Rilievo Batimetrico

Report di Attività di Batimetria con Drone Acquatico

Introduzione

Il presente report descrive le attività di rilievo batimetrico eseguite presso un lago di cava e geografico delle zone emerse adiacenti, avente una superficie di circa 12 ettari e con profondità massima di 4 m. L’obiettivo primario era la creazione di una mappa batimetrica dettagliata del bacino, con l’intento di ottenere un modello digitale del terreno (DTM) accurato e georeferenziato.

Strumentazione Utilizzata

  • Drone Acquatico: Catamarano, equipaggiato con:
    • Multibeam Echo Sounder (MBES): Per l’acquisizione di dati batimetrici ad alta risoluzione. Ecoscandaglio multifascio (MBES) da 240 kHz. Ha un fascio di trasmissione di circa 4 gradi lungo la traccia, 80 gradi trasversalmente alla traccia e un array di ricezione a 16 elementi. Utilizza un algoritmo di stima dell’angolo di arrivo per misurare la posizione trasversale di specifici riflettori acustici ben oltre la precisione ottenibile con le tecniche convenzionali di beam forming. Pertanto, sebbene la larghezza effettiva del fascio trasversale con beam forming convenzionale sia di circa 7 gradi, può risolvere l’angolo di arrivo a meno di un grado. A seconda della portata e delle proprietà acustiche del fondale, identifica in genere 10-15 target acustici lungo la traccia entro una larghezza di falda di 80 gradi. La posizione e la profondità di questi target vengono quindi calcolate con precisione in base alla portata e all’angolo di arrivo. Include un IMU integrato. Il software utilizza l’IMU per la compensazione di beccheggio e rollio e la combina con le informazioni di posizione e rotta del veicolo per posizionare con precisione ogni misurazione di profondità nella sua corretta posizione geografica.
    • Sidescan Sonar: Per l’analisi della morfologia del fondale.
    • Ricevitore GPS: Con correzione RTK per un posizionamento preciso, basato su una stazione di base a terra.
  • Drone Aereo: Per il rilievo topografico dell’area emergente, equipaggiato con sensore LiDAR.
  • Software: ArduPilot, Agisoft Metashape, Global Mapper, QGIS, AutoCAD Map 3D.

Metodologia

  1. Preparazione:
    • Configurazione della strumentazione a bordo del drone acquatico.
    • Installazione della stazione di base RTK.
    • Pianificazione delle linee di volo del drone acquatico.
  2. Acquisizione Dati:
    • Rilievo batimetrico: Il drone acquatico ha percorso le linee di volo predefinite, acquisendo dati batimetrici e sidescan.
    • Rilievo topografico: Il drone aereo ha effettuato un volo per acquisire dati LiDAR dell’area emergente.
    • Punti di controllo a terra: Sono stati rilevati punti GPS a terra per georeferenziare le nuvole di punti.
  3. Elaborazione Dati:
    • Pre-processing: Correzione dei dati raw, filtraggio e co-registrazione delle diverse sorgenti dati.
    • Generazione della nuvola di punti: Creazione di una nuvola di punti unificata, comprendente sia i dati batimetrici che quelli topografici.
    • Interpolazione: Creazione del DTM a partire dalla nuvola di punti.
    • Estrazione delle isobate: Calcolo delle isobate in valori assoluti e georeferenziate.
    • Post-processing: Correzioni finali e generazione del file DWG.

Condizioni Ambientali

  • Temperatura dell’acqua: 7°C
  • Temperatura esterna: 3°C
  • Pressione atmosferica: 1018 hPa

Le basse temperature hanno potuto influenzare la velocità del suono in acqua, richiedendo opportune correzioni durante l’elaborazione dei dati.

Risultati

  • Tempo di rilievo sul campo: 8 ore
  • Tempo di elaborazione dati: 7 giorni lavorativi
  • Tempo totale: 10 giorni

È stata prodotta una mappa batimetrica dettagliata del lago di cava, con un DTM accurato e georeferenziato. Le isobate sono state estratte e sono disponibili in formato DWG per ulteriori analisi e progettazione.

Conclusioni

Il rilievo batimetrico condotto sul lago di cava, grazie alla dettagliata mappatura tridimensionale ottenuta dalla combinazione di MBES, sidescan e LiDAR, ha aperto la strada a una serie di applicazioni di rilevanza ingegneristica. Tra queste, si possono citare:

  • Progettazione di opere idrauliche:
    • Diga di contenimento: La mappatura precisa del fondale ha permesso di valutare la stabilità del bacino e di definire le caratteristiche geometriche ottimali per una eventuale diga di contenimento, garantendo la sicurezza e l’efficienza dell’opera.
    • Impianti di pompaggio: La conoscenza dettagliata della morfologia del fondale ha facilitato la progettazione di impianti di pompaggio per il prelievo di acqua, ottimizzando l’ubicazione delle prese d’acqua e minimizzando i costi di installazione e manutenzione.
    • Sistemi di irrigazione: La mappatura ha consentito di individuare le zone più profonde del lago, potenzialmente utilizzabili come riserva idrica per sistemi di irrigazione a servizio di attività agricole nelle vicinanze.
  • Valutazione delle risorse idriche:
    • Stima del volume d’acqua: La mappatura ha permesso di stimare con precisione il volume d’acqua presente nel lago, fornendo dati fondamentali per la gestione della risorsa idrica e per la pianificazione di interventi di prelievo o immissione.
    • Monitoraggio delle variazioni del livello: Il modello digitale del terreno (DTM) ottenuto può essere utilizzato come riferimento per monitorare nel tempo le variazioni del livello dell’acqua, fornendo informazioni utili per valutare l’impatto di fattori climatici o di prelievi antropici sulla risorsa idrica.
  • Analisi della stabilità dei versanti:
    • Rischio di frane: L’integrazione dei dati batimetrici con i dati topografici ha permesso di valutare la stabilità dei versanti a contatto con l’acqua, identificando eventuali zone a rischio di frane o smottamenti.
    • Misure di mitigazione: Sulla base dei risultati dell’analisi, è possibile proporre misure di mitigazione del rischio, come opere di consolidamento dei versanti o interventi di drenaggio.
  • Studi ambientali:
    • Qualità delle acque: La mappatura dettagliata del fondale ha permesso di identificare eventuali accumuli di sedimenti inquinanti o di individuare zone di particolare interesse ecologico, fornendo dati utili per la valutazione della qualità delle acque e per la pianificazione di interventi di bonifica.
    • Monitoraggio degli habitat: Il modello tridimensionale può essere utilizzato per monitorare l’evoluzione degli habitat acquatici nel tempo, fornendo informazioni utili per la gestione della biodiversità e la conservazione degli ecosistemi.

Integrazione con altre discipline:

La mappatura batimetrica, inoltre, può essere integrata con altre discipline, come la geologia, l’idrogeologia e la biologia, per una comprensione più completa delle caratteristiche del lago e del suo contesto ambientale.