Fotogrammetria professionale con Droni da 300g: è possibile?

Fotogrammetria Drone
Sentiamo spesso parlare di Droni da 300g. È infatti vero che gli operatori Italiani stanno utilizzando sempre di più questa categoria di Droni, basta vedere gli elenchi ufficiali dell’ente: i droni da 300g secondo art. 12 comma 5 sono la categoria più presente negli ultimi mesi.

Articolo di Andrea Zamuner Cervi

Droni da 300g, scogli e potenzialità: quali sono gli scogli? Quali sono le potenzialità? Perché sceglierli? Queste sono tutte domande alle quali cercheremo di abbozzare una risposta all’interno di questo breve articolo. Ci tengo a ripetere “cercheremo di abbozzare una risposta”, perché è sostanzialmente impossibile riuscire a dare una risposta veramente completa in un articolo di poche righe. Ma andiamo subito al sodo, vediamo subito quali sono i limiti.

Quali sono i principali scogli quando si parla di fotogrammetria con i Droni da 300g?
La grandezza del sensore, la distanza focale e i Mpx effettivi.
Il “re” dei 300g, il DJI Spark alleggerito monta un sensore da 1/2.3″ con 12Mpx e una distanza focale reale ipotizzata a 4mm.
Questo significa che se confrontiamo la camera dello Spark con una camera con un sensore da 1″ con maggiori Mpx e maggior distanza focale chiaramente la camera con il sensore da 1″ vincerà nettamente il confronto perché potrà garantire una migliore GSD.

Facciamo un passo indietro: Cos’è la GSD e come mai la grandezza del sensore, la distanza focale e i Mpx della camera hanno una certa importanza?
-La presente è una spiegazione semplificata, ideale per i novizi, ed in quanto tale non entra eccessivamente nel dettaglio e si ferma ad illustrare le basi-
GSD significa Ground Sample Distance, ovvero al cosiddetta “Risoluzione di terra”/”Precisione a terra”. La GSD può essere calcolata rapportando tra di loro: altezza di volo, grandezza del sensore della camera, Mpx effettivi della camera, e distanza focale
(Tra poco, sempre in questo articolo, troverete il link ad un tool per calcolare la GSD)
Un buon modo per confrontare “su carta” due droni con camere differenti è quello di ipotizzare che essi volino alla stessa altezza e fare il calcolo della GSD. Calcolo che può essere fatto con tool reperibili online.
La camera migliore sarà quella con la GSD più bassa.

Come regola di massima per un approccio semplice ed intuitivo possiamo dire che solitamente (esistono delle eccezioni), Droni prosumer che possiedono camere con un sensore più grande e maggiori Mpx hanno una GSD inferiore (quindi migliore): in moltissimi casi, anche se non in tutti, un sensore più grande corrisponde anche a una maggior distanza focale e a un maggior numero di Mpx.

Come ho scritto prima nelle parentesi, esistono delle eccezioni, nella pratica non è sempre vero che un sensore più grande corrisponde ad una maggior distanza focale e a maggiori Mpx. Questo accade sopratutto quando si vanno a confrontare camere non appartenenti a Droni prosumer, camere di qualche anno fa e/o camere non utilizzate molto nell’ambiente Droni.

Quindi la regola base, semplificata, utile per i novizi può essere quella di scegliere camere con un sensore più grande e maggiori Mpx. Ma si tratta semplicemente di una “linea di massima” per aiutare i novizi a fare scelte più intuitive.

Facciamo dei calcoli matematici per capire meglio di cosa stiamo parlando, così da poter far scelte più coscienti. Scelte basate su dati matematici e non solo sulle parole.

Volando ad 80 metri di altezza, con lo Spark, con un sensore a 1 / 2.3” con lunghezza focale di 4mm (ipotizziamo 4mm, siccome sul sito ufficiale non è scritta la lunghezza focale esatta, ma solo l’equivalente) con immagini da 3000×4000 Pixel (12Mpx) restituirà una GSD teorica di 3.850 cm/pixel.
-Specifichiamo teorica, siccome questo è di fatto un calcolo “fatto su carta”-

Alla stessa altezza (80 metri), un sensore da 1” con lunghezza focale di 8,8mm con immagini da 5164 x 3873 Pixel (20Mpx) restituirà una GSD teorica di 2.817 cm/pixel
-Specifichiamo teorica, siccome questo è di fatto un calcolo “fatto su carta”-

Come potete vedere, la differenza dei calcoli “fatti su carta” è di circa 1cm/pixel.

Tool online (in Italiano) per calcolare la GSD presente qui.

In pratica i 300g hanno i loro limiti.
Ma sono limiti reali? Sono limiti veramente così debilitanti?

Cosa fareste se vi dicessi che il vecchio PH4 ha un sensore da 1/2.3″ a poco più di 12Mpx veramente molto simile a quello dello Spark (in realtà per la fotogrammetria è leggermente superiore)? (Se non mi credete guardate qui)
Cosa fareste se vi dicessi che moltissimi topografi professionisti volano con Droni ala fissa che montano montano camere compatte con sensore 1/2.3″ e mpx e focali molto simili a quelle dello Spark?

Cosa voglio dirvi con questo?
Voglio dirvi che i rilievi fotogrammetrici con Drone POSSONO ESSERE FATTI con camere con sensore 1/2,3″ e che con queste camere si ottengono risultati degni di nota e validi per un ampi range di clienti professionali.

Dall’altra parte è importante sottolineare come un sensore da 1/2.3″ perde “la sfida” sotto tutti i punti di vista quando viene confrontato con un sensore da 1″ con più Mpx e maggior distanza focale (o con sensori più grandi).
Se mi chiedete: “avrò una migliore GSD con un sensore da 1/2.3″ – 12mpx – 4mm o con un sensore da 1″ – 20mpx – 8mm?” La risposta è ovvia: a parità di condizioni di volo,il sensore da 1″ avrà una migliore GSD.

Quindi è chiaro che dove servono precisioni elevatissime e sensori di una certa grandezza i 300g (prendendo come riferimento lo Spark) diventano inadatti perché non garantiscono la giusta precisione, non garantiscono la giusta GSD.

PRO DEI 300G (Spark)


-Possibilità di volare anche in città a patto di rispettare tutte le limitazioni imposte
Se correttamente pubblicati in elenco, nel rispetto dell’articolo 12 comma 5 del regolamento vigente è possibile volare anche in città. Ovviamente è possibile solo se vengono rispettate tutte le regole imposte.

-Grandezza del sensore
Il sensore dello Spark è un sensore ½.3” – 12Mpx – 4mm, ovvero un sensore paragonabile a quello di diverse camere già usate per diversi anni nell’aerofotogrammetria. Non è un sensore eccessivamente piccolo e/o con pochi Mpx come quello delle prime ActionCam uscite sul mercato o come quello di moltissimi smartphone. Si tratta di una grandezza che permette di approcciarsi correttamente all’utilizzo lavorativo.

CONTRO DEI 300G (Spark)


-Grandezza sensore
La grandezza del sensore è un pro, perché non è eccessivamente piccolo. Ma è anche un contro, perché esistono Droni come il Phantom 4 Pro e/o le ultime versioni delle camere per Dji inspire che hanno sensori molto più grandi, e maggior numero di Mpx.

-Mancanza nativa degli Waypoint
Il DJI Spark non ha nativamente gli Waypoint. Esistono quindi due metodi intuiti per utilizzarlo nel rilievo fotogrammetrico: Pix4DCaputre, senza waypoint; e Autopilot, con gli waypoint.
Approfondimento in questo articolo.

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