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L’integrazione delle point cloud nel GIS: una nuova frontiera per l’analisi spaziale

Tempo di lettura stimato: 5 minuti

Scopri come l’integrazione point cloud e GIS rivoluziona l’analisi spaziale con applicazioni avanzate in urbanistica, ingegneria e gestione ambientale

Nel panorama in rapida evoluzione delle tecnologie geospaziali, l’integrazione delle point cloud nel GIS (Geographic Information Systems) rappresenta una svolta significativa. Le point cloud, o nuvole di punti, sono insiemi di dati tridimensionali che descrivono la superficie di un oggetto o di un’area tramite punti singoli con specifiche coordinate. Queste nuvole di punti sono ottenute principalmente attraverso tecniche di scansione laser (LiDAR) o fotogrammetria aerea, e offrono una rappresentazione dettagliata e precisa del mondo reale.

Integrare su mappe GIS, modelli 3D openBIM, mesh texturizzate e nuvole di punti consente di gestire contestualmente, in un’unica scena, una grande mole d’informazioni derivanti da diversi ambiti disciplinari.

Scopri di più.

Origine e raccolta dei dati

Prima di passare all’integrazione GIS e point cloud, vediamo brevemente cos’è una point cloud.

Le point cloud, o nuvole di punti, sono un insieme di punti nello spazio digitale, identificati attraverso la loro univoca posizione in un sistema di coordinate X, Y e Z e acquisiti tramite:

  • rilievo laser scanner 3D / LiDAR (Light Detection and Ranging) – utilizza impulsi laser per misurare distanze precise dalla sorgente (solitamente un aereo o un drone) alla superficie terrestre. Questo metodo produce dati ad alta risoluzione che possono catturare dettagli minuti del terreno e delle strutture;
  • fotogrammetria: consiste nell’uso di immagini fotografiche per creare mappe tridimensionali. Le immagini sovrapposte scattate da diverse angolazioni vengono elaborate per estrarre le coordinate spaziali, generando così una nuvola di punti.

La nuvola di punti così generata costituisce una rappresentazione molto accurata (in base al numero di punti acquisiti), utile come base di partenza per realizzare il modello 3D dell’oggetto rilevato.

Se vuoi approfondire, leggi anche Pointcloud to BIM per scoprire come realizzare un modello 3D BIM direttamente dalla nuvola di punti, sfruttando gli automatismi di un point cloud to BIM software.

Rilievo degli ambienti interni di un edificio con GeoSLAM Orizon

Rilievo degli ambienti interni di un edificio con GeoSLAM Orizon

Applicazioni delle point cloud nel GIS

L’integrazione tra nuvole di punti e GIS consiste nella possibilità di coniugare tutte le informazioni contenute nelle mappe GIS con nuvole di punti georeferenziate e generate da rilievi con laser scanner o tecnologie similari.

Questa integrazione offre una vasta gamma di utilizzi e campi di applicazione che spaziano dalle scienze ambientali e urbanistiche all’ingegneria e alla gestione delle risorse. Di seguito sono elencati alcuni dei principali utilizzi e campi di applicazione di questa integrazione.

Cartografia di precisione: le point cloud forniscono dati ad alta risoluzione che migliorano la precisione delle mappe topografiche e tematiche. Questo è particolarmente utile per la pianificazione urbana, l’ingegneria civile e la gestione delle risorse naturali.

Monitoraggio ambientale: la capacità di rilevare cambiamenti nel terreno, nella vegetazione, nei corsi d’acqua, ecc., consente di monitorare l’erosione del suolo, l’accumulo di sedimenti e altri fenomeni ambientali con una precisione senza precedenti.

Gestione delle infrastrutture: le point cloud possono essere utilizzate per ispezionare e gestire infrastrutture critiche come ponti, strade e reti elettriche, identificando danni e degrado con alta precisione.

Archeologia e conservazione dei beni culturali: le point cloud permettono la creazione di modelli dettagliati di siti archeologici e monumenti, facilitando la documentazione e la conservazione digitale.

Asset management: per la manutenzione e la gestione degli asset nel corso del tempo.

Questi sono solo alcuni esempi dei molteplici utilizzi e campi di applicazione dell’integrazione tra nuvole di punti e GIS. Grazie alla loro capacità di fornire dati dettagliati e tridimensionali, le point cloud stanno diventando sempre più essenziali per una vasta gamma di settori e discipline che richiedono analisi spaziali precise e approfondite.

Vantaggi e Sfide

Vantaggi.
Precisione e dettaglio: le point cloud offrono una rappresentazione estremamente dettagliata del mondo reale, utile per analisi precise e approfondite.
Efficienza: la raccolta dei dati tramite LiDAR e fotogrammetria può coprire ampie aree in tempi relativamente brevi rispetto ai metodi tradizionali.
Integrazione con altri dati GIS: le point cloud possono essere facilmente integrate con altri strati di dati GIS, arricchendo le analisi spaziali.
Sfide.
Gestione dei dati: le point cloud possono generare enormi quantità di dati, richiedendo capacità significative di archiviazione ed elaborazione.
Software e strumenti: l’elaborazione e l’analisi delle point cloud richiedono software specializzati, che possono avere curve di apprendimento ripide.
Costi: la tecnologia necessaria per generare e gestire point cloud può essere costosa, limitando l’accesso a queste risorse per alcune organizzazioni.

Futuro delle point cloud nel GIS

Le sfide dell’integrazione tra GIS e point cloud possono essere superate con l’utilizzo dei giusti strumenti tecnologici. Infatti, lavorando con avanzate applicazioni online, molte delle sfide appena enunciate non costituiscono più un ostacolo. Con gli strumenti in cloud, per esempio, non occorrono software specializzati di elaborazione dei dati né strumenti per la conversione e la compatibilità tra formati (GIS e point cloud) né spazi di archiviazione desktop.

Ad esempio, la tecnologia di usBIM.geotwin consente di inserire in una scena GIS, non solo modelli 3D openBIM  in formati aperti e proprietari, ma anche rilievi e nuvole di punti nei formati più comuni presenti attualmente sul mercato. Questi modelli inseriti nella scena interagiscono con tutto il resto e non sono solo dei semplici mockup. Infatti, è possibile compiere diverse azioni come prendere misure direttamente su modelli presenti nella scena, oppure generare sezioni dei modelli 3D in tempo reale, per visualizzare anche gli interni degli edifici e condurre analisi dettagliate a diverse scale.

La mappa GIS, dunque, si arricchisce di modelli informativi e rilievi anche molto estesi nello spazio, come infrastrutture di tipo lineare (ferrovie, linee aeree, ecc.), stazioni ferroviarie, tunnel, ponti. ecc. Lavorare con modelli di grande dimensione resta un’operazione agevole ed efficiente e la visualizzazione accurata e realistica.

I modelli possono essere sempre aggiornati e modificati, senza dover ricorrere all’uso di BIM authoring, direttamente con applicazioni online di editing dei file IFC.

L’integrazione è completa perché permette di visualizzare in un’unica mappa modelli 3D openBIM, rilievi con mesh texturizzate e nuvole di punti. Inoltre, le informazioni messe in relazione su mappa non sono solo quelle geometriche ma anche quelle di carattere informativo.

In sintesi, utilizzando usBIM.geotwin:

  • gestisci modelli IFC/openBIM, BIM/3D, nuvole di punti, mesh texturizzate, ecc.;
  • carichi modelli complessi in un unico ambiente di lavoro;
  • geolocalizzi i modelli e li integri perfettamente con il GIS;
  • realizzi straordinari Digital Twin Geospaziali;
  • operi senza limiti sulla complessità, sul numero e sull’aggiornamento continuo dei dati.

Il futuro delle point cloud nel GIS appare promettente, dunque, con continui avanzamenti tecnologici che riducono i costi e migliorano l’accessibilità. L’integrazione con tecnologie emergenti come l’intelligenza artificiale e il machine learning promette di automatizzare e migliorare ulteriormente l’analisi dei dati, aprendo la strada a nuove applicazioni innovative.

In conclusione, le point cloud rappresentano una componente cruciale per il futuro dei sistemi GIS. La loro capacità di fornire dati dettagliati e precisi sta rivoluzionando il modo in cui interpretiamo e interagiamo con il mondo spaziale, offrendo nuove opportunità per la ricerca, la pianificazione e la gestione delle risorse.

Di seguito ti mostro un breve video di usBIM.geotwin con applicazioni pratiche e casi studio di gestione di point cloud e GIS.

 

usBIM.geotwin

 

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