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Il ruolo cruciale delle tecnologie PNT e di cattura della realtà nella ricostruzione dopo un disastro naturale

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Scoprite come le tecnologie PNT e di cattura della realtà aiutano a ricostruire le comunità dopo i disastri naturali utilizzando le soluzioni RESEPI e LiDAR di Inertial Labs.

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Che si tratti di un terremoto, di uno tsunami, di un'alluvione o di un incendio, le tecnologie di posizionamento, navigazione e temporizzazione (PNT) e di acquisizione della realtà giocano un ruolo fondamentale negli sforzi di recupero e ricostruzione in caso di calamità. In questo blog esaminiamo come queste tecnologie possano essere implementate con un esempio reale di come la tecnologia VIAVI stia aiutando la ricostruzione dopo il peggior incendio degli Stati Uniti in oltre 100 anni.

Con il cambiamento climatico, il rischio e l'intensità delle inondazioni e degli incendi sono aumentati in modo significativo. Negli Stati Uniti, l'incendio di Palisades a Los Angeles ha fatto notizia all'inizio di quest'anno, mentre tra gli altri grandi incendi globali di quest'anno si annoverano quelli in Israele/Cisgiordania, Corea del Sud, Amazzonia e Circolo Polare Artico.

L'incendio più mortale degli Stati Uniti da oltre 100 anni a questa parte si è verificato solo due anni fa, nell'agosto 2023, con l'incendio di Lahaina sull'isola di Maui, nelle Hawaii, che ha provocato oltre 100 vittime. Si stima inoltre che oltre 2.000 strutture siano state distrutte, con perdite complessive inizialmente previste per oltre 6 miliardi di dollari.

In questo blog esamineremo il modo in cui la società di consulenza cartografica e di dati geospaziali Basemap Consulting ha implementato i dati LiDAR, delle telecamere e PNT della divisione Inertial Labs di VIAVI e di Hexagon | NovAtel per contribuire alla ricostruzione delle comunità dopo l'incendio di Lahaina.

Mappare l'estensione dei danni
Dopo l'incendio, il ritmo della ricostruzione è stato in parte limitato da problemi logistici, normativi e pratici. L'isolamento delle Hawaii può significare che le risorse sono limitate o devono essere importate, compresi materiali da costruzione, manodopera e competenze specifiche.

Le risorse che possono essere impiegate rapidamente sono un vantaggio e le immagini aeree e satellitari sono oggi strumenti fondamentali per la pianificazione e la risposta ai disastri. In particolare, il LiDAR e l'InSAR (radar interferometrico ad apertura sintetica) vengono rapidamente adottati per le valutazioni post-evento.

Una delle sfide principali della ricostruzione è che nelle aree più colpite è rimasto ben poco, il che significa che i confini delle proprietà sono difficili da identificare e che i nuovi rilievi sono un primo passo essenziale. A causa dei processi di autorizzazione e finanziamento, il rilievo delle singole proprietà non è molto efficiente e rappresenta un onere significativo.

Prima dell'incendio, si parlava dei droni come di un modo per aumentare l'efficienza dei rilievi. Dopo l'incendio, sono diventati uno strumento fondamentale per definire i confini della proprietà, insieme alle caratteristiche fisiche, al terreno, alle strutture, alle utenze e agli alberi.

La cattura
La cattura è iniziata alla fine del 2024, una volta completata la pulizia dei detriti nell'area e ottenute le autorizzazioni per i voli.

Il primo passo è stato quello di suddividere i 1.500 acri (600 ettari) di interesse in cinque sotto-siti, operazione effettuata tramite un volo di imaging da una collina che domina l'area interessata. Successivamente, Basemap ha posizionato diversi bersagli aerei standard in ogni sottosito. Anche i monumenti stradali nuovi e riverniciati di recente sono stati riutilizzati come bersagli aerei aggiuntivi.

È essenziale collegare queste immagini a posizioni precise. A tale scopo, sono stati prelevati dati GNSS da una stazione di riferimento appena creata su una collina vicina. Basemap ha poi aumentato i dati con una stazione di base GNSS portatile.

Questi file di osservazione sono stati poi utilizzati da Basemap in una cinematica post-elaborata (PPK) combinata con una fase di unità di misura inerziale (IMU) utilizzando il software PCMasterPro di VIAVI Inertial Labs. Questo software è dotato di Waypoint Inertial Explorer di Hexagon | NovAtel e fornisce la fedeltà spaziale necessaria alle immagini e alle nuvole di punti LiDAR per soddisfare le specifiche di rilievo e ingegneria.

Per ottenere questo risultato, Basemap ha utilizzato un RESEPI™ Lite (Remote Sensing Payload Instrument) di Inertial Labs, una società di VIAVI Solutions. Si tratta di un sistema combinato di navigazione inerziale a singola antenna GNSS con datalogger (fornito dal ricevitore OEM7 di Hexagon │ NovAtel), LiDAR, telecamera e sistema di comunicazione. Per questo sistema, viene anche applicato un filtro di Kalman all'uscita prima della sincronizzazione con i dati GNSS.

Il software Waypoint IE è completamente integrato con i dati IMU di terze parti e accoppia le informazioni GNSS di un massimo di 32 basi con i dati inerziali per fornire informazioni precise sulla posizione anche con sensori inerziali di qualità inferiore.

Infine, Basemap ha utilizzato anche una telecamera di visione OEM Sony A5100 da 24 MP e un sistema LiDAR XT32.

Assicurarsi che lo stack tecnologico sia corretto
Ci sono tre considerazioni chiave quando si crea la composizione tecnica di un sistema di acquisizione della realtà tramite drone. La prima è il laser, con la scelta delle capacità LiDAR dettata dallo scopo finale per cui viene utilizzato. La seconda considerazione è la telecamera e molti sistemi LiDAR per droni, tra cui le offerte di VIAVI Inertial Labs, integrano una telecamera RGB per raccogliere contemporaneamente punti LiDAR e immagini ad alta risoluzione. Le immagini prodotte possono essere utilizzate non solo per la fotogrammetria tradizionale, ma anche per colorare la nuvola di punti del LiDAR.

È importante notare che le prestazioni dichiarate da ciascun sensore si riferiscono a condizioni molto specifiche, per cui è importante tenere conto della loro scelta per soddisfare tali condizioni.

La terza e più importante considerazione riguarda il nucleo del sistema, con i suoi algoritmi di elaborazione a bordo e la sua tecnologia PNT. Senza sistemi PNT di alta qualità, sarà impossibile generare le indispensabili nuvole di punti laser o immagini a colori, che richiedono informazioni precise sulla posizione e sull'orientamento del sistema.

Per questo motivo, RESEPI è stato creato per fornire innanzitutto un nucleo di alta qualità ed è abbinato a una serie di sensori per soddisfare le molteplici esigenze di diverse applicazioni; la tecnologia è disponibile in un'ampia gamma di payload e si concentra sulle applicazioni in cui i criteri di dimensioni, peso e potenza (SWaP) sono fondamentali per il successo.

Ricostruzione
Lahaina è stata un importante snodo commerciale del Pacifico, il luogo di nascita dei re e la sede del Regno delle Hawaii nel 1800. Fino all'incendio è stata vista come una visione di bellezza e tranquillità. La ricostruzione della comunità è fondamentale, ma il ritmo è ostacolato dalle sfide di un'isola remota con pochi ispettori e un accesso ridotto a materiali da costruzione, manodopera e competenze.

L'approccio adottato da Basemap Consulting evidenzia il ruolo importante che l'utilizzo di immagini da drone e LiDAR mappate con precisione grazie alle reti PNT può svolgere nella ricostruzione di una comunità dopo un disastro naturale.

Utilizzando questa combinazione di immagini e voli di acquisizione LiDAR, Basemap è stata in grado di fornire a geometri e sviluppatori locali una base spaziale precisa e completa, oltre a dati sul terreno e su qualsiasi caratteristica esistente che si rivelasse utile per la progettazione.

Secondo l'amministratore delegato di Basemap Consulting, Daniel Windham, l'acquisizione fotogrammetrica e LiDAR da drone riduce il lavoro del progetto tra il 50 e l'80% rispetto ai metodi di rilievo tradizionali e la maggior parte delle caratteristiche può essere disegnata a testa in su dalle immagini e dalle nuvole di punti LiDAR.

Contatti
William Dillingham
Responsabile senior del marketing di prodotto
Inertial Labs Inc, un'azienda VIAVI Solutions

E-mail: [email protected]

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