Collaudo aggiornamento del DB topografie o e del GIS del territorio del Comune di Varese

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1 Dipartimento di Scienza e Tecnologie dell'ambiente Costruito POLITECNICO DI MILANO Comunedi Varese ProtocolloGenerale n dei20/0b/2009 Classificazione:10/10105 COMUNE DI VARESE, 6 MAG IIIIIIiII~IIII!lllmlll * 1 O 9 O * GESTIONEDELTERRITORIOJ Collaudo aggiornamento del DB topografie o e del GIS del territorio del Comune di Varese Certificato di collaudo n. 1 La presente relazione di collaudo ha per oggetto il collaudo dell'aggiornamento del DB topografico del Comune di Varese. Per i controlli in oggetto sono state prese in considerazione le "Specifiche tecniche aerofotogrammetriche per la creazione dei DB topografici alle scale 1:1000 e 1:2000" e le "Specifiche tecniche aerofotogrammetriche per la creazione dei DB topografici alle scale 1:5000 e 1:10000". 1 - Collaudo del volo fotogrammetrico Il volo eseguito su Varese è composto da 8 strisciate parallele (dalla numero 1 alla numero 8), pressoché in direzione est ovest, e da due strisciate trasversali (strisciata 9 e lo) correttamente impostate in modo da irrigidire l'intero blocco, come visibile nella figura 1. Per coprire anche il territorio di Buguggiate, si è realizzata una piccola strisciata, la numero Il, parallela alla 8 con adeguato ricoprimento trasversale. Il territorio di Buguggiate è quindi ricoperto da parte della strisciata 8 e dalla strisciata Il. Il dettaglio del volo è il seguente: strisciata 1, foto da 1 a 9 (9 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 2080 m; variazione parametri angolari contenute. La scala del fotogramma supera i valori)imite. Ad esempio sul fotogramma 5 la quota terreno vale 600 m (ed anche meno) con una altezza relativa di volo pari a 1480 m, scala del fotogramma e pixel pari a 14.8 cm, strisciata 2, foto da 12 a 25 (14 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 2080 m; variazione parametri angolari contenute. Sul fotogramma 19, ad esempio, la quota terren9 vale anche 580 m, con altezza relativa pari a 1490 m, scala 1:12450 e pixel pari a Prof. Franco Guzzetti Politecnico di Milano Dipartimento di Scienza e Tecnologie dell'ambiente Costruito - BEST Gruppo SITE Surveying Information Technologies for Enviromental Heritage Piazza leonardo da Vinci Milano Tel Fax Partita Iva: Codice fiscale: ~.~,c

2 Figura 1 - Lo schema di bloccofotogrammetrico strisciata 3, foto da 28 a 47 (20 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 2090 m; variazione parametri angolari contenute. Per una piccola parte del territorio da restituire sul fotogramma 03_0028 la quota ~relativadi volo è pari a 1790 con scala del fotogramma 1:14970 e pixel al suolo pari a 18,0 cm. E' la zona peggiore, ma anche la parte centrale della strisciata, ad esempio il fotogramma 03_0039, ha quota relativa pari a 1700 m con scala 1:14215 e pixel pari a 17.1 cm. Si tratta di pochi fotogrammi, circa una decina, completamente fuori scala, che però non possono essere sostituiti con quelli di nessuna altra strisciata. Questo dato è stato verificato dopo un contatto con l'impresa che ha realizzato il volo: il fotogramma 03_0039 ha quota di volo pari a 2191 m e punti a terra (di legame) a quota 538, con una H rei di 1650 m, quindi fuori scala (16 cm di pixel) strisciata 4, foto da 49 a 71 (23 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 1755 m; variazione parametri angolari contenute. Sul fotogramma 69, ad esempio, la quota terreno vale 320 m in alcune parti, con altezza relativa pari a 1435 m, scala 1:12000 e pixel pari a 14.4 cm. strisciata 5, foto da 74 a 97 (24 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 1685 m; variazione parametri angolari contenute. La parte di territorio più bassa è a quota 310, con altezza relativa 1375, scala 1:11500 e pixel pari a 13.8 cm. Collaudo DBTtopografico di Varese - Relazione 1 Pago 2.-:.~ "

3 strisciata 6, foto da 98 a 122 (25 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 1635 m; variazione parametri angolari contenute. La parte di territorio più bassa è a quota 315, con altezza relativa 1320, scala 1:11050e pixel pari a 13.2 cm. strisciata 7, foto da 125 a 151 (27 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 1620 m; variazione parametri angolari contenute. La parte di territorio più bassa è a quota 240, con altezza relativa 1375, scala l :11500 e pixel pari a 13.8 cm. strisciata 8, foto da 154 a 181 (28 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 1620 m; variazione parametri angolari contenute. La parte di territorio più bassa è a quota 320, con altezza relativa 1300, scala 1:10870 e pixel pari a 13.0 cm. strisciata 9, foto da 266 a 299 (34 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 2180 m; variazione parametri angolari contenute. E' più alta delle altre ma serve come strisciata di legame quindi non è da utilizzare in restituzione. strisciata lo, foto da 212 a 254 (43 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 2090 m; variazione parametri angolari contenute. E' più alta delle altre ma serve come strisciata di legame quindi non è da utilizzare in restituzione. strisciata Il, foto da 193 a 197 (5 fotogrammi); quota ortometrica assoluta di volo pari a 1620 m; variazione parametri angolari contenute. La parte di territorio più bassa è a quota 320, con altezza relativa 1300, scala 1:10870 e pixel pari a 13.0 cm. Riassumendo, la scala dei fotogrammi è corretta per tutta la strisciata solo per le strisciate dalla 5 in poi. Per le strisciate 1, 2 e 4 ci sono alcun piccole parti di territorio a scala del fotogramma leggermente inferiore al previsto. La strisciata 3 è da considerarsi a scala non corretta, ma i fotogrammi da restituire fuori scala sono solo una decina. L'errore può quindi essere tollerato. Il volo è eseguito in assenza di nuvole, il giorno 8 novembre E' stata utilizzata una camera digitale DMC con focale pari a mm. Tutte le immagini sono ben leggibili e di ottima qualità, ad eccezione della foto 157 della strisciata 8 che risulta mossa. La parte di territorio coperto da questo fotogramma è quasi interamente coperta anche da altre coppie stereoscopiche. Si può quindi sorvolare sulla qualità di questa immagine per la realizzazione della fase di aggiornamento mentre bisognerà non utilizzarla per la produzione di ortofoto. Il volo è stato eseguito con strumentazione Applanix; sono quinçli noti e ben determinati tutti i centri di presa ed i valori angolari di ciascun fotogramma, da introdurre come input in triangolazione aerea. Sulla base delle verifiche eseguite, nonostante le incongruenze segnalate rispetto alle specifiche regionali, si esprime giudizio di collaudo positivo a proposito della ripresa aerea. 2 - Determinazione dei punti d'appoggio Geosigma ha messo a disposizione il materiale relativo alla determinazione dei punti d'appoggio. Si tratta dell'insieme di più operazioni di rilievo. Sono stati impiegati 42 punti rilevati per l'appoggio della vecchia produzione cartografica; di essi 8 punti sono stati rilevati per controllo da Geosigma con esito positivo. A tali punti sono stati aggiunti:. 17 nuovi punti d'appoggio rilevati in modalità statica, derivanti da un lavoro eseguito da Geosigma nel territorio di Varese;.-:.~ Collaudo DST topografico di Va rese - Relazione 1 Pago 3

4 . 17 nuovi punti d'appoggio rilevati in modalità RTK nell'ambito del già citato lavoro eseguito da Geosigma;. ulteriori 17 punti rilevati in modalità RTK come integrazione per il lavoro di aggiornamento. Sono quindi in totale 93 i punti d'appoggio disponibili. Sono inviati a collaudo i dati GPS di rilievo e gli schemi delle reti GPS realizzate. Nei report di calcolo si evidenziano sqm dell' ordine medio dei 5 mm in planimetria e di 14 mm in quota. I valori massimi in quota superano appena i 30 mm. La seconda elaborazione definisce un risultato leggermente meno preciso ma comune determina punti con accuratezza assolutamente accettabili per le finalità del lavoro. Le coordinate dei nuovi vertici sono state trasformate in UTM-WGS84 mediante il software Verto, contestualmente alla determinazione delle quote ortometriche, utilizzando il grigliato di geoide. E' presentata anche una tabella di confronto fra le coordinate di tali vertici e le analoghe coordinate utilizzate a suo tempo da Rati. Le differenze sono accettabili per le finalità del lavoro. I nuovi punti d'appoggio sono rilevati poi in modalità RTK, sempre con accuratezze accettabili. Anche tali coordinate sono trasformate con Verto al sistema UTM-WGS84 e quota ortometrica. Interessante il risultato del confronto fra punti d'appoggio nuovamente rilevati e le vecchie rilevazioni di Rati: le differenze medie sono pressoché nulle in planimetria mentre sono pari a 9 cm in quota (c'è quindi un piccolo ma trascurabile sistematismo); i valori delle differenze sono però in valore assoluto più grandi in planmimetria sino a 25 cm circa per un paio di punti. Sono differenze significative, anche se non eccessive. A seguito delle verifiche eseguite è possibile esprimere giudizio di collaudo positivo a proposito della determinazione dei punti d'appoggio. 3 - Triangolazione aerea automatica La triangolazione aerea automatica dell'intero blocco e calcolata,con il programma GDS della GeoSoft. Sono state eseguite più verifiche di collaudo a seguito di ciascuna delle quali Geosigma ha apportato le modifiche richieste. Prima verifica di collaudo Alla prima verifica la deviazione standard delle collimazioni manuali è risultata pari a 12 micron, quello delle collimazioni automatiche pari a 2 micron per quelle di tipo 6 e pari a 4 micron per quelle di tipo 7. Si rispetta quindi la tolleranza che prevede un limite globale a 7 micron. L'RMS delle coordinate terreno è pari a lo cm sia in planimetria che in quota. Un po' scarsa è la precisione di determinazione in quota dei centri di presa, pari a 1 m circa. Buona quella relativa alla posizione planimetrica dei punti di presa ed ai parametri angolari, anche se normalmente i valori ottenuti sono maggiori. L'elenco delle collimazioni peggiori segnalava in particolare il punto L09009 che è riportato in giallo nella figura che segue, che mette in evidenza i collegamenti che si realizzano con i singoli punti di legame. Si è richiesto di migliorare la collimazione,.,c Collaudo DBTtopografico di Varese - Relazione 1 Pag.4

5 eventualmente eliminandola, visto che corrisponde con una boa nel lago e quindi genera un legame in una zona dove non si dovrà andare a restituire. In quella parte di territorio, anche se gli orientamenti non dovessero essere ottimali, di fatto non li si dovrà utilizzare. Si è ritenuto importante nella stessa zona aumentare il legame fra le strisciate, con punti di legame manuale, scegliendo dei punti proprio a fianco del lago, in modo da irrigidire l'orientamento nelle zone dove si dovranno utilizzare i fotogrammi. Sempre alla prima verifica si è proposto di considerare comunque accettabili gli scarti residui se non superano i 30 micron e se non si riferiscono due volte allo stesso punto. Ovviamente la cosa migliore è sempre controllare la collimazione di tutti i punti che evidenziano scarti residui alti. E' scarso il legame fra la strisciata Il e la 8, come si vede nella figura che segue. Anche in questo caso si è richiesto di irrigidire con dei punti di legame manuali, in modo che in ogni fotogrammi ci fossero almeno i 2 punti di legame trasversale classici, che in modo automatico non sono nati..-~.~,c Collaudo DBTtopografico di Varese - Relazione 1 Pago 5

6 Il sistema risolvente è realizzato con equazioni in 7686 incognite; su 252 fotogrammi sono misurati 2595 punti in totale. Si è segnalto che è più corretto calcolare tutta la TAA in quote ellissoidiche e poi trasformare in ortometriche il risultato; ovviamente bisogna trasformare in ellissoidiche i valori di quota dei punti d'appoggio. Su nessun punto d'appoggio si supera la tolleranza prevista in capitolato. Sono invece numerosi i punti di legame dove il valore di sqm supera i 15 cm nelle tre coordinate. Si è richiesto fosse eliminato il già citato punto L09009 che ha sqm in quota pari a 2 m e che quindi sporca tutti i parametri dei fotogrammi ad esso vicini. Si è richiesto di verificare anche la stima del punto L09064, evidenziato in giallo in figura. Anche in questo caso ho richiesto di integrare la TAA con dei punti di legame manuale per aumentare il collegamento sui fotogrammi finali della strisciata 8. Altri punti di legame critici, a livello di sqm, sono R20124, R81563, R81580, , R30360, R406030, R6l097, R8l6l8, R927230, R9298l8, tutti con sqm in quota superiore addirittura a 50 cm. Scorrendo l'elenco dei punti di legame nella tabella che mostra i loro rms, si notano le zone di TAA che sono stimate con inferiore precisione, dove quindi si è richiesto di lavorare per migliorare il risultato Analizzando infine le collimazioni dei singoli fotogrammi si nota che in molti casi i punti di legame sono pochissimi, una decina. Non è un numero sufficiente ad ottenere una buona triangolazione aerea perché manca il forte legame fra fotogrammi tipico dei calcoli in automatico. E' normale ottenere una media attorno ai 100 punti collimati per fotogramma e soprattutto si creano legami multipli fra fotogrammi molto numerosi. Nella figura che segue si può notare ad esempio come la strisciata 1 sia poco legata alle due trasversali (la 9 e la 10). Solo al terzo fotogramma della strisciata nasce un legame con la strisciata 2 adiacente e tale legame è scarso (1-2 puntiper fotogramma). Anche i primi fotogrammi della strisciata 2 hanno solo una quindicina di punti di legame, per la maggioranza collimati da soli due fotogrammi.,:,.!, Collaudo DBT topografico di Varese - Relazione 1 Pago 6

7 POLITECNICO DI MilANO Prof. Franco Guzzetti La figura che segue dimostra il non ottimale collegamento fra fotogrammi. Nella zone vuote di legame devono essere inseriti punti manuali, oppure si debbono modificare i parametri di lavoro del programma perché siano maggiori i punti di legame. Il fotogramma 56 della strisciata 4, centralissimo al blocco, ha solo 16 punti di legame. Seconda verifica di collaudo A seguito delle segnalazioni eseguite Geosigma ha integrato la misura ed il calcolo della triangolazione aerea automatica. Collaudo DBTtopografico di Varese - Relazione 1 Pago 7.!,

8 I legami sono nettamente aumentati e migliorati come si nota dalle seguenti immagini. Nettamente migliorato il legame con la strisciata Il, ora accettabile. Il numero di punti di legame è aumentato notevolmente. Gli scarti residui sui punti d'appoggio sono sempre inferiori ai 25 cm in planimetria e 20 in quota, come previsto in capitolato. Sono invece numerosi gli rms sui punti di legame superiore ai previsti 15 cm in ciascuna delle tre coordinate. Ci sono 7 punti su 5111 con sqm superiore a 15 cm in X, 17 in Y e 478 in Z. La situazione è quindi normalissima per quanto riguarda la planimetria, un po' meno per l'altimetria. Che esistano punti con sqm superiore ai limiti di tolleranza in TAA dove esistono sovrapposizioni fra strisciate è abbastanza normale, proprio perché possono capitare collimazioni poco convergenti. Il numero di casi è sembrato un po' elevato, anche se c'è da ricordare che il vero risultato sono i parametri di orientamento e non le coordinate.-:.~,c Collaudo DBTtopografico di Varese -Relazione 1 Pago 8

9 POLITECNICO DI MilANO Prof. Franco Guzzetti dei punti di legame, come nelle TA tradizionali; si è comunque richiesto una ulteriore operazione di miglioramento della TAA. Sono state segnalate le seguenti anomalie riguardanti gli scarti residui sui fotogrammi (espressi in micron):. punto C20l -2 in x e -22 in y sulla foto 07_ in x e -23 in y sulla foto 07_ in x e -11 in y sulla foto in x e -2 in y sulla foto 09_ in x e 16 in y sulla foto 09_ in x e 22 in y sullafoto probabilmente ci sono delle imprecisioni nella collimazione sui differenti fotogrammi.. punto L09075 sul fotogramma 07_0126 con scarto di 32 micron da scartare. punto VRC19-30 in x e -9 in y sulla foto 05_ in x e -15 in y sulla foto 05_ in x e -12 in y sulla foto 05_ in x e -6 in y sulla foto 06_ in x e in y sulla foto 06_ in x e -4 in y sulla foto 06_ in x e in y sulla foto 1 _ 236 in x e -4 in y sulla foto 1 _ in x e -4 in y sulla foto 1 _ in x e -4 in y sulla foto 1 _ 239 è certa una diversa ed errata individuazione del punto d'appoggio in X sulle strisciate 5 e 6 rispetto a quelle della strisciata 1.. il punto L09009 ha scarti sempre alti nei 4 fotogrammi. E' la famosa boa. Ad un controllo sembra sia collimabile anche dalla strisciata 7 foto 150 e 151, dalla 8 foto 154 e 155; si è richiesto fosse collimato anche su tali fotogrammi se Geosigma considera il punto importante per la convergenza del sistema. Si sono proposto verifiche equivalenti per tutti i punti che nella tabella riportata nel report hanno scarti superiori a 30 micron, anche se ottenuti con autocorrelazione. La deviazione standard delle collimazioni manuali è risultato pari,a Il micron, quello delle collimazioni automatiche pari a 2 micron per quelle di tipo 6 e pari a 5 micron per quelle di tipo 7. Si rispetta quindi la tolleranza che prevede un limite a 7 micron. L'RMS delle coordinate terreno è pari a lo cm circa sia in planimetria che in quota. Al minimo vi sono 13 punti di legame su di un fotogramma (156 della strisciata 8). La ridondanza del sistema è nettamente più alta ed il risultato già nettamente migliorato; si è comunque richiesta una ultima revisione migliorativa. Terza verifica di collaudo Gli scarti residui sui punti d'appoggio sono sempre inferiori ai 25 cm in planimetria e 20 in quota, come previsto in capitolato. Gli rms finali sono di ottima qualità: 1 micron per le collimazioni manuali, 2 micron per quelle automatiche tipo 6 e 5 micron per quelle automatiche tipo 7. Sono pari a 9.9 cm gli RMS delle coordinate terreno in planimetria e 9.2 cm in quota. Il programma mette in evidenzia come errori significativi quelli con scarti sulle osservazioni maggiore di 3 volte la deviazione standard. Di tali valori sono da considerarsi Collaudo DBT topografico di Varese - Relazione 1 Pag.9 ;:.!,

10 importanti e detenninanti solo quelli superiori ai 30 micron; avendo eliminato il punto L09009 non ci sono casi di questo tipo. A questo punto il risultato è da considerarsi definitivo A seguito delle verifiche fatte e dei progressivi miglioramenti è possibile esprimere giudizio di collaudo positivo a proposito della triangolazione aerea automatica. ~Milano, 06/05/09 ~Ci Collaudo DBT topografico di Varese -Relazione 1 Pago 10.-:.~,c