Come si classifica il terreno in una nuvola di punti? Dalla pulizia del rumore al modello del terreno nudo

Solo una parte dei milioni di punti di una nuvola tocca davvero il suolo.

Perché la classe terreno viene per prima

Una nuvola di punti contiene tutto ciò che il sensore ha visto: suolo, chiome degli alberi, tetti, veicoli, cavi. Il Regolamento sulla produzione di carte a grande scala e informazioni cartografiche della Türkiye traccia la distinzione con due termini: il modello digitale della superficie (DSM) rappresenta la superficie con vegetazione e costruzioni, il modello digitale del terreno (DTM) il terreno nudo, senza di esse. Curve di livello, sezioni, volumi di scavo e riporto e deflusso delle acque si calcolano sul terreno nudo. Nello standard LAS dell'ASPRS i punti terreno sono la classe 2, e il modello del terreno si costruisce da quella classe. In una nuvola non classificata la chioma di un albero si comporta esattamente come la cima di una collina.

Prima togli il rumore

I punti errati si eliminano prima di lanciare il filtro terreno. Il rumore alto (uccelli, polvere, riflessi) di solito salta all'occhio e fa pochi danni. Il vero pericolo sono i punti bassi che cadono sotto il suolo: riflessioni multipath o errori di misura possono produrre punti alcuni metri sotto la superficie. Poiché la maggior parte dei filtri terreno parte dai punti più bassi, un solo falso punto basso apre una buca nella superficie e fa scartare al filtro i veri punti terreno intorno. LAS 1.4 prevede la classe 7 per il rumore basso e la classe 18 per il rumore alto; spostare il rumore in queste classi è più tracciabile che cancellarlo.

Come funzionano i filtri automatici

Gli approcci più diffusi rientrano in tre famiglie. I filtri morfologici confrontano ogni punto con la superficie più bassa in una finestra mobile e ingrandiscono la finestra passo dopo passo. La densificazione progressiva TIN è il metodo descritto da Axelsson nel 2000: costruisce una rete di triangoli dal punto più basso di ogni cella di una griglia, poi aggiunge al terreno i punti la cui distanza e il cui angolo rispetto a un triangolo restano entro delle soglie. La simulazione del telo capovolge la nuvola e vi lascia cadere sopra un telo virtuale; i punti toccati dal telo contano come terreno. Tutti hanno parametri: la dimensione della cella si sceglie di solito in base all'edificio più grande dell'area, e le soglie di pendenza e distanza si regolano sul terreno. Ciò che funziona in città fallisce in montagna.

Dove sbaglia il risultato automatico

Su terreno aperto e pianeggiante il risultato automatico spesso basta. Gli errori si concentrano in punti precisi: su ponti e cavalcavia l'impalcato viene preso per terreno o la strada sottostante scompare; su scarpate ripide e trincee stradali il ciglio viene tagliato e arrotondato; nella vegetazione bassa fitta e nelle colture la cima delle piante viene presa per suolo; muri, opere di sostegno e veicoli parcheggiati finiscono nel terreno; le superfici d'acqua restituiscono pochissimi punti. Il modo migliore per trovarli è cercare dossi e buche in una vista a rilievo ombreggiato e tracciare sezioni nei punti sospetti. Correggere significa cambiare a mano la classe dei punti sulla sezione.

LiDAR contro fotogrammetria

Gli impulsi LiDAR possono passare tra i varchi del fogliame; un impulso può restituire più echi, e gli ultimi ritorni spesso raggiungono il suolo sotto gli alberi. Una nuvola di punti fotogrammetrica registra solo la superficie visibile nelle foto. Se sotto un bosco o una macchia fitta non ci sono punti terreno, nessun filtro può crearli; la classificazione separa soltanto i punti che esistono. In queste aree il terreno va rilevato sul campo con GNSS o stazione totale, e le misure vanno aggiunte al modello del terreno.

Il modello del terreno e il suo controllo

Il modello del terreno si costruisce dai punti terreno come rete di triangoli (TIN) o griglia regolare; il passo della griglia non deve essere più fine di quanto la densità dei punti consenta. Curve di livello e volumi escono da questo modello. Prima della consegna, verifica il modello con misure indipendenti: rileva punti terreno con GNSS o stazione totale in diversi tipi di copertura, come terreno aperto, prato e sotto gli alberi, e riporta le differenze di quota separatamente per ciascun tipo. In Türkiye lo stesso regolamento controlla anche l'accuratezza delle curve di livello delle carte con sezioni misurate sul campo, con punti distanti al massimo 20 m lungo ogni sezione.

Domande frequenti

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