Corsi di Laurea in:
- Gestione tecnica del territorio agroforestale e Sviluppo rurale
- Scienze forestali e ambientali
- Costruzioni rurali e Topografia
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE
DEL TERRITORIO
Prof. C. R. Fichera
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
FOTOGRAMMETRIA
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Generalità
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
INTRODUZIONE
INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA
TRA
TRA II VARI
VARI METODI
METODI DI
DI RILIEVO
RILIEVO IN
IN USO
USO LA
LA FOTOGRAMMETRIA,
FOTOGRAMMETRIA,
AFFERMATASI
AFFERMATASI NELL’ULTIMO
NELL’ULTIMO CINQUANTENNIO,
CINQUANTENNIO, RAPPRESENTA
RAPPRESENTA IL
IL
METODO
METODO PIÙ
PIÙ COMPLETO
COMPLETO E
E PRECISO,
PRECISO, A
A PARITÀ
PARITÀ DI
DI COSTI
COSTI E
E
RAPIDITÀ,
RAPIDITÀ, RISPETTO
RISPETTO AD
AD ALTRI
ALTRI METODI
METODI DI
DI RILEVO
RILEVO DEL
DEL
TERRITORIO.
TERRITORIO.
LA
LA FOTOGRAMMETRIA,
FOTOGRAMMETRIA, CHE
CHE OPERA
OPERA SENZA
SENZA DIRETTO
DIRETTO CONTATTO
CONTATTO
CON
CON L’OGGETTO
L’OGGETTO DA
DA RAPPRESENTARE,
RAPPRESENTARE, UTILIZZA
UTILIZZA IMMAGINI
IMMAGINI
FOTOGRAFICHE
FOTOGRAFICHE DELL’OGGETTO
DELL’OGGETTO PER
PER EFFETTUARNE
EFFETTUARNE IL
IL RILIEVO.
RILIEVO.
LA
LA FOTOGRAMMETRIA
FOTOGRAMMETRIA SI
SI È
È AFFERMATA
AFFERMATA PERCHÉ
PERCHÉ CONSENTE
CONSENTE DI
DI
RILEVARE
RILEVARE GLI
GLI OGGETTI
OGGETTI NELLA
NELLA LORO
LORO CONTINUITÀ
CONTINUITÀ SPAZIALE,
SPAZIALE,
CONSENTENDO
CONSENTENDO DI
DI RIDURRE
RIDURRE II TEMPI
TEMPI DEL
DEL RILIEVO
RILIEVO RISPETTO
RISPETTO AL
AL
RILIEVO
RILIEVO CONDOTTO
CONDOTTO CON
CON METODI
METODI E
E STRUMENTI
STRUMENTI CLASSICI.
CLASSICI.
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
LA VISIONE STEREOSCOPICA
LA
LA FOTOGRAMMETRIA
FOTOGRAMMETRIA SFRUTTA
SFRUTTA IL
IL PRINCIPO
PRINCIPO DELLA
DELLA VISIONE
VISIONE
STERESCOPICA,
STERESCOPICA, OVVERO
OVVERO LA
LA VISIONE
VISIONE DELL’OGGETTO
DELL’OGGETTO DA
DA
RAPPRESENTARE
RAPPRESENTARE DA
DA DUE
DUE DIVERSI
DIVERSI PUNTI
PUNTI DI
DI VISTA.
VISTA.
UTILIZZANDO
UTILIZZANDO DUE
DUE PROSPETTIVE
PROSPETTIVE CENTRALI
CENTRALI DI
DI UN
UN MEDESIMO
MEDESIMO
OGGETTO
OGGETTO DA
DA DUE
DUE DISTINTI
DISTINTI CENTRI
CENTRI DI
DI PROIEZIONE
PROIEZIONE (COSÌ
(COSÌ COME
COME
AVVIENE
AVVIENE PER
PER LA
LA VISIONE
VISIONE UMANA),
UMANA), RICAVATE
RICAVATE AD
AD ESEMPIO
ESEMPIO DA
DA
DUE
DUE FOTO
FOTO DELL’OGGETTO,
DELL’OGGETTO, È
È POSSIBILE
POSSIBILE TROVARE
TROVARE LA
LA
POSIZIONE
POSIZIONE SPAZIALE
SPAZIALE DELL’OGGETTO
DELL’OGGETTO MEDESIMO.
MEDESIMO.
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
PRINCIPI
PRINCIPI GEOMETRICI
GEOMETRICI DELLA
DELLA VISIONE
VISIONE STREOSCOPICA
STREOSCOPICA
Intersezione
Intersezione spaziale
spaziale == stereoscopia
stereoscopia
oggetto
Utilizzando
Utilizzando due
due prospettive
prospettive
centrali
centrali di
di uno
uno stesso
stesso punto
punto
oggetto,
oggetto, èè possibile
possibile
ricostruirne
ricostruirne la
la posizione
posizione
spaziale
spaziale
prospettiva
centrale
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
IL
IL CONCETTO
CONCETTO PIÙ
PIÙ INTERESSANTE
INTERESSANTE DELLA
DELLA VISIONE
VISIONE
STERESCOPICA
STERESCOPICA È
È COSTITUITO
COSTITUITO DALLA
DALLA DISEGUAGLIANZA
DISEGUAGLIANZA
ESISTENTE
ESISTENTE TRA
TRA LE
LE IMMAGINI
IMMAGINI ELABORATE
ELABORATE DAI
DAI DUE
DUE PUNTI
PUNTI DI
DI
VISTA,
VISTA, CHE
CHE DETERMINA
DETERMINA IL
IL FENOMENO
FENOMENO DELLA
DELLA SENSAZIONE
SENSAZIONE
SPAZIALE
SPAZIALE TRIDIMENSIONALE,
TRIDIMENSIONALE, LEGATO
LEGATO SIA
SIA ALLA
ALLA DISTANZA
DISTANZA DEI
DEI
PUNTI
PUNTI DI
DI VISTA
VISTA DALL’OGGETTO
DALL’OGGETTO SIA
SIA ALLA
ALLA DISTANZA
DISTANZA ESISTENTE
ESISTENTE
FRA
FRA GLI
GLI STESSI
STESSI PUNTI
PUNTI DI
DI VISTA
VISTA (DISTANZA
(DISTANZA INTERPUPILLARE).
INTERPUPILLARE).
TALE
TALE FENOMENO
FENOMENO DELLA
DELLA TRIDIMENSIONALITÀ
TRIDIMENSIONALITÀ RISULTA
RISULTA EVIDENTE
EVIDENTE
PER
PER OGGETTI
OGGETTI POSTI
POSTI A
A BREVE
BREVE DISTANZA
DISTANZA DAI
DAI PUNTI
PUNTI DI
DI
OSSERVAZIONE
OSSERVAZIONE E
E TENDE
TENDE AD
AD ANNULLARSI
ANNULLARSI CON
CON IL
IL CRESCERE
CRESCERE
DELLA
DELLA DISTANZA;
DISTANZA; CIÒ
CIÒ IN
IN QUANTO
QUANTO TENDE
TENDE A
A DIMINUIRE
DIMINUIRE
PROGRESSIVAMENTE
PROGRESSIVAMENTE CON
CON LA
LA DISTANZA
DISTANZA LA
LA DIFFERENZA
DIFFERENZA DEGLI
DEGLI
ANGOLI
ANGOLI (PARALLASSE
(PARALLASSE STEREOSCOPICA
STEREOSCOPICA ANGOLARE)
ANGOLARE) SOTTO
SOTTO II
QUALI
QUALI UN
UN OGGETTO
OGGETTO VIENE
VIENE VISTO
VISTO RISPETTIVAMENTE
RISPETTIVAMENTE DAI
DAI DUE
DUE
PUNTI
PUNTI DI
DI VISTA.
VISTA.
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
La
La visione
visione stereoscopica
stereoscopica naturale
naturale si
si
basa
basa sulla
sulla parallasse
parallasse stereoscopica
stereoscopica
angolare
angolare (g)
(g) ee sulla
sulla corrispondente
corrispondente
parallasse
parallasse stereoscopica
stereoscopica lineare
lineare (p
(pxx).).
La
La parallasse
parallasse lineare
lineare ppxx èè la
la differenza
differenza
tra
tra ii segmenti
segmenti xx11 ee xx22 intercettati
intercettati dalle
dalle
due
due visuali
visuali sul
sul piano
piano della
della visione
visione
distinta
distinta ee relativa
relativa al
al punto
punto P.
P.
La
La capacità
capacità di
di percepire
percepire la
la 33aa
dimensione
dimensione èè legata
legata all’angolo
all’angolo g.
g.
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
La
La diversa
diversa distanza
distanza tra
tra due
due punti
punti A
A
ee B
B dall’osservatore
dall’osservatore èè valutata
valutata in
in
funzione
funzione della
della differenza
differenza dell’angolo
dell’angolo
di
di parallasse
parallasse stereoscopica
stereoscopica
angolare
gbb).).
angolare (g
(gaa –– g
Ponendo
Ponendo l’oggetto
l’oggetto aa distanze
distanze via
via via
via
maggiori,
maggiori, la
la capacità
capacità di
di stima
stima della
della
distanza
distanza dell’oggetto
dell’oggetto decade
decade con
con
legge
legge quadratica
quadratica della
della distanza
distanza (in
(in
quanto
quanto diminuisce
diminuisce la
la differenza
differenza
g
gbb).).
gaa –– g
distanza interpupillare
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
PER
PER POTERE
POTERE
NUOVAMENTE
NUOVAMENTE
AUMENTARE,
AUMENTARE, ANCHE
ANCHE
A
A DISMISURA,
DISMISURA, IL
IL
CONCETTO
CONCETTO DI
DI
PROFONDITÀ
PROFONDITÀ DELLO
DELLO
SPAZIO,
SPAZIO, OLTRE
OLTRE IL
IL
LIMITE
LIMITE NATURALE
NATURALE
DELLA
DELLA VISIONE
VISIONE
UMANA,
UMANA, SI
SI AUMENTA
AUMENTA
LA
LA DISTANZA
DISTANZA
INTEPUPILLARE
INTEPUPILLARE (d.i.),
(d.i.),
CIOÈ
CIOÈ LA
LA DISTANZA
DISTANZA
ESISTENTE
ESISTENTE FRA
FRA II
DUE
DUE PUNTI
PUNTI DI
DI VISTA
VISTA
effetto
profondità
(ga – gb)
effetto
dell’aumento
della distanza
interpupillare e
conseguente
aumento del
concetto di
profondità
Prof. C. R. Fichera
d.i.
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
Da
Da un
un punto
punto di
di vista
vista topografico
topografico della
della
rappresentazione,
rappresentazione, la fotogrammetria serve a passare
da
da prospettive
prospettive centrali
centrali (rappresentazione
(rappresentazione legata alle
immagini
immagini fotografiche)
fotografiche) aa proiezioni
proiezioni ortogonali
ortogonali
IN
IN FOTOGRAMMETRIA:
FOTOGRAMMETRIA:
•• Si
Si misurano
misurano coordinate
coordinate 2D
2D di un
punto
punto P
P sulle
sulle immagini
immagini fotografiche
fotografiche
•• Si
Si ottengono
ottengono coordinate
coordinate 3D
3D di
di quel
quel
punto,
punto, X
Xpp,, Y
YPP,, Z
Zpp
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
FASI PRINCIPALI
DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO
• PRESA: Acquisizione delle immagini (fotografiche
o digitali) con opportune camere
• ORIENTAMENTO:
ORIENTAMENTO: Determinazione dei parametri
della
della trasformazione
trasformazione da
da 2D
2D aa 3D
3D
•• RESTITUZIONE:
RESTITUZIONE: Determinazione delle coordinate
coordinate
di
di molti
molti punti
punti per
per la
la ricostruzione
ricostruzione dell’oggetto
dell’oggetto o
o
per
per ilil tracciamento
tracciamento della
della carta
carta
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria - Generalità
LA FOTOGRAMMETRIA
PUÒ ESSERE SUDDIVISA,
A SECONDA DELL’UTILIZZO, IN:
► FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE
((close-range
close-range photogrammetry
photogrammetry))
► FOTOGRAMMETRIA AEREA O
AEROFOTOGRAMMETRIA
(da aereo o da satellite)
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5. Fotogrammetria terrestre
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Fotogrammetria
Fotogrammetria terrestre
terrestre
Questa
Questa metodologia
metodologia viene
viene identificata
identificata come
come fotogrammetria
fotogrammetria dei
dei vicini
vicini oo
close-range
close-range photogrammetry,
photogrammetry, quando
quando gli
gli oggetti
oggetti interessati
interessati risultano
risultano situati
situati
ad
ad una
una distanza
distanza inferiore
inferiore aa 300
300 m
m circa
circa dalla
dalla camera
camera da
da presa
presa
fotogrammetrica
fotogrammetrica (il
(il limite
limite dei
dei 300
300 m
m costituisce
costituisce anche
anche la
la delimitazione
delimitazione della
della
quota
quota di
di sicurezza
sicurezza per
per le
le riprese
riprese da
da aereo)
aereo)
Trova
Trova applicazioni
applicazioni oltre
oltre che
che
per
per ii rilievi
rilievi architettonici
architettonici anche
anche
nella
nella descrizione
descrizione di
di fenomeni
fenomeni
di
di smottamento
smottamento del
del terreno,
terreno, di
di
frane
frane oo aa livello
livello industriale
industriale
nello
nello studio
studio delle
delle deformazioni
deformazioni
di
di provini
provini sottoposti
sottoposti aa
sollecitazioni
sollecitazioni indotte
indotte aa titolo
titolo
sperimentale,
sperimentale, ecc.
ecc.
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria terrestre
Nella fotogrammetria terrestre, per l’acquisizione delle immagini dell’oggetto da
documentare, si impiega generalmente una coppia di fotocamere speciali (camere
metriche)
1. Fotocamera metrica Wild P31
2. Fotocamere metriche Zeiss SMK
3. Fotocamera metrica digitale Rollei DB 44
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5. Fotogrammetria terrestre
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
ESEMPI
ESEMPI DI
DI FOTOCAMERE
FOTOCAMERE TERRESTRI
TERRESTRI
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5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Fotogrammetria
Fotogrammetria aerea
aerea oo Aerofotogrammetria
Aerofotogrammetria
La fotogrammetria aerea si fonda sulla stesso principio della
parziale sovrapposizione delle immagini fotografiche che è
proprio della stereoscopia. Differiscono ovviamente le modalità
operative della acquisizione: si usano camere metriche di tipo
diverso, montate su aeromobili.
Impieghi
Impieghi della
della fotogrammetria
fotogrammetria aerea
aerea
La fotogrammetria aerea serve per produrre cartografia di
qualsiasi tipo, da quelle generali a scala piccola, a quelle a scala
media fino alle carte tecniche a grande scala.
Il tipo di prodotto realizzabile dipende da molteplici fattori, tra cui
la quota di volo ed il tipo di camera utilizzata.
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
VANTAGGI
VANTAGGI DEL
DEL PROCEDIMENTO
PROCEDIMENTO FOTOGRAMMETRICO
FOTOGRAMMETRICO
RISPETTO
RISPETTO AL
AL RILIEVO
RILIEVO DIRETTO
DIRETTO DEL
DEL TERRITORIO
TERRITORIO
consente
consente di
di rilevare
rilevare oggetti
oggetti senza
senza avere
avere contatto
contatto fisico
fisico con
con l'oggetto
l'oggetto (in
(in tal
tal
senso
senso èè un
un tipo
tipo di
di telerilevamento)
telerilevamento)
èè un
un rilievo
rilievo simultaneo
simultaneo di
di molti
molti punti
punti (gran
(gran quantità
quantità di
di informazioni)
informazioni)
le
le misure
misure vengono
vengono eseguite
eseguite aa posteriori,
posteriori, in
in una
una fase
fase successiva
successiva al
al rilievo
rilievo ee
quindi
quindi possono
possono essere
essere ripetute,
ripetute, modificate,
modificate, controllate
controllate
Rispetto
Rispetto al
al rilievo
rilievo diretto
diretto per
per produrre
produrre cartografia,
cartografia, risulta
risulta avere
avere caratteristiche
caratteristiche
di:
di:
-- maggiore
maggiore produttività
produttività (soprattutto
(soprattutto per
per grandi
grandi estensione
estensione ee scale
scale mediomediopiccole)
piccole)
-- rapidità
rapidità
-- economicità
economicità (grazie
(grazie all’alta
all’alta produttività)
produttività)
-- uniformità
uniformità di
di precisione
precisione
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5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Fotogrammetria
Fotogrammetria aerea
aerea oo Aerofotogrammetria
Aerofotogrammetria
Nella fotogrammetria aerea si
impiegano camere metriche di tipo
diverso montate su aeromobili. Il
territorio è ripreso con sequenze di
fotogrammi (chiamate strisciate o
strip), scattati automaticamente a
intervalli regolari - mantenendo
velocità di volo uniforme lungo
traiettorie rettilinee e a quota
costante (per ragioni di sicurezza
non inferiore ai trecento metri dal
suolo) - utilizzati a coppie e tali che
ciascun fotogramma si
sovrapponga per circa il 60% con
quelli adiacenti (sovrapposizione
longitudinale o overlap) e ciascuna
strisciata si sovrapponga per il circa
15% con quelle adiacenti
(sovrapposizione laterale o
sidelap).
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RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
ro
tta
de
ll’a
er
e
o
o
lin
ea
di
vo
lo
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strisciata
strisciata
aerofotogrammetrica
aerofotogrammetrica
5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
sovrapposizione
sovrapposizione (ricoprimento)
(ricoprimento)
longitudinale
longitudinale R
R (overlap)
(overlap)
sovrapposizione
sovrapposizione (ricoprimento)
(ricoprimento)
trasversale
trasversale rr (sidelap)
(sidelap)
H = quota di volo
f = focale dell’obiettivo della camera di presa
R = overlap; r = sidelap
L = lato del quadrato di territorio inquadrato
l = lato del quadrato della pellicola fotografica (23 cm)
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5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Piano
Piano di
di volo
volo
Per
Per la
la ricostruzione
ricostruzione
completa
completa del
del
territorio
territorio occorrono
occorrono
molti
molti fotogrammi
fotogrammi
parzialmente
parzialmente
sovrapposti,
sovrapposti, che
che
determineranno
determineranno ilil
cosiddetto
cosiddetto piano
piano di
di
volo
volo
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Fotogramma
Fotogramma
Ciascun
Ciascun fotogramma
fotogramma riporta,
riporta, oltre
oltre
ai
ai codici
codici identificativi
identificativi del
del lavoro,
lavoro,
della
della strisciata,
strisciata, del
del fotogramma,
fotogramma,
anche
anche l’immagine
l’immagine di
di livella,
livella,
orologio,
orologio, altimetro
altimetro (quota
(quota di
di volo),
volo),
distanza
distanza focale
focale dell’obiettivo
dell’obiettivo della
della
fotocamera,
fotocamera, numero
numero del
del
fotogramma.
fotogramma. Su
Su ciascun
ciascun
fotogramma
fotogramma sono
sono presenti
presenti 44
reperes
reperes al
al centro
centro di
di ogni
ogni lato,
lato, oo 44
marche
marche in
in corrispondenza
corrispondenza degli
degli
spigoli.
spigoli.
Collegando
Collegando le
le due
due coppie
coppie di
di
reperes
reperes contrapposti,
contrapposti, oo le
le due
due
coppie
coppie di
di marche
marche contrapposte,
contrapposte,
le
le linee
linee si
si intersecano
intersecano nel
nel centro
centro
del
del fotogramma
fotogramma (punto
(punto
principale),
principale), origine
origine di
di un
un sistema
sistema
cartesiano
cartesiano di
di riferimento
riferimento locale
locale al
al
fotogramma.
fotogramma.
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
SCALA
SCALA MEDIA
MEDIA DEL
DEL FOTOGRAMMA
FOTOGRAMMA
La
La scala
scala di
di un
un fotogramma
fotogramma èè data
data dal
dal rapporto
rapporto l/L
l/L fra
fra la
la dimensione
dimensione di
di un
un elemento
elemento
lineare
lineare sul
sul fotogramma
fotogramma (l)
(l) ee la
la corrispondente
corrispondente dimensione
dimensione dell'elemento
dell'elemento sul
sul terreno
terreno (L)
(L)
Considerando
Considerando sia
sia ilil terreno
terreno sia
sia ilil fotogramma
fotogramma giacenti
giacenti in
in
piani
piani orizzontali
orizzontali ee paralleli,
paralleli, ilil fascio
fascio dei
dei raggi
raggi ottici
ottici che
che
convergono
convergono nell'obiettivo
nell'obiettivo dà
dà luogo
luogo alla
alla relazione
relazione di
di
similitudine
similitudine tra
tra triangoli
triangoli dalla
dalla quale
quale si
si desume
desume la
la scala
scala
1/n
del
fotogramma:
1/n del fotogramma:
11
nn
11
f
11
==
LL
==
H
H
ll
ff
H
Denominatore di scala: n =
F
l
f
b
H
L
In
In questo
questo caso
caso ideale
ideale esisterebbe
esisterebbe un
un
rapporto
rapporto di
di similitudine
similitudine costante
costante tra
tra tutti
tutti ii
punti
punti del
del terreno
terreno ee quelli
quelli del
del fotogramma
fotogramma ee la
la
scala
scala del
del fotogramma
fotogramma sarebbe
sarebbe costante
costante su
su
tutto
tutto ilil fotogramma
fotogramma
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
SCALA
SCALA MEDIA
MEDIA DEL
DEL FOTOGRAMMA
FOTOGRAMMA
Nel caso reale, in generale, l'oggetto fotografato non è né piano né
ortogonale all'asse della camera e l’obiettivo è reale: ciò produce
variazioni di scala nei vari punti del fotogramma.
Quindi i particolari presenti in fotografia sono rappresentati a scala
variabile al contrario di ciò che è rappresentato in cartografia che è a
scala costante.
f
Influenza dell'altimetria sulla posizione
ì del punto immagine
Prof. C. R. Fichera
Scala media di un fotogramma aereo
5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria )
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
SCALA
SCALA MEDIA
MEDIA DEL
DEL FOTOGRAMMA
FOTOGRAMMA
Nel caso reale si parla pertanto di scala media del fotogramma, intendendo dire che il
rapporto l/L tra un elemento l sul fotogramma e il corrispondente elemento L preso sul
terreno varia da punto a punto e se ne assume il valore medio: è equivalente al
rapporto tra la costante della camera e la distanza media dell’oggetto fotografato.
La definizione di scala media di un fotogramma non è pertanto rigorosa e può essere
indicata grossolanamente o come la media delle scale estreme, dovute alle quote
massime e minime del terreno o oggetto fotografato oppure come la scala dovuta alla
quota prevalente nell'area in esame.
Detta Q la quota di volo assoluta e q la quota media del terreno, entrambe espresse
nella stessa unità di misura, la scala media del fotogramma risulta dalla relazione:
(1/n)m = f/(Q –q)
(1/n)m = f/Hm = l/L
Se fissiamo la scala del fotogramma, è evidente che ad ogni variazione di f deve
corrispondere una variazione di Hm e viceversa.
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
RESTITUZIONE
IL
IL PROCESSO
PROCESSO CHE
CHE CONDUCE
CONDUCE ALLA
ALLA POSIZIONE
POSIZIONE
DELL’OGGETTO
DELL’OGGETTO ATTRAVERSO
ATTRAVERSO L’ELABORAZIONE
L’ELABORAZIONE DI
DI DUE
DUE
FOTO
FOTO DELLO
DELLO STESSO
STESSO VIENE
VIENE DETTO
DETTO RESTITUZIONE
RESTITUZIONE
FOTOGRAMMETRICA
FOTOGRAMMETRICA
LA
LA RESTITUZIONE
RESTITUZIONE AVVIENE
AVVIENE CON
CON L’IMPIEGO
L’IMPIEGO DI
DI
PARTICOLARI
PARTICOLARI STRUMENTI
STRUMENTI DETTI
DETTI RESTITUTORI,
RESTITUTORI, OGGI
OGGI IN
IN
PARTE
PARTE SOSTITUITI
SOSTITUITI DA
DA COMPUTER
COMPUTER E
E CONGEGNI
CONGEGNI AUSILIARI
AUSILIARI
SPECIFICAMENTE
SPECIFICAMENTE DEDICATI
DEDICATI
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Ricostruzione del modello stereoscopico
Il modello (modello ottico o stereoscopico) è ottenuto con la
parte comune dei due fotogrammi della coppia stereoscopica
(ricoprimento possibilmente superiore al 60%).
P1
P2
Fotogramma
FOTO 1 1
Fotogramma
FOTO 2 2
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Ricostruzione del modello stereoscopico
Sfruttando la visione stereoscopica sarà possibile riconoscere
su ciascuno dei due fotogrammi la posizione relativa e l’altezza
di punti del territorio. Questa possibilità è condizionata però al
fatto che si riesca ad orientare i due fotogrammi in modo da
ricomporne la posizione relativa al momento dello scatto (ed in
pratica ricostruendo la posizione e l’orientamento assunti
dall’aereo e dalla macchina fotografica nei momenti
corrispondenti allo scatto dei due fotogrammi). Tale operazione,
finalizzata alla ricostruzione del modello stereoscopico, parte
dalla individuazione su ciascun fotogramma di particolari ben
riconoscibili, ottenendone le coordinate locali in ciascun
fotogramma (espresse nel sistema cartesiano locale del
fotogramma).
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Orientamento interno
punto principale
Per
Per ciascun
ciascun fotogramma
fotogramma si
si procede
procede
all’orientamento
all’orientamento interno
interno ricavando,
ricavando, per
per
ciascun
ciascun “fiducial
“fiducial mark”
mark” (o
(o per
per ii 44 reperes
reperes
posti
posti al
al centro
centro di
di ciascun
ciascun lato),
lato), le
le
coordinate
coordinate nel
nel sistema
sistema di
di riferimento
riferimento
locale
locale con
con origine
origine nel
nel Punto
Punto Principale
Principale
(quello
(quello al
al centro
centro del
del fotogramma,
fotogramma,
individuato
individuato dalla
dalla intersezione
intersezione delle
delle
diagonali
diagonali passanti
passanti per
per ii “fiducial
“fiducial mark”).
mark”). In
In
questo
questo modo
modo abbiamo
abbiamo definito
definito per
per ciascun
ciascun
fotogramma
fotogramma un
un suo
suo sistema
sistema di
di riferimento
riferimento
cartesiano.
cartesiano. A
A tale
tale sistema
sistema di
di riferimento
riferimento
potremo
potremo successivamente
successivamente ricorrere
ricorrere per
per
esprimere
esprimere le
le coordinate
coordinate di
di particolari
particolari
visibili
visibili nell’immagine.
nell’immagine.
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Orientamento
Orientamento relativo
relativo
Avendo
Avendo operato
operato l’orientamento
l’orientamento interno
interno per
per
ciascun
ciascun fotogramma,
fotogramma, possiamo
possiamo aa questo
questo punto
punto
individuare
individuare punti
punti facilmente
facilmente riconoscibili
riconoscibili sia
sia sul
sul
primo
primo che
che sul
sul secondo
secondo fotogramma,
fotogramma,
derivandone
derivandone le
le corrispondenti
corrispondenti coordinate
coordinate
“lastra”
“lastra” nei
nei due
due sistemi
sistemi di
di riferimento.
riferimento. In
In
genere
genere si
si scelgono
scelgono sei
sei punti
punti per
per fotogramma,
fotogramma,
disposti
disposti come
come nell’immagine
nell’immagine aa fianco.
fianco. E’
E’
possibile,
possibile, aa questo
questo punto,
punto, ricavare
ricavare un
un sistema
sistema
di
di equazioni,
equazioni, basate
basate sulla
sulla coincidenza
coincidenza dei
dei punti
punti
espressi
espressi nei
nei due
due sistemi
sistemi di
di coordinate.
coordinate. Ciò
Ciò
consentirà,
consentirà, su
su un
un apposito
apposito strumento,
strumento, di
di
ricostruire
ricostruire ilil modello
modello stereoscopico.
stereoscopico.
IlIl fatto
fatto che
che abbiamo
abbiamo ricostruito
ricostruito l’orientamento
l’orientamento
relativo
relativo dei
dei due
due fotogrammi,
fotogrammi, lungi
lungi dal
dal
consentirci
consentirci di
di calcolare
calcolare le
le coordinate
coordinate terreno
terreno di
di
un
un punto
punto di
di cui
cui misuriamo
misuriamo la
la posizione
posizione nel
nel
modello,
modello, ci
ci permette
permette comunque
comunque di
di realizzare
realizzare
una
una visione
visione “stereoscopica”
“stereoscopica” (ovvero
(ovvero
tridimensionale)
tridimensionale) del
del territorio
territorio fotografato.
fotografato.
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5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Orientamento assoluto
Se
Se di
di alcuni
alcuni dei
dei punti
punti (punti
(punti di
di inquadramento:
inquadramento: gli
gli stessi
stessi utilizzati
utilizzati per
per
l’orientamento
l’orientamento relativo
relativo oo altri
altri differenti)
differenti) individuati
individuati sulle
sulle immagini
immagini conosciamo
conosciamo
anche
anche le
le coordinate
coordinate (ad
(ad esempio
esempio ottenute
ottenute mediante
mediante rilievi
rilievi topografici),
topografici), siamo
siamo
in
in grado
grado di
di ricavare
ricavare l’orientamento
l’orientamento assoluto
assoluto del
del nostro
nostro modello
modello stereoscopico.
stereoscopico.
L’orientamento
L’orientamento assoluto
assoluto ci
ci consente
consente di
di calcolare
calcolare le
le coordinate
coordinate di
di un
un qualsiasi
qualsiasi
punto
punto di
di cui
cui misuriamo
misuriamo le
le coordinate
coordinate “lastra”
“lastra” (nel
(nel modello
modello stereoscopico,
stereoscopico,
ovvero
ovvero su
su ciascuno
ciascuno dei
dei due
due fotogrammi,
fotogrammi, essendo
essendo noi
noi in
in grado
grado di
di esprimere
esprimere le
le
coordinate
coordinate di
di un
un punto
punto in
in uno
uno qualsiasi
qualsiasi dei
dei sistemi
sistemi di
di riferimento).
riferimento). C’è
C’è da
da
sottolineare
sottolineare che
che mentre
mentre ii due
due sistemi
sistemi cartesiani
cartesiani locali
locali dei
dei fotogrammi
fotogrammi sono
sono
bidimensionali,
bidimensionali, ilil sistema
sistema di
di riferimento
riferimento che
che otteniamo
otteniamo dopo
dopo l’orientamento
l’orientamento
relativo,
relativo, ed
ed aa maggior
maggior ragione
ragione quello
quello ottenuto
ottenuto dopo
dopo l’orientamento
l’orientamento assoluto,
assoluto,
sono
sono tridimensionali.
tridimensionali. In
In pratica,
pratica, dopo
dopo l’orientamento
l’orientamento assoluto,
assoluto, siamo
siamo in
in grado
grado
di
di ricavare
ricavare le
le 33 coordinate
coordinate terreno
terreno di
di qualsiasi
qualsiasi punto
punto rilevabile
rilevabile sulle
sulle immagini.
immagini.
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5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
II RESTITUTORI
RESTITUTORI FOTOGRAMMETRICI
FOTOGRAMMETRICI
IlIl restitutore
restitutore èè quello
quello strumento
strumento che
che consente
consente di
di ricostruire
ricostruire ilil
modello
modello stereoscopico
stereoscopico e, a partire da questo, di digitalizzare le
entità
entità (oggetti)
(oggetti) inquadrate
inquadrate nei
nei fotogrammi.
fotogrammi.
Storicamente,
Storicamente, aa seconda
seconda degli
degli strumenti
strumenti utilizzati,
utilizzati, la
la
fotogrammetria
fotogrammetria ha subito una forte evoluzione e,
conseguentemente,
conseguentemente, anche
anche ilil relativo
relativo processo
processo di
di restituzione,
restituzione,
dando
dando luogo
luogo ai
ai seguenti
seguenti principali
principali tipi:
tipi:
Restituzione
Restituzione analogica (anni ’50 e ’60)
Restituzione
Restituzione analitica (anni ’70 a ’90) (Fotogrammetria analitica)
Restituzione automatica (anni 2000) (Fotogrammetria
(Fotogrammetria digitale)
digitale)
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5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Restituzione
Restituzione analogica
analogica
IlIl nome
nome deriva
deriva dal
dal fatto
fatto che
che si
si ricorre
ricorre ad
ad una
una analogia
analogia tra
tra ripresa
ripresa ee restituzione.
restituzione. Impiega
Impiega
apparecchi
apparecchi ottico-meccanici
ottico-meccanici complessi
complessi detti
detti del
del II ee del
del IIII ordine
ordine (a
(a seconda
seconda del
del livello
livello di
di
precisione)
precisione) ee “universali”,
“universali”, mediante
mediante ii quali
quali vengono
vengono ricreate
ricreate aa scala
scala ridotta
ridotta le
le condizioni
condizioni
di
di presa
presa di
di una
una coppia
coppia sterescopica
sterescopica ee si
si costruisce
costruisce un
un modello
modello ottico
ottico tridimensionale
tridimensionale del
del
terreno
terreno effettuandone
effettuandone la
la rappresentazione
rappresentazione cartografica.
cartografica.
Restitutori
Restitutori analogici
analogici
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Restituzione
Restituzione analitica
analitica
Impiega
Impiega strumenti
strumenti detti
detti comparatori,
comparatori, con
con ii quali
quali si
si prendono
prendono misure
misure sul
sul piano
piano delle
delle
lastre
lastre fotografiche
fotografiche con
con la
la precisione
precisione di
di 11 oo 22 millesimi
millesimi di
di millimetro.
millimetro. Con
Con tale
tale
procedimento
procedimento ciascun
ciascun punto
punto considerato
considerato viene
viene rappresentato,
rappresentato, invece
invece che
che
graficamente,
graficamente, analiticamente
analiticamente ossia
ossia mediante
mediante le
le tre
tre coordinate
coordinate geometriche
geometriche che
che ne
ne
identificano
identificano la
la collocazione
collocazione spaziale.
spaziale. II dati
dati confluiscono
confluiscono in
in un
un calcolatore
calcolatore elettronico
elettronico
che
che lili elabora
elabora fornendo
fornendo una
una restituzione
restituzione numerica
numerica la
la quale,
quale, mediante
mediante un
un plotter,
plotter, può
può
essere
essere resa
resa anche
anche graficamente.
graficamente.
plotter
Restitutori
Restitutori analitici
analitici
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5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Restituzione
Restituzione automatica e Fotogrammetria
Fotogrammetria digitale
digitale
La
La restituzione
restituzione automatica
automatica viene
viene eseguita
eseguita mediante
mediante un
un complesso
complesso computerizzato
computerizzato di
di
strumenti
strumenti in
in grado
grado di
di assicurare
assicurare lo
lo svolgimento
svolgimento automatico
automatico di
di tutte
tutte le
le operazioni
operazioni
necessarie,
necessarie, dalla
dalla analisi
analisi dei
dei fotogrammi
fotogrammi sino
sino al
al tracciamento
tracciamento cartografico.
cartografico.
La
La principale
principale differenza
differenza tra
tra la
la fotogrammetria
fotogrammetria analitica
analitica ee la
la fotogrammetria
fotogrammetria digitale
digitale
risiede
risiede nella
nella diversa
diversa natura
natura del
del dato
dato primario,
primario, le
le immagini:
immagini:
Fotogrammetria
Fotogrammetria analitica
analitica Î
Î immagini
immagini fotografiche
fotografiche
Fotogrammetria
Fotogrammetria digitale
digitale Î
Î immagini
immagini digitali
digitali
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Differenze fra
fra
fotogrammetria analitica
analitica ee fotogrammetria
fotogrammetria digitale
digitale
Differenze
Differenze operative
operative
In
In fotogrammetria
fotogrammetria analitica
analitica l’operatore
l’operatore osserva,
osserva, interpreta
interpreta l’immagine
l’immagine ee ne
ne estrae
estrae
informazioni,
informazioni, scegliendo
scegliendo ii punti
punti necessari
necessari alle
alle operazioni
operazioni di
di orientamento
orientamento ee di
di
restituzione,
restituzione, ee collimandoli
collimandoli ne
ne misura
misura le
le coordinate.
coordinate.
In
In fotogrammetria
fotogrammetria digitale
digitale ii punti,
punti, dati
dati in
in termini
termini di
di coordinate
coordinate pixel
pixel i,j,
i,j, possono
possono essere
essere
scelti
scelti da
da un
un operatore,
operatore, ma
ma l’individuazione
l’individuazione dei
dei punti
punti ee la
la collimazione
collimazione precisa
precisa può
può
essere
essere automatica
automatica
Differenze
Differenze negli
negli strumenti
strumenti
La
La differenza
differenza nel
nel dato
dato primario
primario comporta
comporta una
una semplificazione
semplificazione degli
degli strumenti:
strumenti:
ilil restitutore
restitutore analitico
analitico èè una
una integrazione
integrazione di
di stereocomparatore,
stereocomparatore, stereoscopio
stereoscopio ee h/w
h/w
s/w
s/w necessari
necessari per
per orientamento
orientamento ee restituzione
restituzione
ilil restitutore
restitutore digitale
digitale èè principalmente
principalmente costituito
costituito da
da Software
Software ::
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5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
L’immagine
L’immagine digitale
digitale
Immagini
Immagini digitali:
digitali: ilil contenuto
contenuto fotografico
fotografico (radiometria)
(radiometria) viene
viene registrato
registrato sotto
sotto forma
forma di
di
numeri.
numeri.
Rappresentazione
Rappresentazione RASTER:
RASTER: si
si divide
divide l’immagine
l’immagine fotografica
fotografica in
in elementi
elementi di
di
dimensioni
dimensioni finite
finite (pixel)
(pixel) ee si
si associa
associa aa ognuno
ognuno di
di essi
essi ilil numero
numero che
che rappresenta
rappresenta la
la
radiometria
radiometria della
della porzione
porzione di
di immagine
immagine contenuta.
contenuta.
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Risoluzione
Risoluzione dell’immagine digitale
Risoluzione
Risoluzione geometrica:
geometrica: dimensione
dimensione del
del pixel
pixel sul
sul terreno
terreno
Risoluzione
Risoluzione radiometrica:
radiometrica: numero
numero di
di bit
bit per
per pixel
pixel
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
APPLICAZIONI DIGITALI
Restituzione
Restituzione di
di modelli
modelli 3D
3D ee di
di modelli
modelli solidi
solidi
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
APPLICAZIONI DIGITALI
Cartografia
Cartografia raster
raster
Cartografia
Cartografia vettoriale
vettoriale
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
NUOVE
NUOVE TECNOLOGIE
TECNOLOGIE
APPLICAZIONI
DIGITALI
Cartografia
Cartografia numerica
numerica ee database
database topografici
topografici
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
NUOVE
NUOVE TECNOLOGIE
TECNOLOGIE
APPLICAZIONI
DIGITALI
DTM
DTM (Digital
(Digital terrain
terrain models),
models), DEM
DEM (Digital
(Digital elevation
elevation models)
models) DSM
DSM (digital
(digital
surface
surface Models):
Models): Modelli
Modelli digitali
digitali del
del terreno
terreno
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
LA “ORTOFOTO”
Se
Se la
la quota
quota di
di ogni
ogni punto
punto èè nota
nota attraverso
attraverso ilil DTM
DTM
per
per ogni
ogni punto
punto di
di un’immagine
un’immagine digitale
digitale èè possibile
possibile
determinare
determinare ilil punto
punto oggetto
oggetto corrispondente
corrispondente
anche
anche disponendo
disponendo di
di una
una sola
sola immagine
immagine
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
LA “ORTOFOTO”
Produzione
Produzione di
di ortofoto
ortofoto
Prof. C. R. Fichera
5. Fotogrammetria - Processo di restituzione
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
LA “ORTOFOTO”
Ortofoto
Ortofoto digitale
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5. Fotogrammetria - Nuove tecnologie
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
NUOVE TECNOLOGIE
Camere
Camere digitali
digitali
aeree,
aeree, sensori
sensori
di
di nuova
nuova
generazione
generazione
Sensori
Sensori
GPS
GPS
Algoritmi
Algoritmi di
di correlazione
correlazione
automatica
automatica delle
delle immagini
immagini
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5. Fotogrammetria - Nuove tecnologie
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
NUOVE TECNOLOGIE
II sensori
sensori laser
laser scanner
scanner (anche
(anche detti
detti laser
laser 3D)
3D) sono
sono strumenti
strumenti che
che
consentono
consentono ilil rilevamento
rilevamento di
di modelli
modelli tridimensionali
tridimensionali di
di oggetti
oggetti aa
scale
scale ee risoluzioni
risoluzioni differenti.
differenti.
La
La caratteristica
caratteristica essenziale
essenziale della
della tecnologia
tecnologia “laser-scanning”
“laser-scanning” èè
quella
quella di
di permettere
permettere l’acquisizione
l’acquisizione autonoma
autonoma di
di milioni
milioni
di
di punti
punti 3D
3D in
in brevissimo
brevissimo tempo.
tempo.
II sistemi
sistemi laser
laser aa scansione
scansione offrono
offrono nuove
nuove ed
ed interessanti
interessanti possibilità
possibilità
nel
nel rilievo
rilievo topografico.
topografico. Si
Si tratta
tratta di
di dispositivi
dispositivi ottico-meccanici
ottico-meccanici capaci
capaci
di
di emettere
emettere un
un impulso
impulso elettromagnetico
elettromagnetico (laser)
(laser) ee di
di ricevere
ricevere ilil
segnale
segnale riflesso
riflesso dal
dal terreno,
terreno, misurando
misurando l’intervallo
l’intervallo di
di tempo
tempo
intercorso
intercorso (tempo
(tempo di
di volo),
volo), ee quindi
quindi la
la distanza
distanza tra
tra ilil centro
centro dello
dello
strumento
strumento ed
ed ilil punto
punto rilevato.
rilevato. Al
Al calcolo
calcolo del
del tempo
tempo di
di volo
volo viene
viene
associata
associata anche
anche un
un misura
misura angolare
angolare di
di precisione
precisione che
che permette
permette di
di
collocare
collocare ii punti
punti in
in un
un sistema
sistema di
di riferimento
riferimento locale,
locale, riferito
riferito al
al centro
centro
ottico
ottico dello
dello strumento.
strumento. Per
Per ogni
ogni misurazione,
misurazione, oltre
oltre alle
alle coordinate
coordinate
cartesiane
cartesiane (x,
(x, y,
y, z),
z), ilil sistema
sistema fornisce
fornisce l’intensità
l’intensità del
del segnale
segnale di
di
ritorno
ritorno ee definisce
definisce la
la risposta
risposta radiometrica
radiometrica della
della superficie
superficie rilevata.
rilevata.
Prof. C. R. Fichera
