Produzione e collaudo di cartografia tecnica numerica verso i DB topografici

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1 Ufficio Cartografico Servizio Cartografia e Gis della Provincia di Brescia Produzione e collaudo di cartografia tecnica numerica verso i DB topografici Ing. Antonio Trebeschi

2 L attività dell Ufficio Cartografico Assistenza tecnica a chi realizza cartografia tecnica numerica,attraverso: Predisposizione del Capitolato Direzione lavori Collaudo

3 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi tutta la cartografia tecnica (di base) oggi viene prodotta mediante aerofotogrammetria

4 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi Cos è l aerofotogrammetria tecnica che consente di giungere alla realizzazione della carta attraverso particolari fotografie (dette FOTOGRAMMI) riprese da aereo.

5 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi I vantaggi della fotogrammetria A partire dai FOTOGRAMMI è possibile realizzare un MODELLO TRIDIMENSIONALE dell oggetto ripreso sul quale si possono compiere misure con VALIDITA METRICA

6 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi I vantaggi della fotogrammetria Anziché rilevare sul terreno i punti uno per uno P1 Pn P2 P3 P4 E possibile effettuare misure a tavolino sul modello ottenuto dai fotogrammi

7 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi La visione stereoscopica Vediamo 3D grazie alla fusione delle 2 immagini diverse che arrivano agli occhi da due punti di vista distinti

8 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi I fotogrammi Elemento caratterizzante: LE MARCHE FIDUCIALI

9 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi ORIENTAMENTO INTERNO Il sistema Fotogramma sistema di riferimento definito a partire da marche fiduciali e centro di presa x m y m (marche) c (dist. principale) parametri di orientamento interno (*) (*)Indicati con grande precisione (± 0,01 mm) sul certificato di calibrazione della camera da presa.

10 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi ORIENTAMENTO ESTERNO κ ϕ ω La camera da presa può essere schematizzata come un corpo rigido libero nello spazio, con 6 gradi di libertà: tre traslazioni e tre rotazioni che si possono anche esprimere attraverso le 3 coord. di posizione del centro di presa e i tre angoli di assetto della camera X 0 Y 0 Z 0 ω ϕ κ X 0 Y 0 Z 0 Parametri di orientamento esterno

11 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi Esemplificazione analitica P: punto oggetto che in un sistema di riferimento definito sul terreno ha coordinate: (X,Y,Z); O: centro di presa che nel medesimo "sistema terreno" ha coordinate: (X 0,Y 0,Z 0 ); p: punto immagine che nel "sistema fotogramma" ha coordinate (x,y) e dista da O di una lunghezza pari alla distanza principale c.

12 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi Esemplificazione analitica equazioni di collinearità ( da terra al fotogramma ) ( ) ( ) x c r X X r Y Y r Z Z ( 0 ) + 31 ( 0 ) = r X X + r ( Y Y ) + r ( Z Z ) ( ) ( ) y c r X X r Y Y r Z Z ( 0 ) + 32 ( 0 ) = r X X + r ( Y Y ) + r ( Z Z ) R = r r r r r r r r r con che tiene conto delle tre rotazioni ω, ϕ e κ tramite legami funzionali. x,y = f X Y Z X 0 Y 0 Z 0 ω ϕ κ Noti i parametri di orientamento interno e esterno per ogni punto-terreno (X, Y, Z) si può ottenere la posizione del corrispondente punto-fotogramma percorso del raggio ottico che impressiona la pellicola

13 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi Esemplificazione analitica equazioni di collinearità ( dal fotogramma a terra ) r11 x + r12 y r13 c X = X0 + ( Z Z0) r x+ r y r c r21 x + r22 y r23 c Y = Y0 + ( Z Z0) r x+ r y r c Z = X,Y,Z = f x y X 0 Y 0 Z 0 ω ϕ κ x y X 0 Y 0 Z 0 ω ϕ κ Noti i parametri di orientamento interno e esterno per ogni punto a terra (X, Y, Z) non basta un solo punto-fotogramma (x, y) è necessario disporre di un altra immagine ripresa da un altro punto (x, y ) per ricostruire l oggetto ripreso - formare il modello-, partendo dai fotogrammi

14 LA FOTOGRAMMETRIA - Cenni introduttivi Esemplificazione analitica Il processo fotogrammetrico può essere riassunto schematicamente nel modo seguente: I) Acquisizione dei fotogrammi (Volo) II) Orientamento dei fotogrammi per la formazione del modello comporta operazioni preliminari (misure a terra e sui fotogrammi) per la determinazione dei parametri di orientamento esterno, la cui conoscenza consente, dopo aver formato il modello (orientamento relativo dei fotogrammi), di orientare in modo assoluto il modello stesso, cioè fare in modo che le coordinate-modello risultino corrispondenti alle coordinateterreno (nel sistema di riferimento prestabilito) III) Restituzione: primo disegno a partire dal modello IV) Produzione degli elaborati cartografici finali comporta l esecuzione di vari interventi sia per acquisire informazioni integrative che per la strutturazione del prodotto

15 LA PRODUZIONE CARTOGRAFICA: LE PRESCRIZIONI TECNICHE DI CAPITOLATO SETTORE CARTOGRAFICO CARTA TECNICA REGIONALE NUMERICA ALLA SCALA 1: ecc Regione Calabria DATABASE TOPOGRAFICO E CARTA FOTOGRAMMETRICA NUMERICA ALLA SCALA 1:5.000 fino ad oggi Specifiche Tecniche per la realizzazione del Database topografico alle scale 1:5000 e 1:10000 PROVINCIA DI BRESCIA CAPITOLATO CARTOGRAFIA TECNICA NUMERICA ALLASCALA 1:2.000 Specifiche tecniche per la realizzazione dei Data Base Topografici di interesse generale scale 1:1.000, 1:2.000, 1:5.000 e 1: domani? Versione per la sperimentazione

16 LA PRODUZIONE CARTOGRAFICA: LE PRESCRIZIONI TECNICHE DI CAPITOLATO LA CARTA caratteristiche contenuti precisioni - scala - rappresentazione - sistema di rif. e coord. - dimensione e taglio - contenuto planimetrico - contenuto altimetrico - toponomastica - tolleranza planimetriche - tolleranze altimetriche IL RILEVAMENTO FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO

17 LA PRODUZIONE CARTOGRAFICA: LE PRESCRIZIONI TECNICHE DI CAPITOLATO LA CARTA caratteristiche - scala - rappresentazione - sistema di rif. e coord. Esempio di cartografia comunale (parte del cartiglio)

18 LA PRODUZIONE CARTOGRAFICA: FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 1) Volo 2) Appoggio - Inquadramento 3) Restituzione 4) Ricognizione 5) Editing - Disegno 6) Elaborati finali IN CORSO D OPERA viene fatto il COLLAUDO su ciascuna fase

19 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 1) Volo: acquisizione dei fotogrammi con copertura stereoscopica l Relazione fondamentale c H l L = c H = 1 m L dove: m = fattore di scala media del fotogramma H = quota relativa di volo c = distanza principale l = lato fotogramma (23 cm per fotogrammi aerei) L = abbracciamento al suolo

20 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 1) Volo (fase di presa) Prescrizioni relative a: camera da presa materiale fotografico quota di volo SCALA MEDIA disposizione delle strisciate variazione angoli di assetto ricoprimenti (tra fotogr. e tra strisciate) Elaborati da consegnare: piano di volo (progetto) certificato calibrazione camera quadro d unione fotogrammi copia fotogrammi verifiche orientamento interno verifiche variazioni assetto Collaudo verifica delle caratteristiche metriche dei fotogrammi: scala, ricoprimenti per stereoscopia e completezza della copertura verifica delle caratteristiche qualitative : nitidezza, assenza nubi, deformazione film

21 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 1) Volo (fase di presa) Elaborati da consegnare: quadro d unione fotogrammi

22 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 2) Appoggio Inquadramento: determinazione delle coordinate-terreno di punti necessari per l orientamento assoluto Attraverso: 2.1) misure sul terreno 2.2) operazioni fotogrammetriche triangolazione aerea

23 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 2.1) Misure sul terreno Prescrizioni relative a: punti da utilizzare per l inquadramento modalità di rilevamento calcolo precisioni: tolleranze Elaborati da consegnare: progetto delle reti grafico delle misure effettuate dati acquisiti libretti di campagna elaborazioni monografie Collaudo verifica di modalità operative di misura e calcoli verifica del rispetto delle tolleranze monografie

24 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 2.1) Misure sul terreno Prescrizioni relative a: punti da utilizzare per l inquadramento

25 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 2.1) Misure sul terreno Elaborati da consegnare: grafico delle misure effettuate

26 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 2.2) Triangolazione aerea Prescrizioni relative a: numero di punti di appoggio necessari per ogni modello numero e disposizione dei punti noti a terra numero e disposizione dei punti di legame da determinare scarti e sqm ammissibili Elaborati da consegnare: grafico delle strisciate con ubicazione dei punti tabulati delle misure elaborazioni relazione sul programma adottato verifica numero dei punti, disposizione verifica del rispetto delle tolleranze Collaudo

27 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 3) Restituzione: esplorazione del modello

28 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 3) Restituzione Prescrizioni relative a: strumento restitutore sistema di restituzione analitica, digitale scarti ammissibili sui punti di appoggio nell orientamento assoluto rappresentazione grafica Elaborati da consegnare: protocolli di restituzione con parametri di orientamento e residui sui punti di appoggio elaborato grafico della restituzione con evidenziate zone incerte Collaudo verifica di strumenti e sistema di restituzione ripetizione di orientamento e restituzione su un campione verifica di completezza del contenuto e accuratezza della fotointerpretazione

29 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 4) Ricognizione esempio carta 1:500 toponomastica altre integrazioni

30 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 4) Ricognizione Prescrizioni relative a: integrazione metrica integrazione informativa raccolta della toponomastica riporto dei limiti amministrativi Elaborati da consegnare: minuta di ricognizione libretti delle misure Collaudo analisi della documentazione ricognizione sul terreno per verificare errori e omissioni

31 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 5) Editing - Disegno: inserimento integrazioni e strutturazione dati

32 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 5) Editing - Disegno Prescrizioni relative a: interventi di integrazione geometrica inserimento della toponomastica strutturazione dei dati secondo le caratteristiche richieste per i files finali rappresentazione grafica: vestizioni Elaborati da consegnare: dati numerici strutturati come richiesto dalle specifiche elaborati grafici corrispondenti ai files finali (disegno) Collaudo controlli analitici a campione sui files controlli formali a tappeto sui files controlli visivi a campione corretto inserimento della ricognizione verifiche sulle caratteristiche del disegno: corrispondenza delle vestizioni

33 Cartografia Tecnica NUMERICA BANCA DATI per ogni elemento del territorio: un entità caratterizzata geometricamente (punto, linea, poligono) geograficamente (coordinate dei vertici) mediante codifica (codice identificativo)

34 Cartografia Tecnica NUMERICA Esempio l entità selezionata (gialla( gialla) è caratterizzata da: 1) geometria: poligono (entità areale) 2) coordinate dei vertici 3) codice identificativo 2) Est Nord Quota ) (edificio civile (*) ) (*) Repertorio Carta Tecnica Provincia di Brescia

35 DB TOPOGRAFICO un ulteriore passo avanti non più un singolo codice identificativo ma la possibilità di caratterizzazione attraverso diversi attributi, nonché un diverso tipo di strutturazione dei dati, finalizzata non soltanto alla traduzione dei SEGNI, ma all organizzazione dei CONTENUTI

36 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 6) Elaborati finali

37 LE FASI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO 6) Elaborati finali Prescrizioni relative a: elaborati da consegnare: materiale fotografico materiale topografico materiale informatico materiale cartografico Elaborati da consegnare: vedi precedente Collaudo verifica di completezza e rispondenza qualitativa Collaudo finale sul terreno Misure dirette sul terreno per acquisire elementi da porre a confronto con la carta prodotta e valutare così il rispetto delle tolleranze

38 Le fasi del processo fotogrammetrico IL COLLAUDO: In corso d opera fase per fase Sulla base delle specifiche di Capitolato Verifica: strumentazione adeguata procedure corrette rispetto delle tolleranze EVOLUZIONE CONTROLLI sempre meno a campione sempre più a tappeto In particolare per le verifiche delle banche dati appositi software per il controllo di qualità

39 CARTOGRAFIA TECNICA NUMERICA verso i DB topografici TEMPI DI PRODUZIONE Esempio: Territorio comunale ettari: 400 ettari urbanizzato alla scala 1: ettari extraurbano alla scala 1:5.000 FASI giorni Volo Misure topografiche Triangolazione aerea Restituzione Ricognizione Editing-Disegno Elaborati finali Totale (volo escluso) (20 *)

40 CARTOGRAFIA TECNICA NUMERICA verso i DB topografici TEMPI DI PRODUZIONE (*) In dettaglio, per fase restituzione, alle varie scale scala carta 1: : : : RESTITUZIONE [ettari/giorno] (*) stima effettuata attraverso un indagine presso ditte produttrici

41 CARTOGRAFIA TECNICA NUMERICA verso i DB topografici COSTI DI PRODUZIONE carta tecnica numerica scala carta 1: : : : RESTITUZIONE [ /ettaro] (*) DB topografico % (??) potrà essere chiarito solo a conclusione delle sperimentazioni (*) range di valori indicativi di importi base d asta per appalti; la variabilità è funzione di molti fattori che devono essere valutati caso per caso

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