Silos di grano storici conservati digitalmente tramite UAV integrato e indagine con scansione laser 3D

Panoramica del progetto

Con decenni di esperienza nella fornitura di soluzioni di rilevamento, mappatura e acquisizione della realtà in progetti industriali, infrastrutturali, del patrimonio culturale e di rinnovamento urbano, Tianbaonet continua ad aiutare i clienti a trasformare risorse fisiche complesse in modelli digitali accurati.

In un recente progetto di conservazione del patrimonio nella regione del delta del fiume Pearl nel Guangdong, in Cina, Tianbaonet ha completato con successo il rilevamento ad alta precisione e la mappatura della facciata di un complesso storico di silos di grano utilizzando un flusso di lavoro integrato di acquisizione dati aerei e terrestri.

Il progetto ha coinvolto otto silos cilindrici per il grano e diversi edifici di stoccaggio rettangolari costruiti tra gli anni '50 e '70. In quanto importanti testimoni dello sviluppo industriale e agricolo della regione, queste strutture sono ora prese in considerazione per la conservazione, il rinnovamento e il riutilizzo adattivo. Una documentazione geometrica accurata era quindi essenziale per la futura manutenzione, pianificazione del restauro e archiviazione digitale.

La sfida: rilevamento di strutture storiche complesse

Il cliente richiedeva calcoli precisi di:

• Superfici di parete cilindriche

• Superfici del tetto conico

• Circonferenze e dimensioni

• Disegni dettagliati delle facciate per ciascun silo

Tuttavia, diverse sfide hanno reso inefficienti i metodi di rilevamento convenzionali:

Geometria curva complessa

La forma cilindrica dei silos rendeva le tradizionali misurazioni punto per punto difficili e dispendiose in termini di tempo. Catturare punti sufficienti per un accurato adattamento della curva aumenterebbe significativamente la durata del lavoro sul campo.

Condizioni del sito limitate

La struttura industriale presentava strade di accesso strette, terreno irregolare, fitta vegetazione e linee di vista limitate, creando ostacoli per le apparecchiature di rilevamento convenzionali.

Strutture del tetto inaccessibili

I tetti conici rialzati e le aperture di ventilazione erano difficili da raggiungere in sicurezza da terra, rendendo difficile la raccolta completa dei dati.

Per superare queste limitazioni, Tianbaonet ha progettato una soluzione completa di acquisizione della realtà che combina la fotogrammetria UAV e la scansione LiDAR portatile.

La soluzione: rilevamento integrato aereo e terrestre

Tianbaonet ha implementato un flusso di lavoro di rilevamento integrato aereo-terra basato sul China Geodetic Coordinate System 2000 (CGCS2000), garantendo un allineamento accurato tra tutti i set di dati.

Rilievo aereo per la copertura completa del tetto

Per la documentazione del tetto e della struttura superiore, il team ha utilizzato un DJI Mavic 3 Enterprise dotato di:

• Fotocamera grandangolare 4/3 CMOS

• Otturatore meccanico

• Modulo di posizionamento RTK

La missione dell'UAV è stata attentamente pianificata per garantire la copertura completa dei tetti dei silos e delle facciate superiori.

I principali parametri di volo includevano:

• Altitudine di volo superiore alle strutture circostanti

• Sovrapposizione anteriore e laterale dell'85%.

• Georeferenziazione abilitata RTK all'interno del quadro di coordinate nazionali

Questo approccio ha consentito di catturare aree inaccessibili al personale e alle attrezzature convenzionali mantenendo un'elevata precisione geometrica.

Scansione LiDAR da terra per facciate dettagliate

Per catturare le strutture verticali e i dettagli architettonici, Tianbaonet ha utilizzato lo scanner laser 3D portatile Lingguang L2 Pro.

Lo scanner ha fornito:

• Campo visivo 360° * 270°

• Raccolta dati mobile basata su SLAM

• Integrazione RTK in tempo reale

• Generazione di nuvole di punti colorate

Gli operatori hanno camminato liberamente attorno ai silos, alle scale, alle aperture di ventilazione e agli spazi interni, raccogliendo rapidamente dati di nuvole di punti ad alta densità.

La mobilità del sistema lo ha reso particolarmente efficace nell'ambiente industriale ristretto dove l'attrezzatura basata su treppiede sarebbe stata difficile da implementare.

Flusso di lavoro ed elaborazione dei dati

Acquisizione dati sul campo

L’indagine sul campo comprendeva:

1. Pianificazione del volo UAV e acquisizione di immagini aeree

2. Scansione di facciate esterne

3. Scansione silo interno

4. Controllo delle coordinate unificato utilizzando CGCS2000

Combinando set di dati aerei e terrestri, Tianbaonet ha assicurato una copertura completa di tutti gli elementi strutturali visibili.

Fotografia aerea Matrice 3E della parte superiore del silo di grano

Usa L2pro per scansionare il granaio

Elaborazione dei dati e generazione di modelli

Dopo l'acquisizione dei dati, il flusso di lavoro includeva:

• Triangolazione aerea e ricostruzione fotogrammetrica

• Preelaborazione della nuvola di punti LiDAR

• Riduzione e registrazione del rumore

• Fusione dati aereo-terrestri

• Generazione completa di nuvole di punti colorate

Il modello risultante ha fornito una rappresentazione digitale estremamente accurata dell'intero complesso dei silos per il grano, comprese le strutture del tetto precedentemente inaccessibili.

Dopo la triangolazione aerea, viene generata una ricostruzione 3D ed esportata come modello LAS.

Modello di nuvola di punti colorata silo di grano

Nuvola di punti interna del silo di grano

Mappa del layout del silo di grano

Dati della nuvola di punti sul tetto dei silos di grano acquisiti con successo utilizzando UAV integrato e scansione a terra.

Risultati di ingegneria

I dati della nuvola di punti fusi sono stati importati nel software CAD per un'analisi ingegneristica dettagliata.

Utilizzando tecniche di estrazione della sezione trasversale e adattamento geometrico, Tianbaonet ha generato:

• Misurazioni precise della circonferenza

• Calcoli della superficie

• Annotazioni dimensionali

• Disegni del prospetto della facciata in scala 1:1

Questi risultati forniscono dati di riferimento affidabili per future attività di ristrutturazione, manutenzione e valutazione strutturale.

Risultati del progetto

L’approccio di indagine integrata ha prodotto diversi risultati chiave:

Documentazione digitale completa

Il progetto è riuscito a catturare tutti gli elementi strutturali visibili, comprese le sezioni del tetto che sarebbe stato difficile o pericoloso misurare con i metodi tradizionali.

Calcoli accurati della superficie

Sono state generate misurazioni dettagliate delle pareti cilindriche e delle superfici del tetto conico per tutti gli otto silos per cereali.

Disegni tecnici di alta qualità

Sono stati prodotti disegni completi della facciata, layout dimensionali e annotazioni sulla circonferenza per supportare le applicazioni ingegneristiche.

Risorse digitali a lungo termine

Il cliente ha ricevuto un set completo di risorse digitali, tra cui:

• Nuvole di punti colorate

• Modelli 3D

• Disegni CAD

• Set di dati di misurazione

Queste risorse possono supportare il monitoraggio futuro, la pianificazione del restauro, la progettazione del rinnovamento e le iniziative di conservazione del patrimonio digitale.

Modello integrato di nuvola di punti colorata aerea-terra del complesso del silo di grano

Calcolo della circonferenza in CAD

Disegno della facciata non imballata degli otto silos cilindrici per il grano

Calcolo delle aree superficiali di cilindri, tronchi di cono e coni con dimensioni del silo a grandezza naturale

Perché l'acquisizione integrata della realtà è importante

Questo progetto dimostra l’efficacia della combinazione della fotogrammetria UAV con la scansione LiDAR mobile per progetti impegnativi di documentazione industriale e del patrimonio.

Rispetto ai metodi di rilevamento convenzionali, il flusso di lavoro integrato ha fornito:

• Raccolta dati sul campo più rapida

• Limitazioni di accesso al sito ridotte

• Copertura completa senza punti ciechi

• Precisione a livello centimetrico

• Maggiore efficienza per strutture curve e irregolari

Ancora più importante, ha consentito la creazione di un registro digitale completo di edifici storicamente significativi, riducendo al minimo i disagi al sito.

A proposito di Tianbaonet

Tianbaonet ha una vasta esperienza nella fornitura di rilievi, mappature, scansioni laser 3D, fotogrammetria UAV, acquisizione della realtà basata su SLAM e soluzioni di gemello digitale in un'ampia gamma di settori.

Dagli impianti industriali e beni infrastrutturali ai siti del patrimonio culturale e ai progetti di rinnovamento urbano, Tianbaonet aiuta le organizzazioni ad acquisire, gestire e utilizzare i dati spaziali con maggiore efficienza e precisione.

Poiché la domanda di gestione delle risorse digitali e conservazione del patrimonio continua a crescere, Tianbaonet continua a impegnarsi a fornire tecnologie geospaziali innovative che colmino il divario tra il mondo fisico e il suo futuro digitale.