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GEOmedia 1 2023

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 />

Reg. Trib. di Roma N° 243/2003 del 14.05.03<br />

Direttore<br />

RENZO CARLUCCI, direttore@rivistageomedia.it<br />

Comitato editoriale<br />

Vyron Antoniou, Fabrizio Bernardini, Caterina Balletti,<br />

Roberto Capua, Mattia Crespi, Fabio Crosilla, Donatella<br />

Dominici, Michele Fasolo, Marco Lisi, Flavio<br />

Lupia, Luigi Mundula, Beniamino Murgante, Aldo Riggio,<br />

Monica Sebillo, Attilio Selvini, Donato Tufillaro<br />

Direttore Responsabile<br />

FULVIO BERNARDINI, fbernardini@rivistageomedia.it<br />

Redazione<br />

Gabriele Bagnulo, Valerio Carlucci, Massimo Morigi<br />

Gianluca Pititto, Maria Chiara Spiezia<br />

redazione@rivistageomedia.it<br />

Diffusione e Amministrazione<br />

TATIANA IASILLO, diffusione@rivistageomedia.it<br />

Progetto grafico e impaginazione<br />

DANIELE CARLUCCI, dcarlucci@rivistageomedia.it<br />

Editore<br />

MediaGEO soc. coop. - Via Palestro, 95 00185 Roma<br />

Tel. 06.64871209 - Fax. 06.62209510<br />

info@rivistageomedia.it<br />

Stampa: System Graphics Srl<br />

Via di Torre Santa Anastasia 61 00134 Roma<br />

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Il prezzo di ciascun fascicolo compreso nell’abbonamento Science & Technology è di € 9,00. Communication Il prezzo di<br />

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Gli articoli firmati impegnano solo la responsabilità dell’autore. È vietata la<br />

riproduzione anche parziale del contenuto di questo numero della Rivista in<br />

qualsiasi forma e con qualsiasi procedimento elettronico o meccanico, ivi inclusi i<br />

sistemi di archiviazione e prelievo dati, senza il consenso scritto dell’editore.<br />

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 />

Copernicus Meetings.<br />

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 />

(Retrieved: 20.03.<strong>2023</strong>).<br />

Odetti, A., Braga, F., Brunetti, F., Caccia, M., Marini, S., Matricardo, F.,<br />

... & De Pascàlis, F. (2021, April). Development of innovative monitoring<br />

technologies in the framework of InnovaMare Project. In EGU General Assembly<br />

Conference Abstracts (pp. EGU21-10131).<br />

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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Schede tecniche e maggiori info consultabili al sito<br />

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GNSS<br />

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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Viale della Concordia, 79<br />

87040 Mendicino (CS)<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 />

Vic. N. Tommaseo 3<br />

IT-20020 Lainate MI<br />

Tel. 029371038<br />

info@vidalaser.com<br />

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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