SAPR (Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto) e AeroFotogrammetria - 2014 - Pisa

SAPR e aerofotogrammetria: esempi applicativi

Alberto Antinori – GeoInformatiX Univ. Pisa Fac. di Agraria 12/12/2014

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SAPR e rilievi aerofotogrammetrici: esempi

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Programma: 

Breve presentazione GeoInformatiX

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Il metodo AeroFotogrammetrico per la produzione di topografia 3D

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Rili Rilievo 3D del d l territorio t it i con droni: d i esempii in i ambito archeologico e aree estrattive

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GeoInformatiX di Antinori Alberto 

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Ditta individuale nel campo della informatizzazione modellazione del territorio e dei beni culturali

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Nasce nel 2003 dopo 11 anni di esperienza presso ditte leader nel settore GIS e IT Consulenze, C l f formazione, i servizi i i e collaborazioni ll b i i per e con Enti E ti Locali, Università, Studi Professionali, Società di Servizi e Ingegneria Ambientali Produzione di DTM dettagliati, ortofoto, modelli 3D e plastici di it li interattivi digitali i t tti i (v. ( http://www.archilovers.com/alberto-antinori) htt // hil / lb t ti i) Collabora con Dronesense per la realizzazione di rilievi topografici 3D tramite riprese aerofotogrammetriche eseguite con droni

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Aerofotogrammetria: g

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Il metodo aerofotogrammetrico: g fasi operative La procedura aerofotogrammetrica comporta 3 fasi operative di ti t e successive: distinte i presa dei fotogrammi g o ripresa p ovvero la registrazione g su 1)) la p apposito supporto delle immagini stereoscopiche del soggetto; 2) l’orientamento dei fotogrammi ovvero la determinazione della posizione dei punti di presa e l’orientamento degli assi (  e ; 3) la restituzione ovvero la successiva utilizzazione metrica delle immagini stereografiche, stereografiche che si realizza in pratica ricalcando un modello stereoscopico virtuale in scala ridotta del soggetto. Geo eoIInformati nformatiX X di Antinori Alberto

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Cosa è cambiato negli g ultimi 10 anni? 

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Circa 10 anni fa compaiono le prime aerofotocamere digitali: Leica, Vexcel, Rollei (telerilevamento passivo) Poco dopo sono comparsi i LIDAR (Laser Scanner Aviotrasportati) per il rilievo topografico della superficie ad alta risoluzione (telerilevamento attivo) Sono accoppiati a GPS, GPS accelerometri e giroscopi (IMU o INS) per la determinazione istantanea delle coordinate e orientamento dei punti di presa dei sensori Nel frattempo compaiono i droni (monorotori ad ala e multirotori) anch’essi dotati di GPS e IMU con scheda e processore a bordo che ne controllano il funzionamento Da pochi anni esistono droni equipaggiati con foto/video camere e altri sensori speciali: termocamere e multispettrali; producono a basso costo una gran mole di dati telerilevati e con maggior g rispetto p alle tradizionali riprese p aeree dettaglio

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Metodologia SfM: Structure from Motion 

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Ormai tutti i SW di restituzione aerofotogrammetrica di riprese effettuate con droni utilizzano approcci e algoritmi della metodologia Structure from Motion nata dalla convergenza tra Computer Vision e Fotogrammetria SfM consente di orientare automaticamente un gran numero di fotogrammi con overlap, generare una nuvola di punti 3D che permettono di creare una mesh (una rete 3D di ti triangoli li incernierati i i ti aii lati) l ti) I triangoli della mesh possono poi essere “vestiti” con parti d ll foto delle f t + ortogonali t li ottenendo tt d un modello d ll 3D solido lid fotografico (vestito) Dall modello D d ll 3D, 3D se georiferito, if it sii possono poii esportare t DSM (DTM) e ortofoto in coordinate metriche della proiezione desiderata

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SFM: WorkFlow tipico 1.

Ripresa: ogni parte del soggetto da modellare deve essere presente in almeno 3 fotogrammi. fotogrammi

2.

Feature detection & matching: riconoscimento dei punti comuni e misura delle parallassi, orientamento automatico dei fotogrammi e generazione di una nuvola di punti a bassa densità. Viene prodotta anche un’autocalibrazione della fotocamera se non si dispone di una c. rigorosa

3.

Dense Cloud: raffittimento della nuvola di punti con ricerca localizzata di matching nell’intorno dei punti già noti. Filtraggio degli errori

4.

Generazione, editing (manuale G ( e automatico con ulteriore filtraggio) f ) e Vestizione della Mesh3D che costituisce il modello solido

 Orientamento e dimensionamento del modello: tramite punti di controllo a terra e/o Coordinate dei punti di presa (non necessariamente alla fine) 5.

Export del DSM e Ortofoto: editing del DSM per ottenere il DTM e generazione delle isoipse. Alcuni SW hanno anche un modulo di restituzione vettoriale dal modello stereoscopico

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1° esempio: una cava di marmo a Carrara Orientamento delle foto e nuvola a bassa densità

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Mesh ((Wireframe)) e modello solido ((ombreggiata) gg )

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Solido vestito o fotografia solida

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Export dal modello d ll SFM: DSM con passo 50cm dietro: DTM da CTR2k con passo 1,6m Geo eoIInformati nformatiX X di Antinori Alberto

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Isoipse 2m dal DSM con passo 50cm dietro: isoipse e CTR2k

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DSM con passo 50cm e Curve a 2m.

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Curve a 2m. 2 e ortof t foto 5 cm.

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Rilievi archeologici: g Antigonea g ((AL)) 2,1 x 1,3 km (222 ha); oltre 600 scatti, H 100m DSM e DTM 10 10cm, ortofoto t f t pixel i l5 5cm

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Antigonea: vista 3D da sud Modello 3D 68M triangoli e 34M vertici

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Hadrianopolis: Sofratike (AL) 300 scatti H20m, 32M triangoli e 16M vertici

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Export p dal modello 3D Sofratike

DTM 2cm 2 ortofoto1cm Geo eoIInformati nformatiX X di Antinori Alberto

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Hadrianopolis – Sofratike (AL) dettaglio del dsm (2cm) e ortofoto (1cm)

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Grazie per l’attenzione

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