Esempi di applicazione della fotogrammetria terrestre ad indagini geologico-strutturali di terreno M. Rinaldi (*), C.R. Perotti (*), F. Zucca (*) (*) Università degli Studi di Pavia - Dipartimento di Scienze della Terra
OBIETTIVI Valutazione delle potenzialità della fotogrammetria digitale terrestre nelle indagini geologico-strutturali strutturali: Analisi di pareti rocciose accessibili FOTOGRAMMETRIA: TECNICA CHE UTILIZZA LE IMMAGINI FOTOGRAFICHE DI UN OGGETTO PER RICAVARNE LA POSIZIONE, LA FORMA E LE DIMENSIONI
SCHEMA DEL LAVORO SVOLTO CALIBRAZIONE DELLE FOTOCAMERE DIGITALI RACCOLTA DEI DATI (ESECUZIONE DELLE FOTOGRAFIE) ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI VALUTAZIONE E CONFRONTO DEI RISULTATI OTTENUTI CONCLUSIONI
CALIBRAZIONE DELLA FOTOCAMERA Determinazione dei parametri delle fotocamere: Canon Ixus 50 & Canon EOS 5D Esecuzione di fotografie da differenti angolazioni utilizzando la griglia di calibrazione f = lunghezza focale X p, Y p = coord. punto principale K = distorsione radiale W,H = dimensione del CCD
RACCOLTA DATI - ESECUZIONE DELLE FOTOGRAFIE Direttive da osservare nell esecuzione delle prese fotografiche: Esecuzione di almeno tre fotografie con elevati angoli tra i differenti ferenti punti di presa dell oggetto; Utilizzo della massima risoluzione della fotocamera; Esistenza di una discreta percentuale di sovrapposizione tra foto adiacenti (se le condizioni di terreno lo permettono); Posizionamento di un pannello di riferimento avente dimensioni note n (scala) e riconoscibile in tutte le immagini; Misura giaciturale del pannello di riferimento
ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI (1) Assegnazione della relativa calibrazione a ciascuna immagine; Individuazione di punti omologhi ben distribuiti su un numero minimo di 3 immagini; Esecuzione del processo iterativo in grado di determinare la localizzazione spaziale dei punti individuati (orientamento relativo); Determinazione dell orientamento assoluto del riferimento attraverso semplici calcoli trigonometrici; Assegnazione di una distanza nota (lato pannello) - facoltativo
ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI (2) Individuazione dei punti omologhi ( 3) relativi a ciascuna frattura tura Ricalcolo delle coordinate spaziali dei punti secondo un piano medio d interpolazione Calcolo della giacitura di ciascun piano in ambiente GIS
ANALISI DI TERRENO 1 AFFIORAMENTO Le rocce affioranti presentano un clivaggio subverticale predominante e sistemi di fratture ad esso subortogonali: Pannello di riferimento
ANALISI DI TERRENO 2 AFFIORAMENTO L affioramento è interessato dagli stessi sistemi di clivaggio e fratturazione del precedente, ma qui le fratture sono ben visibili: Pannello di riferimento
ANALISI DI TERRENO 3 AFFIORAMENTO L affioramento è interessato da tre faglie e una superficie di stratificazione: Pannello di riferimento
VALUTAZIONE E CONFRONTO DEI RISULTATI I valori giaciturali ottenuti con l utilizzo della fotogrammetria si discostano da quelli reali di non più di 10 (sia per i valori di immersione che per quelli di inclinazione). Valori di di giacitura 360,00 315,00 270,00 225,00 180,00 135,00 90,00 45,00 0,00 clivaggio 1 clivaggio 2 Affioramento 1 clivaggio 3 clivaggio 4 clivaggio 5 Immersione Reale Immersione Calcolata Inclinazione Reale Inclinazione Calcolata Superfici misurate Affioramento 2 Affioramento 3 Valori Valori di di giacitura giacitu 360,00 315,00 270,00 225,00 180,00 135,00 90,00 45,00 0,00 frattura a frattura b frattura c frattura d frattura e frattura f Superfici misurate clivaggio 1 clivaggio 2 Immersione Reale Immersione Calcolata Inclinazione Reale Inclinazione Calcolata Valori Valori di di giacitura giagitu 360,00 315,00 270,00 225,00 180,00 135,00 90,00 45,00 0,00 faglia 1 faglia 2 faglia 3a faglia 3b Superfici misurate stratificazione Immersione Reale Immersione Calcolata Inclinazione Reale Inclinazione Calcolata
Ripresa stereoscopica degli affioramenti Metodo stereoscopico Importazione delle specifiche della fotocamera in LPS-Erdas 8.7 Importazione ed utilizzo dei punti (x,y,z) come GCPs (Modulo LPS-Erdas 8.7) Individuazione automatico dei punti omologhi ( (tie points)
Metodo stereoscopico(2) Triangolazione e realizzazione di un blocco stereoscopico georeferenziato Analisi qualitativa Visione stereoscopica Modelli 3D Analisi quantitativa Individuazione dei sistemi di fratturazione Determinazione stereoscopica delle giaciture
ANALISI DI TERRENO Val Borbera - L affioramento è interessato da almeno 3 sistemi di fratture Pannello di riferimento
VALUTAZIONE E CONFRONTO DEI RISULTATI Immersione Inclinazione 360 90 330 300 270 Immersione (Photomodeler) Immersione(stereoscopia) Immersione (terreno) 80 70 Inclinazione (Photomodeler) Inclinazione (stereo) Inclinazione (terrreno) 240 60 210 180 150 120 Inclinazione ( ) 50 40 30 90 60 30 20 10 0 Fratture 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 0 Fratture 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 Scarto medio Scarto medio Photomodeler Stereoscopia Photomodeler Stereoscopia 6,86 3,90 3,51 4,75
CONCLUSIONI (1) Potenzialità della fotogrammetria terrestre indagini geologico- strutturali discontinuità); di terreno (calcolo della giacitura di superfici di Potenzialità della visione stereoscopica come valore aggiunto sia s qualitativo che quantitativo; Sperimentazione di un metodo di rilievo fotogrammetrico senza la necessità di un rilievo topografico
CONCLUSIONI (2) Sviluppi futuri: applicazione della fotogrammetria terrestre a pareti rocciose inaccessibili ed a morfologie attive (ad es. frane,, rock glaciers, etc.); Realizzazione di un pannello di riferimento più idoneo! Riferimento assoluto dei fotogrammi (direct-georeferencing georeferencing) ) ed implementazione in un GIS true-3d Automatizzazione del calcolo giaciturale dei piani di discontinuità (Giardino et al., 2006- ASITA)
Esempi di applicazione della fotogrammetria terrestre ad indagini geologico-strutturali di terreno Grazie per M. Rinaldi (*), C.R. l attenzione Perotti (*),! F. Zucca (*) (*) Università degli Studi di Pavia - Dipartimento di Scienze della Terra
BLOCCO STEREOSCOPICO GEOREFERENZIATO PRODUZIONE DI DEM E ORTOFOTO ESTRAZIONE FEATURES ED ELABORAZIONE MORFOLOGICA REALIZZAZIONE DI MODELLI 3D QUALITATIVI
LE AREE STUDIATE BREVE INQUADRAMENTO GEOLOGICO Le carta geologiche sottostanti localizzano i primi due affioramenti (riquadro rosso) ed il terzo (riquadro blu): 1 Km 1 km