Ardissone, P.

Campus, S.

De Agostino, Mattia

Lingua, Andrea Maria

Piras, Marco

PORTO Publications Open Repository TOrino

Atti 14a  Conferenza Nazionale ASITA, 9 – 12 novembre 2010, Fiera di Brescia 
Le pagine non devono essere numerate 
 
 
Il rilevamento di pareti rocciose da mezzo mobile mediante tecniche 
LiDAR 
 
 
Paolo Ardissone*, Stefano Campus**, Mattia De Agostino***, Andrea Lingua***,  
Marco Piras *** 
 
(*)  S.I.R., Via Monte Grappa 6 10145 Torino (TO), 011.0685446 - 011.0685446, paolo.ardissone@sir.to.it  
(**) ARPA Piemonte - Dipartimento Tematico "Geologia & Dissesto". via Pio VII, 9, 10135 Torino, 011 19680565, 
011 19680031, stefano.campus@regione.piemonte.it  
(***) Politecnico di Torino – DITAG, c.so Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, 0110907700, 0110907699 
(mattia.deagostino, andrea.lingua, marco.piras)@polito.it 
 
Riassunto  
La valutazione e la prevenzione dei rischi inerenti i fenomeni naturali è uno degli obiettivi 
principali perseguito negli ultimi anni dalla comunità scientifica e da coloro che si occupano di 
gestione dell’ambiente e del territorio. Come già ampiamente descritto negli anni passati, un modo 
molto efficace per acquisire e memorizzare i dati utili a queste analisi deriva da tecniche LiDAR-
fotogrammetriche opportunamente integrate in prodotti digitali di facile consultazione (immagine 
solida e ortofoto solida di precisione): queste tecniche hanno dimostrato notevole efficacia 
nell’applicazione a casi isolati di conclamata importanza o comunque a zone di limitata estensione 
di volta in volta rilevati in modo indipendente. Nel contributo proposto, gli autori tentano di 
colmare questa lacuna, presentando un mezzo mobile sperimentale che permetta l’uso estensivo di 
tecniche LiDAR-fotogrammetriche per il rilievo di pareti rocciose. 
In questo contributo vengono sottolineati le procedure di rilievo e i risultati ottenuti per una 
campagna di misura lungo una importante via di comunicazione internazionale (passo del 
Sempione) in prossimità di Valdivedro. Lo studio è finanziato da Arpa Piemonte e inserito nel 
progetto INTERREG, ADAPTALP - Adaptation to Climate Change in the Alpine Space. 
 
Abstract 
 
The estimation and prevention of natural phenomena risks is one of the main aims of scientific 
community and  people who manage the environment and the land. A very efficacy method devoted 
to capture and collect the environmental data in order to use them for these analyses is the 
combination between LiDAR and photogrammetric techniques, that are opportunely integrated into 
digital products (i.e. solid images and solid precision orthophotos). These techniques, in isolated 
cases of evident importance or in  limited areas, have demonstrated remarkable effectiveness. In this 
research, the authors try tu use a mobile vehicle, in order to have an extensive use of LiDAR-
photogrammetric techniques for the relief of cliffs. In this paper procedures and significant results 
obtained during measurement campaign on a major route for international communication (Simplon 
Pass) near Valdivedr are highlighted. The study is financed  by ARPA Piemonte and it is included 
in the project INTERREG ADAPTALP - Adaptation to Climate Change in the Alpine Space. 
 
 
Introduzione  
In questi ultimi il nostro Paese è stato sempre più sottoposto a catastrofi naturali, di cui una parte 
dovute allo sfruttamento intensivo del territorio, alla scarsa opera di prevenzione e all’incuria degli 
enti preposti. Nel contempo, da diversi anni la prevenzione dei fenomeni naturali è diventato uno 
degli obiettivi principali perseguito dalla comunità scientifica e da coloro che si occupano di 
gestione dell’ambiente e del territorio. Come già ampiamente descritto negli anni passati, la 
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geomatica può fornire diversi strumenti adatto a questo scopo, in particolare per la prevenzione dei 
distrastri idrogeologi, ove l’analisi storica degli effetti in Italia pone in evidenza come il numero di 
danni sia in costante aumento proprio a causa dell’ampliamento delle aree urbanizzate e/o utilizzate 
da infrastrutture viarie o da altre costruzioni artificiali. Per esempio, un modo molto efficace per 
acquisire e memorizzare i dati utili a queste analisi deriva da tecniche LiDAR-fotogrammetriche 
opportunamente integrate in prodotti digitali di facile consultazione (immagine solida e ortofoto 
solida di precisione). Queste tecniche hanno dimostrato notevole efficacia nell’applicazione a casi 
isolati di conclamata importanza o comunque a zone di limitata estensione di volta in volta rilevati 
in modo indipendente. 
In particolare, la definizione di metodi di valutazione della stabilità di pareti rocciose fratturate e la 
relativa valutazione del rischio associato alle reti viarie di collegamento transfrontaliero divengono 
essenziali in zona alpina e richiedono analisi dettagliate basate su dati geometrici e fotografici 
densi.  
Nello studio eseguito, si è utilizzato un mezzo mobile integrato realizzato presso il Politecnico di 
Torino – DITAG, in modo da ottenere la georeferenziazione diretta di acquisizioni LiDAR e delle 
prese fotogrammetriche, in seguito ad una opportuna calibrazione eseguita su poligono di 
calibrazione. in prossimità della rete viaria approfondendone le possibilità in applicazioni a tappeto 
su ampie porzioni di territorio. Le modalità di utilizzo possono sfruttare sia la tecnica stop-and-go 
con acquisizioni ad alta risoluzione quando il mezzo è fermo sia la modalità dinamica con 
acquisizioni meno dense ma tempi di rilievo molto più rapidi. 
In questo contributo verranno sottolineati le procedure di rilievo e i risultati ottenuti per una 
campagna di misura lungo una importante via di comunicazione internazionale (passo del 
Sempione) in prossimità di Valdivedro. Lo studio è finanziato da Arpa Piemonte e inserito nel 
progetto INTERREG, ADAPTALP - Adaptation to Climate Change in the Alpine Space. 
 
Descrizione del progetto 
Parte di Campus 
 
Descrizione Zona test 
Per effettuare il test è stato scelto il tratto di statale E62 - del Sempione, in particolare da trasquera 
sino al valico della vecchia frontiera italo-svizzera, come descritto in figura 1. La zona è stata scelta 
in quanto era compresa nel progetto ed esisteva un precedente rilievo di una parte di questa zona 
sempre eseguito con tecniche LiDAR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Zona test e punti  
 
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Sul tracciato, che misura complessivamente 6 km, sono stati materializzati 24 punti distanti circa 
250m l’uno dall’altro, dai quali effettuare le singole scansioni.  
 
Tecniche di rilievo eseguite e sistema integrato 
Il rilievo è stato eseguito utilizzando il nuovo laser scanner terrestre della Riegl modello VZ 400, 
che ha le seguenti caratteristiche: 
 
 
 
Tabella 1 – Prestazioni RieglVZ400 
 
 Modalità lunga distanza Modalità alta velocità 
Laser PRR (peak) 100 KHz 300 KHz 
Rate di misure effettive 42000 misure/s 122000 misure/s 
Massima distanza (90% - 20%) 600 – 280 m  350 – 160 m 
Accuratezza 5 mm 5 mm 
Precisione 3 mm 3 mm 
Velocità angolare di scansione 1.8 arcsec 
 
Al laser scanner è stata abbinata una fotocamera digitale Nikon D700 con ottica Nikkor con focale 
da 14mm, in maniera da poter colorare in RGB la nuvola di punti ma anche per ottenere l’immagine 
solida [Dequal, yyy] mediante l’apposito software SIRIO. 
Il rilievo è stato eseguito con un particolare veicolo strumentato al posto che il tradizionale 
treppiede di supporto, in quanto la numerosità di zone da rilevare e l’ostilità del tracciato (presenza 
di traffico pesante, curve, etc). 
Il veicolo è stato dotato di una piattaforma strumentata in alluminio adattabile a qualsiasi veicolo 
terrestre (figura 2), progettata e realizzata presso il Politecnico di Torino – DITAG. La piattaforma 
è composta da: 
 
- 3 ricevitori GNSS Leica 1200 
- 1 IMU Xbow 700 CA 
- 1 IMU Xsens MTi 
- 1 webcam Logitech Quickcam 9000 pro 
- 1 laser scanner RieglVZ 400 + Nikon D700 
 
 
Figura 2 – piattaforma del sistema mobile  
 
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La strumentazione installata a bordo risulta ridondante al solo fine del rilievo, ma risulta necessaria 
in questa fase di test, per verificare, controllare e calibrare il sistema utilizzato. 
La posizione e l’assetto del veicolo sono stati determinati mediante un stima della soluzione 
integrando GNSS e IMU, mediante approcci classici “loosely” o “tighly” coupled. Questo 
approccio ha consentito di disporre di una soluzione anche in condizioni ove la sola soluzione 
GNSS non sarebbe stata disponibile (< 4 satelliti). Al fine di determinare una soluzione GNSS in 
post-elaborazione, si è collocata un ricevitore master (Topcon Hyper pro) in località Varzo (figura 
3), del quale sono state stimate le coordinate in IGS05, utilizzando due stazioni permanenti presenti 
in quell’area, ed effettuando una compensazioni a base indipendenti. 
 
 
Figura 2 –  stazione master  
 
Il rilievo è stato svolto, sostando su ognuno dei 24 punti pre-segnalizzati, per circa 15 minuti, tempo 
sufficiente per effettuare una scansione laser a 360° di orizzonte e lo scatto di tutte le fotografie. 
Inoltre tale tempo, consentiva anche una corretta durata per effettuare un posizionamento statico tra 
veicolo e master, vista la ridotta distanza della baseline. Nella figura che segue, un particolare del 
veicolo durante la fase di rilevamento. 
 
 
 
Figura 2 – Veicolo in fase di rilievo  
 
 
Calibrazione del sistema 
Ogni sensore (GNSS, IMU, Laser scanner) lavora in un proprio sistema di riferimento ed è 
collocato sulla piattaforma, all’interno di un sistema di riferimento locale. Al fine di disporre del 
rilievo in un sistema di riferimento assoluto, è stata necessaria una calibrazione del veicolo 
strumentato, mediante un ausilio di un poligono di calibrazione. 
Innanzitutto sono state misurate in officina i “level arm” tra i diversi sensori, in maniera da definire 
la loro posizione nel sistema del veicolo. 
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Secondariamente è stato definito un poligono realizzato con dei “marker” riflettenti attaccati ad un 
muro ed alcuni prismi collocati su basetta posti su treppiede e a terra (figura tt). Tutti i punti sono 
stati rilevati sia con il laser scanner che con la stazione totale. Successivamente la posizione del 
laser scanner è stata rilevata con la stazione totale così come tutte le posizioni dei sensori, e a tale 
scopo è stato collocato un prisma al posto di ogni sensore (figura xx),. In questo modo è stato 
possibile determinare le relazioni di trasformazione per il passaggio tra i singoli sistemi di 
riferimento locali a quello assoluto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Poligono di calibrazione e  
 
Trattamento dei dati 
La posizione e l’assetto del veicolo su ogni vertice è stato stimato, con approccio integrato 
GNSS/IMU, mediante un software sviluppato dagli autori, in maniera da compensare eventuali 
periodi lunghi di cycle slip. In realtà, in nessuno dei siti è stata rilevata una configurazione 
satellitare scadente, quindi è stato sufficiente effettuare il cosiddetto “accoppiamento lasco” al fine 
di ottenere la soluzione di navigazione.  
Le soluzioni di posizione GNSS sono state stimate mediante l’utilizzo del software LGO, e da 
queste sono stati ricavati gli assetti, al fine di confrontarli con quelli definiti con i sensori inerziali. 
 
Primi risultati 
I risultati riportati di seguito alcune delle nuvole di punti georiferite ottenute in questo test, in 
particolare quello relativo al poligono e il rilievo svolto in prossimità del confine italo-svizzero. 
 
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Figura 2 –  
 
 
Figura 2 –  
 
I singoli modelli verranno poi caricati nel software SIRIO in maniera da poter realizzare le 
immagini solide, al fine di effettuare misure di tipo geomorfologico. Il rilievo, inoltre, sarà 
utilizzato per valutare lo stato di conservazione delle opere di protezione ed la stima delle eventuali 
opere mancanti o da sostituire. 
Gli sviluppi futuri di questa ricerca sono concentrai nell’utilizzo di questo veicolo strumentato per 
rilievi cinematici, vale a dire con mezzo in movimento. Durante questo test, sono stati già eseguiti 
diversi rilievi campione in cinematico, ma l’elaborazione dei dati necessita maggiore cura, 
soprattutto per quanto riguarda la sincronizzazione delle singole misure. 
 
 
Conclusioni 
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Bibliografia 
 
 
 
 
Fac-simile 
Bianchi A. (1991), "Titolo dell’articolo", Rivista Tal dei Tali, 5: 25-42 
Rossi B, Verdi C. (1995), Titolo del libro, Edizioni Pallino, Roma, 55-69 
 
 


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