GEOmedia 1 2023
La prima rivista italiana di geomatica
La prima rivista italiana di geomatica
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Rivista bimestrale - anno XXVII - Numero - 1/<strong>2023</strong> - Sped. in abb. postale 70% - Filiale di Roma<br />
TERRITORIO CARTOGRAFIA<br />
GIS<br />
CATASTO<br />
3D CITY<br />
INFORMAZIONE GEOGRAFICA<br />
FOTOGRAMMETRIA EDILIZIA<br />
URBANISTICA DIGITAL TWIN<br />
LASER SCANNING<br />
REMOTE SENSING<br />
GNSS<br />
SPAZIO<br />
RILIEVO AMBIENTE TOPOGRAFIA<br />
LiDAR<br />
GEOBIM<br />
BENI CULTURALI<br />
SMART CITY<br />
Gen/Feb <strong>2023</strong> anno XXVII N°1<br />
Robotica e<br />
Droni per<br />
il rilievo e<br />
monitoraggio<br />
delle acque<br />
AN AMPHIBIOUS DRONE<br />
FOR AERIAL, SURFACE,<br />
AND UNDERWATER ASSETS<br />
NUOVO PARADIGMA<br />
PER LA ROBOTICA<br />
MARINA AL CNR<br />
TEVERE CAVO
Catturando realtà anche<br />
con drone anfibio<br />
Una volta si chiamava rilievo, ma ora le tecnologie di cui disponiamo, dai droni al laser scanner, ci<br />
hanno portato ad una definizione più ampia: la rappresentazione digitale del mondo reale.<br />
E il passaggio è stato semplice, quasi naturale, nel momento in cui le linee tracciate su carta sono<br />
state digitalizzate con sistemi CAD, prima in 2D per via della rappresentazione su un foglio di carta,<br />
e poi in 3D anche a causa dell’effetto tridimensionale esploso con la tecnologia fotogrammetrica<br />
stereoscopica. Veniva poi il GIS a dare una collocazione georeferenziata ai modelli digitali per<br />
giungere all’attuale concetto e impatto dei gemelli digitali, ovvero le rappresentazioni digitali del<br />
mondo reale. I gemelli digitali consentono di condurre test nell'ambiente virtuale per ricavare<br />
informazioni preziose prima che il denaro venga speso o le risorse vengano sprecate.<br />
Le sfide tecnologiche che stiamo vivendo spaziano da una parte sulla possibilità di arricchire i modelli<br />
digitali sempre più intelligenti, aggiornabili, arricchita di dati, e potenziati dal BIM, in cui si crea e si<br />
aggiorna costantemente una replica dello stato attuale di realtà o progetti. Dall’altra abbiamo i droni,<br />
con un mercato in continua evoluzione che si prevede continuerà a crescere nei prossimi anni. La<br />
tecnologia dei droni sta migliorando esponenzialmente, con l'introduzione di funzionalità come la<br />
visione artificiale, il rilevamento degli ostacoli e l'autonomia migliorata. Ciò significa che potranno<br />
essere utilizzati in modo sempre più sicuro e affidabile per una vasta gamma di applicazioni. Tuttavia,<br />
ci sono anche alcune sfide che il settore deve affrontare, come la regolamentazione, la sicurezza e<br />
la privacy. È importante che i produttori e le autorità di regolamentazione lavorino insieme per<br />
garantire che siano utilizzati in modo sicuro e responsabile.<br />
Nel complesso, il futuro del mercato dei droni sembra promettente, con molte opportunità di<br />
crescita e sviluppo. Negli ultimi anni, sono state sviluppate diverse tecnologie specifiche che ne hanno<br />
migliorato le prestazioni e le funzionalità. Alcune di queste includono già l’intelligenza artificiale per<br />
eseguire compiti complessi, la sensoristica avanzata per il rilievo di prossimità, batterie a carica rapida,<br />
comunicazioni a lungo raggio, sistemi per evitare ostacoli.<br />
Un drone anfibio per il monitoraggio aereo, di superficie e subacqueo è stato derivato dal progetto<br />
PlaCE che ha esplorato e combinato tecnologie e soluzioni innovative per il riuso degli asset esistenti,<br />
concentrandosi sui processi di acquisizione, analisi e gestione dei dati ambientali. La soluzione<br />
riguarda lo sviluppo del proof-of-concept di un Drone Anfibio che, operando in completa autonomia<br />
ed avendo la piattaforma come base operativa, consente un monitoraggio continuo e versatile<br />
dell'area interessata. La gestione del Drone Anfibio, per quanto riguarda il ricovero tra le missioni,<br />
la ricarica delle batterie, lo scambio dati, le necessarie riconfigurazioni e la programmazione delle<br />
missioni, viene effettuata da una Docking Station appositamente progettata.<br />
Non dissimile nelle funzioni ma completamente diverso il veicolo anfibio basato su un metodo<br />
di propulsione innovativo denominato MAR (Multipurpose Amphibious Rover), che è in grado<br />
di operare in diversi ambienti passando dall’acqua alla terra e viceversa, modificando la posizione<br />
del baricentro delle culle all’interno delle ruote, senza dover cambiare il metodo di propulsione.<br />
In questo trovano posto sensori come ecoscandagli, sonar a scansione laterale, profilatori sismici,<br />
magnetometri, utili in prospezione magnetica per indagini petrolifere e minerarie, ricerca di oggetti<br />
metallici sepolti, rilievi in aree a rischio di inquinamento da rifiuti ed indagini archeologiche.<br />
Nuove piattaforme, che stanno trasformando la cattura della realtà nell’ambiente marino, includono<br />
veicoli autonomi sottomarini (AUV) e di superficie (ASV) che possono operare in luoghi pericolosi e<br />
inaccessibili dove le tecniche di raccolta dati convenzionali sono spesso inefficaci o inutilizzabili.<br />
Queste sono solo alcune delle tecnologie più recenti per i droni. Ci si aspetta che l'evoluzione<br />
tecnologica continui a migliorare le prestazioni e le funzionalità dei droni, aprendo nuove possibilità<br />
di utilizzo in molti settori diversi.<br />
Buona lettura,<br />
Renzo Carlucci
FOCUS<br />
In questo<br />
numero...<br />
FOCUS<br />
RepoRT<br />
INTERvista<br />
ALTRE<br />
RUBRICHE<br />
An amphibious drone<br />
for aerial, surface,<br />
and underwater assets<br />
and environmental<br />
remote monitoring<br />
to support the<br />
sustainability of<br />
unmanned offshore<br />
converted platform<br />
By Jonathan Cacace,<br />
Gianmarco Paduano, Fabio<br />
Pierro and Vincenzo Lippiello<br />
6<br />
40 MERCATO<br />
46 AGENDA<br />
16<br />
DRone maRino<br />
cK-14 - test Rilievo<br />
Del teveRe con<br />
ecoscanDaglio multibeam<br />
di GiorGio PoLi<br />
In copertina<br />
un'immagine del<br />
Progetto Urbano<br />
Tevere Cavo che<br />
riprende con cattura<br />
dall'alto la Città di<br />
Roma e l'insieme di<br />
Tevere Cavo e la sua<br />
progettualità.<br />
Dai robot ai servizi<br />
innovativi: SWAMP<br />
ASV e un nuovo<br />
paradigma per<br />
la robotica marina<br />
al CNR<br />
di Roberta Ferretti<br />
20<br />
4 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong><br />
<strong>GEOmedia</strong>, bimestrale, è la prima rivista italiana di geomatica.<br />
Da oltre 25 anni pubblica argomenti collegati alle tecnologie dei<br />
processi di acquisizione, analisi e interpretazione dei dati,<br />
in particolare strumentali, relativi alla superficie terrestre.<br />
In questo settore <strong>GEOmedia</strong> affronta temi culturali e tecnologici<br />
per l’operatività degli addetti ai settori dei sistemi informativi<br />
geografici e del catasto, della fotogrammetria e cartografia,<br />
della geodesia e topografia, del telerilevamento aereo e<br />
spaziale, con un approccio tecnico-scientifico e divulgativo.
INSERZIONISTI<br />
Un nuovo Rover<br />
per il monitoraggio<br />
e campionamento<br />
delle acque<br />
di Manuel Greco<br />
28<br />
Epsilon 43<br />
Esri 45<br />
Geobusiness 27<br />
Gter 41<br />
Planetek 2<br />
Stonex 47<br />
Strumenti Topografici 48<br />
TechnologyForAll 19<br />
Teorema 46<br />
Tevere Cavo<br />
Un progetto<br />
urbano per Roma<br />
di Antonino Saggio,<br />
Gaetano de Francesco<br />
32<br />
Sullo sfondo il Delta<br />
dell'Okavango in Botswana<br />
– il più grande delta<br />
interno del mondo – è mostrato<br />
in questa immagine<br />
radar multi-temporale,<br />
catturata dalla missione<br />
Copernicus Sentinel-1.<br />
(Crediti: ESA)<br />
Intervista a<br />
Giuseppe Mario<br />
Patti Managing<br />
Director<br />
di PROTEO<br />
Technologies<br />
A cura della Redazione<br />
38<br />
una pubblicazione<br />
Science & Technology Communication<br />
<strong>GEOmedia</strong>, la prima rivista italiana di geomatica.<br />
ISSN 1128-8132<br />
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Rivista fondata da Domenico Santarsiero.<br />
Numero chiuso in redazione il 28 aprile <strong>2023</strong>.
FOCUS<br />
An amphibious drone for aerial, surface, and<br />
underwater assets and environmental remote<br />
monitoring to support the sustainability of<br />
unmanned offshore converted platform<br />
by Jonathan Cacace, Gianmarco Paduano, Fabio Pierro and Vincenzo Lippiello<br />
The PlaCE project [R1] aims at<br />
promoting, for the first time at Italian<br />
national level, technologies and solutions<br />
for the eco-sustainable reuse of offshore<br />
platforms at the end of their production<br />
phase. Several applications were<br />
considered, including the production<br />
of renewable energy necessary for the<br />
platform's activity, the monitoring and<br />
evaluation of environmental parameters<br />
and ecological quality, the development<br />
of integrated and multifunctional systems<br />
for maintenance. PlaCE explored and<br />
combined innovative technologies<br />
and solutions for the reuse of existing<br />
assets, focusing on the processes of<br />
acquisition, analysis, and management<br />
of environmental data. In this context,<br />
different remote monitoring solutions<br />
were investigated to assess the<br />
environmental impact and sustainability<br />
of the conversion of offshore assets.<br />
A part of these solutions concerns the<br />
installation of an innovative monitoring<br />
system on the seafloor able to acquire in<br />
real time a wide array of environmental<br />
parameters of interest [R2].<br />
Fig. 1 - The Amphibious Drone at sea.<br />
On the other side,<br />
robotic mobile solutions<br />
that allow in a<br />
versatile way to monitor the<br />
activities as a whole by acquiring<br />
environmental data and<br />
parameters in the entire area<br />
of interest have been explored.<br />
The solution presented in<br />
this paper concerns the development<br />
of the proof-of-concept<br />
of an Amphibious Drone<br />
which, operating in complete<br />
autonomy and having the<br />
platform as an operational<br />
base, allows continuous and<br />
versatile monitoring of the<br />
area affected by the platform<br />
conversion operation. The<br />
Amphibious Drone has been<br />
designed and developed by<br />
Neabotics. This paper illustrates<br />
the system architecture and<br />
its main components, and the<br />
performances demonstrated<br />
through a test campaign. The<br />
tests concerned the seakeeping<br />
performance of the drone conducted<br />
at the towing tank facility<br />
of the University of Naples<br />
Federico II at Industrial Engineering<br />
Department, acceptance<br />
tests in a protected environment<br />
carried out at a sport<br />
fishing center in Marigliano<br />
(NA) and, finally, sea tests carried<br />
out at the Turtle Point of<br />
the Anton Dohrn Zoological<br />
Station in Portici (NA).<br />
SYSTEM ARCHITECTURE<br />
The goal of the Amphibious<br />
Drone is to operate autonomously<br />
without the involvement<br />
of a human operator or<br />
direct control from a ground<br />
6 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
FOCUS<br />
station for long term deployment.<br />
To support the<br />
mission, a set of heterogeneous<br />
modules cooperating<br />
to set up and execute the<br />
mission of analyzing the<br />
gathered data have been developed.<br />
These modules and<br />
their connection are shown<br />
in the System Architecture<br />
depicted in Fig. 2. It consists<br />
of three main modules:<br />
the Aerial Platform system<br />
that transports the measurement<br />
tools, the Docking<br />
Station where the Amphibious<br />
Drone rests and the<br />
Underwater measuring<br />
station containing the set of<br />
sensors used to gather data<br />
from the underwater marine<br />
environment. Similar<br />
systems have been proposed,<br />
like Error: Reference source<br />
not found able to sample the<br />
water during the flight. Of<br />
course, this solution is not suitable<br />
for long term inspection<br />
(due to the low duration of<br />
the battery) or for deep water<br />
analysis.<br />
To guarantee protection to the<br />
Amphibious Drone, during the<br />
waiting time between the different<br />
missions and to be covered<br />
from bad weather conditions,<br />
the Docking Station has been<br />
designed. Here, a battery recharge<br />
mechanism ensures<br />
that the batteries are recharged<br />
between each mission and a<br />
ground computer is installed to<br />
retrieve the state of the Drone<br />
and the data gathered during<br />
the mission. These data are<br />
available through Graphical<br />
User Interface accessible as a<br />
web page by personal authentication.<br />
The same interface<br />
can be used to schedule the inspection<br />
missions or to require<br />
direct actions to the Aerial<br />
System.<br />
The system flight is enabled<br />
by the onboard autopilot, also<br />
Fig. 2 - System architecture.<br />
Fig. 3 - Hexacopter frame.<br />
known as Flight Controller<br />
Unit (FCU). This unit is directly<br />
connected to the Drone’s<br />
motors, and it implements a set<br />
of functionalities to translate<br />
position control input (the<br />
trajectory of the aerial vehicle)<br />
into rotors’ velocities. In addition,<br />
all the stabilization of<br />
the platform and all the safety<br />
layers allowing the recovery of<br />
the platform and its return to<br />
the Docking Station in case of<br />
faults of the navigation sensors<br />
or any other unexpected situation<br />
are implemented in the<br />
FCU.<br />
Even though the system is<br />
thought to work autonomously,<br />
a human operator can<br />
control the aerial vehicle with<br />
a Remote Controller through a<br />
radio link. When it is manually<br />
operated, the FCU directly<br />
responds to the input received<br />
from the remote Remote<br />
Controller. The communication<br />
range of the radio link<br />
is 10 km. This range can be<br />
restricted by the environment,<br />
in case of obstacles between the<br />
Radio Controller and the Drone.<br />
Different sensors are carried<br />
on the Aerial Platform to<br />
perform the water monitoring<br />
task. They can be divided into<br />
aerial measurement sensors (a<br />
colored camera and a multi-<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 7
FOCUS<br />
Fig. 4 - Floating system<br />
spectral sensor) and underwater<br />
inspection sensors.<br />
The Drone's autonomous behaviors<br />
and its interaction with<br />
the Ground Control Station<br />
(GCS), hosted by the Docking<br />
Station, are implemented<br />
thanks to the presence of an<br />
onboard companion computer<br />
physically connected to the<br />
FCU. The computer runs a<br />
standard distribution of the<br />
Linux Operating System. From<br />
this computer, the inspection<br />
missions are configured and<br />
executed at a given time.<br />
Besides this, the companion<br />
computer enables communication<br />
with the GCS. It is worth<br />
noticing that communication<br />
between these two modules is<br />
not available when the Drone<br />
flies far from the recovery<br />
station. All the data collected<br />
during the mission and all<br />
the data set from the human<br />
operator are exchanged only<br />
when the communication link<br />
is available. The Drone system,<br />
the subsystems and their integration<br />
are detailed in the following<br />
paragraphs.<br />
Aerial Platform<br />
The Aerial Platform consists of<br />
a planar hexacopter in carbon<br />
fiber material. All the components<br />
needed to control the<br />
Drone (i.e., batteries, computer<br />
and similar) are stored in a central<br />
hollow that guarantees the<br />
IP66 enclosure. Even though<br />
the motors are waterproof, as<br />
can be seen from Fig. 3, the<br />
propellers of the Drone are<br />
distanced with respect to its<br />
center of mass. In this way, safety<br />
is guaranteed during splashdowns<br />
because the motors<br />
are taken far from the water.<br />
The diameter of the platform<br />
is 158 cm, its weight is 5 kg.<br />
Finally, the platform is equipped<br />
with 28-inch propellers to<br />
improve efficiency and flight<br />
autonomy. In this setup, the<br />
total flight time is assessed to<br />
be 50 min.<br />
Avionics<br />
The system’s Avionics consists<br />
mainly of two elements: the<br />
autopilot and the onboard<br />
computer. The autopilot is based<br />
on the open-source board<br />
PixHawk. The PX4 control<br />
stack has been selected as autopilot<br />
firmware. The adopted<br />
autopilot is characterized by<br />
different sensors used to improve<br />
drone localization and<br />
stabilization during the flight.<br />
Three Inertial Measurement<br />
Units (IMUs) are installed for<br />
fault tolerance purposes. Each<br />
IMU is endowed with 10 Degrees<br />
of Freedom (DoFs) and<br />
consists of an accelerometer,<br />
a gyroscope, a magnetometer,<br />
and a barometer. The autopilot<br />
is connected to the six motors<br />
and allows the control system<br />
to be in different modes. In<br />
particular, the following control<br />
modes have been considered<br />
and tested:<br />
Fig. 5 - Simulated Drone reacting to different waves.<br />
• stabilized: a manual control<br />
mode the Drone uses the<br />
inertial sensor to align the<br />
propellers with respect to the<br />
level of the horizon,<br />
• the position control mode:<br />
the Drone uses an estimation<br />
of its position in a fixed frame<br />
to regulate its overall position,<br />
• the offboard control mode:<br />
where the Drone accepts control<br />
input from the onboard<br />
computer.<br />
8 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
FOCUS<br />
Case Amplitude [cm] Period [s] Wavelength [m] Steepness [%]<br />
A 12.5 1.5 4 3.6<br />
B 25.0 2.0 6 4.0<br />
C 50.0 2.5 10 5.1<br />
D 100.0 3.0 14 7.1<br />
Tab. 1 - Different operating conditions tested in the simulation environment.<br />
In this context, the system<br />
avionics exploits two GPS<br />
sensors to estimate the Drone’s<br />
localization. At the same time,<br />
to improve the localization and<br />
therefore, the overall platform<br />
positioning during the flight,<br />
a Real-Time Kinematic (RTK)<br />
GPS has been considered. This<br />
kind of device uses a base station<br />
along with the GPS receiver<br />
placed on board the Drone<br />
to overcome the standard GPS<br />
positioning error.<br />
As for the onboard computer, a<br />
lightweight computer equipped<br />
with an ARM processor has<br />
been adopted. This computer<br />
is physically connected to the<br />
Drone autopilot with an USB<br />
cable exploiting a serial communication<br />
protocol. Telemetry<br />
data (i.e., position, attitude,<br />
operating mode) are received<br />
from the autopilot, while the<br />
desired position of navigation<br />
actions (i.e., takeoff, land and<br />
similar) are sent to the autopilot<br />
based on the current<br />
mission. The communication<br />
system uses MAVLink Error:<br />
Reference source not found<br />
protocol, a standard de facto of<br />
the autopilot messaging system<br />
for autopilots.<br />
As shown in the architecture<br />
sketch (Fig.2) the Drone communicates<br />
with the GCS. This<br />
is made through a standard wireless<br />
connection, by means of<br />
a WiFi Access Point. When the<br />
drone flies close to the GCS,<br />
or it is in the recovery housing,<br />
the companion computer is<br />
connected to GCS network.<br />
Once connected, a set of scripts<br />
are used to store/exchange information<br />
between the station<br />
and the Drone. In this context,<br />
a Python 3.7 scripting language<br />
is used as the programming<br />
language. In this kind of application,<br />
the critical issue is the<br />
availability of the connectivity<br />
between the GCS and the Drone’s<br />
companion computer. The<br />
ZeroMQ (zmq) Error: Reference<br />
source not found library<br />
has been adopted to implement<br />
robust intra-process communication<br />
also with a remotely<br />
distribute software architecture,<br />
Fig. 6 - Vertical component of the translational motion of the Drone (blue and dotted)<br />
and the wave (red line).<br />
allowing, data sharing among<br />
the different clients in an asynchronous<br />
way.<br />
Floating System<br />
To carry out the task, the Drone<br />
must be able ditching on<br />
the water surface deploying the<br />
inspection probe at a desired<br />
water depth. During the underwater<br />
inspection, the Drone<br />
must be able to float reacting<br />
to the waves. For this reason,<br />
a Floating System has been<br />
designed and installed on the<br />
Aerial Platform. The Floating<br />
System consists of two main<br />
modules. A large central module<br />
is to compensate for the overall<br />
weight of the Drone and<br />
six floating cones are placed<br />
down the motors to stabilize<br />
the attitude of the Drone also<br />
in presence of high and irregular<br />
waves. It has been designed<br />
to completely fit the external<br />
chassis of the Drone and consider<br />
the vehicle's aerodynamics.<br />
As for the floating cones, their<br />
shape has been designed to<br />
reduce turbulence without occluding<br />
the propellers’ airflow.<br />
Fig. 4 shows the Aerial Platform<br />
with the Floating System.<br />
To validate the design of the<br />
Floating System and the overall<br />
capacity of the Drone’s<br />
seakeeping capability, a set of<br />
numerical simulations have<br />
been performed in a Matlab<br />
environment. Different wave<br />
amplitudes at different periods<br />
have been simulated to assess<br />
the capacity of the Drone to<br />
stabilize over the water surface.<br />
A set of frames taken from the<br />
simulation, during its opera-<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 9
FOCUS<br />
Fig. 7 - Multispectral camera and gimbal<br />
waterproof housing.<br />
ting condition are depicted in<br />
Fig. 5. The tested conditions<br />
are summarized in Tab.1.<br />
The vertical displacement of<br />
the Drone compared withwave<br />
amplitude are reported in the<br />
four cases in Fig. 6. These results<br />
demonstrate the capacity<br />
of the Drone to tackle the considered<br />
water conditions.<br />
Aerial Measuring System<br />
One of the goals of the Aerial<br />
Platform is to monitor sea environmental<br />
conditions. The<br />
Drone is equipped with a multispectral<br />
camera to evaluate<br />
the heat of the water and the<br />
presence of pollutants. This<br />
camera is attached to a 2 DOF<br />
gimbal (pan and tilt unit) that<br />
is used to stabilize and direct<br />
the view during the flight.<br />
Fig. 8 - Underwater measuring station.<br />
In addition, to guarantee the<br />
protection of the camera from<br />
water, it has been stored in a<br />
waterproof, transparent housing<br />
as shown in Fig. 7.<br />
This multispectral camera is<br />
equipped with an independent<br />
GPS sensor. In this way, the<br />
images taken during the navigation<br />
are geo-referenced. The<br />
captured images are sent to the<br />
companion computer through<br />
a WiFi connection. In addition,<br />
the selected multispectral<br />
camera is equipped with a PAR<br />
sensor, in order to regulate the<br />
exposure of the images based<br />
on the air luminosity. Finally,<br />
the aerial measuring system<br />
contains a visual High Definition<br />
camera that is streamed<br />
on the GUI and on the radio<br />
controller of the operator. This<br />
camera can be used to see the<br />
inspection scene or what surrounds<br />
the aerial vehicle.<br />
Underwater<br />
Measuring Station<br />
The Underwater Measuring<br />
Station has been designed to<br />
store the underwater inspection<br />
probes and it is hosted<br />
by the Aerial Platform. Once<br />
ditched, the inspection probe<br />
is rolled out to the desired<br />
depth. The depth, along with<br />
the measuring time, is specified<br />
as parameter of the inspection<br />
mission and can be set from<br />
the GUI when a new mission<br />
is a set-up or requested. The<br />
station is placed close to the<br />
transparent dome in which<br />
the cameras are inserted, and<br />
it has been designed with a<br />
bell shape to store the inspection<br />
tool. To allow the descent<br />
of the inspection probe, a rod<br />
reel has been installed in the<br />
upper part of the measurement<br />
station (in red in Fig.<br />
8). The reel is controlled with<br />
a servomotor, connected to<br />
an integrated control board.<br />
To decouple the effects of the<br />
water current on the aerial system,<br />
the inspection probe is<br />
attached to the reel with a line<br />
and supports up to 70 meters<br />
of depth. The station is designed<br />
to be waterproof.<br />
The core of the water inspection<br />
system is represented by<br />
the inspection probe, shown in<br />
Fig. 9. This probe contains a<br />
set of sensors commonly used<br />
to assess the quality of the sea<br />
water directly in place. The<br />
sensors are encapsulated into<br />
a waterproof container along<br />
with a microcontroller, used to<br />
gather all the data generated<br />
during the water inspection<br />
and communicate with the<br />
companion computer of the<br />
aerial platform. The following<br />
sensors are installed: flurometer,<br />
PAR (Photosynthetically<br />
Active Radiation), CTD<br />
(Conductivity, Temperature,<br />
Depth), PH, Visual camera.<br />
The controller implements the<br />
protocol of all such sensors and<br />
during the inspection, the data<br />
of these sensors are collected at<br />
a fixed interval The Underwater<br />
Measuring Station has an<br />
independent battery for the<br />
power supply of all the sensors<br />
and the control board. The recharge<br />
is made by a wireless recharge<br />
module that receive the<br />
power supply from the Aerial<br />
Platform. In this context, the<br />
visual camera is used to acquire<br />
some shots during the underwater<br />
inspection rather than<br />
a live stream. One shot for<br />
second is considered. The communication<br />
between the Aerial<br />
Platform and the Underwater<br />
Measuring Station relies on<br />
Bluetooth communication protocol.<br />
It is worth to notice that<br />
the inspection probe is overall<br />
autonomous in its mission, and<br />
it is completely controlled by<br />
the onboard micro controller.<br />
It just receives the command to<br />
10 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
FOCUS<br />
start an inspection task along<br />
with the mission duration.<br />
Docking Station<br />
To keep safe the Aerial Platform<br />
during the non-mission<br />
time, a Docking Station is designed.<br />
To goal is to place this<br />
station on an offshore site, to<br />
charge the Drone’s batteries,<br />
upload the mission data and<br />
wait for the start of a new mission.<br />
The design of the station<br />
is depicted in Fig. 10. The<br />
figure is shown in its configuration<br />
with the two hold doors<br />
opened. When the Drone must<br />
take off or is close to land,<br />
the two doors are open, and a<br />
vertical lifting pane drives the<br />
Drone to the bottom/upper<br />
part of the recovery site. Before<br />
the descent of the vehicle<br />
on the lift panel, its propellers<br />
are aligned to by an automatic<br />
propeller alignment system.<br />
Additionally, four bars independently<br />
actuated drive the<br />
feet of the vehicle towards the<br />
centre of the lifting panel (Fig.<br />
11). In the automation of the<br />
Docking Station is controlled<br />
by a dedicated an electric panel.<br />
The Docking Station hosts<br />
also the server computer running<br />
the web based Graphical<br />
User Interface.<br />
Software Architecture<br />
The overall Software Architecture<br />
is depicted in Fig. 12. Salient<br />
data are exchanged between<br />
the different modules of the<br />
Software Architecture due to<br />
Fig. 9 - Inspection probe.<br />
wired or wireless communication<br />
channels. The operator<br />
can use the Remote Controller<br />
to directly command the position<br />
of the Drone. These data<br />
are sent to the Drone’s autopilot<br />
that provides the vehicle<br />
telemetry (i.e., the current position,<br />
attitude, battery charge<br />
and similar). These data are<br />
received in the same manner<br />
from the onboard computer.<br />
This computer is also responsible<br />
for receiving data from the<br />
Underwater Measuring Station<br />
once the inspection mission is<br />
completed. This information is<br />
sent to the GCS, which stores<br />
all the salient information in its<br />
database. The inspection probe<br />
receives signals informing the<br />
start of a new mission. Finally,<br />
the GCS makes available the<br />
data stored in the database,<br />
along with the current state of<br />
the aerial vehicle, through the<br />
web based Graphical User Interface<br />
(GUI).<br />
SEA KEEPING TESTS<br />
The towing tank facility of the<br />
University of Naples Federico<br />
II located in the Industrial Engineering<br />
Department has been<br />
adopted to experimentally validate<br />
the floating capability of<br />
the Aerial Platform. Moreover,<br />
due to the low height of the<br />
maximum wave height allowed<br />
in the tank, a scaled model has<br />
been used instead of the actual<br />
Aerial Platform (Fig. 13). All<br />
the elements taking part in<br />
the floating process have been<br />
reduced considering a 1 to 3<br />
scale. An onboard calculation<br />
unit logs the roll and pitch<br />
data during the floating in the<br />
generated waves provided by an<br />
Inertial Motion Unit mounted<br />
onboard the model.<br />
The tank is (147x9x4.2) meters.<br />
In the tanks, a dynamometric<br />
cart generates waves<br />
with a desired altitude. Regular<br />
waves have fixed altitudes for<br />
Wave type Significant PeriodT [s] Wavelength [m] Steepness [%]<br />
Height Hs [cm]<br />
Irregular 48 1.485 3 14.0<br />
Irregular 45 1.856 5 8.4<br />
Irregular 25 1.856 5 5.0<br />
Irregular 27 1.880 6 4.9<br />
Regular 15 1.732 5 3.2<br />
Regular 21 1.732 5 4.5<br />
Tab. 2 - Conditions of the floating test experiments in the towing tank of the University of Naples Federico II.<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 11
FOCUS<br />
Fig. 10 - The Docking Station.<br />
periods. To assess the floating<br />
capability, different wave<br />
conditions have been tested,<br />
with both regular and irregular<br />
waves: irregular waves from 25<br />
to 50 cm of altitude with 1.8<br />
seconds of the period each to<br />
check the model behaviors at<br />
different wave steepness.<br />
For each test, the scaled model<br />
has been capable of following<br />
the wavy way, maintaining the<br />
propellers over the level of the<br />
water. This is enough to assure<br />
safe takeoff from the water,<br />
after the floating phase. In Tab.<br />
2, the different conditions of<br />
the wave type and its period<br />
tested in the towing tank are<br />
reported.<br />
Among the different tests, in<br />
results on the most significative<br />
test are reported. In this context,<br />
a set of waves with a<br />
significant wave (Hs) equal to<br />
48 has been generated with a<br />
period of 1.485.<br />
The altitude of the waves is reported<br />
in the graphics depicted<br />
in (top), while the attitude of<br />
the model, namely the pitch<br />
and roll, is reported in (bottom).<br />
Considering the attitude of the<br />
model during the floating, it’s<br />
worth noticing that the model<br />
can stay stable on the water<br />
surface (i.e., the pitch orientation<br />
during the test never<br />
exceeded critical values).<br />
FIELD TESTS<br />
The inspection system at work<br />
has been tested at the Stazione<br />
Zoologica Anton Dohrn located<br />
in Portici, Naples, in July<br />
2022. The test site is shown in<br />
Fig. 15. The formation of the<br />
site allowed the location of the<br />
docking station close to the<br />
sea, at a higher altitude with<br />
respect to it, recalling the conditions<br />
of a realistic operative<br />
environment (the offshore platform).<br />
During the tests, different<br />
missions have been proven<br />
consisting of a set of planned<br />
segments connecting different<br />
waypoints and water inspection<br />
tasks. All the tests contain the<br />
following actions:<br />
• Takeoff from the recovery<br />
station.<br />
• Navigation and eventually<br />
aerial inspection with the<br />
multispectral camera.<br />
• Underwater inspection reaching<br />
at different depths.<br />
• Return to land in the recovery<br />
station.<br />
There missions have been<br />
considered and have been<br />
pre-planned and stored in the<br />
onboard computer of the aerial<br />
system using the GUI available<br />
on the private webpage.<br />
In particular, the first mission<br />
consisted of two segments and<br />
one underwater inspection<br />
task. The actions performed<br />
during this mission are listed in<br />
the following:<br />
• Takeoff<br />
• Navigation with multispectral<br />
inspection<br />
• Underwater measurement at<br />
4 meters depth<br />
• Land in the docking station<br />
Fig. 11 - Alignment System of the Docking Station.<br />
The total mission time was<br />
2.54 minutes, in which 288.2<br />
meters have been covered. The<br />
maximum speed has been commanded<br />
to be 20.5 km/h with<br />
a 12.8 deg of tilt angle.<br />
The second mission has been<br />
planned with five segments and<br />
12 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
FOCUS<br />
four underwater inspections.<br />
The list of actions performed<br />
in this mission are listed in the<br />
following:<br />
• Takeoff<br />
• Navigation with multispectral<br />
inspection<br />
• Underwater measurement at<br />
4 meters depth<br />
• Navigation with multispectral<br />
inspection<br />
• Underwater measurement at<br />
4 meters depth<br />
• Navigation with multispectral<br />
inspection<br />
• Underwater measurement at<br />
4 meters depth<br />
• Land in the docking station<br />
The total navigation time has<br />
been of 6 minutes, while 420<br />
meters have been covered.<br />
Finally, the third mission has<br />
been planned with four segments,<br />
following this list of<br />
actions:<br />
• Takeoff<br />
• Visual inspection of the river<br />
• Navigation with multispectral<br />
inspection<br />
• Underwater measurement at<br />
4 meters depth<br />
• Navigation with multispectral<br />
inspection<br />
• Underwater measurement at<br />
4 meters depth<br />
• Navigation with multispectral<br />
inspection<br />
• Underwater measurement at<br />
4 meters depth<br />
• Land in the docking station<br />
Fig. 12 - Software architecture.<br />
of the test site. On the same<br />
data, three different segments<br />
can be distinguished, the takeoff<br />
(1.1), the multispectral data<br />
acquisition path (1.2) and the<br />
landing on the sea and water<br />
analysis (1.3). The complete<br />
mission duration was 1.35<br />
minutes, and the maximum<br />
altitude displacement, from<br />
the takeoff location to land<br />
on the water altitude was 10<br />
meters. The overall distance<br />
covered by the platform was<br />
154.6 meters, while its average<br />
speed was 5.7 km/h (with a<br />
maximum speed of 17 km/h).<br />
An example of the images captured<br />
from the multispectral<br />
camera during this mission are<br />
reported in Fig. 17. Each image<br />
of this camera represents an<br />
Fig. 13 - Aerial platform model (1:3) (Top). Model<br />
in the tank (Bottom).<br />
The total flight time has been<br />
4.49 minutes in which 410.9<br />
meters have been covered.<br />
Data collected during the first<br />
mission are detailed in the<br />
following. In this context, the<br />
trajectory executed during the<br />
mission is depicted in Fig. 16,<br />
where the GPS data available<br />
on the autopilot’s logs are superimposed<br />
on the satellite image<br />
Fig. 14 - Top: wave profile during one test. Roll (left) and pitch (right) angles of the mockup<br />
used to validate the floating system during worst conditions test.<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 13
FOCUS<br />
contained in the inspection<br />
probe are associated with the<br />
depth of the probe (the blue<br />
line in the graph). The collected<br />
data are:<br />
Fig. 15 - Field test site.<br />
Fig. 16 - Trajectory executed by the aerial platform during the mission. Three segments<br />
can be distinguished.<br />
image acquired at a particular<br />
wavelength band, providing<br />
different information of the<br />
scene.<br />
Finally, data collected during<br />
the marine inspection task are<br />
reported in Fig. 18. Here the<br />
data received from the sensors<br />
• PAR-water: represents the<br />
Photosynthetically Active<br />
Radiation of the water, that<br />
is the amount of sunlight or<br />
ambient light that diffuses<br />
through the water compared<br />
to surface light. As expected,<br />
the PAR value decreases inversely<br />
proportional to the depth<br />
of the sensor.<br />
• Temperature: represents the<br />
temperature of the water. It<br />
remains almost constant during<br />
the descent of the probe.<br />
• PAR-air: it is the PAR of the<br />
air. Considering the low permanence<br />
time of the UAV during<br />
the inspection, it remains<br />
almost constant.<br />
• PH: it’s the potential of<br />
hydrogen of the water, that is,<br />
its acidity.<br />
• Fluor: represents the fluorescence<br />
of the water.<br />
• Salinity: it’s the salinity of the<br />
water.<br />
executed by the aerial platform<br />
during the mission. Three segments<br />
can be distinguished.<br />
The collected value during the<br />
underwater inspection mission,<br />
collected at the maximum<br />
depth (about 4 meters) are reported<br />
in Table 3.<br />
Fig. 17 - Images from the multispectral camera: RGB, GRE, NIR, RED, REG.<br />
CONCLUSIONS<br />
This paper introduces a novel<br />
aerial system designed for surface,<br />
aerial, and underwater<br />
inspection. At the heart of the<br />
system is an amphibious drone<br />
that can fly over water and land<br />
on it or float on the surface.<br />
During the floating phase, the<br />
drone employs an underwater<br />
inspection probe to assess water<br />
quality. When not in use, the<br />
system returns to a docking<br />
14 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
FOCUS<br />
Data<br />
Value<br />
Temperature [°C] 24.5<br />
Depth [m] 3.73<br />
PH 8.2<br />
PAR (water / air) [V] 0.057 / 0.18<br />
Chlorophyll [mg/l] 21.06<br />
Salinity [mS/cm] 53.51<br />
Tab. 3 - Water data at maximum inspection depth during<br />
collected during a field test.<br />
Fig. 18 - Measures from the inspection probe during the water descent.<br />
Data<br />
Value<br />
station where its batteries are<br />
recharged, and mission logs are<br />
downloaded.<br />
To ensure the system's effectiveness,<br />
it has undergone<br />
various tests. The float capability<br />
was assessed using Matlab<br />
simulation tools and through a<br />
mock-up in a controlled laboratory<br />
environment.<br />
Additionally, the complete<br />
system was field-tested, and various<br />
inspection missions were<br />
carried out.<br />
The system's aerial platform<br />
characteristics, such as flight<br />
performance, are presented in<br />
Table 4.<br />
Weight [kg] 23<br />
Payload [kg] 8<br />
Max. tilt angle [deg] 67<br />
Max. speed [km/h] 75<br />
Max. hovering flight time 31.2<br />
[m]<br />
Onboard current [A] 24.04<br />
Tension [V] 43,36<br />
Tab. 4 - Aerial vehicle specifications.<br />
REFERENCES<br />
[R1] https://bluegrowth-place.eu/<br />
[R2] Zugno F., Schiavon R., Zanino I.,<br />
Alessi A., Giuggioli A., Malkowski A.,<br />
Tedaldi M., Di Vito L., Dell’Anno A.,<br />
“PlaCE - A case study of an offshore asset<br />
conversion for multiple eco-sustainable<br />
re-use in the Adriatic Sea”, OMC Med Energy<br />
Conference and Exhibition, Ravenna,<br />
Italy, 28th Sep. 2021<br />
[R3] Ragib Ishraq Sanim K. et al., "Development<br />
of an Aerial Drone System for<br />
Water Analysis and Sampling," 2022 International<br />
Conference on Unmanned Aircraft<br />
Systems (ICUAS), Dubrovnik, Croatia,<br />
2022, pp. 1601-1607, doi: 10.1109/<br />
ICUAS54217.2022.9836122.<br />
[R4] Koubâa A., Allouch A., Alajlan M.,<br />
Javed Y., Belghith A. and Khalgui M.,<br />
"Micro Air Vehicle Link (MAVlink) in a<br />
Nutshell: A Survey" in IEEE Access, vol.<br />
7, pp. 87658-87680, 2019, doi: 10.1109/<br />
ACCESS.2019.2924410.<br />
[R5] Lauener J., Sliwinski W., “How to<br />
design & implement a modern communication<br />
middleware based on ZeroMQ”,<br />
16 th International Conference on Accelerator<br />
and Large Experimental Physics Control<br />
Systems, Barcelona, Spain, 8 - 13 Oct<br />
2017.<br />
KEYWORDS<br />
PlaCE Project; robotic mobile solutions;<br />
robotic technology; amphibious<br />
drone; A/RPAS;<br />
ABSTRACT<br />
The PlaCE project aims at investigating<br />
technologies and solutions for the ecosustainable<br />
reuse of offshore platforms<br />
at the end of their production phase. In<br />
this context, robotic mobile solutions<br />
that allow in a versatile way to monitor<br />
the activities by acquiring environmental<br />
data and parameters in the entire area of<br />
interest have been explored.<br />
This paper presents a solution achieved<br />
through the development of the proofof-concept<br />
of a robotic technology concerning<br />
a hybrid Autonomous / Remotely<br />
Piloted Aircraft System (A/RPAS), hereinafter<br />
referred to as Amphibious Drone,<br />
operating in complete autonomy and<br />
having the platform as an operational<br />
base. The Amphibious Drone is developed<br />
to cover the entire area of interest<br />
surrounding the platform being converted,<br />
with the ability to carry the measuring<br />
instruments and probes in aerial<br />
overflight for monitoring the sea surface<br />
and the surface structures as well as ditching<br />
to deploy a sensors-equipped probe<br />
for measuring underwater parameters<br />
along the water column. A wide range of<br />
probes and instruments have been integrated<br />
into the system such as multispectral<br />
camera, Photosynthetically Active<br />
Radiation (PAR) probes, Conductivity-<br />
Temperature-Depth (CTD) probes, etc.<br />
for the analysis of oceanographic and<br />
biological parameters of the marine ecosystem.<br />
The management of the Amphibious<br />
Drone, as regards the shelter between<br />
missions, battery recharging, data<br />
exchange, required reconfigurations and<br />
missions scheduling is carried out from a<br />
specially designed Docking Station. The<br />
PlaCE project is co-funded by the European<br />
Union within the projects “PON<br />
Ricerca e Innovazione 2014-2020”.<br />
AUTHOR<br />
Jonathan Cacace<br />
jonathan.cacace@unina.it<br />
Gianmarco Paduano<br />
Fabio Pierro<br />
Vincenzo Lippiello<br />
vincenzo.lippiello@unina.it<br />
Università degli Studi di<br />
Napoli Federico II<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 15
REPORT<br />
DRONE MARINO CK-14<br />
Test rilievo del Tevere con ecoscandaglio<br />
Multibeam<br />
di Giorgio Poli<br />
Il drone marino CK-14 è il<br />
primo ASV (Autonomous<br />
Surface Vehicle) progettato<br />
e costruito interamente da<br />
Codevintec. La struttura e la<br />
leggerezza lo rendono uno dei<br />
droni più interessanti presenti<br />
sul mercato. Ne sono state<br />
dimostrate le potenzialità<br />
anche durante il TECHNOLOGY<br />
for ALL di Novembre 2022.<br />
Fig. 1 - il drone marino CK-14.<br />
L’uso del drone marino CK-<br />
14 durante Technology for<br />
All e le sue potenzialità<br />
Durante i tre giorni di<br />
TECHNOLOGY for ALL del<br />
21-22-23 novembre sul lungo<br />
Tevere allo scalo de Pinedo, in<br />
presenza di numerosi visitatori,<br />
sono state mostrate le potenzialità<br />
e tutte le funzionalità che<br />
rendono unico il drone marino<br />
firmato Codevintec. Anche i<br />
molti studenti presenti hanno<br />
avuto l’occasione di osservare<br />
il suo funzionamento e la sua<br />
gestione. Altri ne hanno approfittato<br />
per prendere spunto<br />
per il diploma o per la tesi di<br />
laurea in materie scientifiche.<br />
Ne sono sorte molte domande,<br />
oltre a curiosità e spunti<br />
interessanti per aprire nuovi<br />
mercati in ambito nazionale ed<br />
internazionale.<br />
La strumentazione installata<br />
in occasione dell’evento è la<br />
configurazione più classica, e la<br />
più richiesta, con l’ecoscandaglio<br />
Codevintec Rosso 430 e la<br />
strumentazione accessoria per il<br />
suo corretto funzionamento: la<br />
piattaforma inerziale integrata<br />
con GPS che garantisce all’utente<br />
il corretto posizionamento<br />
e la corretta rilevazione dei<br />
dati provenienti dal multibeam<br />
e la sonda per misura in continuo<br />
della velocità del suono in<br />
acqua.<br />
Il CK-14 all’antico Porto di<br />
Traiano<br />
Nei giorni di Technology for<br />
All le condizioni meteo e le<br />
forti correnti del Tevere non<br />
hanno permesso una buona<br />
rilevazione. Qualche settimana<br />
più tardi sono state eseguite<br />
altre rilevazioni batimetriche,<br />
per dimostrare le potenzialità e<br />
la qualità dei dettagli che contraddistinguono<br />
il CK-14.<br />
La location è una delle più suggestive<br />
della zona di Fiumicino:<br />
il Porto di Traiano nell’Area Archeologica<br />
dei Porti di Claudio<br />
e di Traiano. La configurazione<br />
del CK-14 era la medesima<br />
dell’evento: multibeam Rosso<br />
430 con beam width a 130°.<br />
L’ampiezza del fascio consente<br />
una rilevazione del fondale più<br />
ampia con un solo passaggio<br />
e mantenendo la qualità dei<br />
dettagli. Le frequenze di Rosso<br />
430 sono impostabili tra 400<br />
e 550 kHz e permettono al<br />
sistema di adattarsi alle diverse<br />
profondità: frequenza più bassa<br />
alla profondità maggiore, e<br />
viceversa. Tutte le misure sono<br />
state georeferenziate attraverso<br />
un sistema di navigazione<br />
Applanix POS MV GNSS<br />
che fornisce una soluzione a<br />
sei gradi di libertà: latitudine,<br />
longitudine, quota, rollio,<br />
beccheggio, heading, heave e<br />
16 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
REPORT<br />
sincronia temporale. POS MV<br />
integra tutti i componenti necessari<br />
per il controllare il posizionamento<br />
e l’assetto dell’imbarcazione<br />
(Gyro, MRU e GNSS),<br />
consentendo precisioni superiori,<br />
installazioni semplici e veloci ed<br />
assenza di errori di sincronia.<br />
Grazie al software idrografico<br />
Teledyne PDS, la scansione del<br />
fondo e la successiva realizzazione<br />
in 3D dei bordi del bacino<br />
esagonale hanno mostrato dettagli<br />
mai scoperti fino a quel momento:<br />
è stato infatti possibile<br />
risalire ai punti d’attracco delle<br />
navi, presso uno degli scali più<br />
importanti del secondo secolo<br />
d.C.<br />
CK-14 ha permesso tale risultato<br />
grazie alle piccole dimensioni e<br />
alla maneggevolezza: infatti l’accesso<br />
al vecchio porto è vietato a<br />
normali imbarcazioni da lavoro.<br />
Questo è uno dei tanti vantaggi<br />
che può offrire questo drone marino:<br />
le sue dimensioni ridotte<br />
permettono l’accesso illimitato a<br />
laghi, fiumi e bacini dove un’imbarcazione<br />
tradizionale non può<br />
accedere.<br />
Il drone: panoramica del<br />
dispositivo, materiali e<br />
componentistica<br />
Dopo anni di studi e progettazione,<br />
Codevintec ha realizzato<br />
il primo drone marino CK-14<br />
completamente made in Italy. Il<br />
veicolo è sviluppato per indagini<br />
sottocosta in porti, fiumi, laghi,<br />
ma anche cave, miniere e acque<br />
interne. Lo scafo, realizzato in<br />
fibra di carbonio e kevlar e rivestito<br />
in Gelcoat, lo rende una<br />
vera e propria imbarcazione in<br />
miniatura con i relativi vantaggi:<br />
la robustezza e la stabilità, il<br />
peso di soli 15kg e dimensioni<br />
ridotte (140 x 90 cm). La particolare<br />
progettazione dello scafo<br />
di tipo dislocante secondo rigorosi<br />
standard nautici offre una<br />
straordinaria galleggiabilità. Le<br />
4 maniglie portanti sui lati del<br />
Fig. 2 - Rilievo con drone marino CK-14 dell’Antico Porto di Traiano, area interdetta alle<br />
normali imbarcazioni da lavoro.<br />
veicolo, un golfare portante sulla<br />
prua per sollevamento e traino,<br />
un Roll Bar portante sulla poppa<br />
del veicolo, rendono il CK-14<br />
trasportabile con agilità. Le eliche<br />
sono di tipo brushless, quindi<br />
a ridotta manutenzione; sono<br />
protette direttamente dallo scafo<br />
che le avvolge e le ripara dagli<br />
urti, durante l’uso, il trasporto e<br />
la movimentazione. Esse lavorano<br />
in contrapposizione in modo<br />
indipendente; da loro dipende<br />
la grande manovrabilità del<br />
CK-14: nessun timone, nessun<br />
componente aggiuntivo, nessun<br />
leveraggio che si possa guastare.<br />
Alle persone presenti sul posto è<br />
stata mostrata la gestione di tutto<br />
il drone e del suo payload che<br />
sono affidati ad un potente PC<br />
industriale con processore Intel<br />
e sistema operativo Windows.<br />
Si occupa della gestione e del<br />
Fig. 3 – Rilievo batimetrico del letto del fiume elaborato con software Teledyne PDS.<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 17
REPORT<br />
Fig. 4 – La consolle per il controllo e la gestione del drone e della strumentazione di bordo<br />
tramite Wi-Fi.<br />
controllo della navigazione, delle<br />
linee di comunicazione e della<br />
strumentazione di bordo.<br />
La gestione del CK-14 e le modalità<br />
di guida remota e autopilotaggio<br />
dipendono dal modello<br />
scelto:<br />
• CK-14U viene gestito tramite<br />
un radiocomando RF con portata<br />
fino a 500 metri.<br />
• CK-14W è gestito tramite Wi-<br />
Fi a lungo raggio tramite smart<br />
controller con display integrato<br />
da 7’’, facile perché ricorda una<br />
consolle di videogame. La comunicazione<br />
tra drone e telecomando<br />
raggiunge i 5km.<br />
• CK-14L è controllabile tramite<br />
radiocomando RF, smartcontroller<br />
e da remoto tramite PC o<br />
smartphone/tablet. La connessione<br />
LTE permette di monitorare<br />
e guidare il CK-14 senza<br />
alcun limite di distanza.<br />
L’ampio coperchio removibile,<br />
libero da qualsiasi sovrastruttura,<br />
consente di accedere con<br />
facilità all’interno dello scafo per<br />
operare sulla strumentazione, la<br />
dotazione di bordo e le batterie.<br />
All’interno è presente un ampio<br />
Moon-Pool da 33x27cm che<br />
permette di installare strumentazione<br />
idrografica fino ad un<br />
massimo di 40kg. Già adottato<br />
con soddisfazione da Università,<br />
Protezione Civile e società private<br />
è versatile, lo si equipaggia in<br />
base alle esigenze, molto semplicemente:<br />
4Ecoscandagli Single e<br />
Multibeam<br />
4LiDAR - Laser Scanner<br />
4SSS – Side Scan Sonar<br />
4SBP – Sub Bottom Profiler<br />
4ADCP – Profilatori di Corrente<br />
Doppler<br />
4Magnetometri<br />
4CTD e sonde multiparametriche<br />
4Sistemi di posizionamento<br />
PAROLE CHIAVE<br />
drone marino; ASV; USV;<br />
rilievi idrografici<br />
ABSTRACT<br />
During the TECHONOLOGY for ALL<br />
in November 2022, the CK-14 marine<br />
drone showed off its capabilities in control<br />
and guidance in the rough waters of the<br />
Tevere (Rome), beaten by the wind and<br />
strong currents. Its capabilities were demonstrated<br />
also a few weeks later at the Porto<br />
Antico di Traiano (Rome), where bathymetric<br />
surveys were carried out. This small,<br />
silent and maneuverable marine drone<br />
allows the installation of a wide range of<br />
scientific instruments, making it a ductile<br />
as well as performing ASV.<br />
AUTORE<br />
Giorgio Poli<br />
giorgio.poli@codevintec.it<br />
Codevintec Italiana<br />
Fig 5 – Accesso alla strumentazione e alle batterie.<br />
18 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
Il Forum dell'Innovazione<br />
Tecnologie per il Territorio, Beni Culturali e Smart Cities<br />
14 - 16 NOV <strong>2023</strong><br />
www.technologyforall.it
REPORT<br />
Dai robot ai servizi innovativi:<br />
SWAMP ASV e un nuovo paradigma<br />
per la robotica marina al CNR<br />
di Roberta Ferretti<br />
Il gruppo di robotica marina<br />
del CNR INM di Genova ha<br />
esperienza pluridecennale<br />
nello sviluppo di piattaforme<br />
autonome altamente<br />
modulari e riconfigurabili<br />
che permettono l'accesso e<br />
il monitoraggio in ambienti<br />
critici. L'importanza dei<br />
dati raccolti da queste<br />
piattaforme, inclusa la loro<br />
gestione in ottica FAIR, è<br />
cruciale per la ricerca e la<br />
salvaguardia dell'ambiente<br />
marino a livello globale.<br />
SWAMP - una nuova piattaforma<br />
autonoma per la robotica<br />
marina<br />
Il modo in cui si studia ed esplora<br />
l’ambiente marino è stato<br />
completamente trasformato dai<br />
dispositivi robotici autonomi.<br />
Queste piattaforme, che includono<br />
veicoli autonomi sottomarini<br />
(AUV) e di superficie (ASV),<br />
possono operare in luoghi pericolosi<br />
e inaccessibili dove le<br />
tecniche di raccolta dati convenzionali<br />
sono spesso inefficaci o<br />
inutilizzabili e attualmente sono<br />
una tecnologia sempre più consolidata.<br />
Sebbene l’uso di nuovi<br />
materiali, la progettazione di<br />
scafi e di sistemi di propulsione<br />
alternativi e l'implementazione<br />
di sistemi di controllo innovativi<br />
stiano ancora stimolando la<br />
ricerca, questo settore presenta<br />
numerosi esempi di applicazioni<br />
che vanno dall’osservazione al<br />
monitoraggio ambientale, dalle<br />
applicazioni nell’industria oil &<br />
gas alla mappatura dei fondali<br />
oceanici, dallo studio degli ecosistemi<br />
influenzati dai cambiamenti<br />
climatici all’intervento in caso<br />
di eventi estremi.<br />
Oltre a studiare il comportamento<br />
e la distribuzione delle specie<br />
marine, gli scienziati e i ricercatori<br />
sono impegnati nella raccolta<br />
di dati ad alta risoluzione su vari<br />
aspetti legati all’oceanografia,<br />
come la temperatura, la salinità,<br />
l'ossigeno disciolto e il contenuto<br />
di clorofilla, che permettono di<br />
capire le dinamiche delle masse<br />
d’acqua e i fenomeni biologici<br />
che in esse sono presenti. Inoltre,<br />
le piattaforme autonome sono<br />
dotate di una varietà di sistemi<br />
di imaging e sensori che consentono<br />
di mappare e monitorare il<br />
fondo marino, la colonna d'acqua<br />
e anche lo strato superficiale<br />
di interfaccia con l'atmosfera in<br />
grande dettaglio. Lo studio dei<br />
complessi legami tra gli elementi<br />
fisici, chimici e biologici dell'ambiente<br />
marino può esser portato<br />
avanti solo grazie alla disponibilità<br />
di dati ad alta risoluzione,<br />
essenziali per comprendere i fenomeni<br />
in atto e, possibilmente,<br />
ridurre al minimo gli effetti dei<br />
cambiamenti climatici, dell'acidificazione<br />
degli oceani e di altri<br />
fattori di stress di natura antropogenica.<br />
Nel complesso, l'utilizzo<br />
di piattaforme robotiche autonome<br />
ha creato nuove vie per<br />
l'esplorazione e la ricerca marina,<br />
20 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
REPORT<br />
permettendo una miglior comprensione<br />
e salvaguardia delle<br />
acque a livello globale.<br />
In questo contesto, il gruppo di<br />
robotica marina del Consiglio<br />
Nazionale delle Ricerche, Istituto<br />
di Ingegneria del Mare di<br />
Genova, ha maturato un’esperienza<br />
pluridecennale nel design<br />
e costruzione di veicoli autonomi<br />
di superficie e sottomarini,<br />
nello sviluppo di algoritmi di<br />
guida, navigazione e controllo<br />
e nell’integrazione di diverse<br />
tipologie di sensori e strumenti<br />
in base agli specifici scenari<br />
operativi. Il gruppo, inoltre, ha<br />
una forte esperienza di attività<br />
sperimentali nell’uso di questi<br />
veicoli autonomi, soprattutto in<br />
ambienti estremi, come ad esempio<br />
le operazioni in ambiti polari.<br />
La linea di ricerca del CNR<br />
INM di Genova, negli ultimi<br />
anni, si è focalizzata in particolare<br />
sullo sviluppo di piattaforme<br />
autonome che siano in grado<br />
di rispondere alla crescente necessità<br />
di accedere e monitorare<br />
acque estremamente basse, difficilmente<br />
raggiungibili con mezzi<br />
tradizionali. Si è giunti così alla<br />
progettazione, realizzazione e<br />
utilizzo del veicolo robotico di<br />
superficie SWAMP (Shallow<br />
Water Autonomous Multipurpose<br />
Platform), un innovativo<br />
catamarano ASV (Autonomous<br />
Surface Vehicle) altamente modulare,<br />
portatile, riconfigurabile<br />
e manovrabile (Odetti, 2020).<br />
SWAMP è caratterizzato da<br />
Fig. 1 – Il veicolo robotico di superficie SWAMP (Shallow Water Autonomous Multipurpose<br />
Platform) sviluppato dal CNR INM, sede di Genova.<br />
dimensioni ridotte, basso pescaggio,<br />
nuovi materiali, sistema di<br />
propulsione elettrico azimutale<br />
per acque poco profonde e architettura<br />
hardware e software<br />
modulare basata su WiFi. La sua<br />
forma di catamarano con doppio<br />
scafo (Fig. 1) fornisce una maggiore<br />
stabilità, un pescaggio minore<br />
con un carico utile maggiore<br />
e offre la possibilità di manovre<br />
in spazi ristretti e acque poco<br />
profonde grazie alla presenza di<br />
propulsori incorporati all'interno<br />
di ogni scafo. La modularità,<br />
insieme alla riconfigurabilità,<br />
sono stati i principali driver per<br />
la concezione di questo tipo di<br />
struttura. Ogni scafo è composto<br />
da varie sezioni trasversali di<br />
schiuma leggera il cui numero o<br />
forma possono essere modificate,<br />
variando così la geometria dello<br />
scafo stesso per aumentarne il<br />
volume e ridurne l'immersione<br />
o per aumentarne la stabilità,<br />
in base alle esigenze operative.<br />
Un'altra caratteristica fondamentale<br />
di questa piattaforma robotica<br />
è la possibilità di disporre di<br />
un'ampia area utile infra-scafi<br />
per poter ospitare diversi pacchetti<br />
di sensori, a seconda della<br />
specifica operazione o missione<br />
da compiere.<br />
Fig. 2 – Sulla sinistra è visibile la mappa del fiordo Hornsund (Spitsbergen, Svalbard) con i triangoli gialli ad identificare i tre ghiacciai oggetto<br />
di indagine. Sulla destra è visibile il veicolo robotico di superficie SWAMP durante l’esecuzione dei campionamenti nei pressi di un ghiacciaio.<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 21
REPORT<br />
Fig. 3 – Il veicolo robotico SWAMP durante l’esecuzione di acquisizioni batimetriche in una zona impervia del corso del fiume Roja, località<br />
Airole (Liguria).<br />
Dalla ricerca robotica<br />
ai servizi innovativi<br />
SWAMP è stato ideato per effettuare<br />
ricerche in ambienti critici.<br />
La criticità dell’ambiente si può<br />
declinare in diverse sfumature,<br />
che vanno da aree difficili da<br />
raggiungere, aree con forti vincoli<br />
sulla logistica, aree caratterizzate<br />
da acque poco profonde<br />
o aree che possono presentare<br />
rischi per gli operatori. Tra i<br />
diversi esempi di applicazioni<br />
di SWAMP in aree critiche, in<br />
questo articolo, ci si focalizza su<br />
una recente campagna di acquisizione<br />
dati risalente alla scorsa<br />
estate (Luglio/Agosto 2022)<br />
nell’ambito della quale SWAMP<br />
è stato utilizzato come piattaforma<br />
robotica a supporto delle<br />
attività previste nel progetto Reload<br />
(Quantification of heavy<br />
metal discharge with freshwater<br />
runoff to an Arctic fjord ecosystem,<br />
Hornsund, Spitsbergen),<br />
promosso e guidato dall’Istituto<br />
di oceanologia dell’Accademia<br />
polacca delle scienze (Institute of<br />
Oceanology of the Polish Academy<br />
of Sciences - IO PAN) e<br />
inquadrato all’interno delle azioni<br />
che a livello globale vengono<br />
messe in atto per studiare, e potenzialmente<br />
contrastare, i cambiamenti<br />
climatici che, soprattutto<br />
nelle aree artiche, hanno<br />
effetti devastanti sull’ambiente e<br />
sui relativi ecosistemi.<br />
Lo scopo del progetto è, tra gli<br />
altri, la raccolta di campioni<br />
di acqua vicino al fronte dei<br />
ghiacciai, volta a quantificare<br />
la presenza di metalli pesanti<br />
derivanti dallo scioglimento dei<br />
ghiacci. I campionamenti si sono<br />
svolti nel fiordo Hornsund, alle<br />
Svalbard, vicino al fronte di tre<br />
ghiacciai (Fig. 2). I fenomeni che<br />
avvengono vicino al fronte dei<br />
ghiacciai sono particolarmente<br />
importanti dal punto di vista<br />
scientifico, tuttavia, ci sono pochi<br />
dati a disposizione per poter<br />
comprendere a fondo i processi<br />
in atto. La mancanza di dati è<br />
spiegata dal fatto che gli ambienti<br />
sono particolarmente critici<br />
e pericolosi per l'uomo: a causa<br />
dell’innalzamento globale della<br />
temperatura, i ghiacciai sono costantemente<br />
interessati da un’intensa<br />
attività di distaccamento<br />
di enormi blocchi di ghiaccio (la<br />
cui altezza può superare le decine<br />
di metri) dal fronte del ghiacciaio<br />
stesso che, finendo in mare,<br />
generano onde potenzialmente<br />
pericolose o letali per operatori<br />
umani a bordo di imbarcazioni.<br />
Per questo motivo è in vigore<br />
il divieto di navigazione a distanza<br />
inferiore a 200 metri dal<br />
fronte dei ghiacciai. L'uso di<br />
sistemi robotici autonomi è di<br />
fondamentale importanza perché<br />
consente l’accesso alle zone<br />
interdette all’uomo, aprendo la<br />
strada a nuove prospettive e una<br />
maggiore comprensione dei processi<br />
legati allo scioglimento dei<br />
ghiacciai grazie alla possibilità di<br />
raccogliere dati non altrimenti<br />
ottenibili, con risoluzioni spaziotemporali<br />
uniche e garantendo al<br />
tempo stesso l’incolumità degli<br />
operatori umani.<br />
Durante questa campagna sperimentale<br />
è stato possibile studiare<br />
da vicino l’immissione di acqua<br />
dolce proveniente dallo scioglimento<br />
dei ghiacciai all’interno<br />
dell’acqua del fiordo, fenomeno<br />
che può portare a numerose<br />
ricadute, spesso non prevedibili,<br />
sugli ecosistemi di quelle aree<br />
di transizione (Ferretti, <strong>2023</strong>).<br />
L’impiego di piattaforme robotiche<br />
come SWAMP ha permesso<br />
di osservare questi fenomeni con<br />
precisione e ripetibilità, garantendo<br />
la sicurezza degli operatori<br />
e permettendo l’integrazione<br />
con i dati che vengono acquisiti<br />
con le metodologie classiche di<br />
campionamento (mooring, calate<br />
CTD da nave oceanografica e<br />
dati satellitari).<br />
Oltre che per attività di ricerca,<br />
SWAMP è ampiamente impiegato<br />
come abilitatore tecnologico<br />
di servizi innovativi in<br />
contesti operativi caratterizzati<br />
da criticità di diversa natura. In<br />
questo articolo viene riportato<br />
un esempio d’uso di SWAMP<br />
per effettuare batimetrie lungo<br />
il corso di un fiume. La campagna<br />
batimetrica è stata condotta<br />
nell'area della Liguria occidentale,<br />
non lontano dal confine<br />
tra Italia e Francia, dove scorre<br />
il fiume Roja. La sua sorgente si<br />
trova nelle Alpi Liguri e scorre<br />
verso sud sfociando nel mare<br />
Ligure nell'area della città di<br />
Ventimiglia. Due aree di interesse<br />
sono state oggetto di indagine:<br />
la foce del fiume e un'area più a<br />
monte (Località Airole). In questo<br />
caso la criticità dell’ambiente<br />
era legata alle acque estrema-<br />
22 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
mente basse nella zona della foce<br />
(da poche decine di centimetri<br />
a 4 metri circa), e ai notevoli<br />
vincoli sulla logistica nella zona<br />
a monte (l'area è accessibile solo<br />
attraverso un piccolo sentiero<br />
che attraversa il bosco). Le ridotte<br />
dimensioni, il pescaggio limitato,<br />
il peso ridotto e la struttura<br />
modulare di SWAMP hanno<br />
reso possibile un facile trasporto<br />
e utilizzo ad un gruppo di soli<br />
tre operatori (Fig. 3), permettendo<br />
così di portare a termine<br />
la campagna sperimentale di<br />
acquisizione dei dati nelle due<br />
zone di interesse il cui scopo era<br />
la raccolta di dati di profondità<br />
con un sonar a fascio singolo e<br />
l’integrazione del dato acustico<br />
con un sistema di posizionamento<br />
ad alta precisione per ottenere<br />
una mappa batimetrica del letto<br />
del fiume Roja. Il lavoro è stato<br />
commissionato dalle istituzioni<br />
regionali per valutare lo stato del<br />
fiume, nonché per stimare la sua<br />
capacità in caso di piogge intense<br />
al fine di prevenire allagamenti<br />
(Bibuli, 2021).<br />
Un altro esempio di uso di<br />
SWAMP per fornire servizi<br />
tecnologici innovativi per il monitoraggio<br />
ambientale è attualmente<br />
in corso nella laguna di<br />
Venezia nell’ambito del progetto<br />
Interreg IT-HR InnovaMare. Il<br />
progetto, guidato dalla Camera<br />
di Commercio Croata, riunisce<br />
attori chiave per lo sviluppo di<br />
tecnologie innovative al servizio<br />
della sostenibilità ambientale,<br />
migliorando la cooperazione<br />
transfrontaliera e aumentando<br />
l'efficacia dell'innovazione nel<br />
campo della robotica marina,<br />
sviluppando una soluzione per<br />
l'accesso e il monitoraggio di<br />
acque estremamente basse attraverso<br />
veicoli robotici portatili,<br />
modulari, riconfigurabili e altamente<br />
manovrabili. In questo<br />
contesto, il veicolo SWAMP, grazie<br />
alle sue caratteristiche, è stato<br />
equipaggiato con diversi kit strumentali<br />
e sensoriali per eseguire<br />
azioni strategiche nel monitoraggio<br />
ambientale della Laguna di<br />
Venezia (Odetti, 2021).<br />
Le foto (Fig. 4) mostrano<br />
due diverse configurazioni di<br />
SWAMP durante la fase di test<br />
sperimentali: a sinistra è possibile<br />
vedere l’allestimento di<br />
SWAMP per ospitare un multibeam<br />
Echosounder (MBES R2<br />
Sonic 2020 I2NS), soluzione<br />
integrata che comprendente l'ecoscandaglio<br />
multifascio a banda<br />
larga, un'unità di misura inerziale<br />
(IMU), una sonda di velocità<br />
del suono di Valeport, due<br />
antenne GNSS con correzioni<br />
RTK, e il modulo di interfaccia<br />
Sonar. Questo sistema, integrato<br />
con la piattaforma robotica,<br />
può essere utilizzato per diversi<br />
scopi che vanno dalla realizzazione<br />
di mappe batimetriche alla<br />
mappatura della distribuzione<br />
dell'habitat al monitoraggio di<br />
diversi tipi di impatti antropici e<br />
di inquinamento nella colonna<br />
d'acqua e nei fondali marini della<br />
zona lagunare.<br />
A destra, invece, si vede<br />
SWAMP che è stato riconfigurato<br />
per ospitare una coppia di<br />
sensori dedicati alla qualità e alle<br />
caratteristiche ottiche dell’acqua.<br />
Il primo è un analizzatore di nutrienti<br />
(SUNA V2 - Submersible<br />
Ultraviolet Nitrate Analyzer<br />
prodotto da Sea-Bird Scientific),<br />
strumento per il monitoraggio<br />
dei nutrienti in tempo reale. Il<br />
sensore misura la concentrazione<br />
di ioni nitrato in acqua e può<br />
fornire preziose informazioni<br />
sulla presenza e crescita del fitoplancton<br />
e sulle sue variazioni<br />
spazio-temporali. Il secondo è<br />
un analizzatore di spettro (ROX<br />
- Reflectance Box prodotto<br />
da JB Hyperspectral Devices<br />
GmbH) per l'acquisizione di<br />
dati di riflettanza superficiale.<br />
Tali dati possono essere utilizzati<br />
per comprendere la dinamica<br />
temporale delle proprietà ottiche<br />
di diversi tipi di acqua e della<br />
torbidità derivata dalla riflettanza,<br />
per mappare la vegetazione<br />
sommersa e per ricavare la profondità<br />
dell'acqua in acque otticamente<br />
poco profonde. Questi<br />
dati, oltre all’analisi in situ,<br />
servono per produrre dati di riferimento<br />
per la validazione dei<br />
dati satellitari (ad es. immagini<br />
iperspettrali di Sentinel-2).<br />
Il nuovo paradigma:<br />
la centralità del dato<br />
Il passaggio dalla pura ricerca in<br />
ambito robotico ad un approc-<br />
Fig. 4 – Il veicolo SWAMP in due diverse configurazioni (Multibeam echosounder a sinistra e sensori ROX e SUNA a destra) per la realizzazione<br />
del monitoraggio multisensoriale della laguna di Venezia nell’ambito del progetto Interreg IT HR InnovaMare (https://www.italycroatia.eu/web/innovamare).
REPORT<br />
cio “service-oriented” che prevede<br />
l’utilizzo delle piattaforme<br />
robotiche come tecnologie abilitanti<br />
per fornire servizi innovativi<br />
a potenziali stakeholders,<br />
siano essi altri gruppi di ricerca,<br />
piccole e medie imprese, o membri<br />
della società civile e delle amministrazioni<br />
locali, introduce<br />
un nuovo paradigma che pone al<br />
centro il dato. In questo contesto,<br />
dove i confini tra le diverse<br />
discipline sono sempre più labili,<br />
dove i gruppi di lavoro e di ricerca,<br />
come quello del CNR INM,<br />
sono sempre più eterogenei con<br />
esperti in robotica, fisica, ingegneria<br />
navale, oceanografia, dove<br />
vi è una crescente importanza<br />
delle attività di divulgazione e<br />
comunicazione, nonché della<br />
“citizen science” durante tutto<br />
il processo di ricerca e sviluppo<br />
tecnologico, occorre fare<br />
un cambio di prospettiva che<br />
guarda alla centralità del dato,<br />
elemento cardine di tutte le<br />
attività di ricerca, sul quale è<br />
possibile sviluppare nuovi servizi<br />
innovativi e prodotto di interesse<br />
per l’utilizzatore finale, destinatario<br />
del servizio stesso. Il dato<br />
diventa quindi il focus centrale<br />
attorno al quale da un lato si<br />
sviluppano le piattaforme robotiche,<br />
adattandole alle eventuali<br />
limitazioni o criticità ambientali<br />
in cui si troveranno ad operare, e<br />
dall’altro si definiscono le metodologie<br />
e le procedure di acquisizione,<br />
gestione e trattamento per<br />
ottenere dati che siano unici dal<br />
punto di vista dell’affidabilità,<br />
riproducibilità e risoluzione.<br />
La tematica dei dati, specialmente<br />
in questo contesto di piattaforme<br />
robotiche non standard,<br />
abbraccia sia i dati ambientali,<br />
cioè acquisiti mediante i sensori<br />
montati a bordo della piattaforma<br />
(profili di temperatura, morfologia<br />
del fondale marino, dati<br />
di conducibilità e temperatura<br />
per fare alcuni esempi), sia i dati<br />
robotici, cioè legati al comportamento<br />
e alla prestazione del veicolo<br />
stesso, alla sua navigazione e<br />
controllo (ad esempio livello della<br />
batteria, temperatura interna,<br />
velocità dei motori o andamento<br />
del rollio e dell'imbardata).<br />
Acquisire, gestire, analizzare e<br />
conservare entrambe queste due<br />
macrocategorie (dati ambientali<br />
e robotici) permette di arricchire<br />
il valore del dato stesso grazie<br />
alla loro ambivalenza: da un lato<br />
è possibile fare un controllo di<br />
qualità sui dati ambientali utilizzando<br />
le informazioni ricavabili<br />
dai dati robotici circa il comportamento<br />
della piattaforma in fase<br />
di acquisizione. Nel contempo,<br />
però, la conoscenza delle condizioni<br />
ambientali durante l'acquisizione<br />
dei dati può essere utilizzata<br />
per comprendere a fondo i<br />
comportamenti della piattaforma<br />
stessa ed, eventualmente, indurre<br />
sviluppi tecnologici al fine<br />
di rispondere in maniera efficace<br />
all’insorgere di guasti che si possono<br />
verificare in determinate<br />
condizioni di lavoro critiche o,<br />
ad esempio, permettere di modificare<br />
il comportamento degli<br />
algoritmi di guida e controllo<br />
in base alle condizioni marine<br />
e ambientali durante il funzionamento<br />
del robot, realizzando<br />
così metodologie di campionamento<br />
adattivo e aumentando<br />
la “situational awareness” della<br />
piattaforma robotica.<br />
Per raggiungere una gestione<br />
efficace dei dati e poter generare<br />
valore dal loro uso e riuso, è<br />
necessario affrontare numerose<br />
questioni che sono tuttora<br />
aperte, soprattutto per quel che<br />
riguarda i dati robotici. Sui dati<br />
ambientali già molto è stato fatto<br />
dal punto di vista della standardizzazione<br />
in quanto sono<br />
dati che hanno una tradizione<br />
storicamente più lunga. Si tratta<br />
quindi di partire da quanto è già<br />
presente per la parte ambientale<br />
e adattare le buone pratiche al<br />
caso specifico dei dati robotici.<br />
Le buone pratiche a cui si fa<br />
riferimento sono, ad esempio, i<br />
principi FAIR (Findable, Accessible,<br />
Interoperable, Reusable)<br />
(Wilkinson, 2016), per la gestione<br />
e la condivisione dei dati<br />
scientifici in modo che siano<br />
facilmente individuabili, accessibili,<br />
interoperabili e riutilizzabili<br />
da parte di chiunque ne abbia<br />
interesse o bisogno. L’implementazione<br />
pratica dei principi FAIR<br />
riconosce un ruolo fondamentale<br />
ai metadati. I metadati sono<br />
“dati che descrivono i dati”, cioè<br />
informazioni che forniscono dettagli<br />
importanti sui dati stessi.<br />
In una gestione FAIR dei dati<br />
scientifici, siano essi ambientali<br />
o robotici, il ruolo dei metadati<br />
è quello di garantire che i dati<br />
siano ben descritti, organizzati<br />
e facilmente trovabili, permettendo<br />
di comprendere rapidamente<br />
l'oggetto del set di dati e<br />
le modalità di accesso. Inoltre, i<br />
metadati ne facilitano la scoperta,<br />
semplificando il processo di<br />
integrazione e interoperabilità<br />
con altri dati. Infine, i metadati<br />
garantiscono la conservazione e<br />
il riuso dei dati, puntando a rafforzare<br />
la diffusione della scienza<br />
aperta.<br />
Con la crescente diffusione<br />
delle applicazioni di robotica<br />
marina e del numero di gruppi<br />
di ricerca che raccolgono grandi<br />
quantità di dati, l’implementazione<br />
dei principi FAIR diventa<br />
di fondamentale importanza,<br />
specialmente per dati e metadati<br />
robotici (Aracri, 2022). L'implementazione<br />
dei principi FAIR<br />
nella gestione di questi dati consentirà<br />
una maggiore accessibilità<br />
e condivisione tra gli esperti,<br />
migliorando la cooperazione e la<br />
collaborazione nel campo della<br />
robotica marina, contribuendo a<br />
migliorare la sicurezza delle missioni,<br />
e a garantire una maggiore<br />
precisione e affidabilità dei dati e<br />
dei risultati.<br />
Il gruppo di ricerca del CNR<br />
24 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
REPORT<br />
Fig. 5 – La figura rappresenta schematicamente la procedura sviluppata<br />
per generare file di dati in formato standard (NetCDF)<br />
partendo dai dati acquisiti da SWAMP (csv) e utilizzando alcuni<br />
script Python e dei database contenenti i metadati.<br />
INM è al lavoro per dare un<br />
contributo significativo a questa<br />
tematica, partendo dalla questione<br />
dei metadati. Attualmente si<br />
sta lavorando per identificare i<br />
nomi e gli attributi corretti per<br />
le variabili robotiche e ambientali<br />
seguendo, quando possibile,<br />
gli standard esistenti. Tali attributi<br />
sono tratti dalle convenzioni<br />
ACDD (Attribute for Climate<br />
and Data Discovery) per i<br />
metadati globali e CF (Climate<br />
and Forecast) per quelli relativi<br />
alle variabili (ambientali e robotiche,<br />
ove presenti). Lo scopo<br />
di tale lavoro è la definizione di<br />
un insieme minimo di metadati<br />
globali e di quelli relativi alle<br />
grandezze acquisite (definite in<br />
gergo "variabili" ambientali e<br />
robotiche) che siano necessari e<br />
sufficienti per descrivere chiaramente<br />
i dati della robotica marina,<br />
consentendo la loro scoperta<br />
e l'utilizzo da parte di potenziali<br />
stakeholder, cercando di evitarne<br />
un "cattivo uso" dovuto a<br />
incomprensioni o a mancanza<br />
di informazioni. Parallelamente<br />
al lavoro sui metadati, si è cominciato<br />
anche a lavorare su una<br />
prima bozza di definizione di un<br />
vocabolario condiviso per i nomi<br />
da attribuire alle variabili della<br />
robotica marina. Alcune variabili<br />
sono già presenti nella convenzione<br />
CF ma per altre variabili,<br />
specificatamente robotiche, non<br />
è presente un nome standard.<br />
Per attribuire nomi standard a<br />
queste variabili, si è mutuata la<br />
nomenclatura comunemente<br />
utilizzata nella comunità della<br />
robotica marina, vale a dire dalla<br />
terminologia introdotta da<br />
Fossen (1999) nel suo libro sui<br />
sistemi di controllo per i veicoli<br />
marini. Il passo successivo sarà<br />
quello di ampliare la discussione<br />
con la comunità robotica internazionale<br />
per cercare di raggiungere<br />
una standardizzazione della<br />
nomenclatura anche nel campo<br />
delle variabili robotiche.<br />
Prospettive future<br />
Lo scopo del lavoro sulla gestione<br />
FAIR dei dati, sia robotici<br />
sia ambientali, che il gruppo<br />
di ricerca del CNR INM sta<br />
sviluppando è ottenere una piattaforma<br />
robotica dotata di un’architettura<br />
per l’acquisizione dei<br />
dati che produca dati “FAIR by<br />
default”. Con questa ambiziosa<br />
definizione ci si riferisce alla<br />
pratica di garantire che i dati raccolti<br />
dai robot marini autonomi<br />
siano FAIR per progettazione,<br />
cioè che le procedure per l’acquisizione,<br />
la gestione e la condivisione<br />
dei dati siano integrate<br />
nella progettazione e nel funzionamento<br />
dei robot fin dall'inizio,<br />
piuttosto che essere un<br />
traguardo raggiunto in una fase<br />
successiva, con notevoli sforzi<br />
di post-processing. Raggiungere<br />
questo sfidante obiettivo implica<br />
molto lavoro svolto ex-ante,<br />
quando si inizia a progettare una<br />
campagna di acquisizione dati, e<br />
continua per tutto il ciclo di vita<br />
dei dati stessi. Per questo motivo<br />
è fondamentale avere un piano<br />
strutturato di gestione dei dati.<br />
Allo stato attuale, il gruppo di ricerca<br />
del CNR INM ha ideato e<br />
testato un primo esempio di procedura<br />
(Fig. 5), il più possibile<br />
automatizzata, per fare in modo<br />
che alla fine di una campagna<br />
sperimentale si possa con pochi<br />
e semplici passaggi ottenere dati<br />
grezzi che siano ad un alto livello<br />
di fairness, potenzialmente già<br />
pubblicabili in formato standard,<br />
e con tutti i metadati necessari<br />
per comprenderli e eventualmente<br />
riusarli (Motta, <strong>2023</strong>).<br />
Le prospettive future nell'ambito<br />
della robotica marina devono<br />
necessariamente considerare<br />
l’aspetto legato alla trattazione<br />
FAIR dei dati. L’uso delle piattaforme<br />
robotiche come abilitatori<br />
tecnologici di servizi innovativi<br />
sta portando alla raccolta di<br />
grandi quantità di dati, che richiedono<br />
una gestione efficiente<br />
per poter essere utilizzati al meglio.<br />
Riconoscere la centralità del<br />
dato mediante l'implementazione<br />
dei principi FAIR consente<br />
di facilitare l'archiviazione e la<br />
conservazione storica, la condivisione<br />
e il riuso di questi dati,<br />
aumentando sia il loro valore<br />
scientifico sia la capacità di svi-<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 25
REPORT<br />
luppo di politiche di gestione<br />
più sostenibili per l'ambiente<br />
marino, fondamentali<br />
per la salute del pianeta e<br />
dell'umanità. La creazione di<br />
standard e infrastrutture comuni<br />
per la gestione dei dati,<br />
basati sui principi FAIR,<br />
consentirà di integrare i dati<br />
provenienti da differenti<br />
fonti, anche non standard,<br />
rendendoli disponibili ad<br />
un pubblico più ampio di<br />
ricercatori, amministratori e<br />
cittadini. Inoltre, la robotica<br />
marina ha intrapreso un<br />
processo di miglioramento<br />
continuo e costante, grazie<br />
all'integrazione di sensori<br />
sempre più precisi e alla capacità<br />
dei robot di lavorare<br />
in modo cooperativo. Con<br />
questa nuova prospettiva, è<br />
così possibile contribuire in<br />
maniera fattiva e significativa<br />
allo sforzo globale di osservazione<br />
degli oceani, sostenuto<br />
e patrocinato anche dalle<br />
Nazioni Unite con il Decennio<br />
delle scienze oceaniche<br />
per lo sviluppo sostenibile<br />
(2021-2030), fondamentale<br />
per la salvaguardia dell’intero<br />
pianeta.<br />
Ringraziamenti<br />
L’autore sentitamente ringrazia<br />
tutti i colleghi del gruppo<br />
di robotica marina del Consiglio<br />
Nazionale delle Ricerche,<br />
Istituto di Ingegneria<br />
del Mare (CNR-INM) di<br />
Genova. Il prezioso lavoro<br />
di supporto e collaborazione<br />
è stato fondamentale per<br />
raggiungere gli importanti<br />
risultati descritti nel presente<br />
articolo.<br />
BIBLIOGRAFIA<br />
Aracri, S., Ferretti R., Motta C., Ferreira, F., Bibuli, De Pascalis F., Odetti,<br />
A., Bruzzone, G. and Caccia, M., OPEN SCIENCE IN MARINE RO-<br />
BOTICS. In BOOK OF ABSTRACTS (p. 96).<br />
Bibuli, M., Ferretti, R., Odetti, A., & Cosso, T. (2021, October). River<br />
Survey Evolution by means of Autonomous Surface Vehicles. In 2021 International<br />
Workshop on Metrology for the Sea; Learning to Measure Sea<br />
Health Parameters (MetroSea) (pp. 412-417). IEEE.<br />
Ferretti, R., Aracri, S., Bibuli, M., Bruzzone, G., Bruzzone, G., Caccia,<br />
M., ... & Odetti, A. (<strong>2023</strong>). Application of a highly reconfigurable surface<br />
robotic platform for freshwater plume characterization and sampling near<br />
tidewater glacier front in Arctic critical environment (No. EGU23-5514).<br />
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Fossen, T.I., 1999. Guidance and control of ocean vehicles. University of<br />
Trondheim, Norway, Printed by John Wiley & Sons, Chichester, England,<br />
ISBN: 0 471 94113 1, Doctors Thesis.<br />
InnovaMare, Project Interreg Italy - Croatia "InnovaMare -Developing innovative<br />
technologies for sustainability of Adriatic Sea" (ID: 10248782),<br />
https://www.italy-croatia.eu/web/innovamare, (Retrieved: 20.03.<strong>2023</strong>)<br />
Motta C., Ferretti R., Aracri S., Welcome to FAIR data in marine robotics’s<br />
documentation, https://corradomotta.github.io/FAIR-Data-in-Marine-Robotics/html/index.html#overall-picture<br />
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Odetti, A., Braga, F., Brunetti, F., Caccia, M., Marini, S., Matricardo, F.,<br />
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Odetti, A., Bruzzone, G., Altosole, M., Viviani, M., & Caccia, M. (2020).<br />
SWAMP, an Autonomous Surface Vehicle expressly designed for extremely<br />
shallow waters. Ocean Engineering, 216, 108205.<br />
Wilkinson, M.D., Dumontier, M., Aalbersberg, I.J., Appleton, G., Axton,<br />
M., Baak, A., Blomberg, N., Boiten, J.W., da Silva Santos, L.B., Bourne,<br />
P.E. and Bouwman, J., 2016. The FAIR Guiding Principles for scientific<br />
data management and stewardship. Scientific data, 3(1), pp.1-9.<br />
PAROLE CHIAVE<br />
robotica marina; AUV; ASV; monitoraggio ambientale; servizi innovativi;<br />
FAIR data<br />
ABSTRACT<br />
The article talks about the use of autonomous robotic platforms for the<br />
exploration and monitoring of critical marine environments. The National<br />
Research Council, Institute of Marine Engineering of Genoa, has developed<br />
a strong experience in this field and is moving towards a "service-oriented"<br />
approach for their use in different critical environments. In this context, the<br />
importance of environmental and robotic data is emphasized in the entire<br />
research and development process. Acquiring, managing, analyzing, and<br />
storing both the two macro categories of data in line with FAIR principles<br />
allows to enrich their value and contribute to the global effort to observe<br />
and protect the ocean.<br />
AUTORE<br />
Roberta Ferretti<br />
Roberta.ferretti@cnr.it<br />
Consiglio Nazionale delle Ricerche –<br />
Istituto di Ingegneria del Mare (CNR INM), Genova<br />
26 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
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<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 27
REPORT<br />
Un nuovo Rover per il monitoraggio<br />
e campionamento delle acque<br />
di Manuel Greco<br />
In questo articolo introduciamo una nuova concezione di veicolo anfibio basato su un metodo di<br />
propulsione innovativo. Il veicolo denominato MAR (Multipurpose Amphibious Rover), è in grado di operare<br />
in diversi ambienti passando dall’acqua alla terra e viceversa, modificando la posizione del baricentro delle<br />
culle all’interno delle ruote, senza dover cambiare il metodo di propulsione.<br />
Fig. 1 - MAR e Ground Station.<br />
In questi ultimi anni il monitoraggio<br />
dell’ambiente<br />
marino è un’attività che<br />
sta assumendo sempre maggiore<br />
importanza a fronte delle<br />
continue minacce causate sia<br />
dall’inquinamento dovuto<br />
allo sversamento di notevoli<br />
quantità di rifiuti plastici e<br />
dagli impatti del cambiamento<br />
climatico.<br />
Oggigiorno avere sotto controllo<br />
gli effetti dell’operato<br />
umano, sui laghi, mari e oceani,<br />
attraverso un’analisi dei<br />
principali parametri ambientali<br />
rappresenta un primo passo<br />
per poter mettere a punto strumenti<br />
di salvaguardia di tutela<br />
delle nostre acquee in generale.<br />
Grazie ai progressi della tecnologia,<br />
oggi abbiamo a disposizione<br />
molteplici strumenti che<br />
consentono di monitorare lo<br />
stato di salute dei mari, fiumi<br />
e laghi rilevando la presenza di<br />
materiali abbandonati in mare<br />
o sulla coste. Un esempio è<br />
dato dal rilevamento di rifiuti<br />
plastici che utilizza le immagini<br />
satellitari oppure riprese da<br />
veicoli unmanned come, i droni,<br />
attualmente gli strumenti<br />
più utilizzati.<br />
I veicoli maggiormente usati<br />
nel campo del monitoraggio<br />
marino possono essere divisi in<br />
due gruppi:<br />
• veicoli comandati a distanza,<br />
come nel caso dei ROV (Remotely<br />
Operated Vehicle)<br />
• veicoli completamente<br />
autonomi come gli AUV<br />
(Autonomous Underwater<br />
Vehicle).<br />
I sistemi ROV sono veicoli<br />
subacquei a controllo remoto.<br />
Sono controllati dalla superficie<br />
tramite un cavo ombelicale,<br />
quindi necessitano di<br />
un operatore che ne guidi i<br />
movimenti. I ROV possono<br />
essere utilizzati per ispezionare<br />
i fondali marini, in operazioni<br />
di recupero o ispezioni delle<br />
condutture etc.<br />
I veicoli AUV rispetto ai droni<br />
a controllo remoto ROV<br />
hanno la peculiarità di essere<br />
autonomi e di gestire le operazioni<br />
con molte più libertà<br />
di movimento. Se nel ROV il<br />
cavo ombelicale serve anche<br />
nel recupero, l’AUV è in grado<br />
di dirigersi autonomamente<br />
28 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
REPORT<br />
verso la nave d’appoggio.<br />
Su questi veicoli è possibile<br />
installare sensori, di cui i più<br />
usati sono:<br />
• L'ecoscandaglio portatile a<br />
singolo fascio (Single-Beam<br />
Echo Sounder) è uno strumento<br />
preposto alla misura<br />
della profondità del fondale<br />
marino. Dai dati acquisiti si<br />
ottengono informazioni sia<br />
sulla profondità che sul profilo<br />
del fondale;<br />
• L'ecoscandaglio multifascio<br />
(Multi-Beam Echo Sounder)<br />
consente di avere una mappatura<br />
di alta definizione del<br />
fondale marino investigato.<br />
Rispetto ad un normale<br />
ecoscandaglio single-beam,<br />
questa tecnica è in grado di<br />
acquisire una maggiore quantità<br />
di dati nella stessa unità<br />
di tempo;<br />
• l sonar a scansione laterale<br />
(Side Scan Sonar ) permettono<br />
di descrivere la morfologia<br />
del fondale, oltre alla ricerca<br />
di relitti, corpi sommersi e<br />
strutture artificiali emergenti<br />
dal fondale;<br />
• Il Profilatore Sismico è un<br />
tipo di Echosounder che<br />
permette di identificare la<br />
sequenza litostratigrafica presente<br />
sotto il fondale marino<br />
ottenendo allo stesso tempo<br />
informazioni sulle stratificazioni<br />
sedimentarie relative al<br />
tipo di materiale;<br />
Fig. 2 - Corpo Centrale e culle del MAR.<br />
• Il magnetometro è una tipologia<br />
di sensore adatto<br />
all’individuazione di oggetti<br />
metallici e non. Lo studio del<br />
campo magnetico terrestre e<br />
delle risposte magnetiche dei<br />
materiali presenti sui fondali<br />
permette di risalire a forma,<br />
dimensioni e profondità di<br />
oggetti sepolti. La prospezione<br />
magnetica viene generalmente<br />
impiegata per indagini<br />
petrolifere e minerarie, ricerca<br />
di oggetti metallici sepolti,<br />
rilievi in aree a rischio di<br />
inquinamento da rifiuti ed<br />
indagini archeologiche.<br />
A questi si va ad unire una<br />
terza tipologia di veicolo che<br />
prende spunto da quelli già impiegati<br />
per le esplorazioni della<br />
superficie di Luna e Marte,<br />
che sono i Rover. Nell’articolo<br />
tratteremo nel dettaglio il veicolo<br />
denominato MAR (Multipurpose<br />
Amphibious Rover)<br />
sviluppato dal reparto di R&D<br />
del Gruppo Se.Te.L di Roma,<br />
Società di Ingegneria del Supporto<br />
Logistoco che opera sul<br />
territorio dal 1973.<br />
Principio di funzionamento<br />
L’oggetto in esame è un sistema<br />
anfibio – MAR (Multipurpose<br />
Amphibious Rover), composto<br />
da una piattaforma, il Rover e<br />
da una Ground Station, la stazione<br />
terrestre per il pilotaggio,<br />
vedi Error: Reference source<br />
not found.<br />
Il funzionamento del Rover è<br />
basato sul principio fisico del<br />
pendolo. Le due ruote esterne,<br />
indipendenti, contengono al<br />
proprio interno dei pendoli,<br />
che oscillando intorno ad<br />
un'asse centrale, sono in grado<br />
di spostare il baricentro della<br />
ruota. In particolare, il pendolo<br />
è composto dalle culle presenti<br />
all’interno delle ruote, queste<br />
ultime ospitano sia le batterie<br />
di alimentazione dei motori<br />
che i motori stessi, la cui funzione<br />
è quella di far muovere le<br />
culle rispetto alla ruota. Quindi,<br />
quanto più elevato sarà il<br />
peso del pendolo e la distanza<br />
dalla normale del centro ruota,<br />
tanto più si genererà una coppia<br />
che di conseguenza muoverà<br />
il veicolo.<br />
Le dimensioni delle ruote<br />
esterne sono tali da permettere<br />
il galleggiamento del veicolo e<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 29
REPORT<br />
Fig. 3 - MAR in ambiente paludoso.<br />
quindi di operare sia su terreno<br />
che in acqua, senza cambiare<br />
assetto. Inoltre, può muoversi<br />
su qualsiasi tipo di superficie<br />
mista, intermedia, come acquitrini,<br />
neve, fango, offrendo una<br />
capacità di movimentazione in<br />
ambienti definiti “borderline”<br />
che normalmente richiedono<br />
veicoli specializzati.<br />
La ruota in cui si muove il<br />
pendolo quindi funge da:<br />
• sistema di trazione, esercitando<br />
una spinta su terra nella<br />
parte inferiore di contatto al<br />
suolo o da organo di spinta<br />
in acqua;<br />
• Sistema di direzione del veicolo;<br />
ruotando la sola ruota<br />
destra, il Rover girerà a sinistra,<br />
viceversa ruotando<br />
la sola ruota sinistra girerà<br />
verso destra, modulando la<br />
differente velocità di rotazione<br />
delle ruote si potranno<br />
ottenere differenti raggi di<br />
curvatura;<br />
• contenitore sigillato del carico<br />
utile, gli organi di trazione<br />
della culla/pendolo sono collocati<br />
nella parte bassa della<br />
ruota sigillata, lasciando una<br />
parte dello spazio disponibile<br />
ai carichi utili;<br />
• supporto flottante, la ruota ha<br />
un volume interno sigillato<br />
di circa 500 litri, con un<br />
peso lordo di circa 120 kg,<br />
questo gli consente buoni<br />
margini di galleggiabilità.<br />
Inoltre il veicolo presenta un<br />
basso centro di gravità (CoG)<br />
che assicura una certa stabilità<br />
durante il rotolamento. In caso<br />
di ribaltamento è in grado di<br />
ritornare in posizione originaria<br />
automaticamente.<br />
ELEMENTI PRINCIPALI<br />
DELLA STRUTTURA<br />
I principali elementi che costituiscono<br />
il Rover sono le due<br />
ruote esterne, l’asse centrale,<br />
il pendolo, il gruppo trasmissione<br />
centrale, le palette come<br />
organi di spinta in acqua ed<br />
infine il pacco batterie. Le due<br />
ruote esterne sono realizzate in<br />
polietilene ad alta densità, un<br />
materiale leggero e resistente<br />
allo stesso tempo agli agenti<br />
chimici, come acidi e alcali.<br />
Le due ruote hanno un’elevata<br />
robustezza, flessibilità e una<br />
significativa leggerezza. Infatti,<br />
per dare un’adeguata mobilità<br />
al Rover è necessario che le<br />
ruote siano leggere e il pendolo<br />
pesante.<br />
Le due ruote sono collegate tra<br />
loro tramite un asse centrale, la<br />
cui funzione è quella di garantire<br />
la rotazione indipendente<br />
dei tre corpi. Sia le due ruote<br />
esterne che il corpo centrale,<br />
devono potersi muovere in<br />
modo indipendente per garantire<br />
la stabilizzazione del<br />
veicolo. Come sottolineato in<br />
precedenza, il sistema pendolo<br />
costituito da due elementi<br />
chiamati “culle” è l’elemento<br />
centrale della progettazione.<br />
La sua importanza risiede nel<br />
creare la coppia necessaria ad<br />
innescare il movimento del<br />
Rover.<br />
Caratteristiche del MAR<br />
Il MAR (Multipurpose Amphibious<br />
Rover), non è una<br />
nave, né uno scafo con le ruote<br />
o un auto con lo scafo, ma un<br />
veicolo che si sposta dall'acqua<br />
alla terra e viceversa senza cambiare<br />
il metodo di propulsione,<br />
che essendo elettrica è molto<br />
efficiente con un consumo<br />
energetico molto basso che lo<br />
rende adatto per applicazioni<br />
ecologiche.<br />
Le due ruote esterne dotate di<br />
lame di plastica o pseudopinne<br />
permettono una propulsione<br />
e quindi il movimento in<br />
acqua. Le ruote si muovono<br />
indipendentemente permettendo<br />
quindi di far ruotare il<br />
Rover e dirigere la spinta dove<br />
richiesto. Questa caratteristica<br />
è fondamentale per orientare<br />
il Rover in direzione opposta<br />
allo scarroccio (ossia al vettore<br />
combinato composto dal vento<br />
e dalle correnti) e permettergli<br />
di mantenere il punto in acqua<br />
con la precisione ottenuta dal<br />
sistema di geolocalizzazione<br />
(tipicamente il GPS stesso). Di<br />
seguito un elenco dei principali<br />
vantaggi del MAR:<br />
30 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
• Caratteristiche anfibie senza<br />
cambiare configurazione;<br />
• Ecologico perché basato su<br />
propulsione elettrica;<br />
• Elevata autonomia dovuta al<br />
bassissimo consumo energetico<br />
richiesto per spostarsi;<br />
• Basso impatto ambientale:<br />
le grandi ruote e il fattore<br />
galleggiamento garantiscono:<br />
un largo appoggio su terreni<br />
molli, cedevoli o innevati; la<br />
capacità di intervento negli<br />
ambienti acquitrinosi con ridotto<br />
impatto sulla flora sottostante;<br />
basso inquinamento<br />
acustico grazie all’elevata<br />
silenziosità;<br />
• Elevata stabilità grazie al<br />
basso centro di gravità che<br />
lo rende stabile anche su superfici<br />
con elevate pendenze<br />
trasversali e resistente anche<br />
in condizioni di mare mosso<br />
(può operare come boa mobile);<br />
• Capacita di antiribaltamento<br />
derivante dal bassissimo baricentro;<br />
• La sua forma simmetrica permette<br />
di orientare il vettore<br />
di propulsione esattamente<br />
in opposizione al vettore risultante<br />
dal vento e dalle correnti,<br />
consentendogli di mantenere<br />
il "punto nave" senza<br />
complesse eliche di timone<br />
o senza oscillare intorno alla<br />
corda dell'ancora. In queste<br />
situazioni può mantenere (e<br />
recuperare) la posizione con<br />
la precisione del sistema GPS<br />
installato;<br />
• Le ruote polimeriche sono<br />
un Radome naturale e quindi,<br />
una volta esclusi i sensori<br />
visivi che devono necessariamente<br />
essere esterni, la maggior<br />
parte dell'elettronica può<br />
essere installata all'interno,<br />
riducendo i costi di protezione<br />
e contribuendo con il suo<br />
peso alla propulsione;<br />
• Elevata direzionalità: può<br />
ruotare su se stesso sia su terra<br />
che in acqua;<br />
• Non risente di fenomeni<br />
meteorologici quali pioggia,<br />
grandine, nebbia o neve;<br />
• Economico rispetto a veicoli<br />
con caratteristiche equivalenti.<br />
Payload<br />
Il Rover ha la possibilità di<br />
trasportare carichi utili sia nelle<br />
culle all’interno delle ruote che<br />
nel corpo centrale tra le due<br />
ruote. Il vantaggio di posizionare<br />
il carico nelle culle è rappresentato<br />
dalla generazione di<br />
una maggiore coppia e, quindi,<br />
una migliore spinta per attuare<br />
il movimento. Le aree esterne<br />
come il corpo centrale possono<br />
essere equipaggiate con sensori<br />
specifici per il monitoraggio<br />
dei parametri dello stato di<br />
salute delle acque quali, temperatura,<br />
pH, conducibilità ed<br />
altri. È possibile anche integrare<br />
attrezzature opportune per<br />
effettuare il prelievo di campioni<br />
di acqua o materiali-sostanze<br />
che galleggino su di essa.<br />
Considerazioni generali<br />
È facile intuire che il MAR<br />
possa essere usato in diversi<br />
ambiti per la ricerca sui temi<br />
citati in precedenza.<br />
Una volta acquisite le informazioni<br />
provenienti dalla sensoristica,<br />
si pone il problema della<br />
loro integrazione (data fusion),<br />
specialmente in presenza di<br />
sensori quali, multispettrale o<br />
iperspettrale che generano una<br />
mole di dati che può essere<br />
analizzata in una visione di<br />
“Big data”.<br />
Il numero di dati potenzialmente<br />
raccolti dal MAR è<br />
elevatissimo, per cui risulta<br />
complesso l’invio di questi<br />
in tempo reale dal veicolo ad<br />
unità di processo poste a terra.<br />
Anche l’utilizzo di reti 5G non<br />
garantisce un flusso idoneo di<br />
dati e contemporaneamente ha<br />
costi di implementazione e di<br />
utilizzo elevati. Risulta quindi<br />
complesso e dispendioso effettuare<br />
questo calcolo a distanza<br />
mentre risulta conveniente<br />
sintetizzare sul MAR stesso le<br />
informazioni tramite opportuni<br />
algoritmi.<br />
A questa sfida il MAR risponde<br />
con la sua capacità fisica di<br />
disporre di spazio, di carico e<br />
di potenza elettrica per ospitare<br />
l’elettronica necessaria al<br />
computo dei dati acquisiti in<br />
real-time, inviando il risultato<br />
dell’analisi agli operatori al fine<br />
di intervenire tempestivamente.<br />
PAROLE CHIAVE<br />
MAR; ROV; AUV Rover;<br />
monitoraggio delle acque<br />
ABSTRACT<br />
We want to highlight the amphibious<br />
characteristics of the MAR vehicle (Multipurpose<br />
Amphibious Rover) through<br />
a deep analysis of its components and<br />
relating potentiality. MAR, thanks to<br />
its high versatility, can be used in several<br />
environments as platform both monitoring<br />
that carrying payloads such as<br />
sensors and electronic devices. It is particularly<br />
stable when moving on land,<br />
shallow water, snow and, therefore, in all<br />
those environments defined as “borderline”<br />
due to its low center of gravity. A<br />
key element of this vehicle is the polyethylene<br />
with which the external wheels<br />
are made allowing the rover to be very<br />
light. This feature would avoid damaging<br />
the marine flora and any submerged<br />
archaeological remains.<br />
AUTORE<br />
Dott. Manuel Greco<br />
m.greco@setelgroup.it
REPORT<br />
Tevere Cavo<br />
Un progetto urbano per Roma<br />
di Antonino Saggio, Gaetano de Francesco<br />
Fig. 1 - Vista prospettica di Tevere cavo nei pressi di Ponte Milvio a cura di Livia Cavallo e Valerio Perna.<br />
Il contributo fa seguito alla partecipazione all’evento TECHNOLOGY FOR<br />
ALL 2022, tenutosi a Roma dal 21 al 23 novembre 2022. A conclusione<br />
della prima giornata di workshop, nella sessione “Testimonianze attive in<br />
sala presentazioni Baja", Antonino Saggio e Gaetano De Francesco sono<br />
intervenuti presso lo Scalo de Pinedo, per delineare alcune strategie per<br />
Roma sulla base della valorizzazione del Tevere, inteso come grande<br />
infrastruttura ecologica nella città costruita. Si tratta di una occasione<br />
enorme per innestare decine di micro-progetti nelle sue prossimità,<br />
in aree abbandonate e connetterle in un disegno capace di iniettare<br />
nuove dinamiche sociali, innovazioni tecnologiche e ambientali e forze<br />
economiche necessarie alla città. Roma infatti è una delle pochissime<br />
città capitali al mondo che non ha ancora investito sulla sua grande<br />
risorsa del Fiume che la attraversa, trattandolo solo come fonte di<br />
criticità invece che quale grande opportunità per il suo futuro.<br />
Dal marzo 2012 la<br />
Cattedra del professor<br />
Saggio 1 , ha lavorato<br />
alla proposta denominata<br />
Tevere cavo Una infrastruttura<br />
di nuova generazione per Roma<br />
tra passato e futuro. Si tratta<br />
di un progetto urbano che ha<br />
visto coinvolti circa trecento<br />
tra dottorandi, laureandi e<br />
giovani studenti-architetti e<br />
che intende mettere a sistema<br />
una serie di vuoti urbani e di<br />
aree sottoutilizzate a Roma.<br />
Interessa in particolare la parte<br />
della città che segue l’andamento<br />
del Tevere dalla diga<br />
di Castel Giubileo alla porta<br />
di Piazza del Popolo e che è<br />
racchiusa dai grandi colli di<br />
Monte Mario ad ovest e di<br />
32 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
REPORT<br />
Monte Antenne ad est.<br />
La convinzione che muove Tevere<br />
Cavo è che a Roma, come<br />
in altre grandi città del mondo,<br />
il fiume possa rappresentare una<br />
infrastruttura per ridirezionare<br />
lo sviluppo: dall’espansione urbana<br />
con il continuo consumo<br />
di suolo agricolo, al recupero e<br />
rivitalizzazione dei tanti vuoti<br />
urbani e brown areas. Tali aree<br />
sono attualmente intrappolate<br />
dentro la città costruita senza<br />
possibilità di rigenerazione, se<br />
non si investe in una grande<br />
infrastruttura - come il Tevere<br />
in questo caso - che ne favorisca<br />
il rilancio. Inoltre le emergenze<br />
idriche in vario modo connesse<br />
al cambiamento climatico e al<br />
fiume stesso e le emergenze ambientali<br />
si possono trasformare<br />
da crisi in risorse, attraverso la<br />
creazione di ambiti territoriali<br />
sempre più ecologici e sostenibili.<br />
Il progetto Tevere Cavo si ricollega,<br />
fisicamente e metodologicamente<br />
ai precedenti Roma<br />
a Venire (1999-2006), Urban<br />
Voids (2007-2010) e Urban Green<br />
Line (2010-2013) e ai successivi<br />
Unlost Territories (2016-<br />
2019) e Aniene Rims (in corso)<br />
che interessano altri quadranti<br />
di Roma. Se nei progetti Urban<br />
Green Line e UnLost Territories<br />
una nuova linea tranviaria assume<br />
il ruolo di catalizzatore<br />
di una serie di intenti e scopi,<br />
in questa proposta è il Tevere<br />
l’elemento sistemico. Un Tevere<br />
su cui scorre la storia stessa della<br />
città e forse il suo futuro.<br />
È così che si immagina un nuovo<br />
paesaggio urbano lungo le<br />
sue sponde, un paesaggio che<br />
funge da infrastruttura di nuova<br />
generazione e i cui effetti delle<br />
opere non sono circoscritti al<br />
lungofiume, ma si riverberino<br />
in aree molto più estese.<br />
Non si elabora però un grande<br />
masterplan urbano, con un disegno<br />
calato dall’alto. Al contrario<br />
Fig. 2 - Mappa d’insieme di Tevere Cavo.<br />
si parte da quelli che sono i più<br />
minuti vuoti urbani, dalle aree<br />
interstiziali, da aree dismesse e<br />
sottoutilizzate e dalle più estese<br />
brown areas secondo un approccio<br />
che si potrebbe definire<br />
bottom-up.<br />
Tali aree – circa cento – sono<br />
state censite all’interno di una<br />
mappa condivisa disponibile<br />
online (https://rb.gy/47jcm).<br />
Per ognuna è stato sviluppato<br />
un programma d’uso, scaturito<br />
da ricerche sul territorio, alle<br />
volte da confronti con associazioni<br />
locali, altre volte da<br />
semplici intuizioni, da cui è derivato<br />
il progetto architettonico.<br />
L’insieme di questi progetti crea<br />
una costellazione di interventi<br />
diffusi capillarmente nell’area<br />
di studio che potrebbero generare<br />
nuove attività e nuove<br />
economie, frutto di partenariati<br />
pubblico-privato – che si pensa<br />
rappresentino l’unica soluzione<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 33
REPORT<br />
Fig. 3 - Side by Side: attivazione di processi microprogettuali sulle sponde del Tevere tra il ponte della musica e lo scalo de Pinedo . Livia<br />
Cavallo, Silvia Di Marco, Giuseppina Rubino.<br />
Fig. 4 - Communication bridge: passaggio, info point, centro per la comunicazione, ai piloni<br />
abbandonati del ponte Bailey presso il Ponte Flaminio. Valeria Perna.<br />
per attivare importanti processi<br />
di trasformazione del territorio.<br />
Il Tevere diventa così il vettore<br />
che mette a sistema queste aree<br />
e i progetti sviluppati in esse,<br />
che li riammaglia e li interconnette<br />
e che funge da infrastruttura,<br />
una infrastruttura di<br />
nuova generazione.<br />
Ma cosa intendiamo?<br />
A nostro avviso una infrastruttura<br />
di nuova generazione è<br />
innanzitutto una infrastruttura<br />
che non fa una sola cosa. La<br />
multifunzionalità (1. Multitasking)<br />
è infatti la prima delle<br />
cinque caratteristiche fondamentali<br />
su cui si basa la nuova<br />
infrastruttura-Tevere. Il Tevere<br />
è considerato poi un sistema<br />
ambientale (2. Green System).<br />
Dunque può essere trasformato<br />
in un corridoio ecologico dove<br />
far prolificare flora e fauna, che<br />
contribuisca ad innestare cicli<br />
attivi di bonifica e disinquinamento<br />
e alla mitigazione del<br />
rischio inondazione attraverso<br />
ponds, vasche di laminazione<br />
waterscape e wetland park.<br />
La nuova infrastruttura deve<br />
34 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
REPORT<br />
Fig. 5 - LOGICA - ECO - LOGICA: parco produttivo e disinquinante dell’Inviolatella Borghese. Matteo Benucci, Carmelo Radeglia, Alessandro Rosa.<br />
inoltre fornire una mobilità di<br />
qualità (3. Slowscape), lenta,<br />
ciclopedonale e magari sull’acqua,<br />
durante la quale godere dei<br />
diversi scenari che si incontrano<br />
e dei fantastici panorami romani,<br />
una mobilità alternativa alla<br />
cosiddetta mobilità pesante. E<br />
deve creare cittadinanza, rappresentare<br />
cioè concretamente<br />
la sfera pubblica e consentire<br />
l’identificazione in valori comuni,<br />
infondendo il valore dello<br />
spazio pubblico (4. Citizenship).<br />
Non è escluso poi che questo<br />
paesaggio sia dotato di tecnologie<br />
all’avanguardia. Le nostre<br />
infrastrutture possono essere<br />
portatrici di informazioni (5.<br />
Information Technology Foam)<br />
primarie su loro stesse o ad<br />
esempio raccogliere informazioni<br />
in tempo reale, contribuire<br />
alla creazione di banche dati e<br />
modelli interpretativi, attuativi<br />
e gestionali, per quella che<br />
comunemente viene definita la<br />
smart city.<br />
Ad esempio il Tevere può essere<br />
popolato di droni acquatici<br />
e volanti con il compito di<br />
monitorare la qualità dell’aria<br />
e dell’acqua e concorrere<br />
alla purificazione della rete<br />
idrografica insieme ai giardini<br />
fito-depuranti e a centrali per il<br />
trattamento dell’acqua.<br />
È in questa logica che nascono<br />
progetti come Syde by Syde (fig.<br />
Fig. 6 - PARK [ing]: snodo per lo sviluppo del trasporto inter- modale pubblico sostenibile ed il biomonitoraggio<br />
dell’inquinamento capace di produrre ossigeno ed energia elettrica. Valerio Galeone.<br />
Fig. 7 - Ex.[PO] Nuovo ponte alle fornaci di Castel Giubileo: centro tecnologico per lo sviluppo<br />
delle sperimentazioni costruttive. Liborio Sforza.<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 35
REPORT<br />
Fig. 8 - L.A.S.T.R.A.: laboratorio analisi sperimentale tratta- mento ricerca acqua. Francesco<br />
Vantaggiato.<br />
3) che punta all'attivazione di<br />
microprogettualità sulle sponde<br />
del Tevere e alla riqualificazione<br />
di Scalo de Pinedo; Communication<br />
bridge (fig. 4) edificioattraversamento<br />
che riusa i<br />
piloni abbandonati del ponte<br />
Bailey presso il Ponte Flaminio<br />
e promuove la mobilità sostenibile;<br />
LOGICA-ECO_LOGICA,<br />
(fig.5) parco sottratto alle mafie<br />
presso l’Inviolatella Borghese<br />
che dall’unione di tecnologie<br />
fotovoltaiche e tecniche di<br />
ingegneria naturalistica produce<br />
energia e contribuisce alla<br />
depurazione dell’acqua; PARK<br />
[ing] (fig. 6), snodo per lo sviluppo<br />
del trasporto pubblico<br />
inter-modale sostenibile ed il<br />
bio-monitoraggio dell’inquinamento,<br />
capace di produrre<br />
ossigeno ed energia elettrica nei<br />
pressi del Villaggio Olimpico;<br />
Ex.[PO] (fig. 7), il centro tecnologico<br />
per lo sviluppo delle<br />
sperimentazioni costruttive che<br />
si configura come un nuovo<br />
ponte alle fornaci di Castel<br />
Giubileo; L.A.S.T.R.A. (fig.8),<br />
laboratorio di ricerca e di analisi<br />
per il trattamento dell’acqua nei<br />
pressi di Ponte Flaminio.; Water<br />
playground (fig. 9) sistema di<br />
attrezzature ludiche e fitodepuranti<br />
lungo le sponde del fiume.<br />
Questi progetti, solo alcuni di<br />
una ben più lunga lista, sono<br />
pensati per essere realizzati in<br />
maniera incrementale nel tempo<br />
affinché la trasformazione<br />
urbana possa essere sostenibile<br />
anche dal punto di vista economico,<br />
costruita un piccolo pezzo<br />
alla volta e crescere così nel<br />
tempo fino al suo compimento.<br />
Il progetto, presentato in diverse<br />
occasioni in Italia e all’estero,<br />
ha dato vita alla omonima pubblicazione<br />
Tevere cavo una infrastruttura<br />
di nuova generazione<br />
per Roma tra passato e futuro che<br />
presenta circa cinquanta delle<br />
proposte a scala urbana e architettonica<br />
sviluppate nei Laboratori<br />
di Progettazione Architettonica<br />
e Urbana IV, Progettazione<br />
assistita dal computer - CAAD,<br />
le tesi di Laurea e alcune dissertazioni<br />
dottorali, dall’anno<br />
2012 al 2018. 2<br />
Si rimanda alla pagina http://<br />
www.arc1.uniroma1.it/saggio/<br />
TevereCavo/ per ulteriori approfondimenti.<br />
Fig. 9 - Water playground: sistema di felicità urbana per la fitodepurazione e la riconquista<br />
del Tevere. Michela Falcone.<br />
NOTE DI CHIUSURA<br />
1 Il professore Antonino Saggio è professore<br />
ordinario in Progettazione architettonica<br />
e urbana presso il Dipartimento di<br />
Architettura e Progetto, presso la Facoltà<br />
di Architettura dell’Università degli Studi<br />
di Roma La Sapienza.<br />
2 Cfr. Antonino Saggio and Gaetano De<br />
Francesco (ed.),Tevere cavo una infrastruttura<br />
di nuova generazione per Roma<br />
tra passato e futuro. Progetto urbano della<br />
cattedra di Progettazione Architettonica e<br />
Urbana Facoltà di Architettura “Sapienza”.<br />
Università di Roma prof. arch. Antonino<br />
Saggio, Raleigh, Lulu.com, III edit. 2018.<br />
36 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
REPORT<br />
Fig. 10 - Eco District Park: Parco Urbano, Distretto industriale e Centro per l’educazione al tema del riciclo tra Collina Fleming e Tor<br />
di Quinto. Alessandro Perosillo.<br />
PAROLE CHIAVE<br />
Tevere Cavo; infrastrutture;<br />
smart city; greentechnologies;<br />
acqua; vuoti urbani<br />
ABSTRACT<br />
The contribution follows the participation<br />
in the TECHNOLOGY FOR ALL<br />
2022 event held in Rome from 21 to 23<br />
November 2022. At the end of the first<br />
day of the workshop, in the session "Active<br />
testimonials in the Baja presentation<br />
room", Antonino Saggio and Gaetano<br />
De Francesco spoke at the Scalo de<br />
Pinedo, to outline some strategies for<br />
Rome based on the enhancement of<br />
the Tiber, understood as a large ecological<br />
infrastructure in the built city, in a<br />
design capable of injecting new social<br />
dynamics, technological and environmental<br />
innovations and the economic<br />
forces necessary for the city.Rome in fact<br />
it is one of the very few capital cities in<br />
the world that has not yet invested in its<br />
great resource of the River that crosses<br />
it, treating it only as a source of criticality<br />
rather than a great opportunity for<br />
its future.<br />
AUTORE<br />
Antonino Saggio<br />
Architetto Professore ordinario,<br />
antonino.saggio@uniroma1.it<br />
Professore ordinario in composizione<br />
architettonica e urbana<br />
Dipartimento di architettura e progetto<br />
“Sapienza” Università degli<br />
Studi di Roma<br />
Gaetano De Francesco<br />
Architetto PhD, gaetano.defrancesco@uniroma1.it<br />
Assegnista di ricerca - Dipartimento<br />
di architettura e progetto “Sapienza”<br />
Università degli Studi di Roma<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 37
INTERVISTA<br />
Intervista a Giuseppe Mario Patti Managing<br />
Director di PROTEO Technologies<br />
A cura della Redazione<br />
<strong>GEOmedia</strong> intervista<br />
Giuseppe Mario Patti<br />
Managing Director di<br />
PROTEO Technologies per<br />
approfondire il concept di<br />
lavoro dietro all'azienda<br />
e ai servizi offerti<br />
nell'ambito della gestione<br />
dei servizi idrici.<br />
Un po di storia…Come<br />
nasce la PROTEO Technologies?<br />
PROTEO Control Technologies<br />
è una PMI Innovativa che<br />
nasce nel 2014 per governare<br />
l’innovazione delle Utilities<br />
che gestiscono servizi a rete,<br />
in un contesto orientato alla<br />
salvaguardia delle risorse ambientali<br />
ed al miglioramento dei<br />
servizi al cittadino attraverso<br />
l’utilizzo integrato di nuove<br />
tecnologie e metodologie informatiche.<br />
Fig. 1 - SCADA Control Center.<br />
Quale è la vostra missione?<br />
Proteo fa leva sull’innovazione<br />
digitale per ridurre il Water<br />
Digital divide nelle Utilities<br />
dell’acqua.<br />
Quali servizi e prodotti sono<br />
sviluppati da PROTEO Technologies?<br />
L’approccio utilizzato per risolvere<br />
i problemi dell’industria<br />
dell’acqua, ha portato Proteo<br />
CT a perseguire una strategia<br />
di sviluppo di integrazione<br />
delle piattaforme di conoscenza<br />
utilizzate, quali ad es. GIS,<br />
hardware e software per<br />
telecontrollo, software<br />
di gestione di data base,<br />
modelli di simulazione<br />
idraulica, sistemi esperti,<br />
software per asset management.<br />
Proteo CT promuove la<br />
valorizzazione degli investimenti<br />
realizzati dal<br />
Cliente nel tempo, proponendosi<br />
come system<br />
integrator di soluzioni<br />
hardware e software già<br />
in possesso del Cliente<br />
e salvaguardando così<br />
il patrimonio di conoscenze<br />
e competenze acquisito nel<br />
tempo.<br />
Per poter fare attività di system<br />
integration, Proteo CT si è<br />
strutturata acquisendo competenze<br />
e conoscenze nel campo<br />
dei diversi sistemi SCADA e<br />
software di supervisione e controllo<br />
e sui sistemi informativi<br />
di gestione delle utenze, dei dati<br />
territoriali, etc…<br />
Le consulenze erogate da Proteo<br />
CT hanno supportato i<br />
propri Clienti a raggiungere i<br />
seguenti obiettivi:<br />
• conseguire significativi risparmi<br />
delle risorse idriche ed<br />
energetiche, sempre più preziose,<br />
ottimizzandone l’uso<br />
• migliorare il livello di servizio<br />
agli utenti<br />
• recuperare personale da attività<br />
di routine, e quindi<br />
migliorare la produttività<br />
aziendale<br />
• tenere sotto controllo i costi<br />
industriali di produzione e<br />
distribuzione dell’acqua<br />
• recuperare le perdite in rete,<br />
salvaguardando le risorse<br />
idriche<br />
• procedurare e velocizzare gli<br />
interventi manutentivi sulla<br />
rete e sugli impianti.<br />
Le soluzioni proposte si caratterizzano<br />
per l’uso integrato di<br />
piattaforme tecnologiche che<br />
sinergicamente contribuiscono<br />
alla gestione delle Utilities e<br />
alla salvaguardia delle risorse<br />
ambientali.<br />
In questi anni Proteo CT ha<br />
maturato esperienza nel campo<br />
dell’automazione e del controllo<br />
38 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
INTERvISTA<br />
di grandi sistemi idrici. Ha<br />
sviluppato soluzioni innovative<br />
per la gestione informatizzata<br />
di reti tecnologiche e ha fornito<br />
consulenza specialistica per<br />
l’ottimizzazione della gestione e<br />
la pianificazione delle strategie<br />
di conduzione delle reti. Oggi<br />
si propone ai Clienti come partner<br />
tecnologico e come integratore<br />
di sistemi.<br />
La partnership per la ricerca<br />
con il consorzio Etna Hitech<br />
assicura l’innovazione continua<br />
delle soluzioni proposte.<br />
I principali mercati di riferimento<br />
cui l’azienda si rivolge<br />
sono:<br />
• Gestori del Servizio Idrico<br />
Integrato (acqua, fognature,<br />
depurazione)<br />
• Gestori reti di distribuzione<br />
gas<br />
• Gestori reti irrigue<br />
• Gestori di servizi a rete<br />
(illuminazione pubblica, distribuzione<br />
elettrica, ecc)<br />
• Industria (petrolchimico,<br />
etc…)<br />
• Industrie nel comparto delle<br />
energie alternative<br />
Quale futuro per PROTEO Technologies?<br />
Il presente della Proteo è già il<br />
suo futuro.<br />
Due progetti illustrano chiaramente<br />
le attività della Proteo:<br />
Il primo progetto consiste<br />
nella realizzazione di un sistema<br />
informativo per la gestione<br />
del rischio di alluvioni<br />
(FRMIS) nella città di Can<br />
Tho". Il cliente finale è l'Unità<br />
di gestione del progetto (PMU)<br />
dell'Assistenza ufficiale allo<br />
sviluppo (APS) di Can Tho,<br />
che gestisce l'attuazione del<br />
progetto finanziato dalla Banca<br />
Mondiale per lo "Sviluppo<br />
urbano e resilienza di Can Tho<br />
(CTUDR)" con un costo totale<br />
del progetto di 322,00 milioni<br />
di dollari. Il progetto è iniziato<br />
nel giugno 2020 e terminerà nel<br />
maggio 2024.<br />
Proteo Control Technologies<br />
è stata scelta come partner<br />
da SWS per occuparsi<br />
dell'implementazione di uno<br />
SCADA per la gestione integrata<br />
del rischio di alluvioni nella<br />
città di Can Tho, che include<br />
il controllo "intelligente" dei<br />
livelli dell'acqua nei canali e nel<br />
sistema di drenaggio.<br />
Il team internazionale coinvolto<br />
nel progetto è guidato da Giancarlo<br />
Cigarini di SWS in Italia e<br />
da Terry Van Kalken in Vietnam<br />
e comprende diversi esperti<br />
internazionali provenienti<br />
da molti Paesi come: Italia,<br />
Inghilterra, Olanda, Australia e<br />
Vietnam.<br />
Il secondo progetto prevede<br />
l’implementazione, attraverso<br />
personale specializzato, di diverse<br />
soluzioni innovative tra<br />
Fig. 2 - Tidal gate.<br />
loro integrate per la gestione<br />
dei processi e degli asset aziendali<br />
mediante l’uso di software,<br />
metodologie internazionali e<br />
modalità operative strutturate<br />
per la progettazione, costruzione,<br />
esercizio e gestione tecnico<br />
economica di servizi a rete.<br />
La PROTEO applicha<br />
l’approccio standard<br />
dell’International Water Association<br />
(IWA) per la riduzione<br />
delle perdite idriche attraverso il<br />
controllo attivo in tempo reale,<br />
la gestione della pressione,<br />
l’utilizzo di sistemi SCADA per<br />
il controllo di reti ed impianti e<br />
di piattaforme software di Asset<br />
Management.<br />
La Piattaforma di Asset Management<br />
consentirà di aggregare<br />
dati reperiti nei vari data base<br />
aziendali (GIS, SCADA, SIU,<br />
ERP, DMS,).<br />
PAROLE CHIAVE<br />
GIS; asset management; SCADA;<br />
database; servizi<br />
ABSTRACT<br />
Interview with Giuseppe Mario Patti<br />
Manager in charge of PROTEO Technologies.<br />
AUTORE<br />
Redazione mediaGEO<br />
redazionemediageo@gmail.com<br />
Fig. 3 – Ecosistema.<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 39
MERCATO<br />
ciò che si necessita per acquisire competenza e redditività.<br />
Ad esempio, quanti dipendenti sul campo e d'ufficio eseguiranno<br />
attività di acquisizione ed elaborazione dei dati e<br />
di quale formazione avranno bisogno? Quali campagne di<br />
marketing e costi associati saranno necessari per far conoscere<br />
ai clienti i nuovi servizi?<br />
Infine, Twente consiglia di crescere gradualmente in progetti<br />
più grandi man mano che aggiungi le tecnologie di<br />
scansione laser 3D al tuo flusso di lavoro e costruisci una<br />
solida base per assicurarti di poter fornire servizi di valore<br />
su larga scala.<br />
LEICA GEOSYSTEMS SVELA 5 MODI PER<br />
SBLOCCARE IL POTENZIALE DI RILEVA-<br />
MENTO DELLA PROPRIA AZIENDA ATTRA-<br />
VERSO LA SCANSIONE LASER 3D - Teorema srl<br />
di Milano, si occupa da 30 anni della distribuzione di strumenti<br />
di misura Leica Geosystems, specializzandosi negli<br />
ultimi anni nel campo del rilievo 3D tramite scansione laser.<br />
E’ un settore in continua espansione e sempre più società<br />
di topografia e ingegneria investono nelle tecnologie di<br />
scansione laser 3D per espandere i propri servizi con acquisizioni<br />
di dati rapide e complete. Ed è facile capire perché:<br />
l'integrazione dei servizi di scansione laser 3D può aprire<br />
nuovi flussi di entrate e segmenti di mercato man mano che<br />
emergono più applicazioni per le nuvole di punti.<br />
Tuttavia, investire solo nella tecnologia di acquisizione della<br />
realtà non è sufficiente per avere successo. Senza un piano<br />
e una strategia chiari per la selezione e l'integrazione di<br />
hardware e software per la scansione laser 3D, perdi una<br />
componente cruciale per ottimizzare il potenziale del tuo<br />
portfolio di rilievi.<br />
Leica Geosystems riporta un esempio su come sviluppare<br />
questo potenziale di crescita attraverso la scansione laser<br />
3D.<br />
Prima del 2012, la divisione di rilevamento del terreno della<br />
società americana di servizi geospaziali e di ingegneria<br />
Thouvenot, Wade and Moerchen, Inc. (TWM) lavorava<br />
principalmente come servizio di supporto per i loro progetti<br />
di ingegneria. Oggi, questa divisione costituisce oltre la<br />
metà del personale dell'azienda con una crescita dei ricavi<br />
di circa il 900% dal 2013 al 2021, dopo che si sono concentrati<br />
sulla scansione laser 3D come servizio autonomo.<br />
In questo articolo, Derek Twente, direttore dei servizi geospaziali<br />
di TWM, condivide le lezioni apprese e 5 strategie<br />
chiave che hanno aiutato TWM ad espandersi e prosperare<br />
con i servizi di acquisizione della realtà.<br />
Ricerca e creazione di un piano chiaro per l'integrazione del<br />
flusso di lavoro di acquisizione della realtà (1)<br />
Per prima cosa è consigliabile dedicare del tempo a cercare<br />
di capire come integrare la tecnologia nel nostro flusso di<br />
lavoro e quale sarà il ritorno sull'investimento.<br />
Fare una ricerca sui concorrenti e definire i segmenti dove<br />
si intende operare e identificare le tecnologie che saranno<br />
più vantaggiose per quei segmenti. Inoltre, bisogna definire<br />
Investi nell'hardware e nel software giusti per i tuoi progetti (2)<br />
Determinare in quale tecnologia investire mentre si creano<br />
le proprie offerte di servizi di acquisizione della realtà è una<br />
componente fondamentale del successo. Con una gamma<br />
di apparecchiature di scansione laser 3D Leica Geosystems,<br />
TWM ha attualmente le capacità tecniche e la capacità per<br />
affrontare una gamma altrettanto ampia di progetti.<br />
"La crescita della nostra azienda è il risultato del nostro impegno<br />
a investire nella tecnologia", afferma Twente. "Gran<br />
parte del nostro successo complessivo è stato generato dal<br />
nostro investimento iniziale nell'acquisizione della realtà".<br />
TWM ha investito per la prima volta nella Leica ScanStation<br />
C10 e la sua flotta di scanner laser è cresciuta con la capacità<br />
e le esigenze dei clienti. Lungo il percorso, hanno aggiunto<br />
due scanner Leica ScanStation P40 ad alta velocità, due<br />
scanner laser 3D Leica RTC360 portatili e automatizzati e<br />
lo scanner laser per imaging Leica BLK360, con tutti e sei<br />
gli scanner utilizzati quotidianamente. Più di recente, nel<br />
2019, hanno aggiunto la piattaforma di mappatura mobile<br />
Leica Pegasus Two Ultimate per far fronte a problemi di<br />
capacità per acquisizioni di grandi dimensioni, liberando<br />
personale e altri scanner per lavoro aggiuntivo.<br />
"E’ importante conoscere bene la propria attrezzatura e per<br />
cosa si intende usarla", consiglia Twente. “Quando si determina<br />
quale scanner o UAV acquistare, molto dipende da<br />
cosa si vuole fare con i dati. Non lasciare che la propria<br />
decisione finale sia guidata esclusivamente dal costo.<br />
Piuttosto, Twente suggerisce di fare scelte hardware e software<br />
in base alle dimensioni e alla portata delle acquisizioni<br />
e alle specifiche tecniche, insieme al tipo o al lavoro e alla<br />
gestione dei dati corrispondente di cui avrai bisogno.<br />
Bisogna tenere conto del software che consente alla propria<br />
azienda e ai propri clienti di lavorare con le nuvole di punti<br />
e creare risultati, come la famiglia di software di elaborazione<br />
e gestione delle nuvole di punti Leica Cyclone o la<br />
gamma di plug-in Leica CloudWorx per una varietà di strumenti<br />
e applicazioni CAD.<br />
Insegna ai tuoi clienti come lavorare con i dati della nuvola<br />
di punti (3)<br />
Invece di offrire esclusivamente risultati finali con dati<br />
estratti da nuvole di punti, conviene insegnare ai propri<br />
clienti come lavorare con le nuvole di punti per assicurarsi<br />
che comprendano il valore dei dati che si stanno fornendo.<br />
"Inizialmente, ci siamo imbattuti in problemi in cui non<br />
vedevamo molti clienti abituali, e questo era il risultato del<br />
nostro approccio.<br />
40 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
TELERILEVAMENTO<br />
MERCATO<br />
Abbiamo estratto i dati e li abbiamo inseriti nel risultato<br />
finale, tenendoci le nuvole di punti", ricorda Twente.<br />
“Alla fine il problema era che i clienti non vedevano il<br />
valore dellavoro perché non fornivamo loro i dati con la<br />
nuvola di punti.<br />
All'inizio del 2016, TWM ha modificato il proprio modello<br />
identificando le esigenze relative ai software dei<br />
clienti e apprendendo l’utilizzo del software per poi istruire<br />
a loro volta i clienti. Invece di conservare i dati, TWM<br />
ha consegnato le nuvole di punti ai propri clienti e ha<br />
anche insegnato loro come lavorare con i dati utilizzando<br />
un software facilmente accessibile.<br />
"Anche quando il cliente non aveva bisogno di noi per ulteriori<br />
dati su un singolo progetto, voleva che scansionassimo<br />
i suoi progetti successivi", spiega Twente. "Questo<br />
nuovo approccio ha davvero stimolato la crescita perché<br />
i nostri clienti hanno potuto vedere chiaramente il valore<br />
dei dati".<br />
Sfruttare il proprio investimento nell'acquisizione della realtà<br />
per attrarre la prossima generazione di geometri (4)<br />
L'investimento di TWM nell'hardware e nel software di<br />
acquisizione della realtà li ha aiutati ad attrarre nella loro<br />
azienda la prossima generazione di professionisti dei sondaggi.<br />
“La forza lavoro è stata uno degli ostacoli maggiori che<br />
abbiamo dovuto affrontare all'inizio. Abbiamo sottovalutato<br />
il personale dell'ufficio necessario per l'elaborazione e<br />
l'estrazione dei dati, quindi abbiamo iniziato a formare le<br />
nostre squadre sul campo nel rilevamento virtuale e nell'estrazione<br />
dei dati in ufficio", afferma Twente.<br />
Mentre la formazione del personale esistente ha aiutato,<br />
attrarre nuovi assunti che sono cresciuti nell'ambiente 3D<br />
è un enorme vantaggio quando si lavora con le tecnologie<br />
di acquisizione della realtà e una soluzione chiave per affrontare<br />
i problemi di capacità.<br />
"Siamo stati in grado di effettuare alcune assunzioni importanti<br />
in TWM grazie a questa tecnologia", riflette<br />
Twente. “I neolaureati sono interessati alla cattura della<br />
realtà. Quando hanno l'opportunità di utilizzare queste<br />
tecnologie con noi, TWM ha il vantaggio di attrarre i talenti<br />
giusti".<br />
Essere aperti alle opportunità e ai modi di lavorare al di fuori<br />
del tradizionale rilevamento del territorio (5)<br />
L'investimento nella tecnologia di acquisizione della realtà<br />
non solo aiuta a migliorare ciò che è possibile fare nei<br />
contesti di rilevamento tradizionali, ma apre anche nuove<br />
opportunità per applicazioni e collaborazioni.<br />
“Ora abbiamo molti progetti al di fuori del tradizionale<br />
rilevamento del terreno. Ad esempio, lavoriamo con appaltatori<br />
meccanici che si occupano di modellazione, progettazione<br />
di tubazioni e rilevamento delle interferenze.<br />
Le cose che stiamo facendo nel mondo meccanico vanno<br />
ben oltre ciò che avevamo previsto. Questa tecnologia ha<br />
aperto la porta a opportunità di collaborazione con altre<br />
aziende, qualcosa che non era nei nostri piani iniziali",<br />
afferma Twente.<br />
TWM è anche in grado di fornire risultati più preziosi ai<br />
clienti, aiutandoli a visualizzare i progetti e semplificare la<br />
consegna delle informazioni con quasi tutte le procedure<br />
dettagliate che si svolgono virtualmente.<br />
Twente descrive l'impatto di ciò sul proprio flusso di lavoro<br />
e sui risultati: “È fenomenale poter organizzare un<br />
incontro virtuale e se ci sono problemi di rilevamento<br />
delle interferenze o di progettazione, possiamo risolverli<br />
immediatamente. Ciò comporta notevoli risparmi sui<br />
costi per i nostri clienti perché, in una riunione di 20-30<br />
minuti, possono affrontare i problemi prima dell'inizio<br />
della costruzione piuttosto che identificarli sul campo,<br />
dove richiedono più tempo per essere risolti".<br />
Per avere maggiori informazioni tecniche e commerciali<br />
sulla strumentazione di scansione laser 3D e ricevere una<br />
dimostrazione gratuita dai nostri tecnici del team Teorema<br />
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FORMAZIONE<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 41<br />
RICERCA E INNOVAZIONE
MERCATO<br />
L’INFRASTRUTTURA PER L’ACCESSO AI<br />
DATI DELLA COSTELLAZIONE SATELLITA-<br />
RE ITALIANA IRIDE SARÀ REALIZZATA DA<br />
E-GEOS<br />
In via di compleamento le gare per la costellazione IRIDE,<br />
il cui nome venne annunciato da Samanta Cristoforetti al<br />
termine di una gara tra centinaia di istituti di istruzione<br />
italiani. Sarà realizzata in Italia con le risorse del PNRR e<br />
completata entro il 2026, sotto la gestione dell’ESA.<br />
La costellazione, insieme ad altri sistemi spaziali nazionali<br />
ed europei, supporterà anche la Protezione Civile e altre<br />
Amministrazioni per contrastare il dissesto idrogeologico<br />
e gli incendi, tutelare le coste, monitorare le infrastrutture<br />
critiche, la qualità dell’aria e le condizioni meteorologiche.<br />
Fornirà, infine, dati analitici per lo sviluppo di applicazioni<br />
commerciali da parte di startup, piccole e medie<br />
imprese e industrie di settore..<br />
IRIDE, sarà realizzata in Italia con le risorse del PNRR<br />
e completata entro il 2026, sotto la gestione dell’ESA –<br />
European Space Agency e con il supporto dell’Agenzia<br />
Spaziale Italiana (ASI). La costellazione, insieme ad altri<br />
sistemi spaziali nazionali ed europei, supporterà anche la<br />
Protezione Civile e altre Amministrazioni per contrastare<br />
il dissesto idrogeologico e gli incendi, tutelare le coste,<br />
monitorare le infrastrutture critiche, la qualità dell’aria e<br />
le condizioni meteorologiche. Fornirà, infine, dati analitici<br />
per lo sviluppo di applicazioni commerciali da parte<br />
di startup, piccole e medie imprese e industrie di settore.<br />
e-GEOS, società formata da Telespazio (80%) e Agenzia<br />
Spaziale Italiana (20%), si è aggiudicata la gara dell’Agenzia<br />
Spaziale Europea (ESA) per realizzare l’infrastruttura<br />
per l’accesso ai dati e ai servizi di IRIDE.<br />
Il market place digitale di IRIDE garantirà un punto di<br />
accesso unico, affidabile e cyber-protetto per enti istituzionali<br />
e clienti commerciali, trasformando l’osservazione<br />
della Terra in un patrimonio di informazioni e analisi di<br />
utilità collettiva, favorendo l'adozione dei servizi di geoinformazione<br />
nel quotidiano.<br />
La nuova piattaforma integrerà tecnologie all'avanguardia<br />
e standard aperti e sarà interoperabile con altri sistemi di<br />
erogazione, elaborazione e analisi dei dati di osservazione<br />
della Terra.<br />
Il team industriale guidato da e-GEOS ha offerto a ESA,<br />
ASI e al Governo italiano la migliore soluzione per realizzare<br />
il market place di IRIDE, contando sulla storia<br />
tecnologica di ciascuna azienda, costruita grazie alla partecipazione<br />
ai più importanti programmi spaziali di osservazione<br />
della Terra, come Copernicus e COSMO-SkyMed,<br />
all’uso e all’elaborazione avanzata dei dati di geoinformazione,<br />
a solide competenze in ambito ICT (Information<br />
& Communication Technology), di cyber security e protezione<br />
delle infrastrutture critiche digitali, e all’ampia<br />
conoscenza dei sistemi spaziali.<br />
“L’Agenzia Spaziale Europea è soddisfatta di questo contratto<br />
con e-GEOS”, ha dichiarato Simonetta Cheli, direttore<br />
dei programmi d’Osservazione della Terra dell’Agenzia<br />
Spaziale Europea e capo del centro ESRIN di<br />
Frascati. “Il governo italiano ha affidato ad ESA il compito<br />
di realizzare la costellazione nazionale di osservazione<br />
della terra IRIDE, un programma innovativo strategico<br />
per l’Italia. Con la firma di questo contratto, che si aggiunge<br />
a quelli firmati nelle settimane scorse, siamo prossimi<br />
alla definizione completa della costellazione IRIDE,<br />
in linea con la tabella di marcia che vedrà l’ESA raggiungere<br />
il primo obiettivo del programma, con una scadenza<br />
fissata al 31 marzo, in coerenza con le direttive relative<br />
ai fondi del PNRR. e-GEOS è orgogliosa di guidare un<br />
team che rappresenta non solo un’equa rappresentanza<br />
geografica industriale nazionale, ma anche un patrimonio<br />
di soluzioni sviluppato da grandi aziende e PMI capaci di<br />
soddisfare gli obiettivi specifici del programma IRIDE”,<br />
commenta Paolo Minciacchi, Amministratore delegato di<br />
e-GEOS.“Il Market Place di IRIDE, attraverso l’innovazione<br />
digitale, sarà il punto di accesso esclusivo per fruire<br />
dei dati, dei servizi e delle applicazioni del programma.<br />
Realizzeremo una piattaforma comune e avanzata per<br />
alimentare la crescita del mercato dell'osservazione della<br />
Terra in Italia e nel mondo, facilitando un utilizzo più<br />
responsabile delle risorse per un Pianeta più verde e digitale”.<br />
Con IRIDE si apre una frontiera innovativa per lo sviluppo<br />
di applicazioni da parte di piccole e medie imprese,<br />
startup e industrie del settore geospaziale. IRIDE, infatti,<br />
è il simbolo di una rivoluzione che convoglierà il<br />
contributo della filiera italiana impegnata nel settore e<br />
nell’elaborazione di dati per studiare le condizioni climatiche<br />
e ambientali del nostro Paese, utili, ad esempio, alla<br />
Protezione Civile. Il contributo di IRIDE sarà anche concentrato<br />
a monitorare e gestire fenomeni naturali critici<br />
dovuti al cambiamento climatico come l’erosione costiera,<br />
gli incendi e il dissesto idrogeologico e a studiare le caratteristiche<br />
dell’aria e le condizioni meteorologiche per<br />
adottare pratiche utili alla salute del pianeta e dell’uomo.<br />
42 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
MERCATO<br />
GEODNET ANNUNCIA UN NUOVO SERVIZIO<br />
DI CORREZIONE CINEMATICA IN TEMPO<br />
REALE PER SISTEMI DI POSIZIONAMENTO<br />
SATELLITARE (GNSS-RTK) CON PRECISIO-<br />
NE CENTIMETRICA<br />
GEODNET ha annunciato la disponibilità iniziale di un<br />
servizio di correzione GNSS (Real-Time Kinematic, RTK),<br />
con precisione al centimetro per produttori di apparecchiature<br />
originali (OEM) e integratori di sistemi.<br />
GEODNET è compatibile con migliaia di ricevitori GNSS<br />
in campo di tutte le principali marche, e si rivolge in particolare<br />
ai kit di sterzatura e irrorazione automatizzati a bordo<br />
dei veicoli agricoli, nonché ai più recenti droni e robot.<br />
La fitta rete di stazioni di riferimento fornisce prestazioni<br />
rapide e affidabili con la migliore precisione possibile.<br />
E' possibile provare gratuitamente il servizio di correzione<br />
GEODNET per OEM qualificati e integratori di sistemi<br />
nella maggior parte delle principali regioni agricole del<br />
mondo. Le parti interessate possono richiedere uno streaming<br />
di prova su https://geodnet.com/ntrip.<br />
Il flusso di dati GEODNET è un servizio completo di correzione<br />
delle costellazioni che include le seguenti funzionalità:<br />
4Più di 1700 stazioni di riferimento totali a costellazione<br />
completa in tutto il mondo<br />
4Formato dati RTCM3.2 per la massima compatibilità<br />
rover/ricevitore<br />
4Semplice registrazione e accesso a NTRIP<br />
4Tracciamento del segnale GPS, GLONASS, Galileo e<br />
BDS - GPS/QZSS - L1C/A, L1C, L2P (Y), L2C, L5 -<br />
Galileo -Mi1, Mi5a, Mi5b - Glonass - L1, L2 - BeiDou<br />
- B1I, B2I, B3I, B1C, B2a, B2b<br />
4Ulteriori stazioni di riferimento locali possono essere<br />
aggiunte in modo flessibile senza autorizzazione<br />
4Si possono ricevere premi e sconti sui servizi per l'aggiunta<br />
di stazioni di riferimento locali in base alla qualità<br />
dei dati.<br />
Presentato alla conferenza GNSS dell'Institute of<br />
Navigation 2021, GEODNET - Global Earth Observation<br />
Decentralized Network - ha ricevuto il Best Presentation<br />
Award ed è cresciuto rapidamente dal lancio ufficiale nel<br />
febbraio 2022. Con oltre 2000 stazioni di riferimento online<br />
in tutti i principali continenti, GEODNET è la più<br />
grande rete di riferimento geospaziale decentralizzata.<br />
La mappa della stazione di riferimento in tempo reale si<br />
trova su: https://console.geodnet.com/map.<br />
C’è vita nel nostro mondo.<br />
Trasformazione e pubblicazione di dati<br />
territoriali in conformità a INSPIRE<br />
Assistenza su Hight Value Datasets,<br />
APIs, Location Intelligence, Data Spaces<br />
INSPIRE Helpdesk<br />
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<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 43
MERCATO<br />
LASER PER GALLERIA:<br />
CONTESTO D'USO E<br />
APPLICAZIONE DELLE<br />
SOLUZIONI VIDALASER<br />
Oggi giorno vengono realizzate ogni<br />
sorta di gallerie ed opere sotterranee,<br />
senza paura e con cognizione di causa.<br />
Passando dai tunnel transalpini<br />
sino a quelli sottomarini, ogni tipo<br />
di terreno viene forato. Un processo<br />
iniziato migliaia di anni fa.Costruire<br />
una galleria è una azione complessa<br />
e rischiosa che richiede competenze<br />
e l'uso di tecnologie appropriate al<br />
fine di lavorare in sicurezza e con<br />
precisione. Per fare questo le soluzioni<br />
laser aiutano i professionisti<br />
a lavorare con maggiore rapidità e<br />
precisione, diminuendo il rischio intrinseco<br />
alla realizzazione di grandi<br />
opere.<br />
Realizzare infrastrutture di tale portate<br />
richiede necessariamente una<br />
progettazione scientifica di alto livello<br />
al fine di evitare problematiche<br />
connesse con la sicurezza antropica<br />
ma anche di tipo, e soprattuto, ambientale.<br />
Essendo lo scavo di una<br />
galleria qualcosa di sconosciuto e<br />
non analizzabile ante-operam, è<br />
fondamentale procedere con cautela<br />
onde evitare disastri ambientali nel<br />
momento in cui ci si imbatte in falde<br />
acquifere, masse rocciose che possono<br />
crollare o subsidenze.Ad oggi, per<br />
la realizzazione di gallerie, esistono<br />
due metodi principali: il primo,<br />
quello classico, impiega l'esplosivo<br />
usato di pari passo all'avanzamento<br />
nella costruzione del tunnel. Tecnica<br />
molto complessa che funziona solo<br />
se viene abbattuta la giusta porzione<br />
di roccia la quale consente una ri-distribuzione<br />
delle forze nota come effetto<br />
arco che "sostiene" il peso della<br />
montagna senza cedere su stessa. Il<br />
rischio più grande è ovviamente il<br />
cedimento della galleria. Il secondo<br />
metodo prevede l'uso di mezzi meccanici<br />
impiegati per scavare gallerie:<br />
possono essere frese e demolitori che<br />
delinenano la sagoma della galleria<br />
che sarà rivestita poi con calcestruzzo<br />
oppure TBM (Tunnel Boring<br />
Machine) generalmente nota come<br />
talpa.<br />
Le Tunnel Borign Machine sono capaci<br />
di realizzare lo scavo, sostenere<br />
il terreno evitando cedimenti, portare<br />
all'esterno il terreno e mettere<br />
in opera il rivestimento definitivo<br />
composto da conci prefabbricati in<br />
calcestruzzo armato. Sono macchine<br />
eccezionali che compiono più azioni<br />
all'unisono evitando pericolosi cedimenti<br />
strutturali.<br />
Per avere una precisione millimetrica<br />
nello scavo di una galleria, gli operatori<br />
si affidano a soluzioni che usano<br />
un raggio laser "da seguire" nel corso<br />
dello scavo. La macchina scavatrice<br />
segue quindi le indicazioni del laser<br />
che definisce la sezione d’avanzamento<br />
dello scavo. Questa operazione<br />
viene effettuata utilizzando due<br />
schermi con reticolo centimetrato. Il<br />
telaio viene montato sulla macchina<br />
scavatrice. Ne consegue che la posizione<br />
della macchina è quindi riferita<br />
al raggio laser.<br />
Una volta definita la posizione di<br />
partenza e la direzione della “riga laser”<br />
in base alle condizioni operative<br />
ed al tracciato della galleria, si possono<br />
calcolare le sezioni progressive<br />
d’avanzamento dello scavo riferite<br />
alla ”riga laser” generata dal laser per<br />
galleria. Queste informazioni vengono<br />
fornite all’Operatore della TBM,<br />
del Roadheader o del Jumbo.<br />
L’Operatore della macchina scavatrice<br />
avrà quindi a disposizione i dati<br />
indicanti la posizione del raggio laser<br />
relativa a quella specifica sezione<br />
progressiva di scavo. Questo sistema<br />
di rilevamento del raggio laser for-<br />
44 <strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong>
MERCATO<br />
nisce i dati di calcolo relativi ad un<br />
triangolo rettangolo nel quale la distanza<br />
tra i due schermi è il primo<br />
cateto, la differenza di lettura tra il<br />
primo schermo è il secondo cateto,<br />
il raggio laser è l’ipotenusa. Il lavoro<br />
viene seguito direttamente con<br />
riscontri tra progetto e realizzazione<br />
in tempo reale con la massima<br />
precisione.<br />
I laser definiscono linee di riferimento<br />
alle quali si possono<br />
associare sezioni di scavo e sono<br />
una perfetta base di riferimento<br />
per qualsiasi operazione richiedente<br />
un riferimento visivo in<br />
tempo reale. Il numero di strumenti<br />
impiegati è determinato<br />
dalla necessità d’impiego. I limiti<br />
d’impiego vanno ricercati nell’operatività<br />
e soprattutto nella sicurezza.<br />
I laser per galleria VIDALASER<br />
sono progettati per l’utilizzo<br />
24/24ore 7/7giorni nelle condizioni<br />
operative di una galleria<br />
in fase di scavo. In molti casi la<br />
“materializzazione visiva di un<br />
punto o di una sezione in tempo<br />
reale” è un’esigenza fondamentale<br />
durante le fasi di scavo e monitoraggio<br />
di una galleria. Questa necessità<br />
ha portato VIDALASER alla realizzazione<br />
di uno strumento specifico<br />
per l’installazione su una centina<br />
mobile. Questo sistema permette di<br />
materializzare visivamente la sezione<br />
di scavo della galleria.<br />
Gli strumenti sono classificati, in<br />
base alla potenza ed alla densità di<br />
potenza del raggio laser, in base alla<br />
norna europea EN60825. La classe<br />
del laser ne definisce le prestazioni<br />
ed i limiti d’impiego che vanno conosciuti<br />
e rigorosamente rispettati.<br />
VIDALASER segue progettazione,<br />
consulenza ed assistenza tecnica di<br />
tutti i propri prodotti, MADE IN<br />
ITALY, dal 1975.<br />
VIDALASER<br />
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www.vidalaser.com<br />
<strong>GEOmedia</strong> n°1-<strong>2023</strong> 45
AGENDA<br />
10-11 MAGGIO <strong>2023</strong><br />
Conferenza Esri Italia <strong>2023</strong><br />
Roma<br />
www.esriitalia.it<br />
17 - 18 MAGGIO <strong>2023</strong><br />
GeoBusiness<br />
Londra (Regno Unito)<br />
www.geobusinessshow.com<br />
24-26 MAGGIO <strong>2023</strong><br />
12th International<br />
Symposium on Mobile<br />
Mapping Technology<br />
(MMT)<br />
Padova<br />
https://www.cirgeo.unipd.<br />
it/mmt/<br />
13 – 15 GIUGNO <strong>2023</strong><br />
Autonomous Vehicle<br />
Technology Expo <strong>2023</strong><br />
Stuttgart (Germania)<br />
https://www.comautonomousvehicletechnologyexpo.com/<br />
25 – 30 GIUGNO <strong>2023</strong><br />
CIPA <strong>2023</strong> Symposium<br />
Firenze (Italia)<br />
https://www.<br />
cipa<strong>2023</strong>florence.org<br />
2 – 7 SETTEMBRE <strong>2023</strong><br />
ISPRS Geospatial Week<br />
<strong>2023</strong><br />
Cairo (Egitto)<br />
https://www.isprs.org/<br />
19-21 SETTEMBRE <strong>2023</strong><br />
GeoVet <strong>2023</strong> International<br />
Conference<br />
Abruzzo (Italia)<br />
https://geovet<strong>2023</strong>.izs.it/<br />
27–29 SETTEMBRE <strong>2023</strong><br />
Convegno Annuale AIC<br />
DAL PORTULANUS ALLA<br />
CARTOGRAFIA DIGITALE<br />
Rovereto (Italia)<br />
https://aic-cartografia.it/<br />
27-29 SETTEMBRE <strong>2023</strong><br />
65° Convegno Nazionale<br />
SIFET "Intersezioni<br />
disciplinari"<br />
Arezzo (Italia)<br />
www.sifet.org<br />
10-12 OTTOBRE <strong>2023</strong><br />
INTERGEO <strong>2023</strong><br />
Berlino (Germania)<br />
www.intergeo.de<br />
11-17 GIUGNO <strong>2023</strong><br />
GEOdaysIT <strong>2023</strong><br />
Bari (Italia)<br />
https://<strong>2023</strong>.geodaysit.it/<br />
https://aitonline.org/<br />
5 – 7 SETTEMBRE <strong>2023</strong><br />
Commercial UAV Expo<br />
Las Vegas (USA)<br />
https://www.expouav.com/<br />
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scansione all’altra per la pre-registrazione in campo ed inviare in tempo reale<br />
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