ContextCapture per la creazione di modelli 3D partendo da fotografie:il caso della diga di Ridracoli

Per geometri e altri professionisti di mapping l’acquisizione di foto di ambienti 3D può sembrare ancora una minaccia di nuove tecnologie incombenti.

Da un lato, il semplice uso di una 'buona' macchina fotografica digitale, che unita al software, riesce a creare modelli accurati 3D di ambienti complessi sembra minacciare gli investimenti esistenti in altre apparecchiature molto più costose come il laser scanning: dopo tutto, questa nuova soluzione sembra implicare il passaggio di tecniche complesse dalle mani di pochi professionisti molto addestrati nelle mani di una moltitudine di operatori che lavorano con una semplice macchina fotografica. Non si può negare tuttavia che le soluzioni di modellazione avanzata della realtà in tre dimensioni riduca notevolmente tempi e costi.

 

 

ContextCapture è la soluzione di Bentley per la creazione di modelli 3D a partire da semplici fotografie.

Il software consente di produrre rapidamente modelli 3D estremamente complessi delle condizioni esistenti, per qualsiasi progetto infrastrutturale. Senza bisogno di apparecchiature costose e specialistiche, è possibile creare e sfruttare rapidamente mesh poligonali 3D estremamente dettagliate delle condizioni esistenti, per fare le giuste scelte durante le fasi di progettazione, costruzione e gestione, ed utilizzarle durante l'intero ciclo di vita dei progetti.

 

ContextCapture produce in modo rapido e sicuro modelli 3D di qualsiasi dimensione, da oggetti di pochi centimetri ad intere città.

La precisione di questi modelli 3D non ha limiti, se non quelli imposti dalla risoluzione delle fotografie acquisite.

 

 

I modelli 3D sono facilmente generati a partire da foto scattate con normali apparecchi digitali, ottenendo risultati altamente dettagliati, bordi netti e una precisione geometrica accuratissima.

Gli utenti sono in grado di realizzare progetti estremamente dettagliati ed affidabili, in meno tempo e senza le limitazioni generalmente imposte dai software. Ciò è reso possibile dall'aver automatizzato la produzione di modelli virtualmente di qualsiasi dimensione e/o livello di precisione, con una rapidità inedita.

Grazie alle unità di elaborazione grafica generiche (GPGPU) e all'elaborazione multicore, ContextCapture può generare fino a 15 gigapixel al giorno e per computer.

È possibile accedere a questi modelli completi delle condizioni esistenti e condividerli per poi integrarli in qualsiasi flusso di lavoro CAD o GIS. È infatti semplice condividere con coerenza queste informazioni, accessibili e riutilizzabili su dispositivi desktop e mobili in molteplici formati, anche in modo nativo all'interno di MicroStation.

 

 

ContextCapture presenta due moduli principali: Master ed Engine.

Il modulo Master mette a disposizione un'interfaccia grafica che consente all'utente di definire i dati immessi e le impostazioni di elaborazione, inviare i processi da svolgere, monitorare i progressi e visualizzare i risultati.

Il modulo Engine viene eseguito in background, senza interazione con l'utente, per elaborare gli algoritmi computazionali più impegnativi.

Grazie a questo funzionamento su due livelli, ContextCapture supporta il grid computing e riduce drasticamente i tempi di elaborazione, sfruttando diversi motori ContextCapture in esecuzione su molteplici computer e condividendo la coda di lavoro.

 

Per quanto riguarda la precisione, il Product Line Manager, Benoit Fredericque, un veterano di Bentley Systems afferma: "La potenza del software è davvero solo limitata dalla qualità dell’input. Se si stanno riprendendo inquadrature di primi piani con una fotocamera di alta qualità, la precisione ottenibile è davvero elevata. Abbiamo fatto molti paragoni tra la scansione laser e la cattura di foto, e possiamo assolutamente raggiungere una risoluzione comparabile ".

Uno studio dell’Università di Perugia, applicato ad un caso reale sulla Diga di Ridracoli di proprietà di Romagna Acque ci conferma la validità della soluzione.

 

Romagna Acque è una società interamente pubblica a cui fa capo la diga di Ridracoli che costituisce un bacino artificiale che approvvigiona circa il 50% dell’acqua consumata in Romagna. La diga è una diga di grandi dimensioni, una delle più recenti in Italia, misura 108 metri di altezza con oltre 440 metri di sviluppo in sommità, ed è costituita da 600 mila metri di calcestruzzo. L’attività di manutenzione e di gestione è fondamentale per garantire qualità e sicurezza dell’approvvigionamento pertanto si è deciso di adottare tecniche predittive grazie ad un’esperienza fino ad ora mai adottata. La manutenzione predittiva presuppone la necessità di lavorare su modelli in grado di rappresentare correttamente l’invecchiamento delle strutture e dei materiali, ma anche la possibilità di ispezionare con una certa periodicità le opere stesse in modo da fare piani di intervento che anticipino fenomeni di degrado.

 

 

Per la Diga di Ridracoli è stato messo a punto un sistema sperimentale per raccogliere i dati “as-built” e generare un modello solido della Diga, grazie ad una serie di rilievi al vero effettuati con droni e alla successiva elaborazione con ContextCapture delle immagini raccolte.

Questo ha consentito anche di sviluppare il modello, che grazie alla collaborazione dell’Università di Perugia consenta anche di verificare il comportamento della diga al variare delle condizioni naturali, in particolare sisma e variazioni termiche. Sempre con l’Università di Perugia, in particolare con il professor Mangiola del DICA, dipartimento di ingegneria civile e dell’ambiente, si è provveduto a comparare le tecniche tradizionali e il rilievo fotogrammetrico tramite drone.

I livelli di precisione emersi sono assolutamente notevoli e decisamente adeguati al tipo di utilizzo. La qualità delle immagini ottenuta è stata elevata e per ottenere lo stesso tipo di risultato, con un’attività parallela, si sarebbero dovuti impiegare molti più giorni e molte più risorse.

I dati prodotti, siano essi 3D mesh, nuvole di punti, modelli digitali del terreno, ortofoto, possono essere importati nei software CAD o GIS, pubblicati sul web o visualizzati con un software Viewer che è Acute3D Viewer o da un client free.

L’esperienza è stata quindi strutturata all’interno di processi di manutenzione programmata, manutenzione predittiva e verrà estesa ai cespiti e agli asset infrastrutturali di cui la società è dotata.

 

Per ulteriori approfondimenti vedere il video con intervista al link

David Huie di Bentley riassume i potenziali contributi dell’acquisizione tramite immagini. “Il numero di progetti aumenterà: Questo metodo è più veloce e più facile da realizzare e richiede investimenti relativamente ridotti se comparati ad altri più tradizionali. Inoltre si può applicare anche in zone e ambienti dove è troppo pericoloso lavorare.  Il progetto Aqueduc de Roquefavour in Francia, è un buon esempio. Telecamere montate su droni hanno preso migliaia di ottime foto e un modello millimetro in scala è stato creato di questa antica struttura ".

 

Inoltre il software modifica sostanzialmente il modo di lavorare: invece di condurre indagini as-built a conclusione di un progetto, non c'è alcun motivo per non completare as-built prima e durante i progetti di qualsiasi dimensione. Si apriranno dunque molte opportunità per la misurazione e il monitoraggio delle strutture con conseguenti vantaggi operativi nella manutenzione sistematizzata. Per esempio, inviare un drone con cadenza settimanale così da poter rilevare i dati e corredarli con uno storico affidabile”.