RPAS e fotogrammetria per applicazioni forestali

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1 RPAS e fotogrammetria per applicazioni forestali 24 ottobre 2014 Politecnico di Torino - DIATI MARCO PIRAS ANDREA LINGUA IRENE AICARDI PAOLO MASCHIO Università di Padova EMANUELE LINGUA MARCO PELLEGRINO FRANCESCO PIROTTI

2 Sommario La Geomatica e le applicazioni forestali I droni e la ricerca in ambito forestale Esempi di applicazioni di RPAS per scopi forestali Rilievo integrato TLS e RPAS Conclusioni

3 La geomatica e le applicazioni forestali Remote Sensing LiDAR da Aereo

4 La geomatica e le applicazioni forestali GIS Fotogrammetria

5 La geomatica e le applicazioni forestali DTM e DSM GNSS

6 La geomatica e le applicazioni forestali GNSS Termografia

7 I droni come strumenti di acquisizione dati ALA FISSA MULTI ROTORE Principali differenze: - Payload - Durata del volo - Stabilità - Schemi e tipologie di acquisizioni (es. hovering) - Orientamento sensori - Range di operatività -.

8 I droni come strumento di acquisizione dati Una soluzione di tipo «low cost» è possibile?

9 Il nostro sistema RPAS Navi control Antenna GPS Hexacopter di Mikrokopter Fotocamera Payload: 1.5 kg Volo: minuti payload durata di volo

10 Pianificazione del volo Software Mikrokopter Tools: - altezza di volo - direzione - strisciate generazione dei WAYPOINTS

11 Quali prodotti vogliamo ottenere? Nuvole di punti dense 3D Ortofoto DTM / DSM

12 Pianificazione del rilievo Acquisizioni con UAV Operazioni in laboratorio Operazioni sul campo Misurazione dei vertici GNSS Operazioni non necessarie sul campo Approccio fotogrammetrico Rilievo dei marker Tempo: 2-5 Ore Triangolazione fotogrammetrica Tempo: 2 Ore Ricostruzione del modello 3D Generazione di DTM e ortofoto Esempiodi schema per l acquisizione e il trattamentodatida UAV per un applicazione ambientale Generazione di ortofoto solide

13 I casi studio Beaulard H rel = 70m

14 I casi studio Asiago H rel = 70m

15 I casi studio

16 I casi studio

17 I casi studio

18 Allineamento delle immagini AGISOFT -PHOTOSCAN

19 funziona sempre?? Su vaste aree (esempio di ca 12ha) lavorando a chunk separati, si possono ottenere matching errati o molto parzializzati

20 funziona sempre?? Facendo uno sfoltimento delle immagini per rendere la procedura più rapida, si ottegono dei buchi.

21 Nuvola di punti

22 Nuvola densa di punti

23 Generazione della Mesh

24 Applicazioni della texture

25 Georeferenziazione

26 I prodotti sono sempre corretti?? Possibili cause: 1) Movimento chiome o rami per il vento 2) Effetto di evapotraspirazione 3) Difficoltà riconoscimento marker

27 Il modello 3D 105 Milioni di punti (σ= 7 cm) Asiago Gruppach

28 Ortofoto e DSM - DDSM Ortofoto: passo 5 cm DDSM: passo 5 cm passo 10 cm

29 Applicazioni in ambito forestali Lunghezza: 400 m 234 alberi 369 m3 (conifere)

30 Applicazioni in ambito forestali Alberi identificati: m3

31 Applicazioni in ambito forestali

32 Applicazioni in ambito forestali Integrazione dato LiDAR aereo con soluzione fotogrammetrica

33 Integrazione UAV e TLS RILIEVO FOTOGRAMMETRIA LiDAR UAV LASER SCANNER FUSIONE DELLE NUVOLE DI PUNTI NUVOLA DI PUNTI DENSA AEREA NUVOLA DI PUNTI DENSA TERRESTRE

34 Rilievo TLS FARO CAM 3D Focus 8 scansioni Risoluzione1/5 ~ 1pto ogni 7 mm a 5 m ~ punti/ s 5 minuti di scansione

35 Rilievo TLS Esempio di scansione LiDAR

36 La georeferenziazione 40 Marker Rilievo dei marker con Stazione Totale Colorazione delle scansioni Ricerca automatica dei marker Ricerca manuale dei marker Allineamento finale

37 La nuvola di punti laser 77 Milioni di punti

38 Fotogrammetria Integrazione di dati LiDAR Modello 3D aereo Modello 3D terrestre Possiamo integrare questi due dati?? SI!!!! perché le due acquisizioni/elaborazioni sono state svolte utilizzando lo stesso sistema di riferimento

39 Integrazione di dati Fotogrammetria 17 Milioni di punti Fusione delle due elaborazioni in un unica nuvola di punti LiDAR 77 Milioni di punti

40 Integrazione di dati

41 Il risultato finale Nuvola di punti finale

42 Conclusioni - Gli RPAS (anche lowcost) sono sicuramente strumenti validi per applicazioni forestali - RPAS è una soluzione rapida ed economica per ottenere validi prodotti (DSM, ortofoto, nuvole dense) con precisioni accettabili in ambito forestale - RPAS come strumento per acquisire altri tipi di dati (LiDAR, termico, NIR ) con soluzioni low cost - L integrazione di dati può sopperire alla carenza dalla soluzione fotogrammetrica - Prossima soluzione Fotogrammetria Diretta

43 RPAS e fotogrammetria per applicazioni forestali 24 ottobre 2014 Politecnico di Torino - DIATI MARCO PIRAS ANDREA LINGUA IRENE AICARDI Università di Padova EMANUELE LINGUA MARCO PELLEGRINO FRANCESCO PIROTTI