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Scansione laser delle Cliffs of Moher

Measurement Devices Limited (MDL) è un'azienda del gruppo Renishaw, specializzata nella progettazione e produzione di sistemi di ispezione e misura laser ad alta velocità, da utilizzare in ambienti estremi.

8 novembre 2012

Measurement Devices Limited (MDL) è un'azienda del gruppo Renishaw, specializzata nella progettazione e produzione di sistemi di ispezione e misura laser ad alta velocità, da utilizzare in ambienti estremi. Recentemente, MDL ha raccolto una sfida impegnativa proponendosi per effettuare la scansione di una sezione delle famose Cliffs of Moher in Irlanda. Lo strumento scelto è Dynascan 3D, un sistema mobile di mappatura compatto e leggero che, per la raccolta dei dati necessari alla produzione di un modello 3D e del relativo video, è stato montato su un peschereccio.

Ispezione delle Cliffs of Moher con un lidar mobile, installato su un battello

Le Cliffs of Moher Le Cliffs of Moher sono una delle principali attrazioni turistiche irlandesi, nonché un parco geologico protetto dall'UNESCO. Sulla sommità della scogliera svetta la Torre di O'Brien. Dall'alto delle scogliere si possono scorgere le isole Aran, la baia di Galway, i Twelve Pins, i monti Maum Turk del Connemara, e la punta Loop Head a sud. Le Cliffs of Moher prendono il nome da un antico forte (“Mothar”) che sorgeva sul promontorio e che venne demolito durante le guerre napoleoniche per fare posto a una torre di segnalazione.

Le scogliere costituiscono l'habitat di una delle maggiori colonie ornitologiche di tutta l'Irlanda e dal 1986 sono considerate come un'area protetta, in base alla Birds Directive dell'Unione Europea.Nell'aprile 2012 Coastway ricevette l'incarico di partecipare alla preparazione di una Dichiarazione sull'impatto ambientale, per lo sviluppo futuro di un'area specifica delle Cliffs of Moher e dell'immediato entroterra. Il piano prevedeva anche di rendere le Cliffs of Moher un patrimonio dell'umanità, protetto dall'UNESCO, a fianco degli altri due siti irlandesi, Bru na Boinne e Skellig Michael.

Scopo dell'opera

Le Cliffs of Moher si ergono sull'Oceano Atlantico, sulla costa occidentale irlandese del County Clare. Sono lunghe oltre 8 chilometri e il punto più alto si trova a 214 m sul livello del mare. La missione consisteva nell'esecuzione di una scansione, nella preparazione di un modello 3D e di un video in HD utilizzando i dati ottenuti dalla scansione di una sezione di 2 km della scogliera. Dato che la parete delle Cliffs è visibile e accessibile solo dall'oceano, la sfida più impegnativa è stata quella di effettuare la scansione laser da una piattaforma in movimento, ottenendo comunque una risoluzione e un'accuratezza adeguate, mantenendo una distanza di sicurezza.

Acquisizione dati

Scansione delle Cliffs of Moher con Dynascan Dopo avere preso in considerazione varie opzioni, Coastway si è rivolta a Measurement Devices Ltd (MDL) un'azienda specializzata nella produzione e fornitura di apparecchiature per eseguire scansioni laser in condizioni estreme. La soluzione proposta da MDL prevedeva l'utilizzo di Dynascan, un sistema mobile di mappatura 3D che può essere installato su veicoli e battelli e consente di acquisire dati LiDAR 3D a scopo topografico. Le dimensioni compatte del sistema Dynascan hanno permesso di utilizzarlo in tempi rapidi durante le ristrette finestre di tempo disponibili e ne hanno facilitato l'installazione sull'imbarcazione. Per il progetto è stato utilizzato un sistema di mappatura Dynascan M500, che assicura un'accuratezza laser di +/-50 mm e una portata massima di 500 m.

L'unità, insieme a un'antenna GPS secondaria, è stata montata su un boma a prua del peschereccio, in modo da ottenere un campo visivo di 360° per il modulo di scansione laser e consentire l'ispezione della scogliera. Oltre al modulo di scansione laser, Dynascan contiene un'avanzatissima unità di misura inerziale (IMU), costituita da giroscopi e accelerometri, che serve a compensare il beccheggio e il rollio del battello.

Per garantire l'accuratezza del posizionamento 3D, sono stati utilizzati i sistemi integrati di posizionamento differenziale Real Time Kinematic (RTK), che sfruttano le tecniche differenziali GNSS per fornire un posizionamento tridimensionale e in tempo reale, preciso al centimetro. I segnali di correzione RTK provenivano da una stazione RTK locale, stabilita su un punto di controllo noto, sulla sommità della scogliera. I segnali di correzione sono stati elaborati e trasmessi ai ricevitori GNSS mobili di Dynascan tramite un collegamento radio UHF. Anche i dati grezzi sono stati registrati, per essere utilizzati durante l'elaborazione successiva in caso di coni d'ombra RTK nei pressi della scogliera e come parametro di confronto per garantire la qualità del risultato.

È stato utilizzato il software Qinsy per visualizzare ed elaborare in tempo reale i dati acquisiti, in modo da verificare, mentre l'ispezione era in corso, la completezza e la qualità dei dati . Oltre alle rilevazioni a nuvola di punti laser, sono state scattate fotografie utilizzando una normale fotocamera reflex digitale.

Dynascan montato su un camion in una cava Sono stati sottoposti a scansione circa 2 km di scogliera, con sette passaggi in direzioni diverse, per garantire la scansione accurata dei vari profili della parete e delle baie. I dati fondamentali dell'ispezione sono stati raccolti in meno di un'ora. Una volta completati i rilevamenti, il sistema è stato trasferito su un veicolo a terra e utilizzato per registrare la topografia sulla sommità della scogliera. I dati sono stati raccolti sulla stessa griglia, in modo da ottenere un'integrazione senza interruzioni fra le due serie di dati. L'intera operazione (mobilitazione delle apparecchiature, acquisizione dati dal mare e a terra, smobilitazione e download dei dati) è stata completata in una sola giornata.

Post processing dei dati

Modello delle Cliffs of Moher L'immagine a nuvola di punti con riferimenti geologici è stata consegnata a Coastway per il post processing e i dati iniziali sono stai importati in un software di elaborazione Leica Cyclone. I dati sono stati esaminati e puliti, in modo da creare una nuvola di punti adatta alla creazione del mesh. Il set finale di dati è stato esportato in un file di prova XYZ e importato in un pacchetto software per la creazione di modelli 3D.

Dati per il modello delle Cliffs of Moher L'accesso ad alcune baie era ostruito dalla presenza di scogli che impedivano all'imbarcazione di avvicinarsi e ciò ha portato alla presenza di lacune nei dati laser. Per questo motivo, Coastway ha deciso di utilizzare le foto acquisite, inserendole nel software Autodesk 123D per creare un modello tridimensionale in grado di colmare i vuoti. La nuvola è stata quindi modificata per creare un modello della parete della scogliera privo di interruzioni. L'immagine ad alta risoluzione è stata quindi utilizzata per mettere a punto il mesh finale.

Dati di animazione per il modello delle Cliffs of Moher Infine, è stato eseguito il rendering del modello 3D con le immagini acquisite e si è utilizzato un software di visualizzazione 3D per creare un'animazione con vista dall'alto.

Informazioni su Measurement Devices Ltd e Coastway Ltd:

Measurement Devices Ltd (MDL), è un'azienda del gruppo Renishaw, specializzata nella fornitura di soluzioni di punta per il design e la produzione di sistemi di misura laser ad alta velocità da utilizzare in condizioni estreme. La società è stata fondata nel 1983 e da allora ha creato una serie di soluzioni, prodotti e servizi innovativi per il mercato internazionale. I principali prodotti di MDL sono disponibili tramite la nostra rete mondiale di uffici, rappresentanti autorizzati e centri di assistenza regionali. Tutti i prodotti (inclusi sistemi LiDAR mobili, scanner terrestri e scanner per spazi e aperture sotterranee) possono essere acquistati o noleggiati con o senza operatore.

Coastway è una società di rilevazioni geologiche e geospaziali che fornisce soluzioni a costi accessibili per il settore edile a livello internazionale. Il team operativo Coastway spazia fra molte discipline ed è specializzato nell'acquisizione, elaborazione e gestione di dati geospaziali. I campi di specializzazione del team Coastway includono Ingegneria geospaziale, Scansioni laser, Scansioni laser su BIM, Controllo di linee ferroviarie, Monitoraggio ambientale, Monitoraggio strutturale e fornitura perizie legali. Coastway è da sempre all'avanguardia nell'utilizzo di tecnologie e tecniche di rilevamento di ultima generazione e nell'uso di dispositivi di misura computerizzati quali Dynascan e C-ALS di MDL, HDS 6200 e ScanStation 2 di Leica, Focus 3D e ScanArm v3 di FARO. Coastway è stata fondata nel 1999 dall'ingegnere geospaziale Mark Hudson e da Enda Nolan un ingegnere civile di grande esperienza. Coastway è oggi una delle maggiori società di rilevazioni geologiche e geospaziali di tutta l'Irlanda. La sede principale è situata a Naas, Irlanda, con uffici a Londra e in Polonia.

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