Droni

HOW TO: aerofotogrammetria con drone e Agisoft Photoscan. Introduzione

Aerofotogrammetria da drone: rilievo delle Terme a Mare di Nora

Cenni storici

La fotogrammetria, letteralmente "misurare con la luce" (dal greco), è una tecnica di rilevamento che consente l'acquisizione 3D ovvero le caratteristiche geometriche di un oggetto attraverso il processamento congiunto di 2 o più immagini che lo ritraggono da posizioni differenti.

Questa tecnica vede le sue basi fondanti nella geometria descrittiva e in particolare sulle leggi della prospettiva, note fin dal Rinascimento grazie agli studi del Brunelleschi e di Leonardo da Vinci tra gli altri: le basi matematiche su cui si fonda la fotogrammetria furono poste nel 1759 dal matematico e fisico Johann Heinrich Lambert, nella sua opera Perspectiva liber.

I primi esempi noti di utilizzo di questa tecnica risalgono al 1858, quando il giovane architetto Albrecht Meydenbauer, utilizzò delle fotografie per ottenere informazioni metriche della cattedrale di Wetzlar, "aggirando" in tal modo il rischio di perdere la vita per eseguire misure dirette. Nel 1859 una relazione del colonnello Aimè Laussedat di fronte alla Commissione dell'Accademia delle Scienze di Parigi, spiegò come fosse possibile ottenere coordinate a terra da una coppia di immagini fotografiche dall'alto, mediante intersezione spaziale dei raggi. Nel 1919 Umberto Nistri effettua per l’Ufficio dell’Agro romano il rilievo fotogrammetrico di un tratto delle rive del Tevere, con capisaldi sistemati e rilevati a terra: è la nascita dell'aerofotogrammetria italiana.

Sotto il profilo dell'acquisizione delle immagini, le prime tracce per la formazione elementare di immagini fotografiche le troviamo nel trattato sistematico di ottica del matematico arabo Alhazer, uscita attorno all'anno 1000 e tradotta in latino nel 1270 col titolo di Opticae thesaurus, laddove si può leggere la descrizione di ciò che a tutti gli effetti è una camera stenopeica. Il grande sviluppo delle macchine fotografiche appartiene naturalmente al XIX secolo, mentre negli anni '90 del XX secolo iniziò l'era della fotogrammetria digitale.

Fotogrammetria o Computer Vision?

Prima di iniziare qualsiasi discorso di elaborazione, è bene subito chiarire una differenza tecnica e scientifica, poco nota: quando il progetto di acquisizione 3D è finalizzato all'ottenimento di informazioni metriche precise e accurate, si può parlare di fotogrammetria. Quando invece è finalizzato alla semplice visualizzazione, ovvero non vengono apportate le necessarie correzioni metriche, è più corretto parlare di Computer Vision, o visione artificiale.

Infatti entrambe le tecniche mirano a riprodurre l'ambiente reale in 3D partendo da immagini 2D, e per ottenere questo possono utilizzare gli stessi software: ma la prima crea un modello metricamente accurato, la seconda un modello approssimato.

Specificando meglio, la Computer Vision si basa su un processo di fatto completamente automatico, dove l'intervento umano è praticamente nullo: si veda a tal proposito il sistema Autopilot sviluppato da Tesla per le sue macchine. Mentre la fotogrammetria richiede sempre e comunque una certa dose di intervento da parte di un operatore.

HOW TO: aerofotogrammetria con drone e Agisoft Photoscan. Elaborazione (parte 2)

HOW TO: aerofotogrammetria con drone e Agisoft Photoscan. Il modello 3D (parte 3)

Il matching automatico

Ciò di cui ci accingiamo a parlare è quel settore della tecnica fotogrammetrica che si occupa della correlazione automatica delle immagini (image matching): lo sviluppo degli algoritmi per la correlazione di immagini ha visto nel Least Squares Matching (Gruen 1985) il metodo più efficace per gli algoritmi area-based, esteso poi a più immagini simultaneamente e chiamato Multi-Photo Geometrical Constraints (MPGC) Least Squares Matching (Gruen e Baltsavias 1988), poi ripreso e ulteriormente sviluppato anche per le immagini terrestri convergenti (Remondino 2008).

Tra gli algoritmi features-based il più noto è lo Scale-invariant feature transform (SIFT, Brevetto US 6,711,293) sviluppato da David Lowe nel 1999. Lo stesso software che stiamo per descrivere, ovvero Agisoft Photoscan, si basa su un principio simile al SIFT, ma utilizzando differenti algoritmi di processamento rispetto alla pipeline di SIFT (Bundler+PMVS2+CMVS).

Bisogna sottolineare come in ogni caso, la correlazione automatica delle immagini presenti ancora alcuni aspetti problematici e irrisolti come la presenza di aree monocolore o pattern geometrici, oggetti in movimento (ad es. pedoni e macchine), gli artefatti radiometrici (ad es. purple fringing e aberrazioni cromatiche), la presenza di oggetti trasparenti o a specchio o riflettenti (ad es. l'acqua), l'occlusione di alcuni punti. Tali problemi sono maggiormente evidenti nella fotogrammetria terrestre, laddove nell'aerofotogrammetria si presentano più limitati.

Aerofotogrammetria da drone: equazioni di collinearità

Aerofotogrammetria step 1: pianificare il volo

All'inizio del post abbiamo scritto che la fotogrammetria è l'arte di misurare con le immagini. Dunque, lo step 1 è l'acquisizione delle immagini. Poiché parliamo di aerofotogrammetria da drone, ovvero fotografia da remoto, il primo problema da affrontare è la pianificazione della missione di volo.

Sorvoliamo su tutti gli aspetti legati alle autorizzazioni al volo con APR, che s'intendono possedute a questa fase del lavoro. Parliamo invece delle due tipologie di progetto fondamentali:

  • Heightfield, ovvero un'immagine usata in computer grafica che contiene informazioni relative all'elevazione della superficie
  • Arbitrary 3D, un modello 3D vero e proprio, dettagliato e particolareggiato dell'ambiente reale

Nel primo caso, la pianificazione del volo dovrà prevedere una posizione della camera a 90°, ovvero nadirale (rivolta verso il basso); nel secondo caso si programmerà un volo con camera obliqua, statisticamente tra 45° e 60° di inclinazione. Nulla vieta che si possano programmare missioni miste, ad esempio quando si vuole riprodurre la presenza di un capannone al centro di un campo agricolo. Il campo verrà ripreso in modalità nadirale, il capannone in modalità obliqua. Altro esempio è quello di una chiesa: tetto in modalità nadirale, pareti in modalità obliqua. La complessità di un tale edificio impone un maggior numero di missioni, che vanno dalla missione circolare attorno al campanile, a missioni verticali lungo le pareti dell'edificio.

Affinché l'image matching sia portato a termine, si consiglia una sovrapposizione di immagini orizzontale del 60-80%, laterale di almeno il 70%: questo si rende necessario poiché nel caso del processamento automatico di immagini, 3 punti omologhi appartenenti allo stesso oggetto devono essere visibili su 3 immagini differenti, meglio se 5. Con applicazioni di volo automatico sarà più semplice ottenere questo risultato, nel caso del volo manuale bisogna ricordarsi in particolare quest'ultimo parametro e ricordarsi dove si è volato: naturalmente in queste condizioni meglio abbondare nel numero di fotografie, si potrà fare una selezione a posteriori, in fase di elaborazione.

Altezza del volo

È fondamentale anche scegliere correttamente l'altezza del volo o la distanza dall'oggetto: ogni fotocamera, ovvero ogni coppia sensore+obiettivo, è in grado di distinguere una determinata dimensione di un particolare in base alla distanza dal soggetto. Per calcolare questo parametro si applica una semplice formula, che restituisce il cosiddetto GSD, ovvero il Ground Sampling Distance: quanta porzione di terreno è in grado di discriminare una camera se posta a 40 metri di distanza? In questo caso conta molto la dimensione del sensore e il numero di pixel, che definiscono la sua densità di campionamento: un pixel piccolo sarà in grado di leggere maggiormente il dettaglio, d'altronde un pixel piccolo non sarà in grado di catturare la luce come i pixel più grandi (a parità di dimensione sensore). In rete esistono diversi tool gratuiti che semplificano questo calcolo: ciò che dovrete sapere sono le dimensioni in mm del sensore, il numero di pixel e la distanza finale. Un DJI Phantom 3 Pro lanciato a 40 metri d'altezza, catturerà un GSD di poco superiore a 1 cm, ovvero non sarà in grado di discriminare al suolo particolari più piccoli di 1 cm: se avete bisogno di registrare questi dati, sarà necessario abbassare l'altezza di volo. Un DJI Spark alla medesima altezza, potrà discriminare particolari solo se più grandi di 1,35 cm. Il parametro del GSD naturalmente avrà effetto anche sul dettaglio texture, che viene ricostruita a partire dalle fotografie.

Aerofotogrammetria con drone: pianificazione del volo automatico

Aerofotogrammetria step 2: acquisizione di coordinate a terra

Abbiamo detto in precedenza che la differenza tra fotogrammetria e Computer Vision non consiste nel software usato o nel set di immagini processate, ma se il nostro progetto ha finalità di precisione metrica o meno.

Poiché la fotogrammetria è una tecnica a luce passiva, la dimensione della scena ripresa non può essere stabilita a priori, come avviene con le tecniche a luce attiva (stazione totale, laser scanner, etc.), ma viene solo approssimata.

Affinché il nostro progetto rientri nei parametri di precisione e accuratezza metrica, dobbiamo introdurre una fase di rilievo di coordinate sul campo. Perché questa fase precede l'acquisizione delle immagini? Perché tutti i punti che decideremo di usare per la correzione metrica, che siano marker a terra o spigoli notabili di un edificio, dovranno poi essere perfettamente visibili e riconoscibili nelle fotografie.

L'utilizzo di strumentazione professionale, sotto questo profilo, risulta decisivo: tanto migliore sarà la precisione strumentale, tanto migliore sarà la precisione metrica del progetto, anche al netto degli errori di posizionamento dei marker all'interno del software. Generalmente i due strumenti che conviene utilizzare sono la stazione totale e il GNSS (Global Navigation Satellite System) di tipo differenziale, lo strumento in grado di geolocalizzare un punto attraverso i satelliti. Nel primo caso, si può stimare una precisione anche entro i 5 mm, sia orizzontale che verticale, nel secondo una precisione in modalità solo rover di 1-3 cm in orizzontale, 3-5 cm in verticale, a meno che non venga usata la modalità statica, che migliora la precisione. Senza entrare troppo nel dettaglio, aggiungiamo anche che la prima tecnologia restituisce coordinate in un sistema locale, la seconda fornisce coordinate geografiche, che oltre a fornire adeguate informazioni metriche, aggiunge al progetto anche le informazioni geografiche necessarie alla generazione di una immagine di tipo GeoTIFF.

La materializzazione sul terreno dei punti da convertire in marker, anche chiamati GCP (Ground Control Point) avviene generalmente con dei semplici quadrati in B/N  o B/R a triangoli contrapposti, che individuano un punto al centro del quadrato stesso. La dimensione di queste tavole deve essere calcolata in funzione della risoluzione del sensore e della distanza del medesimo dal soggetto: tendenzialmente, riprese aerofotogrammetriche richiedono la materializzazione a terra di tavole di almeno 40 cm, se non anche 50 cm di lato.

La disposizione dei GCP attorno al modello deve perseguire un criterio di intelligenza: se sto rilevando un quadrato, disporrò 4 punti agli angoli e un paio di punti al centro. Se sto rilevando un fabbricato, disporrò una serie di punti attorno all'edificio. È importante in questa fase avere un numero sufficiente di GCP (dipendente dalla dimensione del modello) disposti randomicamente all'interno dell'intera area di rilievo, quindi come scritto non tutti in un angolo o in un lato del modello, ma in tutti gli angoli e in tutti i lati. Vedremo nella fase di correzione metrica che effetti determina una corretta disposizione dei GCP sulla precisione metrica del nostro rilievo aerofotogrammetrico.

Aerofotogrammetria da drone: rilievo marker a terra con GNSS

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Aerofotogrammetria step 3: acquisizione di immagini

Programmato il volo, prima di partire è necessario verificare le impostazioni della camera: alcune app per il volo automatico, come Pix4D Capture, non consentono questa fase, limitandosi a impostare la camera con parametri standard e formato jpeg. Ma altre app come DJI GS Pro (solo iPad e solo droni DJI) consentono il controllo di camera. In precedenza sono stati citati gli errori radiometrici come uno dei fattori limitanti di un progetto aerofotogrammetrico basato su image matching automatico: il sistema migliore per correggerli è scattare nel cosiddetto formato RAW, che consente una grande potenza di post-elaborazione in grado di rendere lo scatto quasi perfetto per fini fotogrammetrici. Anche in questo caso, alcune limitazioni vengono dalla tecnologia (limitandoci a droni DJI RtF), laddove lo scatto in RAW è consentito su droni della serie Mavic e Phantom, ma non ad esempio sullo Spark, il più diffuso drone trecentino in Italia. La focale in genere è per lo più fissa, ma è possibile variare alcuni parametri di scatto al fine di renderli conformi alla luce ambientale.

Lo scatto in RAW consente anche la profilazione colore della fotocamera, laddove sia richiesta una texturizzazione fedele dell'oggetto digitale. Qualora si utilizzino macchine fotografiche applicate alla gimbal (ad esempio il caso di una Sony Alpha7 sotto un Matrice o un S900, o la Yuneec CG04 basata su tecnologia Panasonic nel caso del Typhoon H920 Plus), è sempre bene verificare una corretta lunghezza focale in proporzione alla distanza di scatto, con il calcolo del GSD sopra specificato.

Bisogna sempre ricordare che per portare a termine correttamente questa fase è necessario avere cognizioni fotografiche approfondite, che vi consentiranno di conoscere il vostro strumento e adattarlo perfettamente alle vostre esigenze. D'altronde, anche se la finalità degli scatti è l'elaborazione in una pipeline fotogrammetrica, ciò non toglie che sempre di fotografie si tratta.

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Aerofotogrammetria step 4: elaborazione delle immagini

Siamo ancora nella fase preliminare del nostro progetto aerofotogrammetrico, ma nella fase fondamentale del lavoro: l'elaborazione delle immagini, dove andremo ad apportare tutte le correzioni radiometriche necessarie a rendere la nostra immagine migliore per l'image matching.

Fattore assolutamente fondamentale, in questa fase del lavoro non bisognerà mai modificare la dimensione dell'immagine o la distorsione dell'immagine. Gli algoritmi di image-matching sfruttano proprio questi dati, contenuti nell'EXIF, per riconoscere la camera e apportare le correzioni secondo il proprio database o secondo le informazioni fornite dall'utente nel processo di pre-calibrazione.

Le correzioni di base, legate al purple fringing (scarsamente presente nelle fotografie dall'alto), alle aberrazioni cromatiche, alla vignettatura del sensore, al profilo colore, correggono l'immagine senza toccare questi parametri e generalmente tali correzioni vengono applicate automaticamente dai software di elaborazione immagini, come Adobe Lightroom e simili.

Tutto questo si ottiene molto meglio, senza degradare l'immagine, qualora l'originale sia nel cd formato RAW: il JPEG consente interventi più limitati, ma ugualmente importanti.

Ci sono invece due tecniche di miglioramento delle immagini (enfatizzazione) che sono invece "manuali": si tratta del miglioramento del contrasto e del miglioramento della luminosità. Questi parametri agiscono direttamente il primo sui valori radiometrici dell'immagine, il secondo sui valori DN presenti nell'istogramma. È importante che questi valori siano trattati in maniera lineare, attuando spostamenti costanti e contemporanei dei livelli di densità. Se questo provoca una "chiusura delle ombre", è bene aprirle leggermente per aumentare il dettaglio in quell'area; attenzione anche a eventuali effetti sulla saturazione del colore. Bisogna ricordare che in questa fase ciò che interessa ottenere non è una foto da copertina, ma una foto buona per l'image matching fotogrammetrico. A volte una fotografia flat, poco contrastata e leggermente piatta, ma con una corretta definizione radiometrica dei particolari, risulta migliore di una fotografia eccessivamente contrastata, che aiuta il software nel riconoscimento delle feature ma al tempo stesso degrada la texture finale. Questa fase è decisiva affinché il processamento sia corretto dall'inizio alla fine del progetto.

Aerofotogrammetria da drone: elaborazione immagini

© Paolo Allodoli 2018. Chiesa di San Biagio a Lendinara: DJI Spark rif. ENAC 18238

Una funzione molto interessante di Photoscan, è il valore image quality, che vedremo più oltre. Offre la possibilità di determinare quanto buone sono le immagini per il calcolo, restituendo un valore da 0 (pessimo) a 1 (eccellente). L'utente può determinare una soglia di qualità, ad esempio 0,5: tutte le immagini che non dovessero raggiungere questo valore, verranno automaticamente scartate dal software. Molto utile ad esempio per tagliare via senza sforzo immagini sfuocate, povere di contenuto radiometrico. Bisogna solo fare attenzione a non inficiare la ridondanza di dato: se notate che vi sono troppe foto sotto questo valore, dovrete abbassarlo, ma avrete comunque la coscienza che qualcosa è stato sbagliato in fase di acquisizione.

Aerofotogrammetria step 5: processamento di immagini

Finalmente il nostro set di dati è pronto per l'analisi fotogrammetrica. Ai fini di questa serie di tutorial, utilizzeremo il software Agisoft Photoscan, di tipo commerciale.

Scarichiamo la versione demo dal sito: essa consente l'uso illimitato del software in tutte le sue funzionalità, tranne quelle di esportazione e salvataggio. Esiste anche la versione trial, che dura 30 giorni ma che consente la modalità full, ideale per grandi progetti che richiedono molte ore di elaborazione, in vista del potenziale acquisto del software. Ricordiamo che per l'elaborazione di progetto aerofotogrammetrici è necessario lavorare con la versione Professional.

Photoscan, come ogni altro software di elaborazione, richiede un PC performante, o meglio una Workstation per funzionare al meglio: i requisiti minimi per completare correttamente progetti che possono arrivare a richiedere anche 1000 immagini sono 32-64GB di RAM, una CPU Intel almeno quad-core (la serie Kaby Lake prevede oltre 4Ghz di base di potenza), e una GPU OpenCL o CUDA compatibile, consigliata almeno una nVidia GeForce GTX 1060.

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Installiamo il software e avviamolo: l'ultima versione disponibile al momento di scrivere questo articolo è la 1.4.1, che ha finalmente aggiunto la traduzione italiana.

Nella parte superiore dell'interfaccia troviamo il menu e la barra degli strumenti. A sinistra troviamo il pannello del Progetto e la scheda Georeferenze; in basso la Console; al centro ad occupare la porzione più grande il riquadro per la visualizzazione del Modello, nativamente impostata con visualizzazione in Prospettiva a 30°: sarà sufficiente premere il tasto 5 sul pad numerico della tastiera per attivare la visualizzazione Ortografica.

Aerofotogrammetria con drone: Agisoft Photoscan interfaccia

La voce Processi del menù prevede già la sequenza corretta per portare a termine il nostro progetto: dunque clicchiamo su Aggiungi foto e rechiamoci sul nostro hard disk alla ricerca del set di immagini da elaborare.

Vedremo più avanti come rendere semiautomatiche alcune o tutte le operazioni previste grazie alla funzione batch Processa in sequenza.

Aerofotogrammetria da drone: Agisoft Photoscan aggiungi foto

Importate le immagini, il programma crea automaticamente il cd Chunk 1. Ogni progetto può avere numerosi chunk, ovvero parti del medesimo che possono essere elaborate in maniera separata e poi unite successivamente, ad es. nel caso non si posseggano PC particolarmente performanti (tipico caso dei portatili).

In Strumenti --> Calibrazione fotocamera, dobbiamo verificare che siano stati riconosciuti correttamente i dati EXIF delle immagini: tendenzialmente in progetti processati secondo questa pipeline, ma in generale per la fotogrammetria, è bene ovvero è meglio che tutte le immagini provengano dalla stessa sorgente (ovvero la stessa coppia sensore-obiettivo) e che questa abbia la medesima lunghezza focale per tutti gli scatti. All'interno di questo pannello possiamo anche caricare la pre-calibrazione del sensore, operazione facilmente eseguibile (che vedremo in un futuro tutorial) e che di certo aiuterà il software a migliorare la gestione generale del progetto. Altrimenti possiamo lasciare che ogni volta il programma risolva le equazioni di collinearità calibrando automaticamente la camera con i parametri di scena. In questa finestra verifichiamo anche che che la fotocamera tipo sia stata riconosciuta correttamente: Photoscan, oltre che con le immagini rettangolari (Fotogramma tipo) è infatti in grado di lavorare anche con immagini Fisheye (tipo GoPro), Sferiche (le panografie) e Cilindriche (i panorami a 360°).

Aerofotogrammetria da drone: Agisoft Photoscan calibrazione fotocamera

Per oggi siamo giunti alla conclusione di questa puntata. La prossima volta inizieremo il processamento vero e proprio delle immagini, lavorando sui parametri previsti.

Ricorda che lavoriamo al fianco dei professionisti per collaborare con loro nella perfetta riuscita dei loro progetti: se sei alle prime armi, vuoi migliorare la resa dei tuoi elaborati o semplicemente sfruttare la nostra conoscenza nel campo per i tuoi progetti, non esitare a contattarci con il form sottostante.

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Posted by Archeo Staff in Droni

DJI Mavic Air: perché comprarlo e dove acquistarlo

Il Mavic Air è l'ultimo drone presentato dalla casa cinese DJI, leader mondiale del settore. Si tratta di un drone consumer di fascia media, che si pone tra lo Spark (da cui eredita la portabilità) e il Mavic Pro (da cui eredita la forma).

Iniziamo subito con il dire che questo mezzo sembra progettato di conforto con le nuove regole EASA sui droni che dovrebbero entrare in vigore anche in Italia entro il 2020: essendo DJI uno stakeholder del regolamento Europeo, ha avuto l'intelligenza di presentare un drone compliant, ma bisogna ricordare come fino al 2020, il Mavic Air dovrà rispettare il Regolamento SAPR emanato da ENAC.

Le sue forme arrotondate senza spigoli vivi, la sua velocità massima di 68,4 Km/h in modalità Sport, i suoi 430 gr., sembrano pronti per il futuro scenario A1C1, categoria nella quale è previsto anche il sorvolo di persone non informate (purché non assembrate). Vediamo subito le sue principali caratteristiche tecniche:

  • Dimensioni da chiuso 168×83×49 mm e con i bracci aperti 168×184×64 mm
  • Distanza diagonale interasse tra motore e motore 213mm
  • Peso 430 gr
  • Autonomia di volo dichiarata circa 21 minuti
  • Velocità massima in modalità sport 68 km/h
  • Sensori evitamento ostacoli frontali, posteriori e inferiori
  • Distanza del controller dichiarata 2km oppure 500mt a seconda della banda.
  • Frequenza di lavoro 2,4Ghz e 5,8Ghz in WiFi
  • Camera a 12MP
  • Videocamera con capacità di registrare in 4K sino a 30fps e FullHD sino a 120fps
  • Gimbal per ammortizzare i movimenti su 3 assi
  • Memoria interna 8Gb e supporto per MicroSD

Ufficialmente il Mavic Air ha un costo IVA inclusa di €849, che arriva a €1049 nel caso della versione FlyMore Combo con 3 batterie, borsa per il trasporto e set aggiuntivo di eliche.

Scopriamolo nel video di presentazione (clicca sull'immagine per attivarlo):

32 MP Sphere Panoramas
Foldable & Portable
3-Axis Gimbal & 4K Camera
3-Directional Environment Sensing
SmartCapture
21-Minute Max Flight Time

Il Mavic Air nella normativa ENAC

Ad oggi, vigendo in Italia il Regolamento SAPR emanato da ENAC, il Mavic Air rientra negli scenari standard S1 o negli scenari misti: ovvero non rientra nella categoria 300 gr. (almeno finché non verrà presentato qualche progetto di alleggerimento idoneo), ma necessita dell'approvazione per aree critiche, quindi per pilotarlo è necessario percorrere tutta la trafila che porta al patentino CRO Mc/Vl, quello per droni entro i 4 kg al decollo.

Anche dal punto di vista operativo, il suo utilizzo in scenari urbani richiede la creazione di apposite aree di buffer, e ricade nel divieto assoluto di sorvolare persone, e nell'obbligo di ospitare nell'area di buffer soltanto personale tecnico. Sotto questo aspetto, in questo momento vince nettamente lo Spark, che può essere trecentizzato. Clicca sull'immagine sottostante per attivare il video:

Perché acquistare il Mavic Air

Il Mavic Air si presenta come un UAV dall'eccezionale stabilità di volo, gestita dal potente cervello del drone che ha dalla sua oramai anni e anni di programmazione in un settore, quello appunto della stabilità di volo, nel quale DJI è maestra. Ottime le modalità di volo e registrazione avanzate, in particolare la modalità APAS, ovvero Advanced Pilot Assistance System, una modalità che consente al drone non solo di arrestarsi di fronte ad un ostacolo (come il Phantom 4 Pro per intenderci), rilevandolo già a 20 metri di distanza, ma di riuscire ad evitarlo, aggirandolo o alzandosi di quota, continuando la sua navigazione, sia in avanti sia indietro grazie ai suoi sensori infrarossi e alle 7 telecamere che circondano la scocca.

La qualità del comparto registrazione è ovviamente anch'essa eccellente: può registrare video in 4K con un bitrate di 100 Mbps e scattare fantastiche foto in RAW grazie al sensore CMOS da 12MP 1/2.3” su gimbal stabilizzato a 3 assi, con una lunghezza focale equivalente di 24mm.

Grazie alle funzioni Smart, anche il Mavic Air si può pilotare con i gesti. Efficace la gestione dell'hovering, che lo fa rimanere piantato in cielo: tutto questo rende il drone eccellente sotto il profilo di uno strumento in grado di riprendere dall'alto, non soltanto per fare i selfie, ma anche per videoregistrare ricordi delle vacanze, sempre naturalmente rispettando le Regole dell'Aria che vigono in Italia come negli altri Paesi in cui si vuole viaggiare (informarsi prima).

DJI Mavic Air

Quali applicazioni per il Mavic Air

La nostra esperienza nel campo degli APR ci porta a ritenere che questo gioiello volante possa risultare perfetto per le riprese video, le videoispezioni e l'aerofotogrammetria.

Non ha il sensore da 1" con shutter meccanico del Phantom 4 Pro, ma costa anche la metà: è superiore al Mavic Pro, ma non ha l'intrinseca inoffensività dello Spark trecentizzato, rispetto al quale vanta però un sensore CMOS superiore. Una tabella riepilogativa delle caratteristiche fondamentali per le operazioni specializzate può aiutare a chiarire meglio le idee:

Caratteristiche tecnicheDJI SparkDJI Mavir AirDJI Mavic ProDJI Phantom 4 Pro
Peso300 grammi430 grammi734 grammi 1388 grammi
SensoreCMOS 12MP 1/2,3"CMOS 12MP 1/2,3" RAWCMOS 12MP 1/2,3" RAWCMOS 20MP 1" meccanico RAW
Dimensione foto3968×29764:3: 4056×30404000×30003:2: 5472×3648
Autonomia di volo*Max 16 minuti Max 21 minutiMax 27 minutiMax 30 minuti
Autonomia operativaMax 8 minuti Max 10 minutiMax 17 minuti Max 20 minuti
Prezzo€599€849 €999€1699

* L'Autonomia di volo s'intende calcolata in condizioni atmosferiche ideali, senza vento, a media velocità.

Riepilogando quanto visto, come era facile aspettarsi il Mavic Air batte sia lo Spark che il Mavic Pro, ma perde il confronto con il primo per l'operatività sul campo a termini di Regolamento. Superiore nelle riprese e nelle fotografie dunque, ma vincolato dall'operare in scenario critico (S1 se standard) con tutte le conseguenze del caso. Vince in portabilità rispetto al Phantom 4 Pro, ma quest'ultimo, essendo sottoposto dalle stesse limitazioni dello scenario critico, si fa allora preferire per le indubbie qualità nettamente superiori di ripresa, anche se non dotato né del sistema APAS né della funzione panorama (nell'app DJI GO4, si può facilmente realizzare un panorama con app di terze parti come FPV Camera).

Potendo non scegliere, ogni operatore dovrebbe avere tutti e 3 gli UAV, dovendo scegliere, ad oggi il Mavic Air per operazioni specializzate è ancora ai piedi del podio, dietro Spark trecentino e Phantom 4 Pro.

In ogni caso, qualora voleste acquistare il Mavic Air, noi consigliamo l'unico store ufficiale in Italia, con tanto di assistenza tecnica autorizzata ufficiale. Evitate siti esteri, dove magari si risparmia, perché poi in caso di bisogno di assistenza, non avrete alcun aiuto. Clicca sull'immagine sottostante e verrai reindirizzato al sito per l'acquisto.

Posted by Archeo Staff in Droni

UAV Meteo: oggi posso volare con il mio drone?

In questa pagina vogliamo offrire una serie di servizi utili tanto per i professionisti SAPR quanto per gli appassionati aeromodellisti.

Dall'alto verso il basso, troverete il meteo, fornito dal famoso servizio Dark Sky; il K-index, ovvero l'indice geomagnetico della terra, un dato estremamente importante in quanto l'attività solare può avere effetti sulle performance del GPS del tuo APR, fornito dall'Ente americano NOAA; infine una mappa con la posizione dei satelliti visibili dal tuo drone, dato importante anche questo in quanto il numero di satelliti è direttamente proporzionale alla precisione di volo del drone, fornito dal sito in-the-sky.org.

Prima di volare assicurati che tutti questi dati siano corretti, che i valori rientrino nel regolamento SAPR (per gli operatori APR) e rispettino il proprio manuale di volo. Qualora questa condizione non sia verificata, è meglio non volare e attendere un miglioramento delle condizioni.

Queste condizioni sono particolarmente importanti da valutare qualora sia necessario redigere l'Analisi del Rischio, documento fondamentale per l'operatore in quanto determina il rischio potenziale nell'effettuare la missione.

Affinché il servizio possa fornire il suo massimo risultato, è necessario che l'utente acconsenta alla geolocalizzazione del proprio dispositivo, affinché il sistema riconosca la posizione reale e richiami i dati corretti.

Posted by Archeo Staff in Droni

Oggi sposi: il proprio matrimonio visto dal drone, legalmente e in sicurezza

La notizia risale a un paio di mesi fa: il quotidiano L'Arena scrisse che un operatore SAPR avrebbe violato numerose norme che afferiscono ai diritti e doveri di volo con aeromobili. Tutto è cominciato quando è stato pescato a filmare un matrimonio: le indagini hanno poi rilevato come violasse ripetutamente il codice, volando in zone urbane, e financo la privacy delle persone. Carabinieri e autorità giudiziaria hanno deciso di approfondire, comminando all'avventore una multa totale di €37.000, cui si potrebbero aggiungere in futuro giudizi penali sulla sua condotta illegale.

Il Regolamento SAPR emanato dall'ENAC, giunto alla sua Edizione 2 Emendamento 3 non lascia spazio a dubbi:

Art. 10 comma 7 (operazioni critiche)
Il sorvolo di assembramenti di persone, per cortei, manifestazioni sportive o inerenti forme di spettacolo o comunque di aree dove si verifichino concentrazioni inusuali di persone è in ogni caso proibito.
Art. 10 comma 8
Ferma restando l’esclusione dal presente Regolamento della disciplina relativa all’impiego di SAPR in spazi chiusi, in quanto essi non rientrano nello spazio aereo di competenza dell’ENAC, le restrizioni di cui al precedente comma 7 si applicano alle operazioni specializzate anche nel caso in cui esse siano condotte in spazi chiusi.

Quindi, le decine di migliaia di sposi che ogni anno fanno filmare le proprie nozze con un drone devono essere coscienti che le operazioni di ripresa, se non condotte adeguatamente, costituiscono violazione del codice, e di questa violazione non è responsabile soltanto l'operatore, ma anche il committente. Vogliamo ricordare a tal proposito la sentenza n.47751/14 della Cassazione penale sez. IV del 19 novembre 2014 la quale recita:

il contratto di appalto non solleva da precise e dirette responsabilità il committente allorché lo stesso assuma una partecipazione attiva nella conduzione e realizzazione dell'opera, in quanto, in tal caso, rimane destinatario degli obblighi assunti dall'appaltatore, compreso quello di controllare direttamente le condizioni di sicurezza del cantiere (cfr., fra le tante, Cass. Sez. 4, n. 3563 del 18/1/2012, Sez. 4, n. 14407 del 7/12/2011, dep. 2012; Sez. 4, n. 1479 del 13/11/2009, dep. 2010)."

La Cassazione ricorda come l'eziologia degli eventi chiamino in causa il committente "a fronte delle capacità organizzative della ditta scelta per l'esecuzione dei lavori". Quindi, un datore di lavoro che sceglie un operatore APR non in grado di adempiere alle prescrizioni che lo stesso Art. 10 comma 3 prevede, laddove dice:

Le operazioni specializzate critiche possono essere condotte ove sia assicurato un livello di sicurezza coerente con l’esposizione al rischio, con riferimento alle operazioni dell’aviazione generale.

è passibile di sanzione. Dunque, il committente non è solo responsabile della scelta di un operatore SAPR autorizzato (Art. 7 comma 3), ma anche della condotta in sicurezza delle operazioni di volo.

EDIT: in merito alla responsabilità civile, in forza del rapporto di preposizione interviene l'art. 2049 del Codice Civile, secondo la ratio legis cuius commoda et eius incommoda, ovvero "A colui che ha vantaggi, spettano anche gli svantaggi".

Drone multa arresto polizia

L'Informativa di Sicurezza APR 005/2016

In relazione ai matrimoni, essi si configurano per loro natura come assembramenti inusuali di persone, pertanto il loro essere filmati da un APR costituisce violazione al Regolamento vigente, se le operazioni non vengono effettuate in maniera corretta. Non tutti sanno che ENAC ha emesso il 5 luglio 2016 una informativa di Sicurezza APR (005/2016), per tutte le tipologie di APR, specificando proprio questo punto:

Le persone che potranno essere ammesse all’interno dell’area saranno persone indispensabili alle operazioni quali operatori di payload oppure persone che debbano interagire con l’operatore di payload o il pilota per la finalità delle operazioni.
Non possono altresì essere in alcun caso considerate indispensabili alle operazioni persone oggetto di fotografia o videoriprese quali ad esempio attori, sportivi, persone partecipanti ad eventi che dovranno essere al di fuori dell’area di buffer.
Dichiarazioni di questi ultimi soggetti liberatorie della responsabilità sottoscritte non possono ritenersi accettabili a tal fine.

Questa informativa non fa alcuna distinzione in merito ai droni da 300 grammi, i quali sono normati dall'Art. 12 comma 5 il quale recita soltanto che le operazioni condotte con tali APR "sono considerate non critiche in tutti gli scenari operativi", quindi rientrano sotto l'egida dell'Art. 9 il quale è tuttavia esplicito nel divieto di sorvolo di assembramenti di persone. Nonostante siti web di settore continuino a riportare la notizia, non v'è prova concreta del fatto che un APR da 300 grammi inoffensivo possa sorvolare la testa di persone estranee alle operazioni purché non assembrate.

riprese drone matrimoni

Quindi? È possibile riprendere legalmente il mio matrimonio con un drone? Si, se si rispettano determinati paletti. Vediamo quali.

L'APR e il suo pilota devono essere autorizzati a volare in scenari critici. La strada più comoda è farlo secondo gli scenari standard normati dall'ENAC che semplificano molto le operazioni di volo. Tuttavia gli scenari standard impongono dei limiti, ad esempio per lo scenario S1:

  • Altezza massima 50 metri
  • Velocità massima del vento 3m/s
  • Dimensione minima di buffer 15 metri con geofencing, 5 metri se l'APR è vincolato

Attenzione: l'area di buffer è un supplemento all'area delle operazioni, tesa ad impedire l'uscita non intenzionale dell'APR e a proteggere le persone dalla dispersione di detriti in caso di caduta. La dimensione dell'area delle operazioni è direttamente collegata dall'altezza di volo e al tipo di APR impiegato: un drone vincolato che voli a 20 metri d'altezza, avrà un'area delle operazioni di 20 metri e un'area di buffer di 5 metri, ovvero dovrà mantenersi ad una distanza minima di 25 metri dalle persone che si vogliono riprendere, o addirittura di 35 metri senza vincolo ma con GPS e geofencing.

Come posso dunque fotografare dall'alto il mio matrimonio? Una veloce ricerca su Google testimonia una ripetuta violazione delle leggi che potrebbe facilmente portare all'arresto e a multe salatissime per moltissimi operatori APR, con potenziali pesanti ricadute per i propri committenti (compreso il proprietario del ristorante che ha autorizzato le riprese dall'alto). E anche se le immagini sono belle da vedere, questo non le rende meno illegali.

È sufficiente rispettare i paletti appena indicati e fare riferimento a operatori autorizzati che riprendano con attrezzatura adeguata: è del tutto evidente che effettuare riprese video con un DJI Phantom 25-40 metri di distanza risulti perfettamente inutile. Si avrebbero delle belle foto panoramiche ma nulla più. Allora bisogna dotarsi di gimbal con zoom, come può essere l'accoppiata DJI Matrice+Zenmuse Z30: lo zoom consentirà di avvicinare tecnologicamente l'inquadratura come fosse a pochi metri dagli sposi, ma rimanendo alla distanza di sicurezza prevista per legge. Rimane sempre perfettamente valida l'opzione di utilizzare droni trecentini, dal 300X al Super300 fino al DJI Spark per poter operare in piena sicurezza anche a pochi metri dagli sposi, in questo caso dovendosi accontentare di un risultato non in 4K.

Sappiamo che spesso questo non è ciò che vogliono i clienti, per cui ogni giorni molti operatori pur di guadagnare svolgono operazioni illegali, con grave rischio per la sicurezza dei presenti e non solo: vale la pena ricordare che in questi casi, anche i committenti, come detto prima, sono soggetti a specifiche responsabilità.

Approfondimento legale

Posted by Archeo Staff in Droni

Il DJI Spark non è un SAPR inoffensivo

Dopo la presentazione del DJI Spark, ultimo nato nella casa del leader mondiale delle riprese aeree da UAV, siti specialistici hanno rilanciato la notizia che si tratterebbe di un drone classificabile come "trecentino inoffensivo", ovvero un SAPR che rientrerebbe nella categoria < 300 gr. inoffensivo per operare anche in scenari urbani come fossero missioni specializzate non critiche.

Con la nostra esperienza nelle missioni con SAPR e la conoscenza dei sistemi DJI in quanto rivenditori accreditati, vogliamo sottolineare che lo Spark NON È INOFFENSIVO e NON RIENTRA nella categoria dei 300 grammi.

Il motivo è presto detto: ufficialmente la DJI dichiara un takeoff weight di 300 grammi tondi, i paraeliche ufficiali necessari per legge pesano 38 grammi, che porterebbero questa soluzione a rientrare nello scenario standard S1. Affinché lo Spark possa rientrare nella categoria dei 300 gr. avrebbe bisogno di un alleggerimento, una reingegnerizzazione almeno del comparto batteria, una produzione nuova di zecca per paraeliche più leggeri, per andare a risparmiare i ca. 40 grammi necessari.

Con questo intervento non vogliamo affermare che qualche azienda non ci possa riuscire in futuro (l'arrivo dei primi esemplari è atteso per fine giugno, quindi sarà richiesto del tempo per poter eventualmente raggiungere tale risultato), ma soltanto che così come fabbricato lo Spark non rientra in tale categoria.

Inoltre, qualsiasi modifica apportata sull'UAV invaliderebbe la garanzia (e lavorare con strumentazione nuova di zecca ma fuori garanzia non è mai una grande idea), ed essendo i sistemi DJI delle scatole chiuse, non v'è certezza che la modifica al comparto batteria farebbe funzionare il drone. Tutte le batterie ufficiali sono di tipo Intelligent Battery, dotate di un apposito firmware che viene riconosciuto dal mezzo e con il quale la batteria comunica i suoi dati di funzionamento, consentendo all'aeromodello di valutare ad esempio la percentuale di carica restante per il return to home. Sostituire la batteria con una LiPO commerciale potrebbe impedire la comunicazione con il mezzo, che a quel punto non funzionerebbe se non modificando il firmware del drone, con conseguenti rischi per la corretta operatività del medesimo.

La modifica: uno Spark da 300 grammi con paraeliche

Per operare con il DJI Spark nell'ambito dei SAPR da 300 grammi è necessario effettuare delle modifiche di alleggerimento e dotare l'UAV di appositi paraeliche di protezione. L'operazione, dato il peso del mezzo, è relativamente semplice, ma noi consigliamo per la sicurezza di tutti di acquistare a modico prezzo le modifiche già progettate e testate da costruttori terzi. In generale le modifiche consistono nella rimozione della capottina superiore e nella rimozione dei tappini copriluci inferiori, che aiutano a recuperare i pochi grammi necessari.

In questo modo, il drone ha un costo inferiore ai €1.000 e comprende anche la manualistica necessaria per la rispondenza al regolamento ENAC, Si può acquistare il drone già pronto oppure comprare prima lo Spark e poi farlo modificare: in questo caso la scelta è obbligata sul modello Fly More Combo, l'unico che comprende anche il radiocomando, senza il quale il mezzo non è rispondente ai requisiti di legge.

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Il DJI Spark è comunque un drone da selfie

Ben diverso è infatti il discorso rispetto alle modifiche effettuate da note aziende italiane sui droni di casa Parrot, il Bebop e il Bebop 2, che vengono reingegnerizzati con un nuovo frame e una nuova batterie, intervenendo poi sul bilanciamento dei motori e sul peso delle eliche.

Una modifica difficilmente realizzabile in sicurezza sui droni di casa DJI, e infatti non si conoscono casi di successo nei quali i famosi UAV dalla Cina siano alimentati con batterie LiPO after market, ovvero non ufficiali.

Il DJI Spark è pensato e resta il più avanzato drone da selfie ad oggi in commercio, programmato per volare a pochi metri dal suolo e riprendere scene (solo FullHD) ma soprattutto scattare fotografie di se stessi con semplici gesti della mano. Non è pensato per volare a 50 metri d'altezza ed effettuare videoriprese, segmento di mercato individuato da DJI nel modello MAVIC Pro Combo come soluzione più economica attualmente disponibile, per poi arrivare al Phantom 4 Pro e salire di grado alle soluzioni professionali Inspire.

La nostra azienda rimane a completa disposizione per chiunque voglia approfondire l'aspetto tecnico di questo discorso ed evitare di commettere errori tecnici che porterebbero ad una spesa senza risultato.

Posted by Archeo Staff in Droni