Fotogrammetria

Finalità

Modulo A
La fotogrammetria è un metodo di rilievo di oggetti 3D a partire da immagini analogiche o digitali; il suo obiettivo è la descrizione geometrica dell'oggetto e la valutazione della precisione di tale descrizione. Il corso si propone di fornire le conoscenze teoriche ed operative necessarie per la progettazione e l'esecuzione di rilievi fotogrammetrici aerei e terrestri, con applicazioni sia nel settore civile sia nel settore industriale.
Particolare attenzione viene posta alle tecniche della fotogrammetria digitale, in cui l'elaborazione di immagini assiste o sostituisce l'operatore nelle operazioni di selezione e riconoscimento dei particolari.

Modulo B
La cartografia numerica ed i sistemi informativi territoriali sono lo strumento moderno di ausilio alla progettazione di grandi infrastrutture, alla pianificazione urbanistica, all'analisi territoriale, alla gestione di reti di trasporto, allo studio dell'interazione uomo-ambiente. Il corso si propone tre obiettivi: fornire le basi concettuali e operative per l'impiego dei SIT; illustrare i problemi di acquisizione, mantenimento e interscambio delle basi di dati; esemplificare la modellazione di fenomeni di natura territoriale; descrivere contenuti e motivazioni dei capitolati d'appalto e delle tecniche di collaudo.

Programma

Modulo A
Fotogrammetria analitica. Il principio di collinearità. Le deformazioni prospettiche delle immagini. Orientamento interno ed esterno dei fotogrammi. Le matrici di rotazione euleriane e cardaniche. Equazioni di collinearità. Trasformazione da sistema di misura a sistema immagine. Restituzione stereo nel caso normale: precisione. Restituzione con oggetti piani: il raddrizzamento. Determinazione dell'orientamento esterno di una coppia di fotogrammi: metodi diretti e indiretti. Equazioni di complanarità. Orientamento relativo ed assoluto. Determinazione simultanea dell'orientamento esterno di blocchi di fotogrammi: la triangolazione aerea a stelle proiettive e a modelli indipendenti.
Sensori e sistemi di acquisizione. Richiami sulle lenti e la formazione delle immagini. Pellicole fotografiche. Sensori allo stato solido (CCD). Risoluzione geometrica e radiometrica delle immagini. Distorsioni geometriche e radiometriche, qualità delle immagini. Fotocamere analogiche e digitali aeree e terrestri. Scanners. Metodi di calibrazione delle camere e degli scanners. Correzione delle coordinate immagine per la distorsione, le deformazioni del film e la rifrazione atmosferica. Il laser a scansione aviotrasportato e terrestre. Sensori fotogrammetrici da satellite.
Progettazione, ripresa, georeferenziazione e compensazione di blocchi di fotogrammi. Progettazione del rilievo aereo e terrestre; piano di volo. Operazioni e metodi di appoggio di un blocco. Georeferenziazione diretta con GPS e Sistemi Inerziali. Simulazione e compensazione dei blocchi.
I Modelli digitali del terreno: strutture a maglia regolare e irregolare. Metodi di interpolazione. Applicazioni.
Fotogrammetria digitale. Elaborazione delle immagini digitali: filtraggi e manipolazioni dei toni di grigio. Metodi di correlazione di immagini per la ricerca di punti omologhi. Selezioni di punti ottimali per la correlazione. Ricerca automatica dei punti omologhi. Estrazione e accoppiamento di contorni. Generazione del modello digitale del terreno. Tecniche a multirisoluzione: piramidi di immagini. Metodi di filtraggio di dati altimetrici da laser aviotrasportato e correlazione di immagini.
Restituzione fotografica. Il raddrizzamento di immagini digitali. Il raddrizzamento differenziale: ortofoto digitali; le ortofotocarte.

Modulo B
Strumenti e metodi di misura delle immagini. Visione stereoscopica. Il modello stereoscopico e la marca mobile. Stereoscopi. Monocomparatori e stereocomparatori.
Restituzione geometrica e tematica. Restitutori analitici e digitali. Operazioni di restituzione: acquisizione dati per modelli digitali del terreno (tracciamento di profili, curve di livello, linee di rottura); acquisizione e codifica dei particolari cartografici .
La rappresentazione cartografica del territorio: carte conformi ed equivalenti; contenuti delle carte in funzione della scala; tolleranze; la cartografia ufficiale italiana.
La Cartografia Numerica Definizioni e confronto con la cartografia tradizionale. Contenuti della cartografia numerica. Sistemi di codifica.
Tipologie di dati: raster e vettoriali; data base topografici Dati raster: risoluzione geometrica e discretizzazione dell'informazione. Ortofoto digitali. Dati vettoriali; strutturazione geometrica e topologica della cartografia numerica.
Acquisizione di dati raster: Rasterizzazione di mappe, immagini da satellite, ortofoto, DTM, dati a referenza spaziale; mosaicatura; georeferenziazione.
Acquisizione dati vettoriali. Diretta: fotogrammetria e produzione cartografica; restituzione numerica. Indiretta: vettorializzazione di mappe esistenti. Problemi di editing cartografico e principali operazioni.
Capitolati speciali d'appalto per produzione cartografica. Collaudo delle carte. La cartografia numerica tecnica regionale e comunale: contenuti, capitolati e collaudi.
Sistemi informativi territoriali. Struttura e funzionalità di un sistema informativo territoriale.
Operazioni sui dati raster e vettoriali: collegamento di database esterni; associazione di tabelle agli elementi geometrici per la gestione degli attributi; interrogazioni (queries); elaborazioni di dati raster; intersezioni tra insiemi raster; visualizzazione e rappresentazione dei risultati. Cenni ad analisi di rete.
Presentazione dei software GIS più diffusi in Italia. Pubblicazione e consultazione di cartografia via Internet.

Attività d'esercitazione

Modulo A
Redazione di un piano di volo; progetto, ripresa, orientamento e restituzione di un blocco terrestre (allievi civili); progetto su temi di elaborazione di immagini e filtraggio dati (allievi informatici).

Modulo B
Lettura e impiego delle carte, modellazione di DTM, georefereziazione e mosaicatura di immagini, vettorizzazione di carte raster. Impiego di s/w SIT (collegamento di database ad entità geometriche, queries, ecc.) nei SIT.

Modalità d'esame

Colloquio e discussione dei progetti elaborati

Modulo B
L'esame consiste in un colloquio orale e nella discussione di un elaborato, sviluppato nel corso delle esercitazioni

Propedeuticità

Testi consigliati

Modulo A
K. Kraus: " Fotogrammetria ". Levrotto e Bella, 1994, Torino;
Atkinson. Close range Photogrammetry and Machine vision. Whittles Publishing, 1996.

Modulo B
Jones, C.B. (1997):Geographical Information Systems and Computer Cartography. Addison-Wesley Longman.
Norme tecniche per la realizzazione di Cartografia Numerica alle scale nominali 1:1000 e 1:2000. Bollettino Regione Lombardia, 1999.
http://geomatica.ing.unico.it

Testi d'approfondimento

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