Università degli studi di Ferrara

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1 Introduzione Introduzione La messa in orbita di satelliti commerciali che offrono immagini pancromatiche e multispettrali con elevate risoluzioni geometriche e radiometriche, a prezzi accessibili da enti pubblici e privati, ha portato ad aumentare le possibilità di realizzazione/aggiornamento di cartografie tecniche a scala medio-grande (1:5000-1:10000). L aggiornamento della cartografia esistente, è di solito realizzato attraverso le tradizionali tecniche di aereofotogrammetria, tramite voli aerofotogrammetrici che richiedono tempi di elaborazione lunghi e costi elevati. Utilizzando le immagini satellitari pancromatiche ad alta risoluzione, (1m) si è cercato di realizzare una procedura di aggiornamento cartografico basata sulla georeferenziazione di tali immagini. Attraverso precedenti ricerche e studi, si è potuto constatare che la precisione ottenibile tramite georeferenziazione ed ortorettifica delle immagini satellitari, è paragonabile agli standard metrici compatibili con un aggiornamento della CTR 1:5000. Con questa tesi si è utilizzata un immagine IKONOS-PAN 1m della zona di Copparo (FE), il cui aggiornamento CTR risaliva all anno 1985, e ci si è posti l obiettivo di valutare la possibilità di automatizzare il più possibile la procedura di georeferenziazione, paragonando i risultati ottenuti alle ricerche effettuate in precedenza sulla stessa immagine considerata. 1

2 1 Appunti di fotogrammetria e telerilevamento

3 1.1 Primi strumenti fotogrammetrici Il rilievo fotogrammetrico dalla sua nascita (XVIII secolo) fino ad ora, ha assunto sempre più importanza per la produzione cartografica moderna. La quasi totalità delle carte è stata realizzata con la fotogrammetria, tecnica di rilievo di dettaglio che utilizza fotografie a completamento ed integrazione di rilievi topografici. Nel Novecento inizia ad evolversi questo nuovo tipo di rilievo che consente una cognizione spaziale dei punti e di conseguenza anche della profondità. I primi strumenti utilizzati furono i o. Il o è uno strumento da presa, impiegato in fotogrammetria terrestre. Fig Fototeodolite Salmoiraghi Milano primi 900 Verso il 1850 il prof. Ignazio Porro, fondatore dell'officina, che poi divenne di proprietà dell' Ing. Salmoiraghi, pensò ad un apparecchio fotografico per rilievi fotografici, ma riuscì nei suoi intenti solo nel

4 Il maggior esperto italiano, però divenne l Ing. Pio Paganini dell'istituto Geografico Militare, che dal 1878 si occupò di fotogrammetria meritandosi il titolo di padre della fotogrammetria italiana. A lui si deve lo studio di apparecchi ed accessori per agevolare il passaggio dalle prospettive fotografiche ai vari rilievi geometrici. L'apparecchio (quello in figura è un Milano primi '900 dimensioni: 25x25x34 cm) è un vero teodolite o tacheometro ordinario con cannocchiale montato ad eccentrico, fra i cui montanti è fissata una macchina fotografica. Si possono fare determinazioni angolari, orizzontali, verticali, e anche quelle di distanza, essendo il cannocchiale e ciò allo scopo di dare gli elementi necessari ad individuare il punto di stazione. Dotato di cassetta di mogano provvista di chiave contenente i seguenti accessori: un piombino, un cacciavite, un pennello, un arganetto, una chiave per treppiede, un otturatore pneumatico, due telai doppi porta lastre, tre piastrine in graduazione, un micrometro di ricambio, munito di treppiede a foggia inglese. Il formato del fotogramma è generalmente quadrato di lato pari a 10,15 cm e il materiale sensibile è costituito da rulli di pellicola. La macchina fotografica ha un obiettivo normale, ma può montare anche un grandangolo. I tempi di posa possono essere anche lunghi in relazione alla emulsione fotografica impiegata e agli obiettivi di modeste dimensioni. Con il teodolite si determinano prima le coordinate del punto di presa principale, appoggiandosi a punti noti, poi quelle del punto di presa secondario, determinate mediante coordinate polari e infine si misurano gli angoli per calcolare l'orientamento degli assi ottici della camera. Con tali dati si possono così piazzare i fotogrammi nello strumento per iniziare la restituzione. 4

5 1.2 Cos è la fotogrammetria? La fotogrammetria quindi è quell insieme dei procedimenti e dei metodi per ricostruire oggetti a tre dimensioni, utilizzando la prospettiva e la metrica contenuta nei fotogrammi. I campi di applicazione sono molteplici: il più tradizionale consiste nella realizzazione di cartografia a grande e media scala ( fotogrammetria aerea), ma la fotogrammetria è utilizzata anche per il rilievo dei monumenti (fotogrammetria del vicino), in balistica, in medicina, in astronomia, in aeronautica, ecc. I primi tentativi di rilevamento fotografico furono eseguiti nel 1855 da prof. Ignazio Porro e nel 1878 dall Ing. Pio Paganini, ma la fotogrammetria si sviluppò rapidamente solo con l'introduzione del a opera di K. Pulfrich e di E. Van Orel nel Le riprese fotografiche aeree diedero ulteriore impulso alla fotogrammetria che attualmente ha sostituito quasi completamente il rilevamento tradizionale, in particolare per rilievi su grandi estensioni e su terreni con punti inaccessibili. La fotogrammetria aerea consiste essenzialmente nel riprendere fotograficamente un tratto di terreno e nel ricostruirne la topografia dalle immagini sui fotogrammi. Si devono distinguere due rami fondamentali di fotogrammetria e questa distinzione la si effettua in base a come vengono realizzate le prese fotografiche. Le fotografie possono esser prese da terra o da un aereo, per cui la fotogrammetria si distingue in terrestre e in aerea: in entrambi i casi la precisione raggiungibile è paragonabile a quella consentita dai normali procedimenti topografici. Nella fotogrammetria terrestre i fotogrammi sono ottenuti mediante una camera fotogrammetrica, e le riprese sono effettuate da un 5

6 operatore che si muove sul terreno (viene impiegata solo per scopi particolari e in generale non cartografìci). Nella fotogrammetria aerea ( aereofotogrammetria) i fotogrammi sono ottenuti da una camera fotogrammetrica sistemata in maniera opportuna su un aeroplano e il maggior utilizzo della fotogrammetria aerea stessa è nel campo del rilievo di dettaglio del territorio nonché sulla realizzazione di cartografia. 1.3 La fotogrammetria aerea La fotografia aerea diventò uno strumento riconosciuto durante la Prima Guerra Mondiale e lo fu a pieno durante la Seconda. La prima ripresa fotografica aerea viene effettuata da, il celebre fotografo, che dopo aver conseguito il brevetto per aerostatica, il 23 ottobre del 1858, riuscì ad ottenere la prima fotografia aerea facendosi sollevare da un pallone frenato ad un altezza di 80 metri. fotografò dall alto le case del villaggio situato nei pressi di Parigi e continuò questa sua esperienza fotografica anche se rifiutò, nel 1859 di utilizzare la stessa tecnica per usi militari collegati alla Seconda Guerra di Indipendenza Italiana. Fig Veduta aerea de l'ilè Saint Louis presa da Nadar 6

7 Venne emulato dall americano, nel 1862, il quale eseguì la prima fotografia aerea di Boston. Gli utilizzi in campo topografico della fotogrammetria aerea si fanno risalire al quando, il Tenente del Genio Civile Attilio Ranza, mediante una comune camera fotografica installata a bordo di un pallone frenato e munita di un elettrocalamita che permetteva di comandare da terra lo scatto dell otturatore di presa, ricavò delle planimetrie fotografiche della zona di Roma. Più tardi nel 1907 il Capitano del Genio Cesare Tardivo utilizzò un pallone sferico, più stabile di quello frenato, e realizzò un rilievo fotoplanimetrico per una fascia di 50 km adiacente al corso del Tevere. Questi lavori vennero presentati al a Vienna e ricevettero un riconoscimento internazionale che portò, l Istituto Geografico Militare ad intraprendere studi e ricerche, subito dopo la fine della Prima Guerra Mondiale, sull utilizzo di fotografie scattate dagli aeroplani, a scopo cartografico. Fig Schema di pallone aerostatico frenato 7