Il rilievo laser scanner

Costo o investimento?

Nonostante i laser scanner siano sul mercato ormai da più di una decina di anni, spesso chi richiede un preventivo per tale servizio, non conosce perfettamente la tecnologia e tutto ciò che sta dietro alla creazione della “nuvola di punti” 3D.

Il più delle volte, per motivi di budget, durante le fasi di progettazione, non è possibile utilizzare delle soluzioni tecniche oppure si abbandonano scelte, semplicemente perché nell'immediato risultano più costose.

Allo stesso modo, il costo di un rilievo laser scanner, può essere ritenuto troppo elevato oppure scartato a priori in quanto ritenuto una soluzione sempre e comunque costosa di cui se ne può far volentieri a meno.

Di frequente al cliente viene fornita la sola nuvola di punti e ciò può creare un grosso problema, in quanto, l’uso e la gestione di un rilievo 3D per l’estrazione di informazioni, richiede, oltre a potenti computer e software dedicati, anche una certa esperienza di “manipolazione” del dato.

Ciò non fa altro che creare una visione distorta del rilievo laser scanner in tutti i suoi campi di applicazione, apprezzando esclusivamente l’impatto grafico della nuvola di punti colorata con il dato RGB, accorgendosi ben presto della costosa e poca praticità del rilievo 3D commissionato.

Ecco che allora ci si aspetta che un servizio di rilievo laser scanner abbia un costo contenuto, allineato ad un semplice rilievo topografico tradizionale in cui vengono “battuti” una manciata di punti.

In medio stat virtus ovvero “La virtù sta nel mezzo”, il rilievo laser scanner è sicuramente più costoso rispetto ad un rilievo tradizionale, dove con una rotella metrica o un distanziometro laser da poche decine di euro è possibile ricostruire, con un certo margine di errore ed interpretazione personale, edifici, strutture, impianti ecc… d'altronde si è “sempre fatto così”.

Queste approssimazioni grossolane sono l’origine di errori e vizzi progettuali che possono causare in fase esecutiva e di realizzazione di qualsivoglia opera, rallentamenti, interruzioni, riprogettazioni ovvero maggiori costi e tempi rispetto alle previsioni prefissate.

Il dato ottenuto da un rilievo laser scanner è oggettivo, esente perciò da errori grossolani di interpretazione, preciso e accurato secondo le caratteristiche della strumentazione utilizzata, un ottimo punto di partenza per l’inizio di ogni nuova progettazione architettonica, strutturale, impiantistica, navale ecc..

 

Hardware e Software

Tutto il necessario per un rilievo 3D

Hardware

Non è un segreto che il settore dei laser scanner sia in forte crescita e che ogni anno, le principali case produttrici di queste apparecchiature, riescano a migliorare i propri hardware e i software, a tal punto di produrre anche degli strumenti “entry level” permettendo a molti tecnici di affacciarsi a questa tecnologia per la prima volta.

Il costo di un laser scanner terrestre “entry level” si aggira intorno alle 15k-20k euro (tutti i prezzi inseriti di seguito sono indicativi ed escludono l’IVA), un investimento importante per una strumentazione utilizzabile in un ristretto campo d’azione. Bisogna dire che non esiste il laser scanner perfetto per ogni situazione, ogni strumento permette di dare il 100% in un range limitato di scenari, un laser scanner professionale ha un costo di partenza dai 45k euro a salire, a cui bisogna aggiungere eventuale treppiede in carbonio, set di sfere, batterie aggiuntive, circa 4000 euro.

Il dato laser scanner richiede di essere elaborato da computer piuttosto potenti, spesso la CPU viene utilizzata al 99% dai software di elaborazione, è quindi necessaria una buona workstation meglio se fissa con un SSD da minimo 1TB e con un buon raffreddamento, può capitare infatti che il computer elaborerà dati anche per giorni, interruzione o rallentamenti possono allungare i tempi rendendo molto frustrante questa parte del lavoro, in particolare le operazioni di allineamento e verifica della corretta ricostruzione del rilievo 3D.

Risparmiare su una buona workstation farà perdere del tempo prezioso e potrebbe pure impedire di ricostruire il rilievo.

Un computer di questo tipo può costare da un minimo di 2500 euro a salire, è necessario un buon monitor abbastanza grande 24” e numerosi Hard Disk per il back up dei dati (fondamentale) il tutto a può costare circa 800 euro in su.

Software

I software per l’allineamento sono venduti in abbinamento al laser scanner, ogni casa produttrice ha sviluppato un proprio formato di file scansione che spesso deve essere elaborato con questi software, (in quanto ottimizzati), per la creazione delle nuvole di punti 3D. Il costo della singola licenza a computer parte da 5000 euro a salire, gli aggiornamenti annuali dei software richiedono una spesa di circa 1500 euro.

Oltre ai software di allineamento esistono software per migliorare e velocizzare l’estrazione automatica delle geometrie rilevate tramite il laser scanner, con la possibilità di effettuare operazioni di analisi direttamente sulla nuvola di punti, permettendo di sfruttare al 100% le potenzialità di un rilievo laser scanner. Il costo di questi software parte da circa 7000 euro a salire.

Essendo strumenti di precisione, i laser scanner richiedono ogni tanto un check up per la calibrazione, al fine di garantire una misurazione precisa e accurata. Questa operazione prevede l’invio dello strumento presso la casa madre, ciò può causare un periodo di fermo macchina più o meno lungo a cui va aggiunto il successivo costo di calibrazione che può variare da macchina a macchina partendo da un minimo di 1500 euro fino a 4000 euro circa.

Anche i software, sia quelli dei laser scanner che i normali software per l'uso quotidiano e professionale, richiedono piani di manutenzione annuali ovvero ulteriori costi da sostenere.

Costo laser scanner

Strumenti di misurazione accurata hanno un costo elevato

Hardware e Software

Per elaborare i dati sono necessarie costose workstation e software dedicati

Elaborazione e Modellazione

Sono operazioni che richiedono molto ore di lavoro ma permettono di sfruttare al 100% le potenzialità del rilievo 3D

Professionalità ed esperienza

Formazione e aggiornamento continuo, per garantire un risultato professionale

Elaborazione e modellazione del dato

Dalla nuvola di punti al modello CAD/BIM

Elaborazione del dato

L’ elaborazione delle scansioni grezze è un’operazione necessaria per le successive fasi di allineamento e unione dei dati per la creazione della nuvola di punti 3D.

Alcuni nuovi laser scanner integrano questa funzione in sito permettendo una riduzione dei tempi di elaborazione, laddove non si dispone di tale aiuto, i software dei laser scanner guidano l’operatore in processi a “step” semiautomatici.

Purtroppo anche gli operatori che usano i laser scanner sarebbero felici di saltare questi “step” ed ottenere immediatamente il rilievo 3D da consegnare al cliente, ma le fasi di processamento del dato sono obbligatorie e piuttosto lunghe, in particolare, quando l’allineamento deve essere eseguito manualmente verificando di volta in volta il buon esito dell’operazione.

Quando il progetto risulta completamente allineato, è possibile creare la nuvola di punti, questa elaborazione richiede una elevata potenza di calcolo e di memoria, soprattutto per in ambienti complessi dove si sono realizzate numerose scansioni magari anche a colori, la nuvola di punti 3d finale può avere un peso di decine di GB.

L’esportazione della nuvola di punti e quindi del rilievo 3D, può essere realizzato in diversi formati in questo modo il dato è importabile con i vari software CAD o BIM, ma anche questa operazione ovvero l’esportazione del dato, può richiedere diverse ore di elaborazione dove la workstation viene messa a dura prova e completamente sfruttata per la creazione del file finale.

Modellazione del dato

Come tutti i rilievi topografici anche il rilievo laser scanner richiede una restituzione grafica per essere sfruttato al 100%.

Avendo a che fare con milioni di punti e con nuvole di punti dal peso di diversi GB, la restituzione grafica richiede nervi saldi e numerose ore al PC.

La modellazione 2D/3D o la restituzione in BIM con operazione di “scan to BIM”, richiedono tecnici molto preparati nell’uso dei software, in particolare, grazie al rilievo laser scanner, è possibile riprodurre in maniera realistica gli oggetti acquisiti, ciò permette la realizzazione di elaborati grafici molto dettagliati, ma, più si aumenta il “LOD” ovvero il “Level of Development“ cioè i dettagli da rappresentare, più il costo di elaborazione aumenta.

È quindi necessario specificare fino a che LOD si voglia raggiungere compatibilmente con il costo e il risultato progettuale che si vuole ottenere.

Esistono software che permettono l’estrazione automatica di geometrie partendo dalla nuvola di punti, ciò permette a chi restituisce il rilievo, di velocizzare il processo di generazione dell’ as-built in particolare in scenari complessi.

La modellazione del dato, oltre a incidere sui tempi di consegna finali è una delle voci più corpose di un’offerta di rilievo laser scanner, ed è in grado di incidere fino a un 50% del costo di rilievo laser scanner.

Escludere la restituzione grafica da un rilievo laser scanner può far abbassare notevolmente il prezzo di tale servizio ma attenzione! Se non si è in grado di elaborare e modellare la nuvola di punti 3D si rischia di sfruttare solamente una piccola parte del potenziale che è in grado di offrire un rilievo 3D ottenuto con il laser scanner.

Professionalità ed esperienza

Realizzazione di un buon rilievo laser scanner

Professionalità

Nella maggior parte dei casi chi esegue un rilievo laser scanner appartiene ad una categoria professionale come Ingegneri, Architetti e Geometri, tecnici qualificati e abilitati presso i relativi ordini o collegi professionali, che hanno investito nella propria figura professionale e possono, dopo aver affrontato relativi esami e studi specifici, consegnare un rilievo eseguito in maniera rigorosa e corretta.

È importante sottolineare, l’importanza della formazione, che richiede investimento in tempo e denaro per restare al passo con le nuove tecnologie permettendo di offrire un prodotto sempre all’avanguardia.

Esperienza

Rispetto ai primissimi laser scanner, oggi, le case costruttrici hanno lavorato molto sulla semplificazione dell’uso delle attrezzature topografiche, questa semplificazione ha coinvolto ovviamente anche i laser scanner tanto che chiunque può essere in grado di utilizzarne uno in poco tempo.

L’esperienza, è la conoscenza diretta, personalmente acquisita sul campo, ma anche sui libri di scuola, perché una base solida di topografia viene spesso in aiuto nelle situazioni più complesse dove occorre operare con criterio logico, conoscendo i limiti della strumentazione e dei software.

Spesso è richiesta la georeferenziazione della nuvola di punti ed è quindi necessario collegare il dato da laser scanner con i dati acquisiti dagli strumenti topografici tradizionali, come un rilievo con stazione totale o antenna GNSS, oppure è necessario un volo con un drone, per integrare la nuvola di punti, laddove il dato ottenuto con il laser scanner è mancante, tutte queste operazioni possono incrementare il costo finale del rilievo 3D.

È possibile che in un determinato scenario l’uso del laser scanner sia inutile e superfluo oppure non si hanno le risorse o competenze per affrontare il progetto è quindi corretto rifiutare l’incarico oppure proporre un progetto pilota per sviluppare nuovi campi di applicazione.

Forzare l’uso delle nuvole di punti laddove non ce ne sia il bisogno crea, in questo caso, l’idea di costo inutile e superfluo del rilievo 3D.

Ovviamente in un preventivo di rilievo laser scanner non vengono inseriti tutti i costi che il professionista deve sostenere, questo articolo serve a dimostrare a chi non è pratico di rilievi laser scanner, che dietro al costo di un rilievo ci sono enormi investimenti in hardware, software e tempo. 

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