Eleonora Bertacchini, Alessandro Capra. Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Facoltà di Ingegneria

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1 Immagini satellitari ad alta risoluzione per l aggiornamento cartografico e per il controllo della linea di costa. Applicazione alla costa del Molise e della Puglia Eleonora Bertacchini, Alessandro Capra 1

2 Obiettivi Ortorettifica di immagini satellitari ad alta risoluzione (Ikonos e QuickBird) per: Rappresentazione di ortofotocarte e aggiornamento cartografico Controllo e monitoraggio di fenomeni a grande scala: ad es. Linea di costa Grado di dettaglio e di precisione dell ordine del metro 2

3 Obiettivi Intento di individuare una metodologia standard di lavoro Economicamente sostenibile per le Amministrazioni Pubbliche e per gli Enti preposti Rapida e efficacie Che possa sfruttare le banche dati preesistenti in possesso delle Amministrazioni Che consenta di individuare fenomeni rilevabili con grado di dettaglio dell ordine di grandezza del metro 3

4 DATA set Immagini satellitari ad alta risoluzione QuickBird e Ikonos Inquadramento di prima approssimazione: WGS84 Aree di interesse: Molise Puglia Metadati: effemeridi dei satelliti e RPC (Rational Polinomial Coefficient) Bande Pancromatico 4

5 DATA set Molise: immagini Ikonos Data Acquisizione: 23 Aprile 2004 Angolo Off Nadir: 8 RS pan: 1m Puglia: immagini QuickBird (da archivio) Area Gargano (dintorni di Peschici) Data Acquisizione: 28 Luglio 2007 Angolo Off Nadir: RS pan: 0.6 m Area Salento (dintorni di Otranto) Data Acquisizione: 8 Luglio 2007 Angolo Off Nadir: 8.8 RS pan: 0.6 m 5

6 Dati accessori DATA set GCP (Ground Control Point) Tratti da cartografia Rilievo GPS (Global Positioning System) DTM (Digital Terrain Model) Cartografia tematica regionale 6

7 Struttura del lavoro Step 1: ortorettifica immagini della costa del Molise Step 2: ortorettifica immagine dell area del Gargano Step 3: ortorettifica immagine dell area del Salento Condizioni operative e dati progressivamente migliori 7

8 Molise Nell ambito degli indirizzi comunitari per la gestione integrata della fascia costiera Integrated Coastal Zone Management (ICZM) Progetto NOE Patrimonio e prevenzione dai rischi naturali Frutto di una collaborazione tra Università di Modena e Reggio Emilia ed Enea (Bologna) Controllo e degrado della costa Indicatore: linea costiera Aggiornamento cartografia alla scala 1:

9 Data set Immagini Ikonos DTM GCP UTM WGS84 passo 40 m Gauss-Boaga Roma 40 trasformazione tra datum 39 rilevati in due periodi successivi integrazione Molise rilievo con strumentazione GPS posizionamento di tipo relativo master GPS su un punto strategico riattacco ad un punto IGM inquadramento nella rete IGM95 Stazione master 9

10 Data set Molise Cartografia regionale. Scala 1: Modello e sw di elaborazione DLT (Direct Linear Trasformation) Micromap v

11 Molise - Risultati Errori nella determinazione dei parametri del modello progressivo aumento della deviazione standard con l incremento del numero di GCP Errori orientamento 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,60 3,50 2,70 4,10 4,20 3,60 3,30 3,00 2,80 σx 2,00 1,50 2,00 σy 1,00 0,50 0,00 9 punti 15 punti 20 punti 25 punti 30 punti GCP 11

12 Molise - Risultati Controllo qualitativo dell immagine ortorettificata con 30 GCP (dettaglio): sovrapposizione alle CTR (scala 1:25.000) 12

13 Molise - Risultati Controllo qualitativo dell immagine ortorettificata con 30 GCP (dettaglio): sovrapposizione al DTM Punto 220 h = 35,130 m Punto 204 h = 11,438 m

14 Molise - Risultati Controllo quantitativo delle immagini ortorettificate: l errore in planimetria diminuisce all aumentare del numero di GCP anche con numero di CP decrescente» 9 GCP e 30 CP σ x = 8,1 pixel (o metri) σ y = 3,7 pixel (o metri)» 20 GCP e 19 CP σ x = 4,5 pixel (o metri) σ y = 2,5 pixel (o metri)» 30 GCP e 9 CP σ x = 2,6 pixel (o metri) σ y = 2,2 pixel (o metri) 14

15 Molise Considerazioni: Necessità di DTM più accurato l analisi non è stata approfondita ulteriormente perchè non significativa Accuratezza di GCP individuati da cartografia troppo bassa Numero troppo elevato di GCP da rilevare con strumentazione GPS per ottenere un risultato adeguato alla scala di lavoro rapporto costi/benefici sfavorevole 15

16 Puglia Il lavoro si inserisce nell ambito del progetto del Sistema Informativo Territoriale, che ha l obiettivo di realizzare una base di conoscenza territoriale che prevede tra gli altri prodotti il database topografico (DBT) della Regione Puglia, alla scala 1:5.000, in conformità alle specifiche IntesaGIS Frutto di una collaborazione tra Università di Modena e Reggio Emilia e InnovaPuglia, ente attuatore del SIT L obiettivo è quello di valutare quale possa essere, fra le metodologie e le fonti di dati utilizzabili, la più opportuna ai fini dell aggiornamento del DBT, per stabilire, tra le altre cose anche l evoluzione della linea di costa 16

17 Puglia - Gargano Data set Immagini QuickBird UTM WGS84 Off nadir angle: CTN a scala 1:5.000 DTM GCP passo 2 m UTM WGS84 realizzato dal rilievo fotogrammetrico del dei 25 vertici disponibili della rete planoaltimetrica di appoggio per l orientamento del rilievo fotogrammetrico del 2006 (Rilevati con strumentazione GPS) 34 integrazione con punti tratti da cartografia tecnica numerica (CTN a scala 1:5.000) derivata dal volo del integrazione attraverso rilievo, con strumentazione GPS, appositamente progettato posizionamento di tipo relativo rispetto alla rete di stazioni permanenti della Regione Puglia 17

18 Data set GCP: distribuzione Puglia - Gargano Modello e sw di elaborazione Modello rigoroso di Toutin PCI Geomatica Orthoengine v

19 Data set Immagini QuickBird DTM UTM WGS84 Puglia - Salento Off nadir angle: 8.8 passo 8 m UTM WGS84 realizzato dal rilievo fotogrammetrico del 2006 CTN a scala 1:5.000 GCP 27 dei 50 vertici disponibili della rete planoaltimetrica di appoggio per l orientamento del rilievo fotogrammetrico del 2006 (Rilevati con strumentazione GPS) 24 integrazione con punti tratti da cartografia tecnica numerica (CTN a scala 1:5.000) derivata dal volo del

20 Data set GCP: distribuzione Puglia - Salento Modello e sw di elaborazione Modello rigoroso di Toutin PCI Geomatica Orthoengine v

21 Puglia Differenze tra i data set del Gargano e del Salento: angolo di off nadir delle immagini qualità e numero dei GCP Ob: realizzare un confronto tra le 2 immagini a parità di numero di punti utilizzati come GCP e CP Abbondanza di GCP: esclusione di quelli meno accurati e precisi 21

22 Puglia - Risultati Errori di orientamento interno e sull immagine ortorettificata Gargano Salento SQM orientamento (m) - GCP SQM immagine ortorettificata (m) - CP X Y X Y 30 GCP e 12 CP GCP e 17 CP GCP e 22 CP SQM orientamento (m) GCP SQM immagine ortorettificata (m) CP X Y X Y 20 GCP e 7 CP 20 GCP e 22 CP

23 Puglia - Risultati Valutazione qualitativa dell immagine ortorettificata Gargano : sovrapposizione alla CTN (scala 1:5.000) 23

24 Conclusioni Dai test e dai dati di letteratura si vede come l ortorettifica di immagini satellitari ad alta risoluzione consenta un livello di approssimazione di circa 1 m, adeguato alla scala 1:5.000 La precisione del risultato dell ortorettifica è sensibile alla Qualità del DTM Qualità e quantità dei GCP Se il DTM e la cartografia sono prodotti di alta qualità, allora si può elaborare l immagine da satellite estraendo i GCP dalla cartografia, prescindendo dal rilievo d appoggio, grazie alla elevata capacità di collimazione dei punti che si riflette sulla bontà del risultato finale allora è possibile utilizzare le immagini ortorettificate per l aggiornamento cartografico, dal momento che il processo di elaborazione presenta una buona stabilità e una buona ripetibilità 24

25 Grazie per l attenzione eleonora.bertacchini@unimore.it alessandro.capra@unimore.it 25