LA NUVOLA DI PUNTI: che cos’è e a cosa serve​

Sin da tempi remoti, l’uomo ha utilizzato qualsiasi tipologia di strumento e metodologia per calcolare le distanze, fare calcoli matematici complessi, per prendere misure e cercare di colmare quelle distanze che sembravano insormontabili.

Lo sviluppo tecnologico, col passare dei secoli, ha modificato radicalmente tutte le pregresse attività di misurazione, rendendo operazioni che prima avrebbero richiesto un enorme ammontare di tempo e fatica, molto più rapide e semplici da eseguire.

L’introduzione della tecnologia 3D e la generazione delle nuvole di punti, rappresentano senza dubbio, una tra le  odierne migliori forme di acquisizione di dati geometrici.

Che cosa è la nuvola di punti?

La nuvola di punti viene definita come il risultato di una raccolta estesa di punti posizionati nello spazio digitale, acquisiti tramite rilievo laser scanner 3D o da altre tecnologie, per creare rappresentazioni 3D di strutture esistenti.

In altre parole la nuvola di punti o “point cloud” che viene generata, rappresenta una trasposizione digitale del reale, composta da milioni di punti nello spazio definiti da coordinate geometriche univoche, non collegati tra loro e in diversi casi, integrati da una informazione sul colore della superficie.

Sicuramente la tecnica del rilievo laser scanner e la conseguente generazione della nuvola di punti, rappresenta una delle migliori forme di acquisizione dei dati in circolazione, in quanto il dato acquisito racchiude in se tutte le informazioni geometriche dell’oggetto rilevato.

I vantaggi che derivano da questa metodologia sono molto importanti, in particolare le tempistiche di acquisizione si sono ridotte notevolmente, garantendo un ottimo ed esaustivo risultato finale. Tuttavia la nuvola di punti non è in grado di definire automaticamente le caratteristiche dei componenti edilizi, limitandosi a documentare solo ciò che lo strumento individua, vale a dire l’involucro esterno degli edifici investigati.

Lo step successivo per avere anche questo genere di informazioni sarà combinarla con la creazione di un modello BIM intelligente.

Le operazione sui principali software

Diverse sono le operazioni che si possono fare con una nuvola di punti, molto dipende dalla tipologia di software utilizzato per la lettura della nuvola. Tra i principali software oggi presenti sul mercato ne citiamo solo alcuni tra i più famosi ed utilizzati, ognuno con proprie ed interessanti caratteristiche: Cloud Compare, Autodesk Revit e Recap, Autocad Map e Civil 3D, Leica Cyclone, 3DF Zephyr, Point Sense e FARO scene, ArcGIS, ecc.

Queste sono alcune tra le pricipali operazioni che si possono fare con una nuvola di punti:

• Esplorazione : di certo una delle operazioni più comode e pratiche, ovvero aver la possibilità di navigare liberamente e muoversi a 360° all’interno delle nuvola.
  

• Segmentazione : tra le più comuni operazioni applicabili alla nuvola di punti c’è la segmentazione, ovvero una separazione delle porzioni di nuvola che identificano dei componenti dell’oggetto rilevato. L’unico grosso limite della segmentazione è che non è un procedimento ancora del tutto automatizzato, ma ciò non rappresenta sempre un aspetto così negativo, anzi forse a volte potrebbe essere visto come un vantaggio dal momento che il controllo umano del risultato digitale, per poter avere una comprensione totale dell’oggetto scansionato è imprescindibile.

• Estrazione : selezionando una porzione della nuvola di punti, è possibile estrarre la geometria 2D sottostante creando un disegno corrispondete a linee 2D, definendo una serie di parametri tra cui il layer su cui viene creata, il colore delle linee e polilinee, impostazioni di tolleranza, ecc.

• Stilizzazione dei colori :  significa poter applicare diversi stili alle nuvole di punti per analizzare le caratteristiche all’interno della nuvola di punti stessa.  Gli stili opzionabili sono scelti in base ai colori di scansione originali, al colore dell’oggetto, alla direzione delle normali dei punti e all’intensità del ritorno dell’impulso laser, all’elevazione o ai dati di classificazione LAS.

• • Colori scansione (RGB) :  applica uno stile a ciascun punto in base ai colori di scansione originali.
   
  • Colore oggetto : applica uno stile a ciascun punto in base alla proprietà colore dell’oggetto nuvola di punti che potrebbe variare a seconda delle impostazioni di illuminazione.
   
  • Normale : applica uno stile a ciascun punto in base alla direzione della normale del punto secondo uno schema di colori di default non modificabile (Quando una nuvola di punti viene acquisita durante una scansione, per ciascun punto può essere calcolato un vettore di direzione normale in base ai punti circostanti. In questo modo, il software dello scanner deduce aree piane o curve. La normale di un punto viene quindi rappresentata da un vettore perpendicolare alla superficie piana o curva dedotta. Utilizzando i colori integrati assegnati alle direzioni X, Y e Z della nuvola di punti, la stilizzazione basata sulle normali ha per effetto l’assegnazione di uno di questi colori a ciascun punto in base alla direzione della normale per tale punto. Quanto più la normale si trova in prossimità della direzione X, Y o Z nel disegno, tanto più il colore del punto sarà vicino a quello assegnato a tale asse).
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  • Intensità : applica uno stile a ciascun punto in base al valore dell’intensità del ritorno dell’impulso laser (Durante il processo di acquisizione, gli scanner identificano un valore di intensità per ciascun punto. L’intensità rappresenta una misura di riflettività dei punti, che può variare a seconda del colore, della composizione della superficie, dell’angolo della superficie e dell’ambiente).

  • Elevazione : applica uno stile a ciascun punto in base al relativo valore Z.
   

• Densità : ogni nuvola di punti ha una sua densità è direttamente proporzionale al tempo di acquisizione. Più la scansione è lunga, più è dettagliata e soprattutto maggiori sono i punti acquisisti. Aumentando o diminuendo il numero di punti visibili, diversi software permettono di semplificare la visualizzazione della nuvola di punti, migliorando così le prestazioni del programma.