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Il rilevamento laser scanning di gallerie con software Strato®

Presso il maxilotto 1 della direttrice S.S. 77 “Val di Chienti” Civitanova Marche-Foligno, i lavori di misurazione di sottospessori e sovraspessori delle superfici scavate rispetto alle calotte finite delle gallerie durante le fasi delle relative realizzazioni

L’utilizzo di strumentazione Laser Scanner per i rilevamenti di gallerie stradali rappresenta oggi una innovativa tecnica di indagine caratterizzata prevalentemente dai seguenti aspetti: notevole grado di dettaglio ed accuratezza del dato misurato ed elevata velocità di acquisizione con conseguente riduzione dell’interferenza tra le attività di cantiere e quelle di rilevamento.

Immagini

  • Una vista generale della nuvola di punti
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    Una vista generale della nuvola di punti
  • Una vista generale della nuvola di punti
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    Una vista generale della nuvola di punti
  • Una vista planimetrica software Strato® 14
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    Una vista planimetrica software Strato® 14
  • La sezione estratta in modalità automatica
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    La sezione estratta in modalità automatica
  • Il dettaglio della planimetria con la traccia delle sezioni
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    Il dettaglio della planimetria con la traccia delle sezioni
  • La rappresentazione planimetrica delle zone di sottospessore e sovraspessor
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    La rappresentazione planimetrica delle zone di sottospessore e sovraspessor
  • La rappresentazione planimetrica della planarità
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    La rappresentazione planimetrica della planarità

Come è noto, il sistema Laser Scanner consente di effettuare un calco digitale 3D della superficie rilevata con elevata velocità sia in fase di acquisizione in campo sia nella successiva fase di restituzione che richiede inevitabilmente l’ausilio di software specifici in grado di gestire l’enorme quantità di dati ottenuti con Laser Scanner.

Un altro aspetto da non sottovalutare, caratteristico della suddetta tecnica, è l’obiettività del dato rilevato, che a differenza dell’uso di strumentazione topografica tradizionale (Stazione Totale) non è funzione di alcuna scelta personale dell’operatore e pertanto oggettivo ed inconfutabile. Sebbene apparentemente il vantaggio di un minore impegno nelle attività di campagna potrebbe far pensare ad un sensibile aumento del lavoro a tavolino ciò non risulta vero grazie alle procedure di estrazione automatica delle sezioni che consentono di contenere notevolmente anche il tempo di post-elaborazione.

Nel caso specifico sono state misurate gallerie in costruzione per una lunghezza complessiva pari a circa 9 km con lo scopo di verificare i sottospessori e sovraspessori rispetto alle calotte finite attraverso l’estrazione di un’elevata quantità di sezioni pari a circa 12.100 (interdistanza 0,75 m).

Ciò è stato possibile solo grazie all’utilizzato del Software Strato® di Carazzai Srl che permette l’estrazione di sezioni in tempo reale senza modellazioni e con visualizzazioni rapide tridimensionali e configurabili.

Lo schema di misurazione e di esecuzione del rilevamento

Per l’esecuzione delle misurazioni Laser Scanning è stato impiegato lo strumento HDS6100 di Leica Geosystems mentre per gli appoggi topografici di supporto è stata utilizzata la Stazione Totale TS30 di Leica Geosystems.

I dati acquisiti, come precedentemente specificato, sono stati trattati con Software Strato® di Carazzai Srl.

La fase di misurazione è stata preceduta dalla progettazione dello schema di presa nella quale sono stati tenuti in considerazione i seguenti aspetti: dimensioni delle superfici da rilevare, passo della maglia di acquisizione necessaria per una corretta rappresentazione della superficie, precisione del singolo punto acquisito, presenza o meno del tubo di aerazione e di altri ostacoli non removibili quali casseri, stoccaggio centine e mezzi di varia natura.

In particolare, la presenza del tubo di aerazione nella quasi totalità dei casi ha vincolato il rilevatore ad effettuare le prese lungo la sua verticale al fine di ridurre al minimo il suo effetto ombra sulla superficie da rilevare. Tale posizione decentrata rispetto all’asse della galleria, che ha comportato una diminuzione dell’angolo di incidenza del raggio laser rispetto ad un lato della superficie, ha fatto sì che la distanza a tra due stazioni consecutive non fosse superiore a circa 30-35 m.

Detta distanza è stata quasi sempre rispettata fatta eccezione per i casi in cui erano presenti ostacoli inamovibili o rilevanti quantità di acqua a terra e/o filtrante attraverso la calotta.

Con lo schema di presa così definito e con l’ausilio della strumentazione impiegata è stato possibile garantire la copertura totale delle superfici delle gallerie ed il raggiungimento delle precisioni e delle densità medie di punti richieste.

La restituzione grafica dei dati: l’estrazione automatica di sezioni da punti laser scanning

Per l’estrazione automatica delle numerose sezioni richieste a partire dalle nuvole di punti acquisite, effettuata con il modulo Sezioni in galleria del software Strato® 14 di Carazzai Srl sono stati preliminarmente messi in relazione i dati relativi al progetto stradale quali tracciato planimetrico, profilo longitudinale e sezione teorica con quelli acquisti con Laser Scanner.

Successivamente, una volta impostata l’interdistanza tra le sezioni (0,75 m), si è proceduto alla loro estrazione in modalità automatica e sempre in modalità automatica ad ogni sezione estratta è stata sovrapposta la relativa sezione teorica di progetto completata dalle rispettive quotature ed informazioni necessarie all’immediata interpretazione dei risultati ottenuti.

La singola sezione è stata restituita graficamente attraverso il collegamento vettoriale dei punti rilevati prossimi alla sua traccia planimetrica. A tale scopo, avendo acquisito punti ad alta densità, si è scelto di assumere uno spessore di punti nell’intorno delle tracce delle sezioni pari a pochi centimetri. I punti così ottenuti, in numero sovrabbondante rispetto a quanto necessario, sono stati filtrati imponendo la visualizzazione grafica solo di quelli posti a distanza superiore di circa 10 cm.

Tale riduzione di punti è stata dettata esclusivamente da motivazioni di natura grafica mentre va ricordato che i dati originari sono rimasti invariati e nulla vieta, se necessario, di rielaborare le sezioni adottando differenti parametri di estrazione.

Si fa notare che ciò non sarebbe stato possibile se i dati fossero stati acquisiti per mezzo di Stazione Totale in quanto la posizione delle sezioni e il numero di punti acquisiti sarebbero stati determinati a priori dall’operatore in campo e pertanto non modificabili.

I valori di sottospessore e sovraspessore rispetto alla sezione teorica di progetto sono stati rappresentati anche planimetricamente, completi di riferimenti longitudinali e trasversali, con colorazioni personalizzate per intervalli di valore.

Inoltre sono state computate le aree e i volumi di sottoscavo e sovrascavo delle sezioni rilevate rispetto a quelle teoriche con la relativa evidenziazione contabile. La produzione di una planimetria con riportate le tracce delle sezioni sovrapposta alla planimetria del rilevamento laser scanner ha consentito di completare il quadro conoscitivo dello stato dei luoghi al momento delle prese.

Conclusioni

Con il presente lavoro si è dimostrato l’innegabile vantaggio di impiegare strumentazione laser scanning, in abbinamento con gli opportuni software di elaborazione, rispetto alle tradizionali tecniche di rilevamento topografico soprattutto nel caso di estrazione di un gran numero di sezioni, oltre naturalmente ad avere risultati molto più completi relativi alla qualità del lavoro eseguito.