Rilievo LiDAR delle Scarpate: Cigli e Piedi
Il Rilievo LiDAR effettuato presso il Comune di Rapino, qui descritto, ha permesso di ricollocare in scala 1:2000 i limiti del PAI (il piano di assetto idrogeologico che individua le scarpate e le distanze di salvaguardia) nel nuovo Piano Regolatore del Comune in fase di definizione. Le operazioni condotte dalla Oben srl vanno dalla pianificazione del volo alla produzione del dato georeferenziato passando per la pre-elaborazione e classificazione del dato LiDAR. Una campagna di misure per la raccolta di punti di controllo ha consentito la validazione del dato acquisito.
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Nell’ambito delle attività di ridefinizione del piano urbanistico del Comune di Rapino (CH) la Oben srl è stata chiamata ad effettuare il rilievo LiDAR allo scopo di mappare le scarpate secondo la definizione indicata nel documento delle Norme di Attuazione del PAI, Allegato F, della Regione Abruzzo. In Figura 1 sono mostrate le aree oggetto del sorvolo.
Figura 1. Aree oggetto del rilievo. Clicca sull’immagine per ingrandirla
Le zone indicate sono state rilevate utilizzando il LiDAR YellowScan imbarcato su un aeromobile leggero della classe Robinson R44, Figura 2. L’attività è stata condotta nei giorni 12/13 Aprile 2017.
Figura 2. Aeromobile della classe Robinson R44 sul quale è imbarcato il LiDAR. Clicca sull’immagine per ingrandirla
Allo scopo di estrarre le scarpate, si partiva dalla loro definizione:
Sono definite Scarpate le rotture naturali del pendio, di qualsiasi origine e litologia, con angolo (α) maggiore di 45° e altezza (H) maggiore di 2 metri. Quando il Fronte presenta rotture di pendio multiple (scarpata multipla), la massima ampiezza della pedata affinché la scarpata sia considerata unica è pari a 1/2 dell’altezza della scarpata per altezze fino a 20 metri e, per altezze eccedenti i 20 metri, ad ulteriore 1/4 dell’altezza della scarpata, come indicato nella Figura 3 (rif. Norme di Attuazione del PAI, Allegato F, della Regione Abruzzo).
Figura 3. Definizione di scarpata. Clicca sull’immagine per ingrandirla
Per il rilievo delle 5 aree sono stati collezionati oltre 178.000.000 di punti per un’area complessiva di 2.22km2 con spaziatura media di 0.11m avendo così la possibilità di realizzare, in tutte le aree, modelli digitale di elevazione in scala fino a 1:750, anche se trattandosi di un valore medio di densità dei punti non è opportuno spingersi a tale valore limite. Al fine di ottemperare alla commessa, è stato dapprima effettuato il seguente pre-processing
- Classificazione dei punti terreno
- Classificazione dei punti vegetazione
- Classificazione delle costruzioni
- Controllo dell’allineamento tra le strisciate ed eventuale correzione
Nella Figura 4 è mostrato un esempio di classificazione. In particolare i punti in marrone mostrano il terreno, quelli in rosso le costruzioni mentre quelli in verde la vegetazione. Si osservi come anche in caso di vegetazione fitta è possibile ricostruire il terreno.
Figura 4. Esempio di classificazione. In rosso i punti indicati come costruzioni, in verde i punti vegetazione ed infine in marrone quelli indicati come terreno. Clicca sull’immagine per ingrandirla.
Successivamente sono stati realizzati i seguenti prodotti:
- modello digitale del terreno a partire dalla sola nuvola di punti del terreno;
- curve di livello per l’individuazione delle scarpate
- modello di gradiente
- disegno delle linee quotate di ciglio e piede.
Poiché le valutazioni delle scarpate e del ciglio dovevano essere fornite in scala 1:2000 si è verificato che la spaziatura media dei soli punti terreno permettesse tale rappresentazione. L’analisi effettuata ha mostrato che la spaziatura media era inferiore a 0.20m (0.18m) la quale permetteva ( con ampio margine) di ottemperare alla specifica del cliente.
Nella Figura 5 sono mostrati i modelli digitali delle cinque aree sorvolate: si noti come i modelli ottenuti si sovrappongono alle aree indicate nel capitolato.
Figura 5. Modelli digitali del terreno delle cinque aree sorvolate. Clicca sull’immagine per ingrandirla.
Al fine di garantire il rispetto delle dimensioni verticali erano inoltre calcolate le curve di livello ad 1m. Nelle Figura 6a) – Figura 6c) sono mostrate le stime dei cigli e piedi a partire dal calcolo del gradiente.
a)
b)
c)
Figura 6. Esempi di raster delle pendenze (gradiente) e stima dei cigli e piedi. Clicca sull’immagine per ingrandirla
Nelle Figura 7- Figura 9 sono rispettivamente mostra le sovrapposizione dei cigli e pedate con Carta Tecnica Regionale, ortofoto ed infine con Google Earth. Si osservi come in tutti i casi il posizionamento è in linea con il riferimento usato.
Figura 7. Sovrapposizione su cartografia tecnica regionale. Clicca sull’immagine per ingrandirla.
Figura 8. Sovrapposizione dei cigli e delle scarpate su ortofoto ( geo portatle nazionale foto AGEA). Linee in verde sono le indicazioni di scarpate ottenute dal PAI. Clicca sull’immagine per ingrandirla.
Figura 9. Esempio di sovrapposizione su Google Earth. Clicca sull’immagine per ingrandirla.
È stata inoltre effettuata in data 17/5/2017 una campagna di misura per la raccolta di punti di controllo GCP allo scopo di validare il dato è stata. In totale sono stati collezionati con GPS differenziale 36 punti utilizzati per validare il posizionamento nello spazio del dato rilevato. Dalle verifiche effettuate emerge che l’errore del posizionamento orizzontale rientra nella media di 0.4m (con deviazione standard 0.16m, e massimo 0.71m), congruentemente con la scala del prodotto. L’errore medio nella direzione verticale risulta di 0.35m (dev.st. 0.34m). In Figura 10 è mostrato un esempio di confronto tra la nuvola acquisita ed i punti di controllo. Tutti i prodotti sono georeferenziati ed utilizzabili in ambiente GIS e/o CAD
Figura 10. Esempio di validazione direttamente sulla nuvola di punti. I punti colorati sono il dato collezionato mentre quelli bianchi sono i punti di controllo. Si osservi la coincidenza degli spigoli. Clicca sull’immagine per ingrandirla.