Tecnologia proprietaria NHAZCA
Il PhotoMonitoring™ è una tecnica di telerilevamento per il monitoraggio in continuo e di precisione degli spostamenti superficiali, delle deformazioni e dei cambiamenti significativi dello scenario osservato. Le immagini acquisite da fotocamere basate a terra — in postazione fissa o riposizionate periodicamente — vengono analizzate, correlate e confrontate in modo automatico e quantitativo con algoritmi di Digital Image Correlation e change detection, fino a un'accuratezza inferiore alla dimensione del pixel (sub-pixel).
È la tecnologia ottica che lavora dentro i servizi di monitoraggio NHAZCA — frane, ponti, dighe, gallerie, opere geotecniche e strutturali — con elaborazione dei dati nel software proprietario IRIS.
Tecnologie scelte da gestori di infrastrutture, enti e imprese in tutta Europa
La tecnica
Dalle immagini alle misure: il PhotoMonitoring — detto anche fotomonitoraggio o monitoraggio fotografico quantitativo — trasforma sequenze di fotografie dello stesso scenario in mappe di spostamento, serie temporali e mappe di cambiamento. Non è una semplice sorveglianza visiva: ogni pixel diventa un punto di misura.
1
Fotocamere in postazione fissa o riposizionate periodicamente acquisiscono immagini dello scenario, anche a distanza di chilometri, con trasferimento automatico dei dati e gestione da remoto via 4G/5G o Wi-Fi. La frequenza di acquisizione arriva fino a un'immagine ogni 10 secondi.
2
Gli algoritmi allineano automaticamente le immagini con precisione al pixel e normalizzano le differenze di illuminazione fra un'acquisizione e l'altra: nuvole, ombre e cambi di esposizione non diventano falsi movimenti.
3
La Digital Image Correlation misura gli spostamenti confrontando coppie di immagini su base breve e lunga (multi-baseline); la change detection individua i cambiamenti dello scenario. L'accuratezza è sub-pixel: inferiore alla dimensione del pixel dell'immagine.
4
Ogni rilevamento riceve un punteggio di confidenza che riduce i falsi positivi rispetto alla semplice motion detection; sugli alert critici è possibile la revisione umana prima della notifica. In uscita: mappe di spostamento a tutto campo, mappe di cambiamento e serie temporali per il monitoraggio spostamenti su punti e aree critiche.
La tecnica è efficace in condizioni di buona visibilità e nelle ore diurne, con possibilità di estensione alle ore notturne con idonei sistemi di illuminazione. La misura rileva le componenti di movimento nel piano dell'immagine, ortogonale alla linea di vista, e consente di correlare i fenomeni osservati con piogge, terremoti, lavorazioni di cantiere e altre forzanti esterne.
Applicazioni
Misura delle convergenze durante lo scavo e in esercizio, senza installare bersagli fisici sul rivestimento. La misura segue le deformazioni della sezione con la frequenza del cantiere, non con quella delle campagne topografiche.
Identificazione e conteggio automatico dei distacchi, con mappe di distribuzione e frequenza degli eventi: la base quantitativa per l'analisi di pericolosità da caduta massi.
Il PhotoMonitoring delle frane produce mappe di spostamento e serie temporali su versanti attivi, anche con evoluzioni rapide e impulsive, a supporto delle decisioni di chi gestisce il rischio.
Applicazioni · Gallerie
Il PhotoMonitoring misura le convergenze di gallerie esistenti o in corso di realizzazione senza installare alcun bersaglio fisico sul rivestimento: nessuna mira ottica da incollare, nessuna interferenza con le lavorazioni. La stessa configurazione segue la galleria dallo scavo all'esercizio.
Attraverso l'acquisizione periodica di immagini da uno o più punti di osservazione si misurano gli spostamenti dell'intradosso nel corso del tempo, con un approccio temporale (serie temporali di spostamento in corrispondenza di qualunque punto visibile nell'immagine) e spaziale (mappe di spostamento a tutto campo, per ricostruire il campo di deformazione complessivo della sezione). Le immagini possono arrivare da dispositivi industriali ad alta risoluzione con trasferimento automatico dei dati, installati su palo o su manufatti esistenti.
I vantaggi
Nessun bersaglio fisico
Non richiede l'installazione di target o altri oggetti nel contesto indagato: la misura è senza contatto con l'opera.
Dati spaziali completi
Dai dati puntuali della topografia classica ai dati spaziali: una visione dettagliata e completa della deformazione della sezione.
Gestione da remoto
Il sistema, automatico e configurabile, può essere gestito interamente da remoto.
Applicazioni · Pareti rocciose
Da un punto di osservazione fisso, il PhotoMonitoring identifica, conta e mappa i distacchi dalla parete, anche di modeste dimensioni: ogni evento viene rilevato dal confronto automatico fra immagini successive, misurato in area e posizione, e archiviato con il confronto prima/dopo. Il risultato è un rockfall counter con mappe di distribuzione e frequenza degli eventi, che individuano le porzioni di versante più suscettibili: la base quantitativa per l'analisi di pericolosità e per dimensionare le misure preventive o di difesa lungo i tratti stradali e ferroviari esposti a caduta massi e sui fronti di cava e miniera.
Un singolo distacco rilevato automaticamente: confronto prima/dopo e cambiamento evidenziato, con area e posizione misurate.
Metodologia pubblicata nella letteratura scientifica di settore (Mastrantoni et al., 2024).
I vantaggi
Zero target fisici
Non è necessario installare target o altri oggetti nello scenario indagato.
Mappe di cambiamento
Il sistema elabora mappe di cambiamento delle porzioni visibili della parete, passando da dati puntuali a dati spaziali.
Punto di osservazione fisso
Il punto di osservazione fisso elimina l'incertezza dovuta al riposizionamento dello strumento fra un'acquisizione e l'altra, e il sistema si gestisce interamente da remoto.
Applicazioni · Versanti
Fotocamere installate in posizione strategica, da uno o più punti di osservazione, seguono il versante con più aggiornamenti al giorno: il PhotoMonitoring perimetra le aree in movimento, ne misura i tassi di spostamento e produce mappe dei cambiamenti delle porzioni visibili del versante, senza alcuna installazione sul pendio. È un metodo non invasivo che restituisce una valutazione tempestiva e dettagliata dei cambiamenti del terreno, anche su fenomeni con evoluzione molto rapida e impulsiva; le serie temporali permettono di correlare le accelerazioni con piogge, terremoti e altre forzanti esterne.
Mappa degli spostamenti orizzontali di un versante in frana: i colori misurano il movimento, punto per punto.
I vantaggi
Mappe dettagliate
Mappe dei cambiamenti delle porzioni visibili del versante o della scarpata: da dati puntuali a dati spaziali.
Frequenza di acquisizione regolabile
La frequenza di acquisizione delle immagini si aumenta o si riduce in base alle condizioni meteorologiche e all'evoluzione del fenomeno.
Supporto alle decisioni
Mappe e serie temporali sono un supporto decisionale per autorità e gestori, che possono adottare misure di mitigazione del rischio e proteggere le aree vulnerabili.
La piattaforma
Immagini e misure sono elaborate in IRIS, il software proprietario ideato e sviluppato da NHAZCA per il monitoraggio geomorfologico, geotecnico e strutturale, nelle configurazioni Terrestrial, Aerial e Satellite. L'elaborazione avviene sui server della piattaforma: non servono software da installare, licenze desktop né workstation dedicate.
IRIS Terrestrial elabora le immagini delle fotocamere a terra per misurare spostamenti e cambiamenti superficiali di frane, pareti rocciose, strutture e gallerie. IRIS Aerial lavora sulle immagini da drone, per rilievi ripetuti in aree di difficile accesso. IRIS Satellite analizza immagini satellitari pancromatiche e iperspettrali per seguire i cambiamenti della superficie terrestre su aree estese e orizzonti lunghi, a supporto di piani di monitoraggio e progetti di ingegneria.
IRIS acquisisce immagini praticamente da qualsiasi sorgente:
E restituisce risultati pronti per la decisione e per il contraddittorio tecnico:
Per i rilievi ripetuti nel tempo, IRIS confronta anche nuvole di punti 3D direttamente nel browser con l'algoritmo M3C2, lo standard di riferimento per il confronto fra nuvole di punti: mappe volumetriche di cambiamento fra due epoche, raggruppamento automatico delle zone variate, calcolo di volumi e superfici, e un visualizzatore 3D condivisibile con un link.
Tre modi di partire: collegare le fotocamere già presenti in sito, inviare a IRIS le immagini da postazioni remote, oppure affidarsi all'installazione completa con i field engineer NHAZCA, dal progetto della postazione alla messa in esercizio.
Per dimensionare fotocamera e distanza di monitoraggio è disponibile il GSD Calculator gratuito sulla piattaforma IRIS.
Il sistema CARE
Non tutti gli scenari giustificano una postazione permanente. Il sistema CARE, sviluppato da NHAZCA, permette il riposizionamento preciso del sensore a ogni campagna di misura: la fotocamera torna esattamente nello stesso punto di presa, riducendo gli errori di elaborazione dovuti al cambio di inquadratura, e le immagini di campagne diverse diventano confrontabili come se venissero da una stazione fissa. Funziona con qualsiasi fotocamera, smartphone compreso: il rilievo periodico diventa possibile anche dove installare un sistema fisso non è praticabile o non è proporzionato al rischio.
L'approccio NHAZCA
Inclinometri, estensimetri e stazioni totali misurano con grande precisione punti singoli. Il PhotoMonitoring misura l'intero scenario inquadrato: ogni pixel è un potenziale punto di misura, e la copertura spaziale è continua. Le due famiglie di strumenti non si sostituiscono: si completano.
Per questo la tecnica si integra nei sistemi di monitoraggio NHAZCA accanto alla strumentazione geotecnica e all'interferometria satellitare e terrestre: la copertura continua delle immagini indica dove guardare, gli strumenti puntuali presidiano i punti critici.
Nei servizi NHAZCA
Il PhotoMonitoring entra nei servizi NHAZCA di monitoraggio delle frane, dei ponti, delle dighe e delle opere geotecniche e strutturali, e si affianca alle altre tecnologie della suite: l'interferometria InSAR e la piattaforma di asset management SGAM.
Casi studio
I vantaggi
Misure quantitative, non impressioni: accuratezza sub-pixel, punteggio di confidenza su ogni rilevamento e revisione umana opzionale sugli alert critici. Misure di spostamenti e cambiamenti superficiali su cui basare la valutazione della stabilità e la pianificazione di interventi mirati, con meno falsi positivi.
Dalla fotocamera industriale allo smartphone con il sistema CARE, dalla singola parete al monitoraggio multi-sito continuativo, dalla gestione dei rischi naturali all'ingegneria civile e alla pianificazione territoriale: la stessa tecnologia si adatta allo scenario, alla distanza e al livello di rischio.
Ogni evento resta documentato: confronti prima/dopo scaricabili, registro delle analisi ricercabile e serie storiche complete. Quando serve dimostrare che cosa è successo e quando, l'evidenza c'è.
Scopri di più su PhotoMonitoring scaricando la nostra brochure
Per approfondire
Mastrantoni et al. (2024) — Automatic photomonitoring analysis for spatiotemporal evaluation of rockfall failure hazard
Engineering Geology, vol. 339, art. 107662: analisi automatica con il software IRIS sulla parete di Poggio Baldi, 395 giorni di osservazione. È il riferimento della nota sulla mappatura dei crolli in roccia.
Brunetti, Cosentino, Mazzanti (2022) — PhotoMonitoring: la fotografia digitale come strumento di monitoraggio
Il nostro approfondimento su Ingenio, 13 ottobre 2022: change detection, Digital Image Correlation e il software IRIS.
Sapienza Università di Roma — Laboratorio Naturale di Poggio Baldi
Scheda istituzionale del laboratorio sulla frana di Poggio Baldi, supportato da NHAZCA: il sito sperimentale delle immagini sulla mappatura dei crolli in roccia.
Sapienza Università di Roma (2021) — Inaugurato il sito sperimentale di monitoraggio della frana di Poggio Baldi
Notizia istituzionale del 26 ottobre 2021 sull'apertura del sito sperimentale, con NHAZCA fra i partner.
ESA Space Solutions — Smart-GAM
Progetto ESA Business Applications (2021–2022) con NHAZCA prime contractor: supporto alle decisioni per gli asset geotecnici con A-DInSAR e PhotoMonitoring.
FAQ
Che cos'è il PhotoMonitoring?
Il PhotoMonitoring è una tecnica di telerilevamento che misura spostamenti, deformazioni e cambiamenti di uno scenario confrontando immagini fotografiche acquisite nel tempo, con algoritmi di Digital Image Correlation e change detection. NHAZCA la applica al monitoraggio di frane, pareti rocciose, gallerie, dighe, ponti e cantieri.
Che precisione raggiunge il PhotoMonitoring?
L'accuratezza è sub-pixel: inferiore alla dimensione del pixel dell'immagine. Nel monitoraggio spostamenti, la risoluzione reale dipende dalla distanza e dall'ottica — tipicamente da alcuni millimetri ad alcuni centimetri — e si dimensiona in fase di progetto della postazione.
Quali fotocamere servono?
Sistemi industriali ad alta risoluzione con trasferimento automatico dei dati, ma anche fotocamere IP già installate, DSLR in time-lapse e webcam: la piattaforma IRIS acquisisce flussi video, snapshot e archivi. Con il sistema CARE il rilievo periodico si esegue con qualsiasi fotocamera, smartphone compreso.
Il PhotoMonitoring funziona di notte o con il maltempo?
La tecnica lavora nelle ore diurne e in condizioni di buona visibilità; il servizio si estende alle ore notturne con idonei sistemi di illuminazione. Nebbia fitta o inquadratura ostruita sospendono la misura: per il presidio continuo in ogni condizione si integra con tecniche radar come l'InSAR, che NHAZCA affianca alle fotocamere negli stessi sistemi di monitoraggio.
Il PhotoMonitoring sostituisce inclinometri ed estensimetri?
No: li completa. Gli strumenti puntuali presidiano con grande precisione i punti critici noti; la misura da immagini copre in continuo l'intero scenario inquadrato e mostra dove il movimento sta avvenendo, moltiplicando i punti di misura senza moltiplicare i sensori installati.
Che differenza c'è con il monitoraggio fotografico in time-lapse?
Un time-lapse mostra, il PhotoMonitoring misura. Il monitoraggio fotografico tradizionale resta un'osservazione qualitativa; qui ogni immagine è allineata, normalizzata e confrontata algoritmicamente, e restituisce mappe di spostamento e cambiamenti quantificati in area e posizione, con un punteggio di confidenza per ogni rilevamento.
Parliamone
Dalla fattibilità della postazione al monitoraggio in esercizio: raccontaci il fenomeno da osservare e ti proponiamo la configurazione PhotoMonitoring adatta.
