Tecnologia proprietaria NHAZCA

Cos'è il Photomonitoring™

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

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La tecnica

Come funziona il PhotoMonitoring

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.

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Acquisizione

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.

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Allineamento e normalizzazione

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.

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Confronto

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.

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Risultati e verifica

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

Applicazioni del PhotoMonitoring™

L’Italia è tra i paesi europei più interessati da fenomeni franosi, censiti a scala nazionale dall’Inventario dei Fenomeni Franosi in Italia (IFFI) di ISPRA. L’evoluzione di un fenomeno dipende da fattori geologici, idrologici e antropici che cambiano nel tempo: per questo il monitoraggio frane non è un singolo rilievo, ma un’attività continuativa che mantiene aggiornato il quadro conoscitivo e supporta le decisioni di chi gestisce il territorio.

Gallerie

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.

Crolli di roccia

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.

Frane

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

PhotoMonitoring™ per il monitoraggio delle convergenze in 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

Nessuna necessità di target fisici

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 in remoto

Il sistema, automatico e configurabile, può essere gestito interamente da remoto.

Applicazioni · Pareti rocciose

Mappatura dei crolli in roccia

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.
Mappatura PhotoMonitoring™ dei crolli in roccia sulla parete di Poggio Baldi nella piattaforma IRIS
Distacco in parete: immagine prima dell'evento
Distacco in parete: immagine dopo l'evento
Cambiamento rilevato dal PhotoMonitoring™: distacco evidenziato automaticamente
Un singolo distacco rilevato automaticamente: confronto prima/dopo e cambiamento evidenziato, con area e posizione misurate.

Il PhotoMonitoring™ consente di ottenere mappe dettagliate della distribuzione e della frequenza dei fenomeni di crollo, supportando la definizione di adeguate misure preventive o di difesa e migliorando la sicurezza nelle aree a rischio e favorendo una migliore comprensione delle dinamiche dei crolli di roccia.

Metodologia pubblicata nella letteratura scientifica di settore (Mastrantoni et al., 2024).

Il sistema può essere configurato per una gestione completamente remota.

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 del versante o della scarpata, passando da dati puntuali a dati spaziali.

Punto di osservazione fisso

Il sistema utilizza un punto di osservazione fisso, eliminando l’incertezza dovuta al riposizionamento dello strumento per successive acquisizioni.

Applicazioni · Versanti

Mappatura rapida delle frane

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.
Analisi PhotoMonitoring™ di una frana: mappa degli spostamenti orizzontali nella piattaforma IRIS
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

Gli utenti possono regolare facilmente la frequenza di acquisizione delle immagini, aumentandola o diminuendola in base alle condizioni meteorologiche.

Velocità decisionale

PhotoMonitoring™ è un supporto decisionale per le autorità, che possono adottare misure di mitigazione del rischio e proteggere le aree vulnerabili.

Applicazioni · Versanti

IRIS: la piattaforma web del PhotoMonitoring

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.
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.
Per dimensionare fotocamera e distanza di monitoraggio è disponibile il GSD Calculator gratuito sulla piattaforma IRIS.

Il sistema CARE di NHAZCA

CARE è un sistema innovativo progettato e sviluppato da NHAZCA a supporto del PhotoMonitoring™.

La tecnologia di CARE permette un riposizionamento preciso del sensore fotografico, minimizzando gli errori di elaborazione e garantendo un’affidabilità dei risultati senza pari. CARE è progettato per funzionare con qualsiasi tipo di fotocamera, dai sensori industriali agli smartphone ed è uno strumento adatto e affidabile per ispezioni periodiche di terreni e strutture.

I benefici del PhotoMonitoring™

Affidabilità, versatilità nell’applicazione, analisi in tempo reale: questi sono solo alcuni dei benefici della tecnologia PhotoMonitoring™. Ecco cosa puoi ottenere scegliendo il servizio NHAZCA dedicato al monitoraggio del territorio e delle strutture.

Affidabilità

La tecnologia avanzata su cui si basa il PhotoMonitoring™ ti garantisce una precisione e affidabilità senza pari nell’osservazione e nell’analisi dei dati. Le nostre telecamere ci permettono di ottenere misurazioni accurate degli spostamenti e dei cambiamenti superficiali, determinanti per la valutazione della stabilità e per la pianificazione di interventi mirati.

Versatilità di applicazione

Le applicazioni del PhotoMonitoring™ di NHAZCA sono tantissime: puoi richiedere i prodotti per trovare risposte in diversi settori, dalla gestione dei rischi naturali, come il monitoraggio di frane e alluvioni, all’ingegneria civile, dove è fondamentale per il monitoraggio di infrastrutture come strade e gallerie.

È inoltre uno strumento prezioso nella pianificazione territoriale, perché aiuta gli enti pubblici e le aziende private a prendere decisioni più consapevoli sulla gestione del territorio.

Il PhotoMonitoring™ ha il grande vantaggio di superare alcuni limiti tipici degli approcci topografici convenzionali. Questa tecnologia non richiede l’installazione di bersagli o oggetti nell’area di studio e fornisce mappe dei movimenti e spostamenti delle porzioni visibili.

Con un punto di osservazione fisso, il sistema elimina l’incertezza di riposizionare lo strumento per le acquisizioni successive e può essere configurato per una gestione remota completa, garantendo efficienza e precisione.

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