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:
•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
Xp, Yp = 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
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
(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
• 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
valori
giaciturali
ottenuti
con
l’utilizzo della fotogrammetria si
discostano da quelli reali di non più
di 10° (sia per i valori di immersione
Valori
di di
giacitura
Valori
giacitu
I
Affioramento 1
che per quelli di inclinazione).
360,00
315,00
270,00
225,00
180,00
135,00
90,00
45,00
0,00
Immersione Reale
Immersione Calcolata
Inclinazione Reale
Inclinazione Calcolata
clivaggio clivaggio clivaggio clivaggio clivaggio
1
2
3
4
5
Superfici misurate
Affioramento 3
Superfici misurate
3b
st
ra
tif
ic
az
io
ne
fa
gl
ia
3a
fa
gl
ia
1
Inclinazione Calcolata
Inclinazione Reale
Inclinazione Calcolata
2
Inclinazione Reale
Immersione Reale
Immersione Calcolata
fa
gl
ia
Immersione Calcolata
360,00
315,00
270,00
225,00
180,00
135,00
90,00
45,00
0,00
fa
gl
ia
Immersione Reale
Valori
didigiacitura
Valori
giagitu
360,00
315,00
270,00
225,00
180,00
135,00
90,00
45,00
0,00
fra
ttu
ra
a
fra
ttu
ra
b
fra
ttu
ra
c
fra
ttu
ra
fra d
ttu
ra
e
fra
ttu
ra
cl
f
iv
ag
gi
o
cl
1
iv
ag
gi
o
2
Valori
giacitu
Valori
di di
giacitura
Affioramento 2
Superfici misurate
Metodo stereoscopico
• Ripresa stereoscopica degli affioramenti
• 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
Immersione (Photomodeler)
Immersione(stereoscopia)
Immersione (terreno)
300
Inclinazione (Photomodeler)
80
Inclinazione (stereo)
Inclinazione (terrreno)
70
270
240
Inclinazione (°)
60
210
180
150
50
40
30
120
90
20
60
10
30
0
1
3
5
7
9
0
Fratture
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41
Scarto medio
Photomodeler
6,86°
Stereoscopia
3,90°
1
3
5
7
9
Fratture
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41
Scarto medio
Photomodeler
3,51°
Stereoscopia
4,75°
CONCLUSIONI (1)
9 Potenzialità della fotogrammetria terrestre indagini geologicostrutturali di terreno (calcolo della giacitura di superfici di
discontinuità);
9 Potenzialità della visione stereoscopica come valore aggiunto sia
qualitativo che quantitativo;
9 Sperimentazione di un metodo di rilievo fotogrammetrico senza
la necessità di un rilievo topografico
CONCLUSIONI (2)
Sviluppi futuri:
9 applicazione della fotogrammetria terrestre a pareti rocciose
inaccessibili ed a morfologie attive (ad es. frane, rock glaciers, etc.);
9 Realizzazione di un “pannello di riferimento” più idoneo!
9 Riferimento assoluto dei fotogrammi (direct-georeferencing) ed
implementazione in un GIS true-3D
9 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
l’attenzione !
M. Rinaldi(*),
C.R. Perotti(*),
F. Zucca(*)
(*) Università degli Studi di Pavia - Dipartimento di Scienze della Terra
BLOCCO
STEREOSCOPICO
GEOREFERENZIATO
PRODUZIONE DI
DEM E ORTOFOTO
REALIZZAZIONE DI
MODELLI 3D QUALITATIVI
ESTRAZIONE ”FEATURES” ED
ELABORAZIONE MORFOLOGICA
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
