{"id":156,"date":"2018-05-22T20:53:00","date_gmt":"2018-05-22T18:53:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/?p=156"},"modified":"2022-12-15T17:07:34","modified_gmt":"2022-12-15T16:07:34","slug":"laser-scanner-topografici-tempo-di-volo-e-differenza-di-fase","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/laser-scanner-topografici-tempo-di-volo-e-differenza-di-fase\/","title":{"rendered":"Laser scanner topografici: Tempo di volo e differenza di fase"},"content":{"rendered":"\n

I Laser Scanner sono strumenti capaci di catturare ad alta velocit\u00e0 la realt\u00e0 circostante sotto forma di punti tridimensionali nello spazio. Tali punti compongono un dato collettivo denominato nuvola di punti<\/strong>, composto da migliaia o milioni di singoli punti discontinui tra loro ed organizzati in righe e colonne cos\u00ec che ad ogni punto sia possibile associare un intorno di punti regionalmente vicini. Questa organizzazione rende la nuvola di punti una nuvola strutturata<\/strong>.<\/p>\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n

Gli scanner sono generalmente composti da un corpo capace di ruotare in orizzontale ed uno specchio che permette di deflettere il raggio laser variando l’angolo verticale in modo molto veloce entro i limiti strutturali dello scanner: alcuni scanner possono comporre solamente finestre verticali di 70-100 gradi, altri possono arrivare a 310 gradi. Data la presenza del treppiedi topografico sarebbe inutile aumentare l’angolo verticale oltre i 310\u00b0.<\/p>\n\n\n\n

La durata<\/strong> di una singola operazione di scansione pu\u00f2 variare da pochi secondi fino a svariati minuti<\/strong>, dipendentemente dalla densit\u00e0<\/strong> di punti rilevati e, naturalmente, dalla velocit\u00e0 del Laser scanner<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

La densit\u00e0<\/strong> \u00e8 un dato configurabile e serve a definire con quanti punti discretizzare una superficie ad una distanza data, esso per\u00f2 influenza la velocit\u00e0 di scansione ed il numero di punti totali<\/strong> che compongono l’area.<\/p>\n\n\n\n

Ecco un esempio:<\/p>\n\n\n

[table id=1 \/]<\/p>\n\n\n\n

Durante l’operazione di scansione, lo strumento salva i dati angolari, la distanza e la riflettanza<\/strong> che, sar\u00e0 tanto pi\u00f9 alta quanto pi\u00f9 la superficie tende al colore bianco. La riflettanza indica la proporzione di luce incidente che una data superficie \u00e8 in grado di riflettere. Ha quindi un significato fisico ben preciso ed il suo valore \u00e8 legato alle caratteristiche del materiale di cui \u00e8 costituita la superficie scansionata.<\/p>\n\n\n\n

Per poter dare un effetto maggiormente realistico al rilievo scansionato \u00e8 possibile utilizzare un dato colorimetrico non basato sulla riflettanza ma fotorealistico.
Per ottenere questo risultato bisogna sovraporre alla scansione foto opportunamente calibrate tramite punti omologhi, cos\u00ec da ottenere un risultato spaziale e fotorealistico.<\/p>\n\n\n\n

In generale la tecnologia si basa sempre sull\u2019emissione e la ricezione di un raggio, i vari laser scanner si differenziano in base a principi operativi di funzionamento. Sostanzialmente ci sono 2 tipologie di laser scanner utilizzati nel campo topografico:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • differenza di fase<\/li>\n\n\n\n
  • TOF (a tempo di volo)<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    I Laser Scanner a Differenza di Fase (Phase Shift – PS)<\/strong> calcolano la distanza attraverso algoritmi specifici che rilevano la misura tramite la differenza di fase tra l’onda emessa e quella ricevuta. Questi laser scanner sono particolarmente veloci ed hanno una griglia di punti molto densa. La loro possibilit\u00e0 di sfasamento per\u00f2 limita la gittata massima ad alcune centinaia di metri. Una velocit\u00e0 tipica di questi scanner si attesta intorno ai 500.000 punti\/secondo.<\/p>\n\n\n\n

    La tecnologia laser scanner a Tempo di Volo<\/strong> (Time of Flight – TOF<\/strong>) si basa sul tempo che l’onda impiega tra l’istante in cui viene emessa e quello in cui viene ricevuta: si tratta di un cronometro precisissimo. La velocit\u00e0 tipica di questi scanner dipende dalla gittata massima, possiamo indicare 200.000 punti\/secondo per una gittata di 6Km. Questi scanner supportano il rilevamento a distanza molto alte ci\u00f2 per\u00f2, pu\u00f2 rallentare particolarmente la velocit\u00e0 delle operazioni: quando lo scanner punta nel vuoto (nel cielo ad esempio) ed \u00e8 configurato per rilevare fino a 6Km, questo vuol dire attendere che la velocit\u00e0 della luce possa percorrere 6Km di andata pi\u00f9 6Km di ritorno. Sebbene si tratti di 0,00004 secondi per singolo punto, la reiterazione di questo intervallo di tempo per alcuni milioni di punti pu\u00f2 portare ad attese di minuti e frazioni di ora.
    Infatti, qualora ci siano 50 milioni di punti di cielo (compatibile con una scena di rilievo tipico) per i max 12Km (tra andata e ritorno), in totale si tratta di 600.000.000 Km pari a 4 Unit\u00e0 astronomiche (UA) ovvero 4 volte la distanza terra-sole, in pratica pi\u00f9 di 30 minuti di attesa!<\/p>\n\n\n\n

    I Laser Scanner TOF avendo caratteristiche di velocit\u00e0, densit\u00e0 ed ampiezza di area accettabili prettamente per le scansioni in lontananza, non raggiungono, nei lavori a breve distanza, un risultato comparabile a quello degli scanner a differenza di fase. Al contrario gli scanner a differenza di fase non riescono ad arrivare alla gittata dei Laser Scanner a Tempo di Volo. In pratica si tratta di 2 strumenti totalmente diversi e dalle vocazioni complementari.<\/p>\n\n\n\n

    Nel precedente paragrafo sono state messe in evidenza le caratteristiche di portata e velocit\u00e0 nell’acquisizione per le differenti tipologie dei sensori laser, esistono per\u00f2 numerosi altri aspetti che devono essere considerati per stabilire la qualit\u00e0 di uno strumento laser scanner per il rilevamento di un particolare oggetto:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      \n
    • velocit\u00e0 di acquisizione<\/li>\n\n\n\n
    • risoluzione di scansione (densit\u00e0 dei punti)<\/li>\n\n\n\n
    • possibilit\u00e0 di registrare il dato colorimetrico<\/li>\n\n\n\n
    • coassialit\u00e0 del dato colorimetrico<\/li>\n\n\n\n
    • accuratezza nella misura<\/li>\n\n\n\n
    • accuratezza nella riflettanza<\/li>\n\n\n\n
    • divergenza del raggio laser<\/li>\n\n\n\n
    • portata nominale e nelle applicazioni reali<\/li>\n\n\n\n
    • campo di misura minimo e massimo alle accuratezze desiderate<\/li>\n\n\n\n
    • maneggevolezza<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

      I Laser Scanner sono strumenti capaci di catturare ad alta velocit\u00e0 la realt\u00e0 circostante sotto forma di punti tridimensionali nello spazio. Tali punti compongono un dato collettivo denominato nuvola di punti, composto da migliaia o milioni di singoli punti discontinui tra loro ed organizzati in righe e colonne cos\u00ec che ad ogni punto sia possibile […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":182,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_eb_attr":"","footnotes":""},"categories":[58,157,13],"tags":[159],"class_list":["post-156","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-homepage-it","category-ricercasviluppo","category-slider-it","tag-ricerca-e-sviluppo"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/156","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=156"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/156\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1276,"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/156\/revisions\/1276"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/media\/182"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=156"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=156"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gesi.srl\/gesisite\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=156"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}