Nonostante i limiti fisici e le questioni irrisolte in materia di privacy, i droni – grazie alle loro elevate prestazioni nella raccolta dati – si stanno diffondendo rapidamente in applicazioni di natura diversa, ma con un comune denominatore: il mondo GIS.
I droni, anche noti come Aeromobile a Pilotaggio Remoto (APR) [1] o, in inglese, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) [2] sono apparecchi di volo senza pilota né equipaggio a bordo, utilizzati oggi in modo intensivo nell’universo GIS [3] [4] [5].
Il volo è controllato o da un computer a bordo oppure da un pilota a terra via controllo remoto. Grazie alla loro elevata velocità nella raccolta dati e al loro basso consumo, rappresentano una delle tecnologie più promettenti in un’ampia gamma di applicazioni commerciali, la maggior parte delle quali ha come comune denominatore i sistemi GIS.
Il loro impiego in ambito militare è ben noto, soprattutto da parte degli Stati Uniti nella loro guerra contro il terrorismo internazionale, ma già nel 1916 durante la prima guerra mondiale vennero usati velivoli radio controllati: il Ruston Proctor Aerial Target [6] e lo Hewitt-Sperry Automatic Airplane [6] [7] anche noto come “bomba volante.”
Sebbene la tecnologia dei droni presenti ancora limiti fisici relativi alla capacità di volo (velocità, autonomia) [8] e siano tuttora aperte le discussioni in materia di privacy, le loro applicazioni GIS in ambito civile vanno rapidamente crescendo grazie alla possibilità di installare a bordo sensori di diverso genere: camere digitali nello spettro visibile, camere termiche all’infrarosso, ma anche camere multi spettrali o sensori ancora più evoluti, come il Lidar [9], in grado di misurare la concentrazione di elementi chimici nell’atmosfera e quindi di fare una stima della qualità dell’aria.
Di seguito descriviamo qualche caso d’uso dei droni in ambito GIS civile.
1. Monitoraggio dell’ambiente e dell’atmosfera
Questa è l’applicazione più immediata. I droni sono perfetti sia per l’osservazione della superficie terrestre, che per quella dell’atmosfera [10]. In particolare, risultano utilissimi per l’analisi delle zone colpite da calamità naturali o di origine umana e addirittura insostituibili nel caso in cui raggiungere il sito da analizzare sia impossibile o pericoloso.
Tra i più famosi utilizzi dei droni in questo settore, ricordiamo quello dopo il terremoto in Giappone del 2011 per controllare lo stato della centrale nucleare di Fukushima [11]. Mentre, tuttora la Nasa utilizza il suo drone Global Hawk [12] per ricercare e controllare l’attività degli uragani.
2. Telerilevamento
Il telerilevamento [13] [14] è una tecnologia che sfrutta la radiazione elettromagnetica emessa da un sensore per ottenere dati qualitativi e quantitativi su oggetti posti a una certa distanza da esso, analizzando la radiazione trasmessa o riflessa da questi oggetti.
Esso è da sempre parte dell’universo GIS per la creazione di mappe tematiche.
Oggi grazie al miglioramento tecnologico dei sensori – adesso più affidabili e di dimensioni ridotte – e al fatto che i droni possono volare a quote molto basse, si possono creare mappe dello stato di salute di colture agricole, fornendo stime sulla produttività, oppure di foreste o della vegetazione di un’area, ma anche analisi del territorio prima e dopo una calamità naturale o dell’impatto delle costruzioni umane sulla qualità dell’aria e sulla vivibilità di un territorio [15].
3. Fotogrammetria e mappatura
La fotogrammetria [16] è una tecnica che consente di ottenere dati metrici di un oggetto fisico o di un ambiente mediante un processo di registrazione e analisi di immagini dell’oggetto di studio.
Camere digitali di ridotte dimensioni possono essere montate a bordo di un drone per realizzare modelli digitali del terreno (DTM) [17] [18] oppure modelli 3D di strutture architettoniche. La mappatura aerea può rivelarsi molto più fine di quella ottenibile dai satelliti, con risoluzioni delle immagini da oltre un metro fino a meno di dieci centimetri.
4. Monitoraggio della fauna
Anche in questo ambito i droni appaiono molto utili per il controllo degli spostamenti degli animali selvatici e il controllo numerico [19], soprattutto in quelle aree dove sono presenti terreni agricoli che possono essere fonte di alimentazione per gli animali stessi [20].
5. Servizi di soccorso e sorveglianza
I droni risultano assai utili in situazioni di emergenza in cui è necessario effettuare ricerche di persone disperse [21]. Sono stati sperimentati droni con a bordo sistemi di primo soccorso che possono trovare impiego per esempio in caso di incidente stradale. I droni sono utilizzati dalle forze di polizia nei servizi di sorveglianza delle città.
Dal 2011, gli Stati Uniti li utilizzano per controllare la frontiera col Messico nel tentativo di limitare il fenomeno dell’immigrazione clandestina [22] e per tenere sotto controllo gli spostamenti dei narcotrafficanti.
6. Connessione Internet
L’estensione della rete internet è un interessante e originale uso dei droni in corso di implementazione da parte di grandi aziende che vorrebbero assicurare la connessione internet in zone difficilmente raggiungibili [23].
Si tratta di un progetto avviato da Facebook nel 2015, ma anche Google ci lavora da anni, portando avanti sperimentazioni che utilizzano droni e palloni aerostatici [24].
In conclusione, benché permangano sia limiti fisici e temporali sulle missioni che prevendono l’utilizzo dei droni, che questioni non risolte in materia di privacy [25] (legate, tra le altre cose, anche al riconoscimento facciale), l’impiego dei droni nelle applicazioni GIS più diverse sembra un fatto ormai assodato non solo nel mondo militare, ma anche nel settore civile e, di conseguenza, nel comparto commerciale.
Fonti
[1] Aeromobile a pilotaggio remoto
[3] Geographic information system
[5] What is GIS?
[7] Hewitt-Sperry Automatic Airplane
[8] Technical limitations of drones
[9] Lidar
[10] Observing the atmosphere at high altitudes using unmanned aerial vehicles
[11] Inside the Drone Missions to Fukushima
[12] Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk
[13] Remote sensing
[14] Telerilevamento
[15] Use of Unmanned Aerial Systems for Environmental Monitoring
[16] Photogrammetry
[18] Digital Terrain Models: An Overview
[19] Come salvare la specie grazie ai droni
[20] Droni per monitorare e stimare i danni della fauna selvatica
[21] The Use of UAV’s for Search and Rescue Operations
[22] US-Mexico border ‘patrolled by drones’
[23] Drones deliver on internet connectivity
[24] Internet Drone and Balloon Projects Move Forward
[25] Eyes In The Sky: The Public Has Privacy Concerns About Drones
Analyst & Software Developer