ComunicazioniPubblicato il 7 febbraio 2025

swissSURFACE3D: Un traguardo raggiunto e delle basi per il futuro

Con la pubblicazione dei dati per il Canton Berna, ora sono disponibili dati LiDAR uniformi e ad alta precisione di swissSURFACE^3D per tutta la Svizzera e il Principato di Liechtenstein. La campagna di acquisizione, avviata nella primavera del 2017, è stata realizzata in sei fasi e ha avuto una durata di poco più di sette anni. A seguito della grande richiesta e dei feedback positivi, swisstopo ha lanciato una nuova campagna di acquisizione LiDAR, assicurando così l'aggiornamento continuo dei prodotti swissSURFACE3D e swissSURFACE3D Raster.

Dati LiDAR del castello di Thun con Bälliz sullo sfondo — Nuvola di punti LiDAR del castello di Thun con Bälliz sullo sfondo

Che cos'è una nuvola di punti classificata? Ogni punto della nuvola possiede, oltre alle sue coordinate, degli attributi. Uno degli attributi essenziali è l'appartenenza a una classe. La prima versione di swissSURFACE^3D comprende le seguenti classificazioni:
- Classe 1: non classificato e oggetti temporanei o mobili
- Classe 2: suolo
- Classe 3: vegetazione
- Classe 6: edifici
- Classe 9: acqua
- Classe 17: ponti e passerelle, viadotti
Grazie a questo attributo, la nuvola di punti può essere filtrata per classe o per combinazione di classi. Ciò apre una vasta gamma di possibilità di analisi, derivazioni e visualizzazioni. Nelle illustrazioni seguenti, sono rappresentate nuvole di punti colorate per classe in sezione trasversale e in tre dimensioni:
Oltre alla classificazione, altri attributi importanti dei punti includono l'intensità del segnale retro-diffuso e il timestamp del momento di acquisizione. L'intensità del segnale consente di trarre conclusioni sulla natura, il colore o il materiale della superficie. Ad esempio, nella rappresentazione dell'aeroporto di Cointrin, i punti sono colorati in base alla loro classe e intensità. Sebbene l'intera pista sia classificata come «suolo» (classe 2), l'intensità rivela dettagli come le marcature a terra, la soglia della pista o le tracce di pneumatici sull'asfalto. Il timestamp preciso consente un'analisi temporale dettagliata. Ciò è fondamentale, ad esempio, per rilevare cambiamenti nei modelli di altezza nel tempo, come l'erosione, i depositi, il disgelo dei ghiacciai o i movimenti di massa.

Esempi di utilizzo di dati LiDAR presso swisstopo

Aggiornamento di swissALTI3D

swisstopo utilizza i dati LiDAR principalmente per l'aggiornamento dei modelli di terreno esistenti. L'elevata densità di punti e l'accuratezza delle misurazioni portano a un miglioramento significativo della qualità. Inoltre, i dati ora coprono anche aree oltre i confini svizzeri, consentendo, ad esempio, una rappresentazione completa del Cervino nei dati di swissALTI^3D. Entro il 2025, la risoluzione delle cellule raster di 50 cm di swissALTI^3D sarà basata ovunque in Svizzera su dati LiDAR ad alta risoluzione. I confronti prima/dopo, basati su ombreggiature del rilievo, mostrano miglioramenti significativi nella precisione e nella qualità dei dati.

Nuovo modello di superficie: swissSURFACE3D Raster

Un modèle numérique de surface (MNS) se distingue d’un modèle numérique de terrain (MNT) en ce qu’il représente le terrain avec la végétation et les constructions artificielles comme les bâtiments ou les ponts. À partir des données LiDAR de swissSURFACE^3D, swisstopo dérive swissSURFACE^3D Raster. Ce MNShaute résolution est presque entièrement calculé de manière automatique et publié peu de temps après les données LiDAR.

Rilevamento dei cambiamenti per la produzione di swissTLM3D

Uno dei prodotti più utilizzati di swisstopo è swissTLM^3D, il modello topografico del paesaggio svizzero. Questo modello rappresenta in tre dimensioni sia gli oggetti naturali che quelli artificiali. Poiché il paesaggio è in continua evoluzione, tutte le modifiche devono essere individuate e aggiornate. Il rilevamento di questi cambiamenti avviene, tra l’altro, grazie ai dati LiDAR classificati. Ad esempio, edifici e ponti possono essere estratti dalla nuvola di punti LiDAR in base alla loro classificazione. Successivamente, questi dati vengono confrontati con l’attuale database MTP per identificare eventuali differenze.

Modifiche a swissTLM3D sulla base dei dati LiDAR — Mappa dei cambiamenti: a sinistra per gli edifici, a destra per i ponti. Gli oggetti verdi rimangono invariati, quelli rossi sono assenti nel TLM e quelli blu sono ancora presenti nel TLM ma non compaiono più nei dati LiDAR

Esempi di applicazioni esterne

Archeologia

Nell'autunno del 2023, un ricercatore amatore ha scoperto una struttura del terreno insolita nella regione di Colm la Runga, situata a circa 900 metri sopra un antico campo di battaglia. Si è basato sull'ombreggiatura del modello digitale del terreno swissALTI^3D, derivato dai dati LiDAR ad alta risoluzione di swissSURFACE^3D, capaci di rilevare le più piccole differenze di altitudine nel paesaggio. In Svizzera, le scoperte archeologiche (comprese quelle identificate grazie al LiDAR) appartengono alla collettività. Il ricercatore ha quindi segnalato la sua scoperta al Servizio archeologico dei Grigioni. La struttura si è rivelata essere una fortificazione artificiale comprendente fossati e terrapieni. I primi reperti e studi indicano che si tratta di un accampamento romano di 2.000 anni fa. Per saperne di più: Scoperta di un accampamento militare romano nei Grigioni.

Notevole struttura del terreno di Colm La Rugna — Ripresa con drone della notevole struttura del terreno presso Colm La Rugna — © Fotografie Andrea Badrutt, Chur

Ombreggiatura del rilievo della notevole struttura del terreno presso Colm La Rugna

Sito di ritrovamento Colm da Rugna — Primi ritrovamenti e analisi confermano che nel caso del sito archeologico si tratta di un accampamento militare romano risalente a 2000 anni fa — © Fotografie Andrea Badrutt, Chur

Oggetto trovato sul Colm La Rugna — Uno degli oggetti trovati — © Fotografie Andrea Badrutt, Chur

Pianificazione del paesaggio e urbanistica

I ricercatori e gli architetti del large scale virtualization and modeling lab dell'ETH di Zurigo utilizzano le nuvole di punti LiDAR di swissSURFACE^3D come base per un approccio globale alla pianificazione del paesaggio e, in particolare, all’urbanistica. I dati LiDAR contribuiscono a tre aspetti principali:

Modellizzazione del terreno: I modelli permettono una migliore comprensione delle strutture spaziali e lo sviluppo di soluzioni adatte a siti specifici.
Visualizzazione scientifica: Le proprietà biofisiche, come le variazioni di altitudine, le pendenze o i modelli di vegetazione, possono essere derivate dai dati per supportare un'analisi e progettazione approfondita del paesaggio.
Calcolo della «fisica del paesaggio»: I modelli derivati dai dati LiDAR possono essere combinati con dati climatici o idrologici per simulare gli impatti delle isole di calore urbane o dell'impermeabilizzazione del suolo. Queste simulazioni sono fondamentali per uno sviluppo urbano sostenibile.

Il video seguente illustra le tre componenti utilizzando l'esempio di un progetto urbanistico per il comune ginevrino di Carouge.

Prospettive

Nell’ambito della nuova campagna, i seguenti cantoni sono già stati sorvolati: Appenzello Interno, Appenzello Esterno, Glarona, Sciaffusa, Svitto, San Gallo, Turgovia, Zugo e Zurigo. I dati raccolti sono attualmente in fase di elaborazione e saranno pubblicati progressivamente nei prossimi mesi. E non è tutto: le campagne di raccolta dati LiDAR sono in corso anche nella Svizzera romanda (blocco blu). Entro il 2030 sarà disponibile una nuova copertura completa del territorio.

Pianificazione dell'acquisizione swissSURFACE3D 2024 - 2029 — Tappe di acquisizione previste di swissSURFACE3D. I dati saranno disponibili al pubblico circa 12 mesi dopo l'acquisizione.

Novità

Tenendo conto dei feedback degli utenti, dei suggerimenti e dei progressi tecnologici nel campo del LiDAR, swisstopo ha deciso di introdurre le seguenti novità nella prossima versione di swissSURFACE^3D:

Maggiore densità di punti: minimo 10 impulsi per m².
Nuove classi aggiunte: facciate, tralicci elettrici, cavi elettrici e pilastri di ponti/strutture portanti.
Punti sintetici su specchi d’acqua e sotto i ponti
Valori di intensità normalizzati per garantire un confronto omogeneo su scala nazionale
Nuovo formato di distribuzione: nuvola di punti ottimizzata per il cloud in formato .laz, che sostituisce i file compressi .las

Dati LiDAR di Eglisau del 2018 — Eglisau con il suo ponte ferroviario sul Reno. La nuvola di punti LiDAR 2018 è colorata per classe. Il ponte, i piloni dell'elettricità e la linea di contatto sono tutti colorati di grigio, in quanto appartengono alla stessa classe. Anche le facciate e i tetti sono assegnati alla stessa classe.

Dati LiDAR Eglisau 2024 — Eglisau con il suo ponte ferroviario sul Reno. La nuvola di punti LiDAR 2024 è colorata secondo le nuove classi. Il ponte, i piloni dell'elettricità, le linee di contatto e le facciate sono colorati in modo diverso.

Se avete domande o suggerimenti specifici riguardanti le campagne di misurazione previste, su swissSURFACE^3D o sui nostri dati geografici in generale, non esitate a scriverci all’indirizzo geodata@swisstopo.ch. Restate inoltre aggiornati iscrivendovi alla newsletter sui dati geografici: Iscrizione alla Geodata Newsletter