Punti di controllo al suolo

Tutto quello che devi sapere sui GCP per migliorare la precisione dei tuoi rilievi con il drone

Quando si tratta di rilievi con i droni, il posizionamento efficace dei punti di controllo a terra è tutto. I GCP aiutano a definire i confini del tuo sito e a scalare correttamente tutto ciò che si trova nel mezzo. Sono un vero e proprio elemento costitutivo di qualsiasi lavoro di rilievo e migliorano la precisione della tua mappa.

Per ottenere risultati ottimali dai tuoi punti di controllo del terreno, tuttavia, devi assicurarti che siano posizionati correttamente. Con troppo pochi punti totali, si corre il rischio di misure imprecise. Tuttavia, se troppi GCP sono vicini l’uno all’altro, l’immagine aerea complessiva potrebbe essere danneggiata. Ecco come trovare il giusto equilibrio – e ottenere il massimo da questo collaudato metodo di rilevamento.

Cosa sono i punti di controllo al suolo?

I GCP sono punti fissi sul terreno che hanno una posizione geografica nota – o coordinate marker che sono già state definite, in genere utilizzando un modello geoidico e le coordinate GPS. Disponendo di coordinate note selezionate e tracciate prima di raccogliere qualsiasi dato, i topografi possono aumentare la precisione e avere un quadro di riferimento per l’intero progetto.

Materiali dei punti di controllo al suolo

Un punto di controllo a terra deve soddisfare due criteri per essere utile nel rilievo aereo. Ogni punto deve essere realizzato con colori ad alto contrasto che si distinguono dal terreno circostante – troppo simili e il GCP sarà difficile da trovare nelle fotografie. Inoltre, i punti dovrebbero avere un centro chiaramente definito che si allinea con la coordinata nota. Questo può essere fatto con due linee perpendicolari.

Per creare il sistema di coordinate, i topografi di solito usano vernice spray o tamponi speciali con colori brillanti e un aspetto a “scacchiera” a quattro quadrati. Mentre la verniciatura a spruzzo può essere l’opzione più conveniente ed economica, può anche creare problemi di precisione. Come sapete, la differenza di pochi centimetri può avere un impatto enorme su un lavoro di rilievo. La superficie più ampia di una linea di vernice spray potrebbe significare un intervallo di diversi centimetri nel “bullseye” del vostro marchio. Anche se la discrepanza è relativamente piccola, fare questo tipo di congetture per ogni punto potrebbe essere disastroso. Se non si hanno tamponi a disposizione, è meglio segnare i GCP con una forma a “L”, piuttosto che la tradizionale “X”, con l’angolo che indica una coordinata esatta.

GCP rispetto ai punti di ancoraggio manuali

In particolare, i GCP sono diversi dai punti di ancoraggio manuali, un altro posizionamento del mondo reale che i topografi utilizzano. Un punto di collegamento manuale è una caratteristica che può essere vista in più fotografie aeree. I topografi identificano questi punti in software di mappatura aerea come DJI Terra, che può utilizzarli per unire le immagini e creare una mappa fotogrammetrica completa. Mentre i punti di controllo a terra e i punti di collegamento manuali sono entrambi essenziali nel rilevamento, solo i GCP corrispondono a punti di coordinate reali.

In che modo i punti di controllo al suolo migliorano il rilievo con il drone?

Che tu abbia bisogno di una mappa fotogrammetrica o LiDAR, i punti di controllo a terra aiutano a fornire una mappa aerea il più precisa possibile. Questi punti sono importanti per i topografi perché sono impostati con precisione assoluta. Ciò significa che un punto è correlato a un valore vero, come una coordinata GPS. La precisione relativa, invece, descrive altri punti che possono essere trovati scalando una mappa rispetto a queste coordinate assolute. In altre parole, avendo più punti geografici noti già fissati nel mondo reale, è più facile stabilire la distanza tra i punti e la scala generale della tua mappa.

Naturalmente, i punti di controllo a terra sono solo una parte del puzzle. La distanza campione a terra, per esempio, è un calcolo usato per spiegare come la scala del mondo reale stabilita dai GCP si traduce in una mappa. La GSD descrive la distanza tra il punto centrale di due pixel consecutivi su un’immagine digitale. Senza un GSD accurato, è impossibile per i topografi trasformare tutti i dati raccolti dai droni in mappe utilizzabili. Proprio come per i punti di controllo a terra, un calcolo del GSD che è sbagliato anche di pochi centimetri può avere implicazioni ad ampio raggio in tutto un progetto.

Posizionamento dei punti di controllo al suolo

Utilizzare semplicemente alcuni punti di controllo a terra in tutto il sito non è sufficiente a garantire misurazioni accurate. I GCP dovrebbero essere distribuiti nel modo più uniforme possibile, pur mostrando i confini e la portata topografica. Anche se ciò dipende dalle specificità del tuo sito, ci sono alcune regole guida da seguire:

Numero di punti

Il numero di punti necessari per creare una mappa accurata del drone varia a seconda delle dimensioni di un sito e della gamma di terreno. In genere gli esperti raccomandano di usare almeno cinque GCP, ma a volte se ne usano fino a 20. È importante notare, tuttavia, che più punti non significano necessariamente una lettura migliore. In una prova condotta utilizzando il DJI Phantom 4 Pro, il Nevada Department of Transportation ha scoperto che i GCP aggiuntivi offrono rendimenti decrescenti dopo circa 10 punti.

Quando si selezionano i punti di controllo a terra, cercare di concentrarsi sulla creazione di un posizionamento uniforme. Anche se può sembrare intuitivo raggruppare più GCP intorno all’area più importante per il tuo sondaggio, farlo può effettivamente ridurre la precisione. Se troppi punti sono vicini tra loro mentre il resto del sito ha una copertura limitata, sarà difficile calibrare la mappa e capire come il gruppo di coordinate si inserisce nel quadro più ampio. Nel peggiore dei casi, potrebbe essere necessario ricalibrare l’intero sito.

Spaziatura

Oltre a posizionare i GCP a distanze relativamente simili tra loro, è importante pensare alla distanza totale di questi intervalli. Se i punti sono troppo distanti l’uno dall’altro, sarà difficile per il tuo software di modellazione interpolare più punti dati tra loro. I GCP dovrebbero essere, al massimo, a circa 400 metri (~1,312 piedi) di distanza l’uno dall’altro, anche se più vicino è di solito preferibile. In definitiva, mentre si vuole evitare la sovrasaturazione dei GCP di cui sopra, spargere i punti troppo lontano causerà dei vuoti nella copertura e anche l’alterazione del modello 3D.

Distribuzione

È importante utilizzare i punti di controllo a terra per definire i confini del sito. In uno scenario ideale, sareste in grado di posizionare un GCP in ogni angolo, con un altro al centro del sito. Anche se i siti sono raramente così semplici, è comunque un buon modo per pensare alla copertura.

Un’ultima considerazione è catturare l’intera gamma di topografia del sito. Come minimo, mettete un punto su entrambe le elevazioni più alte e più basse alle quali è possibile farlo. Detto questo, è importante evitare la trappola di fare troppo affidamento su punti “naturali” che possono sembrare un buon posto per mettere un GCP, ma che non completano la diffusione generale dei punti.

Il drone e i carichi utili giusti per un rilievo accurato

I punti di controllo a terra posizionati con astuzia vi porteranno solo fino a un certo punto – avrete comunque bisogno dei droni e dei payloads con telecamere giusti per completare il lavoro. Le rapide velocità e le batterie a lunga durata del Matrice 300 RTK consentono di lavorare rapidamente su siti di grandi dimensioni. Può anche montare fino a tre carichi utili contemporaneamente, quindi è facile raccogliere dati con il minor numero possibile di voli.

Se stai eseguendo una fotogrammetria aerea o una mappatura LiDAR, DJI ha anche il carico utile che stai cercando. Lo Zenmuse P1, il nostro fiore all’occhiello per la fotogrammetria, è dotato di un sensore full-frame da 45 megapixel ad alta sensibilità e basso rumore con obiettivi intercambiabili da 24/35/50 mm a fuoco fisso.

Per i lavori di rilievo che richiedono LiDAR, nel frattempo, raccomandiamo lo Zenmuse L1. Con l’IMU ad alta precisione e la penetrazione del fogliame ad un prezzo ragionevole, questo carico utile è perfetto per il rilevamento anche dei terreni più complessi. Entrambe le videocamere si integrano facilmente con il nostro principale software di mappatura, DJI Terra.