L’ispezione e il rilievo geometrico e del degrado degli ambienti ipogei, difficilmente praticabili ovvero del tutto inaccessibili, ha finora costituito un limite alle attività di conoscenza e di diagnosi strutturale, sia per la oggettiva difficoltà operativa sia per le innegabili implicazioni in termini di sicurezza e salute degli operatori. Tali limitazioni risultano ulteriormente aggravate nel caso che l’ispezione riguardi ambienti confinati del tutto inesplorati.
In questi casi la soluzione ideale è costituita dall’impiego di peculiari sistemi di rilievo LIDAR installati su droni: i dispositivi di rilievo hanno caratteristiche specifiche per tale impiego che privilegiano leggerezza e miniaturizzazione associate ad alta velocità di scansione, tutte caratteristiche indispensabili per assicurare la massima efficacia dell’attività. I dispositivi UAS impiegati per questi scopi sono dotati di sensori e caratteristiche particolari che li proteggono dai contatti accidentali nonché di sistemi illuminazione e di trasmissione del segnale potenziati per evitare perdite di contatto e interferenze.

Metodologia di rilievo 3D con drone in ambienti ipogei e confinati

Il sistema adottato permette di ispezionare ambienti ipogei e/o confinati senza l’accesso dell’operatore che durante l’attività resta sempre all’esterno degli stessi in condizioni di piena sicurezza.
Il collegamento con l’UAS è assicurato mediante una connessione Wireless a 2,4 GHz con trasmissione simultanea dei dati sia per il controllo che per la visione della nuvola di punti rilevata sia del flusso video proveniente dalla fotocamera ottica e di quella termica, entrambe poste frontalmente al drone.

Tenuto conto dell’assenza di informazioni circa la geometria degli ambienti e del supporto del GPS, il controllo dell’UAS avviene totalmente a mano con l’ausilio della stabilizzazione elettronica data dall’incrocio dei dati provenienti dalla piattaforma inerziale del drone e dai dati provenienti dal sensore LIDAR impiegato per il rilievo.
Il rilievo effettuato viene poi georeferenziato mediante il supporto di un rilievo topografico eseguito su punti aventi coordinate note che vengono comunque rilevati nell’ambito delle misurazioni eseguite con il drone.

Georeferenziazione del rilievo LiDAR con supporto topografico

Le ispezioni delle camere ipogee vengono eseguite utilizzando un drone innovativo in grado di effettuare un rilievo tridimensionale in 3D mediante istantanea materializzazione della nuvola di punti ottenuta dal LIDAR e di registrare video, ricostruendo in tempo reale il manufatto oggetto di rilievo.

Il drone impiegato per le attività è rappresentato da un sistema dedicato a questa specifica tipologia di indagine mediante interventi di upgrade rispetto alle versioni standard. In particolare nelle attività descritte nei casi di studio di seguito illustrati, è stato utilizzato un UAS prodotto dalla FlyAbility, modello ELIOS 3 costituito da un quadricottero con payload sufficiente all’installazione del sensore LIDAR; il MTOM (maximum take-off mass) è pari a 2.500 g e il tempo di volo tipico è di circa 10 minuti.

L’UAS è equipaggiato con un sensore LIDAR (Light Detection and Ranging) con tecnologia SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) in grado di operare anche in assenza di segnale di posizionamento GNSS. Il modello adottato nelle esperienze di seguito descritte è costituito da un sensore OUSTER OS0 Gen 2 R6 in grado di lavorare con una precisione di +/- 15 mm con una portata di distanza fino a 50 m.

Il sistema così equipaggiato è in grado di materializzare, in tempo reale, una nuvola di punti densa che riproduce fedelmente la superficie visibile degli ambienti ispezionati.

Le caratteristiche dei sensori impiegati possono variare in base alle esigenze d’uso ma si tratta sempre di dispositivi leggeri, con elevata velocità di scansione, e risoluzione tale da ottenere nuvole di punti dense su di un ampio ventaglio di distanze.

In casi particolari e per coordinare e georeferenziare il rilievo con le parti esterne, si adopera un rilevatore con un range più esteso e, in particolare, tipo miniVUX.3UAV prodotto dalla RIEGL in grado di eseguire fino a 200’000 misurazioni al secondo con una precisione nell’ordine della decina di millimetri, montato su esacottero tipo DJI Matrice 600.

Al sensore LIDAR possono essere associati sensori ottici fotografici e/o telecamere, che permettono di effettuare ispezioni visive ad alta definizione e, se del caso, di effettuare rilievi fotografici di dettaglio e approfondimento. La combinazione dei due sistemi, lidar e ottici, permette di visionare e misurare simultaneamente, gli ambienti oggetto di rilievo e di ricostruire la nuvola di punti in colori reali.

È possibile integrare ulteriormente l’indagine impiegando telecamere termiche a infrarossi per il rilievo del degrado materico e l’individuazione delle condizioni di eterogeneità non rilevabili nel campo del visibile.
I dati acquisiti sono stati esportati verso i più comuni sistemi CAD-CAM, per fornire al committente una vera e propria “banca dati” dell’elemento, fruibile a seconda delle necessità anche in epoche successive al rilievo, evitando il disagio di riesaminare i luoghi indagati, procedendo ad un esame conoscitivo dal particolare al generale e favorendo processi di sintesi e di globalità. In fase di post processing vengono solitamente realizzati layout geometrici dedicati, atti a descrivere lo stato di fatto dell’opera e schede descrittive con video e foto di dettaglio.

IF CRASC 2025
La presente relazione è stata presentata in occasione dell'evento IF CRASC'25, tenutosi a Napoli dal 15 al 17 luglio 2025. Scopri di più sulla manifestazione e guarda le interviste ai protagonisti!
LEGGI L'APPROFONDIMENTO

Caso studio: rilievo delle gallerie dell’ex arsenale militare di Napoli

Nell’ambito del progetto di rilancio e riqualificazione che interessa l’intera area di Bagnoli, è stato stipulato un accordo di programma che prevede la realizzazione di una stazione e un deposito della Linea 6 della metropolitana e un Campus dell’Università Parthenope, all’interno dell’ex arsenale militare di Via Campegna.

A tal proposito la scrivente Società ha eseguito, nel novembre del 2023, le attività di studio propedeutiche alla valutazione delle Pericolosità Idraulica e da Frana dell’area.

L’attività di interesse riguarda l’ispezione delle gallerie e dei cunicoli posti a tergo degli edifici adiacenti al piede del costone tufaceo che delimita l’area di intervento. Il reticolo caveale era in origine destinato a ospitare, proteggendole, munizioni ed equipaggiamenti militari; il suo sviluppo risultava del tutto incognito e anche l’accessibilità si presentava problematica, situazioni che hanno imposto il ricorso all’impiego del drone per interni.

Il rilievo è stato effettuato con la metodologia descritta in precedenza ottenendo un rilievo completo della rete di cunicoli che si sviluppa su di una superficie di circa venti ettari.

L’attività di rilievo è stata resa particolarmente impegnativa per effetto della polvere raccoltasi negli anni sul pavimento dei cunicoli che si sollevava per effetto dell’aria spinta dai rotori del drone: tale circostanza ha richiesto una particolare attenzione nella conduzione dell’UAS e alcune pause tecniche per permettere il deposito del materiale in sospensione.

...Continua a leggere nel PDF in allegato.