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1 SEMINARIO 2b Dalla TOPOGRAFIA alla GEOMATICA SCANSIONE LASER E RILIEVI PER IMMAGINI Paolo Aminti - Valentina Bonora - Andrea Lingua Fulvio Rinaudo - CS SIFET SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 1

2 ARGOMENTI 3. LA FOTOGRAMMETRIA DIGITALE ANCHE CON L USO DI DRONI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 2

3 FOTOGRAMMETRIA - PRINCIPI L analogia con il teodolite Misurare le coordinate del punto immagine sul fotogramma equivale a misurare l angolo azimutale e l angolo d inclinazione con un teodolite x I I O c C I = arctan ( I cos /c) = arctan x I /c SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 3

4 FOTOGRAMMETRIA - PRINCIPI L intersezione spaziale O Utilizzando due prospettive centrali di uno stesso punto oggetto, è possibile ricostruire la posizione spaziale del punto stesso. x 1 I 1 1 c I 2 x 2 2 FOTO 1 c FOTO 2 SOCIETA ITALIANA C DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 4 1 C 2

5 FOTOGRAMMETRIA - PRESA Camere metriche Camere semimetriche Camere professionali Camere amatoriali Sony Nex 6 Panasonic Lumix GF3 I phone 5 SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 5

6 FOTOGRAMMETRIA - PRESA l B La ripresa AERO-fotogrammetrica c H B A m A L SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 6

7 FOTOGRAMMETRIA - DRONI CATEGORY RANGE (Km) FLIGHT HEIGHT (m) BATTERY LIFE (h) MTOW (kg) Nano H < 1 < 100 < 1 < Micro m (micro) < < 5 Mini Mini < < Close Range CR 10 a a Short Range SR 30 a a SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 7

8 FOTOGRAMMETRIA - ATTREZZATURE Hexacopter by Mikrocopter SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 8

9 FOTOGRAMMETRIA - PRECISIONI Per punti presegnalizzati si possono assumere queste precisioni medie (maggiori precisioni si possono raggiungere correggendo correttamente tutti i sistematismi): planimetria: ± 6-15 mm sul fotogramma Punti presegnalizzati (GCP) altimetria: ± 0.06 della distanza di presa (camere metriche) ± 0,5-11 per camere professionali e amatoriali calibrate SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 9

10 FOTOGRAMMETRIA - METODO Image-Matching Workflow Acquisizione immagini Estrazione punti omologhi SIFT Orientamento fotogrammetrico Estrazione DSM Generazione Ortofoto SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 10

11 FOTOGRAMMETRIA - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 11

12 FOTOGRAMMETRIA - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 12

13 FOTOGRAMMETRIA - ESEMPI Estrazione automatica di Tie Points Orientamento immagini acquisite Modellazione 3d Texturizzazione con ortofoto SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 13

14 FOTOGRAMMETRIA - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 14

15 FOTOGRAMMETRIA - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 15

16 FOTOGRAMMETRIA - ESEMPI Z X Y SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 16

17 LIDAR - INTEGRAZIONE Acquisizione, in un secondo tempo o meglio contemporaneamente, della radiometria per una miglior documentazione, in grado di soddisfare le richieste dei diversi utenti. Impiego di sistemi integrati (aerei o terrestri), costituiti da: laser scanner camera metrica digitale: 3 parametri di orientamento interno x 0, y 0, c noti + curva di distorsione nota rigidamente fissata al laser: 6 parametri di mounting noti le immagini sono già orientate nel riferimento del laser: i 6 parametri X 0,Y 0,Z 0,,, di orientamento esterno sono noti Applicando le equazioni di collinearità, si ricavano i valori RGB dei punti immagine x,y corrispondenti ad ogni punto laser misurato X,Y,Z: SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 17

18 LIDAR - INTEGRAZIONE Nuvole di punti laser colorate automaticamente con i valori rgb SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 18

19 LIDAR - INTEGRAZIONE SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 19

20 LIDAR - INTEGRAZIONE È stato dimostrato come a partire da una nuvola di punti acquisiti senza alcuna logica sia possibile ricavare informazioni geometriche utili a dare origine a un vero rilievo. Ma risulta altrettanto chiaro che la conoscenza della sola forma, per quanto complessa, non risulta sufficiente per garantire il giusto grado di comprensione dell operazione di rilievo. È prassi abituale, accompagnare qualsiasi rilievo con una serie di immagini fotografiche che dimostrino la effettiva consistenza dell oggetto del rilievo. Chi si diletta anche di fotogrammetria a volte prova a proporre prodotti misti dove accanto alle geometrie alcune rappresentazioni fotografiche (solitamente raddrizzamenti o ortoproiezioni) vengono inseirte in modo corretto per dare maggior completezza e risalto ai risultati del rilievo. SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 20

21 LIDAR - INTEGRAZIONE SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 21

22 LIDAR - INTEGRAZIONE SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 22

23 LIDAR - INTEGRAZIONE Collegati geometricamente l immagine e la nuvola di punti......si associa ad ogni pixel una distanza interpolandola dal modello geometrico prodotto dal laser scanner SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 23

24 LIDAR - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 24

25 LIDAR - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 25

26 LIDAR - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 26

27 LIDAR - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 27

28 LIDAR - ESEMPI SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 28

29 LIDAR IMMAGINE SOLIDA SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 29

30 LIDAR - ORTOFOTO è un ortofoto in cui vengono corrette anche le deformazioni prospettiche residue, dovute alle discontinuità della superficie da rappresentare (edifici, viadotti e altri manufatti) Ortofoto tradizionale Ortofoto di precisione SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 30

31 FOTOGRAMMETRIA Alcune considerazioni conclusive Al giorno d oggi, la geomatica fornisce al professionista numerose tecniche e vari strumenti per attuare il processo di rilevamento del territorio, dell edificato e delle infrastrutture. Tra queste stanno emergendo alcune tecnologie innovative e raffinate che, semplificando la procedura fotogrammetrica in termini di automazione la rendono più semplice, più rapida, più economica e quindi molto efficace. I droni consentono di acquisire i dati per applicazioni fotogrammetriche in modo semplice ed economico in modo da farci ipotizzare (sognare) una fotogrammetria effettivamente alla portata di tutti. Come la gran parte delle altre tecniche di geomatica, anche i droni e la fotogrammetria digitale non sono autosufficienti: sono sempre necessarie integrazioni con altre tecniche al fine di rendere il processo di rilevamento sempre più rapido completo efficace ed economico. SOCIETA ITALIANA DI FOTOGRAMMETRIA E TOPOGRAFIA - PROGETTO FORMATIVO SIFET PROG 31

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