Con la crescente diffusione di grandi edifici commerciali negli Stati Uniti, è aumentata notevolmente la domanda di ispezioni sicure ed efficaci dei tetti.
Ogni tetto è unico e ciascuno ha le proprie esigenze di ispezione. Perdite e fori possono comportare notevoli costi e causare altri problemi all'edificio; inoltre, sui tetti dei grandi edifici commerciali sono spesso installati sistemi HVAC e pannelli solari che necessitano di ispezioni regolari.
Nell'ultimo decennio, l'utilizzo sempre più diffuso dei droni ha cambiato il nostro modo di ispezionare i tetti. Non è più necessario arrampicarsi su scale o ponteggi. Il semplice volo di un drone consente di raccogliere informazioni preziose che possono essere facilmente condivise con gli interessati e i responsabili decisionali.
In questo articolo, esamineremo nel dettaglio i passaggi da seguire quando si utilizzano i droni per ispezionare un tetto.
Sommario
Raccolta dei dati
- Comprensione dell'asset da ispezionare
- Definizione dell'obiettivo della missione
- Controllo delle impostazioni del sensore
- Pianificazione del volo
- Acquisizione dei dati
- Ispezione manuale
Elaborazione dei dati
- Set di dati termici e visivi
- Punti di controllo a terra/punti di verifica
- Impostazioni di DJI Terra
Visualizzazione dei dati
- Fornitori terzi di strumenti di analisi
Raccolta dei dati
Comprensione dell'asset da ispezionare
I tetti possono avere forme e dimensioni diverse. Le ispezioni possono riguardare i tetti di edifici sia residenziali che commerciali. È importante analizzare l'ambito del progetto per capire come gestire al meglio l'intervento.
Le dimensioni del tetto sono uno dei fattori da considerare. Se il tetto è di piccole dimensioni, bastano pochi minuti (o persino secondi) per acquisire tutti i dettagli necessari. I tetti di grandi edifici commerciali potrebbero richiedere tempi di volo più lunghi, che devono essere pianificati di conseguenza.
L'altezza dell'edificio è un altro aspetto importante di cui occorre tenere conto nella pianificazione di una missione. Un volo veloce fino alla sommità dell'edificio può rilevarne l'altezza in modo da poter pianificare più accuratamente la missione.
Un altro fattore importante è capire il contesto in cui è situato l'edificio. Mavic 3 Enterprise utilizza O3 Enterprise Transmission per fornire una connessione stabile al drone, oltre ai sistemi di rilevamento e aggiramento degli ostacoli Omnidirectional Obstacle Avoidance e APAS 5.0, che consentono al drone di volare in ambienti ristretti e di tornare alla base in sicurezza una volta completata la missione. La sicurezza dei voli è fondamentale: pertanto, se bisogna ispezionare il tetto di un edificio con un parcheggio adiacente, è necessario seguire le linee guida della FAA relative al sorvolo di persone. Quando si pianifica una missione, occorre accertarsi che la linea verde di volo non si trovi troppo al di fuori del perimetro dell'edificio, se questo è un fattore da considerare.
Definizione dell'obiettivo della missione the Mission Goal
Su un tetto possono esservi molti elementi da ispezionare ed è quindi importante capire esattamente qual è l'obiettivo del progetto. Ogni obiettivo può richiedere una diversa fonte di dati (visivi, termici, ecc.) o avere esigenze diverse in termini di accuratezza e/o risoluzione.
Tra i principali casi d'uso per le ispezioni dei tetti figurano i seguenti:
- Rilevamento di crepe/perdite
- Ispezioni dei sistemi HVAC
- Ispezione dei pannelli solari
- Ispezioni dei sistemi di scarico
- Esigenze di misurazione
Nei casi in cui sia richiesto l'uso di un sensore termico (ispezione di pannelli solari, rilevamento di perdite, ispezione dei sistemi HVAC, ecc.), spesso il volo deve essere effettuato subito dopo il tramonto. In questo modo, il tetto e/o i pannelli solari non subiranno alcun carico termico dovuto alla radiazione solare diretta, ma manterranno il calore accumulato durante il giorno. Poiché sarebbe praticamente impossibile individuare eventuali crepe utilizzando un sensore visivo all'imbrunire, a volte è necessario sorvolare lo stesso tetto due volte (prima e dopo il tramonto).
Per il rilevamento di perdite, si raccomanda di NON effettuare voli immediatamente dopo che ha piovuto. È preferibile attendere che abbia spiovuto da almeno 24 ore (fino a una settimana) per capire come funziona il drenaggio e individuare eventuali perdite. Anche l'analisi termica può risultare imprecisa se il volo viene eseguito a distanza troppo ravvicinata da un evento piovoso, in quanto l'acqua stagnante potrebbe impedire di rilevare un problema.
È anche importante valutare le dimensioni dell'edificio. Si sconsiglia di volare a 6 metri dalla sommità del tetto di un edificio commerciale particolarmente esteso al primo utilizzo. Non soltanto il volo richiederebbe troppo tempo, ma potrebbe anche risultare pericoloso per un pilota inesperto. Grazie ai 42 minuti di autonomia di volo di Mavic 3 Enterprise con il modulo RTK collegato, è possibile gestire missioni su larga scala, purché pianificate in modo adeguato.
I requisiti di accuratezza dei dati richiesti per l'ispezione dei tetti sono un altro fattore da considerare con la dovuta attenzione. Spesso può risultare difficile eseguire misurazioni con una base radar in cima al tetto, ma i droni Mavic 3 Enterprise e il modulo RTK consentono di ottenere una precisione centimetrica senza necessità di utilizzare punti di controllo a terra (i punti di verifica sono comunque necessari per convalidare l'accuratezza dei dati). L'accuratezza dei dati può non essere fondamentale se il caso d'uso consiste essenzialmente nell'eseguire un'ispezione; se invece i dati devono essere allineati ad altri dati di cantiere, l'RTK può rivelarsi un'ottima soluzione. Le tecnologie RTK, PPK e Cloud PPK possono aiutare a ottenere un elevato livello di precisione per il progetto.
Controllo delle impostazioni del sensore
È importante tenere conto di due diversi fattori nella scelta delle impostazioni della fotocamera e/o del sensore. In genere, l'impostazione automatica è sufficiente per raccogliere dati validi, ma se si è alla ricerca di linee guida per l'impostazione ottimale del sensore visivo, ecco le nostre raccomandazioni:
- Velocità dell'otturatore pari o superiore a 1/1000 durante un volo diurno. Per i voli notturni, la sfocatura dinamica può rappresentare un problema: consigliamo quindi di impostare la velocità dell'otturatore più alta possibile, restando sempre in grado di vedere chiaramente il tetto.
- Per controbilanciare la velocità dell'otturatore, è opportuno utilizzare il parametro ISO. Di giorno, si consiglia di mantenere l'impostazione automatica della sensibilità ISO, mentre per i voli notturni è possibile regolarla per rendere l'immagine più luminosa se occorre utilizzare una velocità dell'otturatore più alta.
- Formato immagine: JPG
- Rapporto di immagine 4:3
- Otturatore meccanico: ON
- Sensori di acquisizione (per dati termici): ALL (TUTTI)
- Se si deve eseguire un'ispezione termica, in genere consigliamo di impostare la tavolozza dei colori su IronRed, in quanto garantisce un'ampia differenziazione dei colori alle varie temperature nelle immagini della fotocamera.
Consigliamo inoltre di effettuare un rapido sorvolo del tetto per individuare le impostazioni fotocamera più adatte prima di iniziare l'ispezione. Un tetto può essere molto più luminoso del previsto e se si bloccano le impostazioni della telecamera manualmente sul primo waypoint, le immagini risultano spesso "sovraesposte".
Pianificazione del volo
Il metodo più comune per ispezionare un tetto consiste nel raccogliere un numero sufficiente di foto sovrapposte per produrre una mappa ad alta risoluzione e un modello 3D del tetto. Questa operazione può essere eseguita con l'app DJI Pilot 2 se si utilizza il drone della serie Mavic 3 Enterprise.
Quando si pianifica una missione, si consiglia di scegliere l'opzione Missione mappatura. Qui di seguito sono fornite utili indicazioni per iniziare a mappare le missioni.
Ecco alcune impostazioni che consigliamo di utilizzare specificatamente per le ispezioni dei tetti:
- Utilizzare i parametri predefiniti di sovrapposizione frontale del 70% e di sovrapposizione frontale dell'80%. Tali parametri dovrebbero essere sufficienti per la ricostruzione di modelli 3D di alta qualità per il sensore visivo.
- In caso di ispezione termica, si consiglia di impostare all'80% sia la sovrapposizione laterale sia quella frontale.
- Quando si seleziona un'altezza, è opportuno utilizzare entrambi i selettori Altitudine rotta di volo e Superficie target rispetto al punto di decollo. L'altezza di volo ottimale sopra il tetto di edifici residenziali varia dai 7,5 ai 15 metri (25-50 piedi). Per gli edifici commerciali più grandi, non sempre è possibile ottenere questa risoluzione, pertanto dovrebbe essere sufficiente impostare un'altitudine di 15-30 metri (50-100 piedi) sopra il tetto. Effettuando un volo rapido per controllare l'altezza dell'edificio, è possibile impostare di conseguenza l'altitudine della missione. Ad esempio, se l'altezza del tetto di un edificio residenziale è di 7,5 metri (25 piedi), si può impostare il selettore Superficie target rispetto al punto di decollo a 7,5 metri (25 piedi) e l'altitudine della missione a 15-23 metri (50-75 piedi). Per gli edifici commerciali, se l'altezza del tetto è di 15 metri (50 piedi), il selettore Superficie target rispetto al punto di decollo può essere impostato a 15 metri (50 piedi) e il selettore Altitudine rotta di volo a 15-30 metri (50-100 piedi).
- Utilizzando il selettore Superficie target rispetto al punto di decollo, è comunque possibile ottenere le impostazioni di sovrapposizione corrette anche se il drone viene fatto decollare dal suolo. Con il sensore da 4/3" di Mavic 3 Enterprise è possibile acquisire immagini estremamente dettagliate con un'ampia gamma dinamica.
- Ecco alcune stime del valore GSD con M3E:
7,5 metri (25 piedi) 0,2 cm/pixel 15 metri (50 piedi) 0,4 cm/pixel 23 metri (75 piedi) 0,6 cm/pixel 30 metri (100 piedi) 0,8 cm/pixel
- Ecco alcune stime del valore GSD con M3E:
- Ecco alcune stime del valore GSD con M3T:
7,5 metri (25 piedi) 0,26 cm/pixel (immagini visive), 1 cm/pixel (immagini termiche) 15 metri (50 piedi) 0,53 cm/pixel (immagini visive), 1,98 cm/pixel (immagini termiche) 23 metri (75 piedi) 0,78 cm/pixel (immagini visive), 2,97 cm/pixel (immagini termiche) 30 metri (100 piedi) 1,05 cm/pixel (immagini visive), 3,96 cm/pixel (immagini termiche)
- Se l'obiettivo è la ricostruzione 3D, con la serie Mavic 3 Enterprise è possibile utilizzare la funzione Acquisizione obliqua intelligente che consente di assumere il controllo dello stabilizzatore durante il volo per acquisire automaticamente immagini oblique anziché solo verso il basso (NADIR).
- IMPORTANTE: se l'obiettivo è quello di eseguire un'ispezione solare su un tetto con sistema termico, SI SCONSIGLIA di utilizzare la funzione Acquisizione obliqua intelligente per letture accurate della temperatura
- La direzione e la velocità del volo sono altri aspetti da considerare. Mavic 3 Enterprise utilizza un otturatore meccanico da 4/3", che consente un'acquisizione rapida delle immagini senza comprometterne l'accuratezza e riducendo al minimo la loro distorsione. Il tempo di acquisizione di 0,7 secondi permette al drone di effettuare ispezioni molto più velocemente rispetto alle versioni precedenti. La velocità di volo non è altrettanto importante per il Mavic 3 Enterprise: tuttavia, se si deve eseguire un'ispezione termica con l'M3T, è importante limitare la velocità al di sotto di 16 km/h (~4 m/s) per ridurre al minimo il rischio di sfocature delle immagini e di letture errate del sensore termico.
- Quando si pianifica la direzione di volo e si acquisiscono solo immagini visive, si consiglia di volare nella direzione che garantisce la massima efficienza. Per le ispezioni di pannelli solari termici sui tetti, si consiglia di volare parallelamente ai pannelli per ottenere risultati ottimali al momento dell'elaborazione dei dati.
Acquisizione dei dati
Dopo aver compreso le caratteristiche dell'edificio, definito l'ambito del progetto e preparato la missione di mappatura, si può procedere all'acquisizione delle immagini del sito.
Assicurarsi sempre di poter mantenere la linea di visuale con il drone, il che non è sempre facile quando si acquisiscono immagini dei tetti. Per accertarsi di non sorvolare persone, tenere d'occhio il piano di volo del drone e il parametro FPV della fotocamera. Una volta completata la missione, il drone tornerà alla base o continuerà a volare mantenendo la stessa quota e posizione (a seconda delle impostazioni di fine missione).
Ispezione manuale
Una volta completata la missione automatica, è possibile acquisire (facoltativamente) ulteriori dati del sito. La schermata di acquisizione manuale mostrata di seguito presenta molte funzioni che consentono di ottenere il massimo dall'ispezione manuale. Mavic 3 Enterprise e Mavic 3 Thermal sono entrambi dotati di un sensore di zoom ibrido a 56x: utilizzando la rotellina di scorrimento destra, è possibile quindi regolare il livello di zoom del sensore.
Per comprendere meglio le caratteristiche del target durante un'ispezione manuale con Mavic 3T, DJI offre una funzionalità di visualizzazione affiancata che permette di vedere sia lo zoom sia la termocamera nella stessa schermata. Cliccando sul pulsante SBS, è possibile scegliere di visualizzare entrambe le viste contemporaneamente.
Se si utilizza il sensore di zoom con M3T, si consiglia di utilizzare anche la funzione Collega zoom per mantenere i sensori termici e di zoom bloccati allo stesso livello di zoom.
Elaborazione dei dati
Set di dati termici e visivi
Una volta acquisite le immagini del sito, è il momento di trasformare i dati in ortomosaici 2D e in modelli 3D di alta qualità. Con DJI Terra, è facile ottenere set di dati completi e accurati. Per saperne di più sulle fasi del processo di elaborazione dei dati in DJI Terra, guardare questo video.
I passaggi rapidi per l'elaborazione dei dati con DJI Terra sono i seguenti:
- Importare le foto/cartelle in DJI Terra
- Se si elaborano set di dati sia visivi che termici, si consiglia di elaborarli separatamente
- Selezionare i tipi di output (mappa 2D, modello 3D) e le estensioni di file (Tiff, Obj, ecc.) che si desidera ottenere e definire il sistema di coordinate (se si utilizza un servizio NTRIP)
- Eseguire la triangolazione aerea
- In questa fase, è anche possibile modificare il perimetro della ricostruzione per accelerare i tempi di elaborazione e ridurre le dimensioni dei dati di output se ci si concentra soltanto sull'elemento da ricostruire
- Passaggio facoltativo: importare i dati del punto di controllo a terra e selezionare il codice EPSG corretto per l'area geografica. Per ulteriori informazioni, consultare la guida sui punti di controllo a terra.
- Eseguire le fasi di ricostruzione della mappa 2D e del modello 3D
Tenere presente che DJI Terra non garantisce l'output di dati assemblati con correzione radiometrica, ma solo di immagini raw.
Al termine, è possibile visualizzare il Rapporto sulla precisione per capire il livello di accuratezza della mappatura. I dati sono ora pronti per essere visualizzati ed esportati.
Per scoprire le funzionalità del software DJI Terra, è possibile scaricare una versione di prova gratuita di un mese dalla pagina Web di DJI Terra.
Visualizzazione dei dati
DJI Terra offre un paio di funzioni che consentono di visualizzare e analizzare i dati. È possibile misurare eventuali crepe e perdite utilizzando i nostri strumenti di annotazione e navigare con il mouse all'interno del modello 3D. Se il tempo di visualizzazione è prolungato, DJI Terra dispone di uno strumento che consente di orbitare il modello 3D all'infinito.
Esaminiamo ora gli output tipici delle ispezioni dei tetti.
Se l'obiettivo è quello di individuare perdite, crepe e irregolarità termiche, in genere si analizza un ortomosaico 2D invece di un modello 3D. Il modello 3D permette di avere una prospettiva del sito ma gli strumenti di analisi di terzi utilizzati per le ispezioni termiche analizzano spesso le immagini raw anziché i modelli 3D. Se un cliente richiede un set di dati, di seguito sono riportati alcuni output forniti da DJI Terra. Tutti i dati esportati sono georeferenziati e possono essere importati in uno strumento di analisi di terzi (DroneDeploy, Raptor Maps, ecc.)
DJI offre anche uno strumento di analisi termica, il Thermal Analysis Tool. Questa applicazione consente di analizzare le immagini raw e i set di dati non elaborati per comprendere appieno le letture della temperatura. È anche disponibile uno strumento sviluppato da Eric Olsen e accessibile al pubblico che permette di convertire i dati termici in RJPG e importarli negli strumenti di analisi termica di Flir.
Fornitori terzi di strumenti di analisi
Esistono molte soluzioni specializzate che aiutano ad automatizzare l'analisi delle ispezioni. Se si desidera automatizzare il rilevamento di crepe e perdite, le ispezioni solari o altre attività, dare un'occhiata alle soluzioni di questi provider che possono facilitare l'automazione dei flussi di lavoro.
DroneDeploy è un provider di elaborazione di dati su cloud che ha mappato oltre 200 milioni di ettari in tutto il mondo ed elaborato i dati acquisiti dalle mappature. I suoi strumenti si applicano in molti settori diversi, tra cui edilizia, agricoltura, gas e petrolio ed energia solare, solo per citarne alcuni. DroneDeploy dispone di alcuni strumenti e rapporti specifici per le ispezioni dei tetti.
Il Roof Report di DroneDeploy consente di ottenere le dimensioni dei tetti dall'elaborazione di un modello 3D. Viene principalmente utilizzato per progettare l'installazione di pannelli solari e determinare le dimensioni dei tetti, mentre non offre funzionalità di rilevamento automatico dei danni.
DroneDeploy è anche dotato di uno strumento di analisi termica radiometrica che consente di individuare eventuali problemi all'interno di una mappa termica. È sufficiente utilizzare l'istogramma sul lato sinistro per modificare l'intervallo di temperatura. Lo strumento offre anche una funzionalità di visualizzazione affiancata che permette di capire le differenze tra i dati acquisiti in diverse date di volo.
Se l'obiettivo è principalmente quello di individuare eventuali danni, gli strumenti sviluppati da Loveland Innovations e EagleView sono due ottime opzioni per il rilevamento automatico dei danni. I due provider offrono strumenti in grado di rilevare non soltanto le microfessure ma anche piccoli fori o avvallamenti causati dalla grandine o dalla caduta di rami di alberi. Nella figura qui di seguito è riportato lo strumento Web IMGING di Loveland Innovations per l'analisi dei dati, unitamente a una pagina di esempio del rapporto di EagleView:
Se il caso d'uso riguarda soprattutto le ispezioni termiche, Raptor Maps è un'azienda nota nel settore dell'analisi delle immagini termiche. Gli strumenti di questo provider di soluzioni hanno finora analizzato pannelli solari per oltre 50 GW e rappresentano un punto di riferimento in questo campo. Lo screenshot seguente fornisce un esempio di ispezioni dei pannelli solari.
Grazie
Ti ringraziamo per aver letto la descrizione di questo flusso di lavoro. Per saperne di più sulle ispezioni dei tetti, leggi l'articolo riportato di seguito.
