'OGC di ospitare

per loro conto. Il punto di accesso al registro CRS sul server

delle definizioni è http://www.opengis.net/def/crs/.

In pratica quali vantaggi avranno per

gli utilizzatori finali?

Ad esempio se un topografo raccoglie dati in un riferimento

nazionale, tali dati possono rimanere nelle coordinate originali

per tutto il percorso dall'archiviazione, alla trasmissione

e fino alla visualizzazione su un Sistema Informativo

Geografico (GIS). Ciò semplifica enormemente l'elaborazione

e riduce il rischio di errori introdotti durante la conversione

delle coordinate. Allo stesso modo, per i topografi

che raccolgono e diffondono dati in SR nazionali o regionali

come il Sistema di Riferimento Terrestre Europeo 1989

(ETRS 89) e il North American Datum del 1983 (NAD

83). Anch'essi possono ora pubblicare dati basati su ETRS

89 o NAD 83 senza dover convertire i dati in un SR diverso.

A poco più di un anno dal rilascio della Parte 1 dell'OGC API

- Features, lo standard ha già iniziato ad avere un impatto a

livello globale. Ad esempio, l'International Organization for

Standardization (ISO) ha approvato la Parte 1 con il nome

ISO 19168-1: 2020 Geographic information - Geospatial

API for features - Part 1: Core. Inoltre, la comunità di oltre

30 stati che stanno implementando la direttiva INSPIRE

ha approvato l'API come buona pratica per un servizio di

download INSPIRE.

La parte 2 dello standard dovrebbe avere un'utilità ancora

maggiore nella geomatica grazie al suo supporto per una varietà

di SR.

Come con qualsiasi standard OGC, quest'ultimo può essere

scaricato e implementato gratuitamente. Le parti interessate

possono visualizzare e scaricare lo standard dalla OGC API.

Pagina delle caratteristiche su https://ogcapi.ogc.org

GEOmedia n°1-2021 23


REPORT

GeoStru – Soluzioni GIS

al servizio del professionista

SOFTWARE

a cura del team GeoStru

GeoStru sviluppa e progetta

software di calcolo per la

progettazione in campo

ingegneristico e geologico e,

nel corso degli anni ha ampliato

la propria offerta fornendo altri

servizi: consulenza tecnica, libri,

app, software dedicati e corsi di

formazione multidisciplinari. Ad

oggi sono innumerevoli le risorse al

servizio del professionista.

GeoStru nasce negli anni

2000 da un ingegnere

civile con la passione

per gli algoritmi e l’informatica.

Grazie alla collaborazione

di alcuni talentuosi colleghi

ingegneri e geologi, in soli tre

anni diventa una

realtà importante tra le compagnie

di software in Italia.

Nel 2004, iniziano a lavorare

presso gli uffici di Bianco (RC),

un programmatore danese ed

un sudamericano, i quali, in

breve tempo danno una svolta

al mercato internazionale

consentendo alla GeoStru di

affermarsi prima in Europa, in

particolare in Spagna, e successivamente

nelle altre parti nel

mondo.

Nel 2007, inizia la localizzazione

del software per i

Paesi dell’Est Europa ed in

breve GeoStru diventa tra

i leader del settore, partecipando

a molti eventi di

carattere internazionale presso:

Technical University of Iasi

e la Technical University of

Cluj-Napoca (Geotechnics and

Foundation Ground).

Nel 2008, viene creata una

sede distaccata a Rende (CS)

- successivamente trasferita al

Dipartimento di Scienza della

Terra dell’UNICAL - ed una a

Dairago (MI).

Gli anni successivi sono stati

un susseguirsi di collaborazioni

molto importanti, con

professionisti ed università

di tutto il mondo; in particolare

con il Centro di

Eccellenza per il Calcolo ad

Alte Prestazioni UNICAL,

il DIBEST (Dipartimento

di Scienza della Terra)

UNICAL, il DIMEG

(Dipartimento di Ingegneria

Meccanica, Energetica e

Gestionale) UNICAL, la

Technical University of

Cluj-Napoca, MALESIA –

KUCHING, SARAWAK, etc.

Dall’agosto del 2015 - per far

fronte alla competitività mondiale

ma, soprattutto per essere

al passo con le moderne tecnologie

e garantire servizi adeguati

al cliente finale - i servizi web,

e-commerce, marketing, customer

service, manutenzione

e sviluppo di software vengono

gestiti dalla ENGSOFT

SRL con sede in Romania.

Applicazioni Mobile

Geopix

Il professionista o la società che

lavora in ambito cantieristico,

necessita di uno strumento che

gli permetta di realizzare un report

fotografico efficiente.

Il report fotografico in cantiere

24 GEOmedia n°1-2021


REPORT

consente di avere una visione

ottimale dell’andamento dei

lavori. Le foto, oltre a svolgere

la funzione descrittiva dell’opera

o dell’indagine in situ,

devono essere geolocalizzate

e catalogate al fine di organizzare

in maniera efficiente

il lavoro ed essere facilmente

individuabili ovvero di rapido

accesso.

Geopix è un’applicazione

per dispositivi mobili tablet

o smartphone con sistema

operativo Android sviluppata

appositamente per geologi,

ingegneri e tecnici in generale.

Essa consente di creare la

documentazione fotografica

geolocalizzata in cloud.

Si compone di un’applicazione

per dispositivi mobili e di

una dashboard web dalla quale

l’utente può gestire la documentazione

fotografica geolocalizzata

caricata attraverso

l’applicazione.

Come funziona?

Scatta e geolocalizza: Si scattano

le foto direttamente

Fig. 2 – Smartphone Geopix.

Fig.3 – Dashboard web Geopix.

in cantiere con il proprio

smartphone e si memorizza la

posizione.

Alta precisione di geolocalizzazione:

il potente algoritmo

implementato permette di

ottenere un’elevata precisione

della posizione rispetto ad altre

app in commercio.

Conservazione in Cloud: è

sufficiente registrarsi per avere,

gratuitamente, uno spazio in

cloud per conservare i progetti.

Piattaforma Web: dopo aver

effettuato il login è possibile

gestire la documentazione dalla

piattaforma Web accedendo

al proprio account con username

e password.

Project Manager: I progetti

possono essere gestiti in modo

efficiente ed intuitivo;

Report fotografici cantieristici:

redazione, in maniera veloce

e precisa, di report fotografici

cantieristici.

Geopix, inoltre, permette la

comunicazione tra personale

in cantiere e in ufficio. Con il

proprio smartphone il professionista

in esterna organizza

il progetto, scatta la foto,

geolocalizza e carica in cloud;

contemporaneamente, il personale

in ufficio, collegato alla

dashboard web, ha la possibilità

di visionare le foto organizzate e

geolocalizzate in tempo reale ed

avere una visione del lavoro in

campo.

GeoMapsCARG mobile

È notizia di quasi un anno fa

che il finanziamento del progetto

CARG è diventato legge. È ripartito

quindi il lavoro iniziato alla

fine degli anni ’80, ovvero quello

della realizzazione e digitalizzazione

dei 636 fogli geologici e

geotematici in scala 1:50.000.

GeoMapsCARG è l’app per

dispositivi Android che mette

a disposizione la cartografia

geologica del progetto CARG,

prodotta e pubblicata via web

(servizio WMS) da parte di

ISPRA.

Accessibile da smartphone,

permette di visualizzare la cartografia

CARG, sovrapposta alla

cartografia di base.

Un comodo comando di ricerca

consente di individuare, in automatico,

la località di interesse.

Altre funzioni disponibili sono:

ricerca per toponimo, identificazione

automatica foglio,

esplorazione legende (limitatamente

a quelle rese disponibili

da ISPRA).

GEOmedia n°1-2021 25


REPORT

Fig. 4 – GeomapsCARG mobile

Fig. 5 – Georisk (Android)

GeoRisk Rischio Idrogeologico

mobile

Fortemente voluta dall’Ordine

dei Geologi della Campania e

realizzata da GeoStru e geologi.

it, l’app per dispositivi Android

consente di verificare il rischio

idrogeologico della propria

posizione semplicemente utilizzando

il posizionamento GPS

dello smartphone e si può anche

accertare il pericolo di una

qualsiasi abitazione inserendo

città, via e numero civico.

L’App è disponibile nel Play

Store di Google.

«Per aumentare la consapevolezza

del rischio – spiega il presidente

dell’Ordine dei Geologi

della Campania, Egidio Grasso

– abbiamo pensato di promuovere

la realizzazione di un’App

che, con poche operazioni,

riesce a visualizzare le aree a

rischio idrogeologico in tutto il

territorio nazionale.»

L’applicativo non è solo rivolto

a tecnici ma, anche al cittadino

comune al fine di sensibilizzarlo

sul tema del rischio idrogeologico.

I dati del PAI sono relativi

all’intero territorio nazionale

e vengono erogati grazie al

servizio WMS del Geoportale

Nazionale gestito dal Ministero

dell’Ambiente.

Il Geologo professionista ha la

possibilità di registrarsi all’interno

del database in modo tale

che l’utente possa ricercarlo tramite

l’apposita funzione “Cerca

un Geologo”.

Geoapp

Il portale Geoapp, raggiungibile

al sito www.geoapp.eu è una suite

di applicazioni online multitematiche

per il professionista,

per la maggior parte gratuite.

Non servono installazioni, basta

semplicemente loggarsi al sito e

utilizzare gli applicativi.

È possibile aprire e salvare progetti,

creare grafici e relazioni in

formato *.docx.

Tra i vari applicativi ve ne sono

alcuni di consultazione cartografica

tematica, di rapido

accesso, che accompagnano e

aiutano il professionista nelle

sue analisi.

Geostru Carta Geologica

GeoStru Carta Geologica

è la versione web di

GeoMapsCARG che, oltre alla

consultazione delle carte geologiche

del progetto CARG a

cura dell’ISPRA, ha disponibile

il layer della carta geologica

1:500.000 del Geoportale

Nazionale (a cura del ministero

dell’Ambiente).

Gli strumenti a disposizione

sono molteplici:

4Inserimento di elementi grafici

come punto, polilinea e

poligoni;

4Editor degli elementi creati;

4Esportazione in formato

*.GeoJSON, in coordinate

geografiche WGS84

(EPSG:4326), importabile in

software GIS;

4Possibilità di regolare la trasparenza

dei layer;

4Consultazione delle legende

del progetto CARG disponibili

da database.

26 GEOmedia n°1-2021


REPORT

Fig. 6 – Interfaccia GeoStru Carta Geologica

GeoRisk Rischio

Idrogeologico web

La versione Web di GeoRisk,

disponibile sul portale

GeoApp di GeoStru, amplia

considerevolmente gli strumenti

a disposizione:

4Oltre ai layer del PAI

(Geoportale Nazionale),

si aggiungono il layer

catastale ed il layer dei bacini

idrografici principali

dell’intero territorio nazionale,

da cui è possibile

esportare le coordinate

tridimensionali in formato

*.CSV da importare

nel software GeoStru

Hydrologic Risk;

44 mappe base Google con

la possibilità di disattivarle;

4Opzione di stampa con 4

Layout predefiniti (A4 e

A3, orizzontali e verticali),

La formazione

Gomeeting è il portale rivolto a

professionisti autorizzato a svolgere

attività di formazione accreditata

dal Consiglio Nazionale dei

Geologi CNG codice EFA052

con delibera n° 133/2020 del 30

Giugno 2020 su parere favorevole

del Ministero della Giustizia con

nota del 16 Giugno 2020 prot.

0095192. U.

Sul portale sono presenti molteplici

corsi in modalità FAD asincrona

ovvero in modalità telematica a

distanza non live. Tra i numerosi

corsi:

Il corso “GIS-SIT - La gestione

dei Dati territoriali, utilizzo del

software open source QGIS e di

ArcMap – Interoperabilità con il

WebGIS GeoRisk”, è un punto di

partenza per chi vuole conoscere

il mondo dei dati territoriali,

spaziando tra i vari argomenti

come, per esempio, le nozioni sui

database.

Fornisce inoltre indicazioni su

come preparare i dati geografici

per un portale web come ad esempio

GeoRisk. Per i geologi sono

previsti 6 CFP.

Il corso “DRONE - Il rilievo fotogrammetrico

da drone finalizzato

allo studio geologico a supporto

della progettazione degli interventi

di mitigazione: acquisizione, postprocessing

e utilizzazione dei dati

- 4 Crediti CFP”

La “conoscenza” qualitativa e

quantitativa di un oggetto o di un

sito, permette al tecnico (ingegnere,

architetto, geologo, archeologo)

di eseguire una seria ed adeguata

progettazione degli interventi

nei rispettivi ambiti professionali.

Il rilievo geometrico tridimensionale

può essere considerato, quindi,

una delle “indagini preliminari”

propedeutiche e di supporto alla

fase di progettazione; soprattutto

oggi, dove la potenzialità tecnologica

delle strumentazioni e dei software

utilizzati ha raggiunto livelli

molto sofisticati.

Fig. 6 – Interfaccia GeoStru Carta Geologica

GEOmedia n°1-2021 27


REPORT

Fig. 8 – Interfaccia GeoStru Maps

con mappa navigabile e possibilità

di inserimento dati da

parte dell’utente;

4Slider opacità dei layer per

regolare la trasparenza;

Una volta individuata l’area

da investigare, attraverso la

sovrapposizione dei layer PAI

del Ministero dell’Ambiente e

dell’Agenzia delle Entrate, su

mappe base Google, è possibile

verificare il rischio presente in

una determinata area. L’opzione

di stampa avvia la finestra di

layout con la mappa impaginata

automaticamente, permettendo

di esportare l’elaborato in

maniera rapida, è necessario

inserire soltanto titolo e dati del

professionista.

Geostru Maps

Con Geostru MAPS si possono

realizzare modelli digitali del

terreno, profili altimetrici e piani

quotati direttamente da mappe

online e con semplici click.

Dopo aver assegnato i punti

tramite il comando Point, da

Calculation è possibile trovare

l’elevazione del punto, Tracciare

la sezione topografica (profilo

altimetrico), Individuare il piano

quotato (i punti devono essere

agli estremi di un BOX).

Gli elaborati possono essere

esportati in diversi formati vettoriali

tra cui il DXF e GTM.

GeoDropBox

GeoDropBox è la prima piattaforma

in cloud per la gestione e

l’archiviazione della documentazione

georeferenziata: permette

di associare le informazioni geografiche

a qualsiasi tipo di documento

in formato elettronico.

Geodropbox estende le funzionalità

dei cloud tradizionali,

potenziandoli con la georeferenziazione.

È un sistema versatile, rivolto

non solo agli studi tecnici

(ingegneri, architetti, geologi,

agronomi, etc…) ma, anche a

Enti pubblici come Province e

Regioni, imprese (edilizia, agricoltura,

servizi...), avvocati, ecc...

GeoDropBox è integrato in altri

servizi GeoStru come Georisk

(mobile) e la Geoapp Parametri

Sismici.

Con la registrazione su https://

geodropbox.com/auth/register

e si avranno a disposizione

gratuitamente 1 GB di spazio

in Cloud gratuito. Una volta

effettuato l’accesso, è possibile

aggiungere un progetto specificando

un indirizzo. Verrà

aggiunto il marker su mappa e

sarà possibile effettuare l’upload

di qualsiasi file organizzando il

tutto in cartelle.

Consulenza e progettazione

Il team GEOSTRU fornisce, su

richiesta del Cliente, un servizio

di consulenze alla progettazione.

Oggi tramite la telecomunicazione

gestire consulenza e

progettazione anche a distanza

è diventato molto agevole; affidarsi

al nostro team, altamente

specializzato, significa avere al

tuo fianco il partner ideale che

contribuirà alla crescita della tua

attività professionale.

Tanti i settori di supporto al

professionista, come strutture,

geotecnica, geologia, idraulica

etc... ai quali si aggiungono anche:

Topografia; rilievi aerofotogrammetrici

digitali ad altissima

risoluzione (

l’aerofotogrammetria, eseguita

con tecnologie totalmente digitali,

caratterizzazione, qualificazione

e misurazione degli elementi

territoriali); Geomatica

– Servizi informatici su dati

territoriali (Realizzazione di

cartografie, servizi di Web mapping,

analisi di geo-processing e

gestione di dati territoriali).

SITOGRAFIA

https://www.geostru.eu/it/app-mobile-device/

https://geoapp.geostru.eu/

https://geodropbox.com/

https://www.gomeeting.eu/

PAROLE CHIAVE

Cloud; formazione; software; geostru;

app; rischio idrogeologico

ABSTRACT

Geostru develops calculation softwares designed

for engineers and geologists. Through

the years, we have enriched our offer with

new services: technical assistance, books,

apps, dedicated solutions and multidisciplinary

courses. Today there are countless ways

in which we can offer assistance to any professional.

Amongst these, there are the GIS resources

present in our programs, be them either web,

mobile or desktop. This article presents a recap

of Geostru’s offers. To our readers: please

visit our website www.geostru.eu to learn

more.

AUTORE

Redazione GeoStru

info@geostru.eu

28 GEOmedia n°1-2021


REPORT

Sede in Italia

Più di 100 distributori nel mondo

Una linea di prodotti Made in Italy

Dove siamo Chiamaci Contattaci

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Viale dell’Industria 53

20037, Paderno Dugnano (MI)

Tel. +39 02 78619201

www.stonex.it

info@stonex.it - italia@stonex.it

GEOmedia n°1-2021 29


REPORT

Classificazione OBIA automatica

di elementi stradali acquisiti

con laser scanner

di Vera Costantini

Nel presente lavoro si

mostrano i risultati ottenuti

classificando nuvole di punti

da LiDAR tramite la Object

Based Image Analysis (OBIA)

con il software eCognition

di Trimble. Si tratta di un

progetto pilota che dimostra

promettenti prospettive per

l’applicazione dell’analisi

OBIA al campo delle

acquisizioni da laser.

Fig.1 Visualizzazione 3D della nuvola di punti in eCognition (a sinistra in RGB, a destra

con differenziamento del colore in base all’altezza)

Fig. 2 - Visualizzazione di un tratto della nuvola di

punti dall’alto. Si può notare la discontinuità nei dati.

La nuvola di punti acquisita

con tecnologia

LiDAR è stata classificata

in modalità automatica all’interno

del software eCognition

Developer 10, allo scopo di

estrarre gli elementi principali

presenti in un asse autostradale

(fig. 1). Questo studio dimostra

la grande versatilità del software

eCognition, che in pochi

passaggi e con un ruleset molto

veloce, estrae informazioni importanti

da un point cloud che

presenta varie criticità.

Il software eCognition di

Trimble permette di creare flussi

di lavoro usando immagini,

vettori e nuvole di punti sfruttando

tutte le informazioni

semantiche necessarie per interpretare

i dati correttamente.

Piuttosto che esaminare pixel

o punti indipendenti, estrae il

significato dagli oggetti e dalle

relazioni reciproche (Object

Based Image Analysis).

Per costruire una soluzione di

analisi, è possibile combinare

in modo flessibile le fasi di

interpretazione dell’immagine

come la creazione di oggetti

(segmentazione), la classificazione

degli oggetti, il rilevamento

di target e la modifica

degli oggetti in un insieme di

regole chiamato Ruleset.

Dati e classi da identificare

I dati utilizzati sono rappresentati

da una nuvola di punti

in formato *.LAS acquisita

con sistema Trimble Mobile

Mapping MX9 su un tratto au-

30 GEOmedia n°1-2021


REPORT

tostradale situato in Italia. La

nuvola presenta una carreggiata

con dati abbastanza continui e

densi, mentre l’altra carreggiata

stradale è caratterizzata da molti

gaps nei dati (fig.2)

Le classi che sono state analizzate

per la classificazione sono:

cartelli, guardrail e segnaletica

orizzontale.

Il dato, oltre a comprendere

l’asse stradale, include anche

le zone limitrofe, nelle quali

è presente un complesso e variegato

strato vegetativo che, a

suo modo, interferisce con l’analisi

delle classi di interesse.

A tal proposito, si è deciso

di applicare una maschera in

modo da classificare solo gli

elementi effettivamente ricadenti

nella carreggiata e nel suo

immediato intorno.

Passaggi principali

dell’elaborazione

Il file in formato. las è stato

importato all’interno del software

eCognition Developer

10, insieme a un layer vettoriale

poligonale che costituisce

una maschera che si estende

sull’area dell’asse stradale, in

modo tale da classificare solo

gli elementi presenti in esso.

Il primo passaggio effettuato

in eCognition è stata la conversione

della mappa ad una

risoluzione maggiore in modo

che i raster che vengono derivati

dalla nuvola abbiano una

risoluzione migliore.

Infatti a partire dalla nuvola

di punti, eCognition permette

di generare una serie di layer

raster che aiutano nell’interpretazione

dei dati e nell’estrazione

di informazioni da essi

(ad esempio intensità, DSM,

DTM, Numero di ritorni, etc

etc).

Per le prime elaborazioni sono

stati generati due layer raster a

partire dalla nuvola: è stato generato

il DSM utilizzando la Z

Fig. 3 - Porzione di nuvola con classificazione di guardrail e cartelli. A sinistra si vede la nuvola dall’alto, in

scala di grigi che mostrano le variazioni di intensità e la classificazione OBIA (in giallo i cartelli e in blu il guardrail).

A destra si vede la stessa porzione di nuvola in 3D con variazione di colore a seconda dell’altezza.

massima, e il DTM utilizzando

la Z minima. Sottraendo il

DTM al DSM con un algoritmo

di eCognition chiamato

NDSM layer calculation, si

ottiene appunto l’nDSM che

rappresenta solo gli elementi

elevati rispetto al terreno.

L’nDSM è stato usato come

input per la segmentazione. Gli

Fig. 4 - Risultato dell’automatic point cloud classification su una porzione della nuvola.

GEOmedia n°1-2021 31


REPORT

sviluppato e le aree (km2) di

oggetti identificabili sulla nuvola

di punti grezza.

Il ruleset è stato ottimizzato

anche nella velocità di esecuzione.

Il tempo di processamento

dell’intera nuvola (circa

50 milioni di punti e una dimensione

del file di 1.8 GB) è

infatti di soli 10 minuti.

Ringraziamenti

Si ringrazia Giorgio Caresio di

Spektra s.r.l. (Vimercate) per la

fornitura dei dati LiDAR.

Fig. 5 - Alcune porzioni della nuvola di punti dopo la classificazione finale.

oggetti così generati sono stati

classificati utilizzando attributi

di altezza e forma per arrivare

all’individuazione di due classi:

guardrail e cartelli (fig. 3).

Per l’identificazione della segnaletica

orizzontale, il primo

step è rappresentato dall’utilizzo

di un algoritmo di classificazione

automatica dei point

cloud che ha estratto circa 10

classi. Con questa prima classificazione

si è riusciti a distinguere

alcuni elementi dell’asse

stradale, tra cui, piuttosto chiaramente,

la segnaletica orizzontale

(in azzurro nella figura 4).

Nonostante siano stati identificati

in maniera abbastanza

precisa, i segni stradali orizzontali

presentavano diversi

errori dopo la classificazione

automatica. Pertanto la parte

di nuvola già classificata come

“Road marks” è stata convertita

in raster usando l’attributo di

intensità, generando un cosiddetto

intensity layer.

Su questo layer sono stati

quindi applicati passaggi di

segmentazione e classificazione

che hanno permesso di definire

meglio la classe “segnali stradali

orizzontali”.

Nota: Tutte le elaborazioni

sono state eseguite in eCognition,

tranne la creazione della

maschera che è stata fatta in

ArcGIS.

Risultato

Il risultato ottenuto è ottimo,

anche tenendo conto del fatto

che non vi è stato alcun editing

manuale (accuratezza dell’86%

nell’identificazione degli elementi

– prendendo in considerazione

solo la parte di dati

senza gaps). Alcuni elementi di

confusione sono rappresentati

dai lampioni e dai pannelli antirumore.

I primi sono talvolta

classificati insieme al guardrail

e talvolta tra i cartelli. I secondi

sono classificati insieme al

guardrail (fig. 5).

L’accuratezza della classificazione

è stata calcolata rapportando

le aree (km 2) degli oggetti

identificati tramite algoritmo

PAROLE CHIAVE

LiDAR; OBIA; motorway; classificazione

automatica; mobile

mapping; nuvola di punti;

ABSTRACT

This paper shows the results

obtained by classifying point

clouds from LiDAR using

Object Based Image Analysis

(OBIA) with Trimble's eCognition

software. This is a pilot project

that demonstrates promising

prospects for the application of

OBIA analysis to the field of laser

acquisitions. The point cloud

acquired with LiDAR technology

was automatically classified

within eCognition Developer 10

software, in order to extract the

main elements of a motorway

axis. The result is excellent, also

considering the fact that there

was no manual editing. We

reached an accuracy of 86% in

identification of the targets.

AUTORE

Vera Costantini

costantini@sysdecoitalia.com

Sysdeco Italia srl

32 GEOmedia n°1-2021


2021

Tecnologie per il Territorio, il Patrimonio Culturale e le Smart City

www.technologyforall.it

Science & Technology Communication

#TECHFORALL


REPORT

La tecnologia HERON per il

Monitoraggio dello stato

avanzamento lavori strutture verticali

di Giorgio Vassena

Il sistema di mappatura mobile

HERON permette di introdurre

la tecnologia SLAM all’interno

dei cantieri di ingegneria civile

per monitorarne lo stato di

avanzamento lavori. L’utilizzo

di HERON presso una struttura

verticale a Milano evidenzia le

potenzialità del sistema mobile

mapping prodotto dalla società

italiana Gexcel.

Fig. 1 - Nuvola di punti HERON con elementi BIM classificati con software Verity.

Il costante miglioramento

delle prestazioni degli algoritmi

e della strumentazione

basata sull’approccio

SLAM sta permettendo di

espanderne l’impiego in

numerosi progetti ed in

particolare all’interno di

cantieri di ingegneria civile.

Tali strumenti permettono

di eseguire rapide verifiche

“as-built vs as-designed” (la

verifica della congruenza tra

posizione e geometria del

costruito rispetto al modello

BIM di progetto) in strutture

di questo tipo, quando

le accuratezze in gioco sono

centimetriche. Strumenti

avanzati come HERON

(prodotto dalla società italiana

Gexcel Srl), accoppiati ai

software specifici forniti con

il sistema o a quelli di terze

34 GEOmedia n°1-2021


REPORT

parti, permettono di affiancare

all’analisi “as-built”

interessanti ed innovative

soluzioni, utili per la gestione

di cantiere. Pensiamo in

particolare all’innovativo

approccio della documentazione

digitale di cantiere,

alla verifica in tempo reale

delle variazioni geometriche

e al monitoraggio

dello stato di avanzamento

delle fasi costruttive ovvero

all’aggiornamento del SAL

di cantiere.

La particolarità di HERON

è indubbiamente l’estrema

semplificazione delle

attività di rilevamento sul

campo, non richiedendo

né una fase di inizializzazione

né un percorso

di rilevamento ad anello

chiuso. Inoltre, la capacità

del sistema di acquisire immagini

in posizioni scelte

dall’operatore, ma anche di

effettuare un’acquisizione

automatica in tempo reale

del dato RGB, mappato

automaticamente sulla nuvola

di punti 3D, permette

non solo di effettuare una

misurazione tridimensionale

sul campo ma anche di

pubblicare e condividere il

dato via cloud con un approccio

tipico delle applicazioni

Digital Twin, ovvero

di un gemello digitale della

realtà. Il dato acquisito con

HERON è infatti predisposto

per una facile esportazione

all’interno di diverse

applicazioni disponibili

sul mercato per la pubblicazione

e la condivisione

di modelli 3D a nuvola di

punti, come ad esempio le

piattaforme Faro WebShare

Cloud, 3DUserNet e

Cintoo Cloud. Su quest’ultima

è ad esempio possibile

condividere sia il modello

3D colorato a nuvola di

Fig. 2 - Categorizzazione tramite software Verity degli elementi rilevati.

Fig. 3 - HERON MS Twin mobile

mapping system.

punti del rilevamento, ma

anche fruire di una navigazione

immersiva del modello

attraverso un semplice tour per

viste sferiche, con possibilità

di localizzare il modello in

Google Maps, effettuare misurazioni,

inserire note, link,

video e documenti.

Un interessante caso applicativo

ha riguardato l’impiego di

HERON nelle attività del cantiere

di Colombo Costruzioni

S.p.A. della torre Gioia 22 in

Per la realizzazione di questo caso applicativo è stato utilizzato

un HERON MS Twin.

HERON MS Twin è un sistema di mappatura 3D portatile

dotato di due sensori laser multibeam a 16 linee, che garantisce

una robusta acquisizione della geometria 3D, e di una camera

panoramica RGB ad alta risoluzione, che consente la raccolta di

immagini ad alta risoluzione in modo continuo e a risoluzione

5K in modalità on-demand. Estremamente performante nella

mappatura di edifici complessi e multi-livello, HERON MS

Twin supporta applicazioni geospaziali e applicazioni Digital

Twin. La dotazione software inclusa consente di gestire interamente

il processamento dati e supporta la piena compatibilità

con un’ampia gamma di software terzi come Autodesk ReCap

Pro, Bentley-Orbit 3D Mapping, ClearEdge3D EdgeWise,

ClearEdge3D Verity, Faro Scene, Micromine, ecc. Inoltre, grazie

al software gratuito GoBlueprint sviluppato da Gexcel, tutti

possono visualizzare viste 2D della nuvola di punti HERON,

ottenere misure in scala reale e condividere i risultati con colleghi

e clienti in modo semplice e rapido (Fig. 4).

Fig. 4 - Visualizzazione

di

una vista 2D

della nuvola di

punti HERON

in GoBlueprint.

GEOmedia n°1-2021 35


REPORT

via Melchiorre Gioia a Milano.

Presso tale cantiere si è analizzato

lo stato di avanzamento

dei lavori e l’as-built, effettuando

il rilevamento tridimensionale

in corrispondenza

dei livelli 22 e 23. Avendo a

disposizione il modello strutturale

BIM in formato .ifc, lo

si è potuto caricare nel software

di pre-processamento dati

di HERON e, una volta sul

campo, il sistema ha potuto localizzarsi

in modo automatico

all’interno del modello BIM,

senza dover ricorrere alla misurazione

di target o di punti

a coordinate note, ed evitando

così le operazioni di georeferenziazione

in post-processamento.

Il dato tridimensionale acquisito

da HERON, già nel sistema

di riferimento di cantiere, è

stato dunque confrontato con

il modello BIM della struttura

all’interno del software

VERITY di ClearEdge3D,

funzionante in ambiente

Autodesk Navisworks. Il dato

a nuvola di punti proveniente

da HERON ha permesso di

effettuare l’analisi dello stato

di avanzamento costruttivo di

cantiere, associando ad ogni

elemento del modello BIM un

attributo identificato attraverso

uno specifico colore (Fig. 1)

corrispondente ad una determinata

caratteristica (Fig. 2).

In verde gli elementi individuati

e nella posizione corretta,

mentre in giallo gli elementi

individuati, dunque già realizzati,

ma apparentemente in

una posizione al di fuori della

tolleranza geometrica costruttiva.

In rosso gli oggetti non trovati,

in viola gli elementi non

visibili e in rosa gli elementi di

incerta attribuzione.

Un interessante confronto tra

la nuvola di punti acquisita

con HERON e la medesima

nuvola acquisita con laser scanner

statico ha permesso inoltre

di verificare che, relativamente

alle analisi di studio dello stato

di avanzamento di cantiere,

HERON fornisce risultati del

tutto comparabili con quelli

ottenuti dal laser scanner statici

di tipo tradizionale, ma con

il vantaggio di una rapidità di

acquisizione e di trattamento

dati assai maggiore. La produttività

e la semplicità di

HERON nella realizzazione

di rilevamenti con accuratezze

centimetriche risultano infatti

evidenti e rendono i sistemi

di mappatura mobile estremamente

competitivi rispetto alla

strumentazione laser scanner

statica.

Sfruttando invece la funzione

“Real-time Change Detection”,

HERON è stato in grado di

evidenziare direttamente sul

campo e in tempo reale il confronto

del rilievo in atto sia

con il progetto BIM, sia con

una nuvola di punti acquisita

precedentemente (ad esempio

la settimana precedente). La

funzione “Real-time Change

Detection” permette dunque

non solo di effettuare una rapida

verifica sul campo dello

stato di avanzamento dei lavori

in specifici settori di cantiere,

ma consente di introdurre attività

innovative nei processi di

mappatura di siti di ingegneria

civile o di impianti industriali.

Infatti, diventa possibile ad

esempio ottimizzare l’aggiornamento

di modelli BIM di

edifici esistenti con le parti

architettoniche e/o strutturali

aggiunte o modificate nel tempo,

limitando la modellazione

della nuvola di punti alle zone

dove si è evidenziato un cambiamento

durante il rilievo sul

campo.

L’insieme combinato delle qualità

di HERON e dei software

inclusi, unito ai numerosi

applicativi software con cui

lo strumento è compatibile,

permette di rendere effettiva

l’attività di rilevamento sul

campo e la successiva estrazione

dei risultati. L’esecuzione

di mappature frequenti in

cantiere, con l’obiettivo di una

documentazione digitale 3D

e un monitoraggio di cantiere

evoluto, sono attività sempre

più facilmente praticabili, sia

in termini di tempistiche di acquisizione

ed elaborazione dati,

sia in termini di sostenibilità

dei costi associati.

PAROLE CHIAVE

GEXCEL HERON; indoor

mobile mapping; digital twin;

BIM; smart city

ABSTRACT

HERON mobile mapping

system allows the introduction

of SLAM technology inside construction

sites of large buildings

to monitor the work progress.

The use of HERON at a vertical

structure in Milan highlights the

potential of the mobile mapping

system produced by Gexcel.

HERON allows performing

rapid "as-built/as-designed"

checks in this kind of structures

when the accuracies involved are

centimetric. Thanks to dedicated

software, HERON can also use

the "as-built" analysis for innovative

solutions useful for construction

sites management, e.g. the

digital site documentation, the

geometric changes real-time

verification, the construction

phases progress monitoring, the

site work progress document

updating.

AUTORE

Giorgio Vassena

giorgio.vassena@gexcel.it

Gexcel srl

info@gexcel.it

36 GEOmedia n°1-2021


REPORT

GEOmedia n°1-2021 37


AUGMENTED REALITY

LIDAR SLAM TECHNOLOGY

NEI SISTEMI VISUALI

INTERATTIVI

XR 2020:

News & Events

a cura di

Tiziana Primavera

Innovative Tech

Evangelist - AR/VR

senior expert

Fig. 1 - LiDAR scanning and

meshing test – courtesy image by

Tiziana Primavera

LiDAR (Light Detection and

Ranging) è una tecnologia

basata su luce laser estremamente

efficace e consolidata, la cui

finalità è il rilevamento geometrico-spaziale

remoto, attraverso

il calcolo delle distanze dell’oggetto

target effettuate mediante

il cosiddetto tempo di volo TOF

(Time of flight ovvero tempo che

l’onda impiega tra l’istante in cui

viene emessa e quello in cui viene

ricevuta).

Sin dagli ’80 anni è stata impiegata

nei settori caratteristici

delle scienze geomatiche, ma

non solo: grazie ai dati combinati

derivanti da sistemi di posizionamento

globale (GPS) e di

unità di misura inerziale (IMU)

si rendeva possibile identificare

il posizionamento accurato degli

aeromobili in volo.

Pertanto, pur trattandosi di una

tecnologia non recente, negli

ultimi anni è stata impiegata in

numerosi progetti di natura geospaziale.

I dati LiDAR possono essere

costosi, tuttavia, per via della

crescente domanda – offerta

caratteristica della comunità di

utenti geo spaziali - si inizia a vedere

la disponibilità di set di dati

LiDAR open source, ossia resi disponibili

al pubblico.

Le nuove tecnologie visuali

contemporanee più avanzate,

che consentono elevati livelli di

mutua interazione fra dati digitali

e reali (MR) necessitano di

dati geometrici spaziali, per poter

definire esattamente il posizionamento

nello spazio reale

dell’artefatto digitale, con una

buona soglia di accuratezza di

collimazione reale-virtuale, ed a

tale scopo la suddetta tecnologia

si è rilevata preziosa ed in tempi

relativamente recenti, resa

disponibile in alcuni hardware

preposti alla visualizzazione di

sistemi di Mixed Reality, sia di

natura Wearable che Handheld.

La localizzazione e la mappatura

simultanea (SLAM) è una capacità

fondamentale richiesta da

un robot per esplorare e comprendere

il suo ambiente. Tale

tecnologia di comprensione

dello spazio e del proprio posizionamento

all’interno di esso,

è stata recepita ed implementata

anche nei sistemi MR, ponendoli

pertanto nelle condizioni di

poter costruire mappe di territori

interni o urbani utilizzando

LiDAR.

In particolare, attualmente, alcuni

tablet dei grandi Player,

grazie a sofisticate tecnologie di

rilevamento quali quelle di Luce

Strutturata (strumenti ottici che

consentono la ricostruzione 3D

digitale delle geometrie dei componenti

da rilevare, grazie alla riflessione

di pattern di luce sugli

oggetti) o ai “sensori del tempo

di volo”, progettati per misurare

con precisione la profondità del

mondo reale, rendono ad oggi

possibile procedere a misurare la

distanza esatta dagli oggetti circostanti

per distanze contenute,

perlomeno fino a 5 metri di distanza

a velocità di nanosecondi.

Tale scanner LiDAR, se combinato

con gli stessi algoritmi di

visione artificiale in specifici potenti

processori, può così fornire

agli utenti una comprensione assolutamente

più dettagliata della

scena oggetto del sistema visuale

interattivo e conseguentemente

38 GEOmedia n°1-2021


AUGMENTED REALITY

anche ridurre drasticamente il

tempo di configurazione normalmente

richiesto nelle app.

Apple già con il suo ARKit 3.5

perfezionato con l’SDK 4.0, ha

introdotto un nuovo strumento

chiamato Scene Geometry

API di ausilio agli sviluppatori

per sfruttare il nuovo sensore

LidAR caratteristico nei propri

dispositivi.

La possibilità di creare non

soltanto la mappa tridimensionale

dello spazio circostante,

si estende inoltre ad una

comprensione semantica degli

oggetti presenti in esso, distinguendo

ad esempio tra porte

finestre etc.

Tali dati consentono di fatto

l’occlusion delle geometrie spaziali

esistenti, garantendo così

l’illusione di una perfetta fusione

dei dati digitali con il contesto

reale, ovvero in termini di

user experience, consentono agli

utenti dell’app di creare rapidamente

un facsimile digitale per

l’occlusione degli oggetti, facendo

sembrare che gli oggetti

digitali si fondano parzialmente

in una scena dietro oggetti

reali.

Inoltre, mediante il supporto

“Instant AR”, gli artefatti digitali

possono essere posizionati

automaticamente all’interno di

uno spazio, senza che gli utenti

debbano agitare il tablet e dare

alle sue telecamere i parametri

dello spazio.

Fondamentalmente, il nuovo

sensore LiDAR punta a rendere

più intelligenti le app di realtà

aumentata, consentendo misurazioni

più accurate lungo i tre

assi della terna cartesiana.

Avvantaggerà automaticamente

le app sviluppate in precedenza,

senza la necessità di modifiche

al codice.

L’idea è che ad esempio mediante

integrazione con A.I,

una app di mobili possa essere

in grado di comprendere me-

Fig. 2 - Point cloud -Discretizzazione semantica

Fig. 3 - Instant AR test – courtesy image by Tiziana Primavera

GEOmedia n°1-2021 39


AUGMENTED REALITY

Fig. 4 - Google- Project Tango.

glio le dimensioni dello spazio in

cui collocare l’oggetto digitale, e

suggerire più facilmente l’arredamento

consono a tale spazio

disponibile. Il nuovo sensore

aiuterà anche le app a calcolare

più facilmente e rapidamente

l’altezza di una persona.

Project tango: un progetto innovativo,

ma un grande errore

strategico

Tra i due colossi, il primo a fornire

la comprensione geometrica

dello spazio a sistemi di MR, non

è stata la Apple ma Google, con

il suo dirompente ed ambizioso

progetto denominato “Project

Tango” annunciato nel 2013.

“Peanut” è stato il primo dispositivo

Tango in produzio-

Fig. 5 - Augmented Reality SDK.

ne, rilasciato nel primo trimestre

del 2014. Si trattava

di un piccolo telefono Android

con un processore quadcore

Qualcomm e hardware

specifico aggiuntivo tra cui

una telecamera di movimento fisheye

e una telecamera a colori

«RGB-IR», rilevamento

di immagini e profondità a infrarossi.

Successivamente aggiunti

al sistema hardware anche

un accelerometro ed un giroscopio

ad alte prestazioni. Ma

già nel 2018 Google comprese

di aver intrapreso una strategia

non vincente, portando la tecnologia

della realtà aumentata

ad un numero limitato di device

attraverso fotocamere e sensori

specializzati.

Nel 2018 è passato come la Apple

ad uno sviluppo di un SDK

proprietario, ARCore, un set di

strumenti che consente agli sviluppatori

di portare app AR ai

telefoni Android esistenti senza

hardware specifico, convalidando

l’idea vincente di abilitare

applicazioni AR su smartphone

già in possesso degli utenti, piuttosto

che richiedere agli stessi di

acquistare un device preposto a

tali funzionalità.

Un progetto di penetrazione

del mercato dunque concettualmente

diverso, economicamente

vantaggioso e pertanto realmente

capace di agevolare la diffusione

massiva della tecnologia AR.

Le scelte strategiche di Apple

sembrano essere state vincenti

da questo punto di vista nella

creazione di un ecosistema marketing

e di introduzione sociale

della AR realmente efficace, la

grande mela introducendo AR-

Kit, ha consentito de facto agli

sviluppatori di familiarizzare per

diversi anni con i nuovi codici di

sviluppo e soltanto successivamente

ha predisposto Hardware

specializzato, per ottimizzare le

esperienze.

Eye tracking: uno sguardo

al futuro

La ricerca è comunque in pieno

fermento, molti player e colossi

mondiali stanno cercando di ottimizzare

le capacità prestazionali

dei vari device di fruizione nei

settori dell’extended reality.

Si intravede per alcuni di essi

non soltanto l’ottimizzazione del

form factor, per i wearable device,

ma anche nuove implementazioni

nel campo della sensoristica,

in particolare rumors delineano

sufficientemente matura e scalabile

una tecnologia di riconoscimento

dei movimenti della

pupilla.

Tali implementazioni renderebbero

ancora più fluide ed interattive

le singole esperienze d’u-

40 GEOmedia n°1-2021


AUGMENTED REALITY

so, sostituendo al gesture tracking

e pertanto ai controlli manuali,

i movimenti oculari e lo sbattere

delle palpebre di chi indossa

l’headset.

Per quanto concerne i possibili

impieghi di tale innovativo medium

di fruizione, occorre riconoscere

che le possibili applicazioni

sono svariate ed in diversi

campi, già comprovate sperimentalmente,

come per esempio

il controllo del volo di Droni o

nel commercio, al fine di ottimizzare

il posizionamento degli

Ads per massimizzare l’efficacia e

l’attenzione basandosi sui movimenti

saccadici oculari.

Non resta che attendere, per

comprovarne una reale ed effettiva

efficacia d’uso.

PAROLE CHIAVE

slam; LiDAR; MR; AR; SDK; pointcloud;

project tango

ABSTRACT

LiDAR (Light Detection and Ranging) is an

extremely effective and consolidated technology

based on laser light, whose purpose is the

geometric-spatial remote detection, through the

calculation of the distances of the target object

carried out through the so-called time of flight

TOF (Time of flight or time that the wave takes

between the instant in which it is emitted and

that in which it is received).

Since the 1980s it has been used in the characteristic

sectors of geomatics, but not only: thanks

to the combined data deriving from global

positioning systems (GPS) and inertial measurement

units (IMU) it was possible to identify the

accurate positioning of aircraft. in flight.

Therefore, although it is not a recent technology,

in recent years it has been used in numerous

geospatial projects.

Lidar data can be expensive, however, due to the

growing demand - an offer characteristic of the

geospatial user community - we are starting to see

the availability of open source LiDAR data sets,

i.e. made available to the public.

AUTORE

Tiziana Primavera

Tiziana.primavera@unier.it

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TERRA E SPAZIO

GNSS: crescono i servizi

e le nuove applicazioni,

ma in parallelo si studiano

sistemi alternativi

di Marco Lisi

Fig. 1 - Architettura del servizio di autenticazione Galileo OSNMA

Commissione Europea ed ESA

iniziano la campagna di validazione

del servizio di autenticazione

Open Service

I satelliti della costellazione

Galileo hanno iniziato il 18 novembre

2020 la trasmissione dei

loro segnali integrando l’“Open

Service Navigation Message

Authentication” (OSNMA) (figura

1).

Questo servizio utilizza il segnale

Open Service, cioè quello

gratuito ed accessibile a tutti

gli utenti, per fornire un meccanismo

di autenticazione che

permette ai ricevitori GNSS di

verificare che i dati ricevuti non

siano stati modificati o alterati,

intenzionalmente e non.

Da un punto di vista tecnico,

si utilizzano alcuni campi non

utilizzati del messaggio di navigazione

per trasmettere delle

chiavi di autenticazione. Questo

permette al nuovo servizio di

mantenere la piena compatibilità

con i ricevitori esistenti, in

quanto integra, ma non altera,

l’attuale “OS Signal-In-Space

Interface Control Document”

(OS SIS ICD).

La campagna di validazione è in

corso di svolgimento e ci vorranno

alcuni mesi prima che il

servizio sia dichiarato completamente

operativo.

Le ricadute positive di questo

nuovo servizio sono potenzialmente

molto significative: l’autenticazione

giocherà un peso

fondamentale nelle applicazioni

geomatiche, in particolare quelle

che coinvolgono aspetti legali

(per esempio, il catasto elettronico);

nelle applicazioni legate

al trasporto di merci sensibili

(medicinali), deperibili (catena

del freddo, denominazione di

origine) e pericolose (esplosivi,

scorie velenose o radioattive);

nella certificazione temporale di

transazioni contrattuali e finanziarie.

Definita la “roadmap” del

servizio Galileo HAS (“High

Accuracy Service”)

La GSA ha recentemente pubblicato

una nota informativa

nella quale vengono mostrati

obiettivi e “roadmap” del nuovo

servizio HAS (High Accuracy

Service). La nota è scaricabile al

seguente link:

https://www.gsc-europa.eu/

sites/default/files/sites/all/files/

Galileo_HAS_Info_Note.pdf

Il servizio HAS fornirà gratuitamente

correzioni di tipo PPP

Fig. 2 - Prestazioni dei due livelli del servizio Galileo HAS

Fig. 3 - Immagine satellitare dell’incidente nel canale di Suez.

42 GEOmedia n°1-2021


TERRA E SPAZIO

(“Precision Point Positioning”)

sia direttamente da satellite attraverso

il segnale Galileo E6-B

che attraverso le reti terrestri. Le

correzioni saranno disponibili

sia per Galileo che per GPS

(frequenza singola e multipla)

e permetteranno miglioramenti

“quasi-real-time” sia della localizzazione

che del “timing” (errore

di posizionamento inferiore

ai 20 centimetri in condizioni

nominali).

Il servizio si differenzierà in

termini di aree di servizio, con

un Service Level 1 ad estensione

globale ed un Service Level

2 limitato all’Europa (con un

minore tempo di convergenza)

(Fig. 2).

Per quanto riguarda la “roadmap”

del servizio, si prevede

l’inizio dei test nel 2021, seguito

da una fase di “Initial Service”

nel 2022 ed una dichiarazione

di servizio completamente operativo

entro il 2024.

Il ruolo delle tecnologie GNSS

nel trasporto marittimo

Mentre è ancora fresco il ricordo

dell’incidente marittimo

nel canale di Suez che ha visto

coinvolto il super-cargo “Ever

Green” (Fig. 3), rischiando di

causare effetti economici disastrosi,

ci si continua ad interrogare

sulle cause che lo hanno

provocato.

Sembra scartata l’ipotesi di un

sabotaggio o attacco terroristico

attraverso lo “spoofing” dei

segnali GNSS, anche se tutta

l’area medio-orientale è stata

spesso oggetto di attacchi di

disturbo (“jamming”) tendenti a

negare l’utilizzo della navigazione

satellitare.

L’incidente ha tuttavia messo

in risalto il ruolo essenziale già

svolto dalle tecnologie GNSS in

supporto al trasporto marittimo,

particolarmente in situazioni

rischiose, quali la navigazione

Fig. 4 - Il consorzio PASSport.

in canali navigabili e in complessi

portuali.

La “European GNSS Agency”

(GSA), prossima a cambiare la

propria definizione in EUSPA

(“EUropean Space Programs

Agency”), nell’ambito del

programma Horizon ha promosso

un progetto di ricerca,

PASSport, per migliorare la

sorveglianza (“security”) e la sicurezza

(“safety”) delle aree portuali

attraverso l’uso di tecnologie

avanzate, quali droni aerei

e sottomarini, tutte supportate

dal posizionamento accurato

fornito dal sistema Galileo.

Il progetto è portato avanti da

un consorzio, coordinato dall’

italiana Sistematica, che include

15 aziende partecipanti appartenenti

a 7 nazioni europee (Fig.

4).

PASSport si concentrerà sulle

seguenti tematiche:

• Controllo dell’inquinamento

(safety)

• Supporto alla “e-navigation”

(safety)

• Protezione di edifici ed infrastrutture

critiche (security)

Fig. 5 - In ambiente urbano, l’utente GNSS riceve una pletora di segnali riflessi.

GEOmedia n°1-2021 43


TERRA E SPAZIO

Fig. 6 - Effetto della modellizzazione 3D (la linea gialla

è il percorso reale dell’utente; quella rossa la stima

del ricevitore senza correzione delle riflessioni; quella

celeste la traccia corretta attraverso i modelli 3D).

• Protezione contro piccole

imbarcazioni non cooperative

in aree portuali (safety/

security)

• Controllo e protezione contro

minacce sottomarine

(security).

Fig. 7 - Comparazione fra la costellazione STL (Iridium) e quella GPS.

Modelli 3D degli edifici per

migliorare l’accuratezza del

GNSS in ambienti urbani

Uno dei problemi finora irrisolti

dei sistemi di posizionamento

basati su satelliti è quello

della loro scarsa accuratezza in

ambienti urbani, specialmente

quelli ad alta densità di popolazione

e con edifici in ferrocemento

di grande altezza (grattacieli).

È il cosiddetto problema

degli “urban canyons”.

Il problema è essenzialmente

causato da due fattori concomitanti:

la scarsa visibilità di un

sufficiente numero di satelliti,

da una parte, e la presenza di riflessioni

multiple (“multipath”)

dei segnali GNSS da parte degli

edifici.

Un ricevitore GNSS, per

funzionare correttamente, ha

bisogno di ricevere i segnali

diretti (“Line-Of-Sight”, LOS)

di almeno quattro satelliti. In

un ambiente urbano, gli edifici

riflettono i segnali e creano percorsi

alternativi a quelli diretti

(“Non-Line-Of-Sight”, NLOS)

(Fig. 5). Il risultato finale è

quello di una posizione stimata

fortemente affetta da errori.

Una possibile soluzione, proposta

dai laboratori di ricerca

di Google, si basa su una fedele

modellizzazione 3D degli edifici

che circondano l’utente e nel

calcolo delle possibili riflessioni

dei segnali GNSS (“ray tracing”),

allo scopo di compensarne

gli effetti nel ricevitore e

ridurre drasticamente gli errori

(Fig. 6).

La tecnica sviluppata da

Google viene denominata

“3D Mapping Aided” GNSS

(3DMA GNSS) ed è un ottimo

esempio di convergenza in ambito

geomatico.

Google ha già sviluppato e

messo a disposizione per gli

smartphone Android circa

4000 mappe digitali 3D, che

includono le più importanti

città del Nord America, Europa,

Giappone, Taiwan, Brasile,

Argentina, Australia Nuova

Zelanda e Sud Africa. Nuove

acquisizioni vengono effettuate

sul campo per altre città non

ancora incluse.

Verrà dalle costellazioni di satelliti

LEO un’alternativa agli

attuali sistemi GNSS?

Insieme alla loro diffusione in

tutte le infrastrutture critiche

della nostra società, cresce la

consapevolezza che le attuali

costellazioni GNSS (GPS,

GLONASS, Galileo e Beidou)

non sono completamente

sufficienti a garantire servizi

efficienti e soprattutto sicuri.

“Jamming” e “spoofing” costituiscono

una minaccia sempre

più reale, facendo anche leva

sull’intrinseca debolezza dei segnali

GNSS.

Si studiano alternative, in gran

parte basate su sistemi alternativi

terrestri, quali E-Loran,

ovvero piattaforme basate

sull’integrazione di vari sensori

(per esempio quelli inerziali)

con ricevitori GNSS.

Lo sviluppo a livello mondiale

di numerose costellazioni di satelliti

per telecomunicazioni in

orbita bassa (Oneweb, Starlink,

Kuiper ed altre) ha stimolato

lo studio di sistemi satellitari

alternativi.

Una soluzione particolarmente

interessante è quella proposta

dall’azienda statunitense

Satelles, la quale, in cooperazione

con la società Iridium, ha

sviluppato il sistema “Satellite

44 GEOmedia n°1-2021


TERRA E SPAZIO

Fig. 8 - Confronto fra il segnale GPS e segnale STL/Iridium.

Time and Location” (STL).

STL usa i satelliti in orbita

bassa (LEO) della costellazione

Iridium per trasmettere segnali

che, soprattutto a causa del

loro livello, da 24 a 33 dB più

alto di quello dei satelliti GPS

e Galileo, permetterebbero di

offrire servizi di localizzazione

e tempo anche in ambienti urbani

ed all’interno di edifici, oltre

ovviamente ad una maggiore

robustezza nei confronti di

attacchi “jamming”. Inoltre la

sicurezza e l’autenticazione dei

segnali stessi sarebbe garantita

da tecniche crittografiche allo

stato dell’arte (Fig. 7).

I segnali del sistema STL,

cioè di fatto quelli del sistema

Iridium, sono a frequenze leggermente

differenti da quelle

dei satelliti GNSS tradizionali

(per esempio, GPS e Galileo)

(Fig. 8).

A livello utente, STL potrebbe

utilmente integrare i servizi

forniti da un ricevitore GNSS,

specialmente in situazioni nelle

quali la propagazione sia svantaggiata,

per esempio a causa di

edifici ed opere murarie.

Sono già disponibili in commercio

ricevitori STL molto

miniaturizzati (ad esempio

quello sviluppato dall’azienda

Jackson Labs Technologies;

Fig. 9), che offrono prestazioni

molto promettenti: riferimento

di tempo con errori di pochi

nanosecondi ed accuratezze di

posizionamento a livello del

metro.

PAROLE CHIAVE

GNSS; Open Services; Galileo HAS; roadmap;

PASSport; 3D mapping; modellazione

3D;

ABSTRACT

GNSS services and new applications are

growing but alternative systems are being

studied in parallel. Together with their diffusion

in all the critical infrastructures of our

society, the awareness is growing that the current

GNSS constellations (GPS, GLONASS,

Galileo and Beidou) are not completely sufficient

to guarantee efficient and safe services.

"Jamming" and "spoofing" are increasingly

real threats.

Alternatives, largely based on terrestrial systems,

such as E-Loran, or platforms based

on the integration of various sensors (for

example inertial ones) with GNSS receivers,

are in progress to be studied.

AUTORE

Dott. ing. Marco Lisi

ingmarcolisi@gmail.com

Independent Consultant

Aerospace & Defense

Fig. 9 - Ricevitore STL della Jackson Labs Technologies.

GEOmedia n°1-2021 45


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13-15 Settembre 2021

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Conference

Cagliari

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5-7 Ottobre 2021

TechnologyForAll 2021

(data non confermata)

Roma

www.technologyforall.it

24-25 Novembre 2021

GEO Business 2021

London (UK)

www.geoforall.it/kf4yh

15 - 18 giugno 2021

(data non confermata)

Conferenza ASITA 2021

Genova

www.geoforall.it/kyp6f

27 – 30 Settembre

GIScience 2021

2021 Poznan (Poland)

www.geoforall.it/kfrkk

6 - 8 Ottobre 2021

DRONITALY -

Working

with Drones

Bologna (Italy)

www.geoforall.it/kfy44

18 - 21 Dicembre 2021

ICC- International

Cartographic

Conference

Firenze

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2021

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