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Prof. C. R. FicheraProf. C. R. Fichera
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
RILIEVO E RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO
Corsi di Laurea in:- Gestione tecnica del territorio
agroforestale e Sviluppo rurale - Scienze forestali e ambientali-
Costruzioni rurali e Topografia
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
FOTOGRAMMETRIAFOTOGRAMMETRIA
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
TRA I VARI METODI DI RILIEVO IN USO LA FOTOGRAMMETRIA,
AFFERMATASI NELL’ULTIMO CINQUANTENNIO, RAPPRESENTA IL METODO PIÙ
COMPLETO E PRECISO, A PARITÀ DI COSTI E RAPIDITÀ, RISPETTO AD ALTRI
METODI DI RILEVO DEL TERRITORIO.
LA FOTOGRAMMETRIA, CHE OPERA SENZA DIRETTO CONTATTO CON
L’OGGETTO DA RAPPRESENTARE, UTILIZZA IMMAGINI FOTOGRAFICHE
DELL’OGGETTO PER EFFETTUARNE IL RILIEVO.
LA FOTOGRAMMETRIA SI È AFFERMATA PERCHÉ CONSENTE DI RILEVARE GLI
OGGETTI NELLA LORO CONTINUITÀ SPAZIALE, CONSENTENDO DI RIDURRE I
TEMPI DEL RILIEVO RISPETTO AL RILIEVO CONDOTTO CON METODI E
STRUMENTI CLASSICI.
TRA I VARI METODI DI RILIEVO IN USO LA FOTOGRAMMETRIA,
AFFERMATASI NELL’ULTIMO CINQUANTENNIO, RAPPRESENTA IL METODO PIÙ
COMPLETO E PRECISO, A PARITÀ DI COSTI E RAPIDITÀ, RISPETTO AD ALTRI
METODI DI RILEVO DEL TERRITORIO.
LA FOTOGRAMMETRIA, CHE OPERA SENZA DIRETTO CONTATTO CON
L’OGGETTO DA RAPPRESENTARE, UTILIZZA IMMAGINI FOTOGRAFICHE
DELL’OGGETTO PER EFFETTUARNE IL RILIEVO.
LA FOTOGRAMMETRIA SI È AFFERMATA PERCHÉ CONSENTE DI RILEVARE GLI
OGGETTI NELLA LORO CONTINUITÀ SPAZIALE, CONSENTENDO DI RIDURRE I
TEMPI DEL RILIEVO RISPETTO AL RILIEVO CONDOTTO CON METODI E
STRUMENTI CLASSICI.
INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIAINTRODUZIONE ALLA
FOTOGRAMMETRIAINTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
LA FOTOGRAMMETRIA SFRUTTA IL PRINCIPO DELLA VISIONE
STERESCOPICA, OVVERO LA VISIONE DELL’OGGETTO DA
RAPPRESENTARE DA DUE DIVERSI PUNTI DI VISTA. UTILIZZANDO DUE
PROSPETTIVE CENTRALI DI UN MEDESIMO OGGETTO DA DUE DISTINTI CENTRI
DI PROIEZIONE (COSÌ COME AVVIENE PER LA VISIONE UMANA), RICAVATE AD
ESEMPIO DA DUE FOTO DELL’OGGETTO, È POSSIBILE TROVARE LA POSIZIONE
SPAZIALE DELL’OGGETTO MEDESIMO.
LA FOTOGRAMMETRIA SFRUTTA IL PRINCIPO DELLA VISIONE
STERESCOPICA, OVVERO LA VISIONE DELL’OGGETTO DA
RAPPRESENTARE DA DUE DIVERSI PUNTI DI VISTA.UTILIZZANDO DUE
PROSPETTIVE CENTRALI DI UN MEDESIMO OGGETTO DA DUE DISTINTI CENTRI
DI PROIEZIONE (COSÌ COME AVVIENE PER LA VISIONE UMANA), RICAVATE AD
ESEMPIO DA DUE FOTO DELL’OGGETTO, È POSSIBILE TROVARE LA POSIZIONE
SPAZIALE DELL’OGGETTO MEDESIMO.
LA VISIONE STEREOSCOPICALA VISIONE STEREOSCOPICA
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
Utilizzando due prospettive centrali di uno stesso punto
oggetto, è possibile ricostruirne la posizione spaziale
Utilizzando due prospettive centrali di uno stesso punto
oggetto, è possibile ricostruirne la posizione spaziale
PRINCIPI GEOMETRICI DELLA VISIONE STREOSCOPICAIntersezione
spaziale = stereoscopia
PRINCIPI GEOMETRICI DELLA VISIONE STREOSCOPICAIntersezione
spaziale = stereoscopia
oggetto
prospettiva
centrale
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
IL CONCETTO PIÙ INTERESSANTE DELLA VISIONE STERESCOPICA È
COSTITUITO DALLA DISEGUAGLIANZA ESISTENTE TRA LE IMMAGINI ELABORATE
DAI DUE PUNTI DI VISTA, CHE DETERMINA IL FENOMENO DELLA SENSAZIONE
SPAZIALE TRIDIMENSIONALE, LEGATO SIA ALLA DISTANZA DEI PUNTI DI
VISTA DALL’OGGETTO SIA ALLA DISTANZA ESISTENTE FRA GLI STESSI PUNTI
DI VISTA (DISTANZA INTERPUPILLARE). TALE FENOMENO DELLA
TRIDIMENSIONALITÀ RISULTA EVIDENTE PER OGGETTI POSTI A BREVE
DISTANZA DAI PUNTI DI OSSERVAZIONE E TENDE AD ANNULLARSI CON IL
CRESCERE DELLA DISTANZA; CIÒ IN QUANTO TENDE A DIMINUIRE
PROGRESSIVAMENTE CON LA DISTANZA LA DIFFERENZA DEGLI ANGOLI
(PARALLASSE STEREOSCOPICA ANGOLARE) SOTTO I QUALI UN OGGETTO VIENE
VISTO RISPETTIVAMENTE DAI DUE PUNTI DI VISTA.
IL CONCETTO PIÙ INTERESSANTE DELLA VISIONE STERESCOPICA È
COSTITUITO DALLA DISEGUAGLIANZA ESISTENTE TRA LE IMMAGINI ELABORATE
DAI DUE PUNTI DI VISTA, CHE DETERMINA IL FENOMENO DELLA SENSAZIONE
SPAZIALE TRIDIMENSIONALE, LEGATO SIA ALLA DISTANZA DEI PUNTI DI
VISTA DALL’OGGETTO SIA ALLA DISTANZA ESISTENTE FRA GLI STESSI PUNTI
DI VISTA (DISTANZA INTERPUPILLARE).TALE FENOMENO DELLA
TRIDIMENSIONALITÀ RISULTA EVIDENTE PER OGGETTI POSTI A BREVE
DISTANZA DAI PUNTI DI OSSERVAZIONE E TENDE AD ANNULLARSI CON IL
CRESCERE DELLA DISTANZA; CIÒ IN QUANTO TENDE A DIMINUIRE
PROGRESSIVAMENTE CON LA DISTANZA LA DIFFERENZA DEGLI ANGOLI
(PARALLASSE STEREOSCOPICA ANGOLARE) SOTTO I QUALI UN OGGETTO VIENE
VISTO RISPETTIVAMENTE DAI DUE PUNTI DI VISTA.
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
La visione stereoscopica naturale si basa sulla parallasse
stereoscopica angolare (g) e sulla corrispondente parallasse
stereoscopica lineare (px ).
La parallasse lineare px è la differenza tra i segmenti x1 e x2
intercettati dalle due visuali sul piano della visione distinta e
relativa al punto P.
La capacità di percepire la 3a dimensione è legata all’angolo
g.
La visione stereoscopica naturale si basa sulla parallasse
stereoscopica angolare (g) e sulla corrispondente parallasse
stereoscopica lineare (px ).
La parallasse lineare px è la differenza tra i segmenti x1 e x2
intercettati dalle due visuali sul piano della visione distinta e
relativa al punto P.
La capacità di percepire la 3a dimensione è legata all’angolo
g.
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
La diversa distanza tra due punti A e B dall’osservatore è
valutata in funzione della differenza dell’angolo di parallasse
stereoscopica angolare (ga – gb ).
Ponendo l’oggetto a distanze via via maggiori, la capacità di
stima della distanza dell’oggetto decade con legge quadratica della
distanza (in quanto diminuisce la differenza ga – gb ).
La diversa distanza tra due punti A e B dall’osservatore è
valutata in funzione della differenza dell’angolo di parallasse
stereoscopica angolare (ga – gb ).
Ponendo l’oggetto a distanze via via maggiori, la capacità di
stima della distanza dell’oggetto decade con legge quadratica della
distanza (in quanto diminuisce la differenza ga – gb ).
distanza interpupillare
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
PER POTERE NUOVAMENTE AUMENTARE, ANCHE A DISMISURA, IL CONCETTO
DI PROFONDITÀ DELLO SPAZIO, OLTRE IL LIMITE NATURALE DELLA VISIONE
UMANA, SI AUMENTA LA DISTANZA INTEPUPILLARE (d.i.), CIOÈ LA
DISTANZA ESISTENTE FRA I DUE PUNTI DI VISTA
PER POTERE NUOVAMENTE AUMENTARE, ANCHE A DISMISURA, IL CONCETTO
DI PROFONDITÀ DELLO SPAZIO, OLTRE IL LIMITE NATURALE DELLA VISIONE
UMANA, SI AUMENTA LA DISTANZA INTEPUPILLARE (d.i.), CIOÈ LA
DISTANZA ESISTENTE FRA I DUE PUNTI DI VISTA
effetto dell’aumento della distanza interpupillare e conseguente
aumento del concetto di profondità
(ga – gb)
effetto
profondità
d.i.
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
Da un punto di vista topografico della rappresentazione, la
fotogrammetria serve a passare da prospettive centrali
(rappresentazione legata alle immagini fotografiche) a proiezioni
ortogonali
Da un punto di vista topografico della rappresentazione, la
fotogrammetria serve a passare da prospettive centrali
(rappresentazione legata alle immagini fotografiche) a proiezioni
ortogonali
IN FOTOGRAMMETRIA:
•
Si misurano coordinate 2D
di un punto P sulle immagini fotografiche
•
Si ottengono coordinate 3D
di quel
punto, Xp
, YP
, Zp
IN FOTOGRAMMETRIA:
•
Si misurano coordinate 2D
di un punto P sulle immagini fotografiche
•
Si ottengono coordinate 3D
di quel punto, Xp
, YP
, Zp
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
•
PRESA:
Acquisizione delle immagini (fotografiche o digitali) con
opportune camere
•
ORIENTAMENTO:
Determinazione dei parametri
della trasformazione da 2D a 3D •
RESTITUZIONE:
Determinazione delle coordinate
di molti punti per la ricostruzione dell’oggetto o per il
tracciamento della carta
•
PRESA:
Acquisizione delle immagini (fotografiche o digitali) con
opportune camere
•
ORIENTAMENTO:
Determinazione dei parametri della trasformazione da 2D a 3D
•
RESTITUZIONE:
Determinazione delle coordinate di molti punti per la
ricostruzione dell’oggetto o per il tracciamento della carta
FASI PRINCIPALI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO
FASI PRINCIPALI DEL PROCESSO FOTOGRAMMETRICO
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Generalità- Generalità
► FOTOGRAMMETRIA
TERRESTRE (close-range photogrammetry)
► FOTOGRAMMETRIA
AEREA O
AEROFOTOGRAMMETRIA (da aereo o da satellite)
►►
FOTOGRAMMETRIAFOTOGRAMMETRIA
TERRESTRETERRESTRE ((closeclose--rangerange
photogrammetryphotogrammetry))
►►
FOTOGRAMMETRIAFOTOGRAMMETRIA
AEREA O AEREA O AEROFOTOGRAMMETRIAAEROFOTOGRAMMETRIA
(da aereo o da satellite)(da aereo o da satellite)
LA FOTOGRAMMETRIA PUÒ ESSERE SUDDIVISA,
A SECONDA DELL’UTILIZZO, IN:
LA FOTOGRAMMETRIA PUÒ ESSERE SUDDIVISA,
A SECONDA DELL’UTILIZZO, IN:
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria terrestreterrestre
Questa metodologia viene identificata come fotogrammetria dei
vicini o close-range photogrammetry, quando gli oggetti interessati
risultano situati ad una distanza inferiore a 300 m circa dalla
camera da presa fotogrammetrica (il limite dei 300 m costituisce
anche la delimitazione della quota di sicurezza per le riprese da
aereo)
Questa metodologia viene identificata come fotogrammetria dei
vicini o close-range photogrammetry, quando gli oggetti interessati
risultano situati ad una distanza inferiore a 300 m circa dalla
camera da presa fotogrammetrica (il limite dei 300 m costituisce
anche la delimitazione della quota di sicurezza per le riprese da
aereo)
Trova applicazioni oltre che per i rilievi architettonici anche
nella descrizione di fenomeni di smottamento del terreno, di frane
o a livello industriale nello studio delle deformazioni di provini
sottoposti a sollecitazioni indotte a titolo sperimentale, ecc.
Trova applicazioni oltre che per i rilievi architettonici anche
nella descrizione di fenomeni di smottamento del terreno, di frane
o a livello industriale nello studio delle deformazioni di provini
sottoposti a sollecitazioni indotte a titolo sperimentale, ecc.
Fotogrammetria terrestreFotogrammetria terrestre
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria terrestreterrestre
1. Fotocamera metrica Wild P31 2. Fotocamere metriche Zeiss SMK
3. Fotocamera metrica digitale Rollei DB 44
Nella fotogrammetria terrestre, per l’acquisizione delle
immagini dell’oggetto da documentare, si impiega generalmente una
coppia di fotocamere speciali (camere metriche)
Nella fotogrammetria terrestre, per l’acquisizione delle
immagini dell’oggetto da documentare, si impiega generalmente una
coppia di fotocamere speciali (camere metriche)
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria terrestreterrestre
ESEMPI DI FOTOCAMERE TERRESTRIESEMPI DI FOTOCAMERE TERRESTRI
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( 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.
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.
Fotogrammetria aerea o AerofotogrammetriaFotogrammetria aerea o
Aerofotogrammetria
Impieghi della fotogrammetria aereaImpieghi della fotogrammetria
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.
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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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
consente di rilevare oggetti senza avere contatto fisico con
l'oggetto (in tal senso è un tipo di telerilevamento)
è un rilievo simultaneo di molti punti (gran quantità di
informazioni)
le misure vengono eseguite a posteriori, in una fase successiva
al rilievo e quindi possono essere ripetute, modificate,
controllate
Rispetto al rilievo diretto per produrre cartografia, risulta
avere caratteristiche di: - maggiore produttività (soprattutto per
grandi estensione e scale medio- piccole) - rapidità- economicità
(grazie all’alta produttività)- uniformità di precisione
consente di rilevare oggetti senza avere contatto fisico con
l'oggetto (in tal senso è un tipo di telerilevamento)
è un rilievo simultaneo di molti punti (gran quantità di
informazioni)
le misure vengono eseguite a posteriori, in una fase successiva
al rilievo e quindi possono essere ripetute, modificate,
controllate
Rispetto al rilievo diretto per produrre cartografia, risulta
avere caratteristiche di:- maggiore produttività (soprattutto per
grandi estensione e scale medio- piccole)- rapidità- economicità
(grazie all’alta produttività)- uniformità di precisione
VANTAGGI DEL PROCEDIMENTO FOTOGRAMMETRICORISPETTO AL RILIEVO
DIRETTO DEL TERRITORIO
VANTAGGI DEL PROCEDIMENTO FOTOGRAMMETRICORISPETTO AL RILIEVO
DIRETTO DEL TERRITORIO
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( 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).
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).
Fotogrammetria aerea o AerofotogrammetriaFotogrammetria aerea o
Aerofotogrammetria
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
rotta dell’aereo o linea di volo
strisciata aerofotogrammetrica
strisciata aerofotogrammetrica
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
sovrapposizione (ricoprimento) trasversale r (sidelap)
sovrapposizione (ricoprimento) trasversale r (sidelap)
sovrapposizione (ricoprimento) longitudinale R (overlap)
sovrapposizione (ricoprimento) longitudinale R (overlap)
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. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
Per la ricostruzione completa del territorio occorrono molti
fotogrammi parzialmente sovrapposti, che determineranno il
cosiddetto piano di volo
Per la ricostruzione completa del territorio occorrono molti
fotogrammi parzialmente sovrapposti, che determineranno il
cosiddetto piano di volo
Piano di voloPiano di volo
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
Ciascun fotogramma riporta, oltre ai codici identificativi del
lavoro, della strisciata, del fotogramma, anche l’immagine di
livella, orologio, altimetro (quota di volo), distanza focale
dell’obiettivo della fotocamera, numero del fotogramma. Su ciascun
fotogramma sono presenti 4 reperes al centro di ogni lato, o 4
marche in corrispondenza degli spigoli. Collegando le due coppie di
reperes contrapposti, o le due coppie di marche contrapposte, le
linee si intersecano nel centro del fotogramma (punto principale),
origine di un sistema cartesiano di riferimento locale al
fotogramma.
Ciascun fotogramma riporta, oltre ai codici identificativi del
lavoro, della strisciata, del fotogramma, anche l’immagine di
livella, orologio, altimetro (quota di volo), distanza focale
dell’obiettivo della fotocamera, numero del fotogramma. Su ciascun
fotogramma sono presenti 4 reperes al centro di ogni lato, o 4
marche in corrispondenza degli spigoli.Collegando le due coppie di
reperes contrapposti, o le due coppie di marche contrapposte, le
linee si intersecano nel centro del fotogramma (punto principale),
origine di un sistema cartesiano di riferimento locale al
fotogramma.
FotogrammaFotogramma
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
SCALA MEDIA DEL FOTOGRAMMASCALA MEDIA DEL FOTOGRAMMA
La scala di un fotogramma
è
data dal rapporto l/L fra la dimensione di un elemento lineare
sul fotogramma (l) e la corrispondente dimensione dell'elemento sul
terreno (L)
La scala di un fotogramma
è
data dal rapporto l/L fra la dimensione di un elemento lineare
sul fotogramma (l) e la corrispondente dimensione dell'elemento sul
terreno (L)
Considerando sia il terreno sia il fotogramma giacenti in piani
orizzontali e paralleli, il fascio dei raggi ottici che convergono
nell'obiettivo dà luogo alla relazione di similitudine tra
triangoli dalla quale si desume la scala 1/n del fotogramma:
Considerando sia il terreno sia il fotogramma giacenti in piani
orizzontali e paralleli, il fascio dei raggi ottici che convergono
nell'obiettivo dà luogo alla relazione di similitudine tra
triangoli dalla quale si desume la scala 1/n del fotogramma:
In questo caso ideale esisterebbe un rapporto di similitudine
costante tra tutti i punti del terreno e quelli del fotogramma e la
scala del fotogramma sarebbe costante su tutto il fotogramma
In questo caso ideale esisterebbe un rapporto di similitudine
costante tra tutti i punti del terreno e quelli del fotogramma e la
scala del fotogramma sarebbe costante su tutto il fotogramma
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Denominatore di scala:Denominatore di scala:
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
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.
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.
Influenza dell'altimetria sulla posizione ì del punto immagine
Influenza dell'altimetria sulla posizione ì del punto immagine
Scala media di un fotogramma aereoScala media di un fotogramma
aereo
SCALA MEDIA DEL FOTOGRAMMASCALA MEDIA DEL FOTOGRAMMA
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria aerea ( aerofotogrammetria
)aerea ( aerofotogrammetria )
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.
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.
SCALA MEDIA DEL FOTOGRAMMASCALA MEDIA DEL FOTOGRAMMA
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
IL PROCESSO CHE CONDUCE ALLA POSIZIONE DELL’OGGETTO ATTRAVERSO
L’ELABORAZIONE DI DUE FOTO DELLO STESSO VIENE DETTO
RESTITUZIONE
FOTOGRAMMETRICA
LA RESTITUZIONE AVVIENE CON L’IMPIEGO DI PARTICOLARI STRUMENTI
DETTI RESTITUTORI, OGGI IN PARTE SOSTITUITI DA COMPUTER E CONGEGNI
AUSILIARI SPECIFICAMENTE DEDICATI
IL PROCESSO CHE CONDUCE ALLA POSIZIONE DELL’OGGETTO ATTRAVERSO
L’ELABORAZIONE DI DUE FOTO DELLO STESSO VIENE DETTO
RESTITUZIONE
FOTOGRAMMETRICA
LA RESTITUZIONE AVVIENE CON L’IMPIEGO DI PARTICOLARI STRUMENTI
DETTI RESTITUTORI, OGGI IN PARTE SOSTITUITI DA COMPUTER E CONGEGNI
AUSILIARI SPECIFICAMENTE DEDICATI
RESTITUZIONERESTITUZIONE
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Prof. C. R. FicheraProf. C. R. Fichera
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Ricostruzione del modello stereoscopicoRicostruzione del modello
stereoscopico
1P 2P
FOTO 1 FOTO 2
Il modello (modello ottico o stereoscopico) è ottenuto con la
parte comune dei due fotogrammi della coppia stereoscopica
(ricoprimento possibilmente superiore al 60%).
Il modello (modello ottico o stereoscopico) è ottenuto con la
parte comune dei due fotogrammi della coppia stereoscopica
(ricoprimento possibilmente superiore al 60%).
Fotogramma 1 Fotogramma 2
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
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).
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).
Ricostruzione del modello stereoscopicoRicostruzione del modello
stereoscopico
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Per ciascun fotogramma si procede all’orientamento interno
ricavando, per ciascun “fiducial mark” (o per i 4 reperes posti al
centro di ciascun lato), le coordinate nel sistema di riferimento
locale con origine nel Punto Principale (quello al centro del
fotogramma, individuato dalla intersezione delle diagonali passanti
per i “fiducial mark”). In questo modo abbiamo definito per ciascun
fotogramma un suo sistema di riferimento cartesiano. A tale sistema
di riferimento potremo successivamente ricorrere per esprimere le
coordinate di particolari visibili nell’immagine.
Per ciascun fotogramma si procede all’orientamento interno
ricavando, per ciascun “fiducial mark” (o per i 4 reperes posti al
centro di ciascun lato), le coordinate nel sistema di riferimento
locale con origine nel Punto Principale (quello al centro del
fotogramma, individuato dalla intersezione delle diagonali passanti
per i “fiducial mark”). In questo modo abbiamo definito per ciascun
fotogramma un suo sistema di riferimento cartesiano. A tale sistema
di riferimento potremo successivamente ricorrere per esprimere le
coordinate di particolari visibili nell’immagine.
Orientamento internoOrientamento interno
punto principale
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Avendo operato l’orientamento interno per ciascun fotogramma,
possiamo a questo punto individuare punti facilmente riconoscibili
sia sul primo che sul secondo fotogramma, derivandone le
corrispondenti coordinate “lastra” nei due sistemi di riferimento.
In genere si scelgono sei punti per fotogramma, disposti come
nell’immagine a fianco. E’ possibile, a questo punto, ricavare un
sistema di equazioni, basate sulla coincidenza dei punti espressi
nei due sistemi di coordinate. Ciò consentirà, su un apposito
strumento, di ricostruire il modello stereoscopico. Il fatto che
abbiamo ricostruito l’orientamento relativo dei due fotogrammi,
lungi dal consentirci di calcolare le coordinate terreno di un
punto di cui misuriamo la posizione nel modello, ci permette
comunque di realizzare una visione “stereoscopica” (ovvero
tridimensionale) del territorio fotografato.
Avendo operato l’orientamento interno per ciascun fotogramma,
possiamo a questo punto individuare punti facilmente riconoscibili
sia sul primo che sul secondo fotogramma, derivandone le
corrispondenti coordinate “lastra” nei due sistemi di riferimento.
In genere si scelgono sei punti per fotogramma, disposti come
nell’immagine a fianco. E’ possibile, a questo punto, ricavare un
sistema di equazioni, basate sulla coincidenza dei punti espressi
nei due sistemi di coordinate. Ciò consentirà, su un apposito
strumento, di ricostruire il modello stereoscopico. Il fatto che
abbiamo ricostruito l’orientamento relativo dei due fotogrammi,
lungi dal consentirci di calcolare le coordinate terreno di un
punto di cui misuriamo la posizione nel modello, ci permette
comunque di realizzare una visione “stereoscopica” (ovvero
tridimensionale) del territorio fotografato.
Orientamento relativoOrientamento relativo
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Se di alcuni dei punti (punti di inquadramento: gli stessi
utilizzati per l’orientamento relativo o altri differenti)
individuati sulle immagini conosciamo anche le coordinate (ad
esempio ottenute mediante rilievi topografici), siamo in grado di
ricavare l’orientamento assoluto del nostro modello stereoscopico.
L’orientamento assoluto ci consente di calcolare le coordinate di
un qualsiasi punto di cui misuriamo le coordinate “lastra” (nel
modello stereoscopico, ovvero su ciascuno dei due fotogrammi,
essendo noi in grado di esprimere le coordinate di un punto in uno
qualsiasi dei sistemi di riferimento). C’è da sottolineare che
mentre i due sistemi cartesiani locali dei fotogrammi sono
bidimensionali, il sistema di riferimento che otteniamo dopo
l’orientamento relativo, ed a maggior ragione quello ottenuto dopo
l’orientamento assoluto, sono tridimensionali. In pratica, dopo
l’orientamento assoluto, siamo in grado di ricavare le 3 coordinate
terreno di qualsiasi punto rilevabile sulle immagini.
Se di alcuni dei punti (punti di inquadramento: gli stessi
utilizzati per l’orientamento relativo o altri differenti)
individuati sulle immagini conosciamo anche le coordinate (ad
esempio ottenute mediante rilievi topografici), siamo in grado di
ricavare l’orientamento assoluto del nostro modello stereoscopico.
L’orientamento assoluto ci consente di calcolare le coordinate di
un qualsiasi punto di cui misuriamo le coordinate “lastra” (nel
modello stereoscopico, ovvero su ciascuno dei due fotogrammi,
essendo noi in grado di esprimere le coordinate di un punto in uno
qualsiasi dei sistemi di riferimento). C’è da sottolineare che
mentre i due sistemi cartesiani locali dei fotogrammi sono
bidimensionali, il sistema di riferimento che otteniamo dopo
l’orientamento relativo, ed a maggior ragione quello ottenuto dopo
l’orientamento assoluto, sono tridimensionali. In pratica, dopo
l’orientamento assoluto, siamo in grado di ricavare le 3 coordinate
terreno di qualsiasi punto rilevabile sulle immagini.
Orientamento assolutoOrientamento assoluto
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Il restitutore è quello strumento che consente di ricostruire il
modello stereoscopico e, a partire da questo, di digitalizzare le
entità (oggetti) inquadrate nei fotogrammi.
Il restitutore è quello strumento che consente di ricostruire il
modello stereoscopico e, a partire da questo, di digitalizzare le
entità (oggetti) inquadrate nei fotogrammi.
I RESTITUTORI FOTOGRAMMETRICII RESTITUTORI FOTOGRAMMETRICI
Storicamente, a seconda degli strumenti utilizzati, la
fotogrammetria ha subito una forte evoluzione e, conseguentemente,
anche il relativo processo di restituzione, dando luogo ai seguenti
principali tipi:
Restituzione analogica (anni ’50 e ’60)Restituzione analitica
(anni ’70 a ’90) (Fotogrammetria analitica)Restituzione automatica
(anni 2000) (Fotogrammetria digitale)
Storicamente, a seconda degli strumenti utilizzati, la
fotogrammetria ha subito una forte evoluzione e, conseguentemente,
anche il relativo processo di restituzione, dando luogo ai seguenti
principali tipi:
Restituzione analogica (anni ’50 e ’60)Restituzione analitica
(anni ’70 a ’90) (Fotogrammetria analitica)Restituzione automatica
(anni 2000) (Fotogrammetria digitale)
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Restituzione analogicaRestituzione analogica
Il nome deriva dal fatto che si ricorre ad una analogia tra
ripresa e restituzione. Impiega apparecchi ottico-meccanici
complessi detti del I e del II ordine (a seconda del livello di
precisione) e “universali”, mediante i quali vengono ricreate a
scala ridotta le condizioni di presa di una coppia sterescopica e
si costruisce un modello ottico tridimensionale del terreno
effettuandone la rappresentazione cartografica.
Il nome deriva dal fatto che si ricorre ad una analogia tra
ripresa e restituzione. Impiega apparecchi ottico-meccanici
complessi detti del I e del II ordine (a seconda del livello di
precisione) e “universali”, mediante i quali vengono ricreate a
scala ridotta le condizioni di presa di una coppia sterescopica e
si costruisce un modello ottico tridimensionale del terreno
effettuandone la rappresentazione cartografica.
Restitutori analogiciRestitutori analogici
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Restituzione analiticaRestituzione analitica
Impiega strumenti detti comparatori, con i quali si prendono
misure sul piano delle lastre fotografiche con la precisione di 1 o
2 millesimi di millimetro. Con tale procedimento ciascun punto
considerato viene rappresentato, invece che graficamente,
analiticamente ossia mediante le tre coordinate geometriche che ne
identificano la collocazione spaziale. I dati confluiscono in un
calcolatore elettronico che li elabora fornendo una restituzione
numerica la quale, mediante un plotter, può essere resa anche
graficamente.
Impiega strumenti detti comparatori, con i quali si prendono
misure sul piano delle lastre fotografiche con la precisione di 1 o
2 millesimi di millimetro. Con tale procedimento ciascun punto
considerato viene rappresentato, invece che graficamente,
analiticamente ossia mediante le tre coordinate geometriche che ne
identificano la collocazione spaziale. I dati confluiscono in un
calcolatore elettronico che li elabora fornendo una restituzione
numerica la quale, mediante un plotter, può essere resa anche
graficamente.
Restitutori analiticiRestitutori analiticiplotter
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Restituzione automatica
e Fotogrammetria digitaleRestituzione automatica
e Fotogrammetria digitale
La restituzione automatica viene eseguita mediante un complesso
computerizzato di strumenti in grado di assicurare lo svolgimento
automatico di tutte le operazioni necessarie, dalla analisi dei
fotogrammi sino al tracciamento cartografico.
La restituzione automatica viene eseguita mediante un complesso
computerizzato di strumenti in grado di assicurare lo svolgimento
automatico di tutte le operazioni necessarie, dalla analisi dei
fotogrammi sino al tracciamento cartografico.
La principale differenza tra la fotogrammetria analitica e la
fotogrammetria digitale risiede nella diversa natura del dato
primario, le immagini: La principale differenza tra la
fotogrammetria analitica e la fotogrammetria digitale risiede nella
diversa natura del dato primario, le immagini:
Fotogrammetria analitica immagini fotograficheFotogrammetria
digitale immagini digitali Fotogrammetria analitica immagini
fotograficheFotogrammetria digitale immagini digitali
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Differenze
fra fotogrammetria analitica
e fotogrammetria digitale
Differenze
fra fotogrammetria analitica
e fotogrammetria digitale
Differenze operativeIn fotogrammetria analitica l’operatore
osserva, interpreta l’immagine e ne estrae informazioni, scegliendo
i punti necessari alle operazioni di orientamento e di
restituzione, e collimandoli ne misura le coordinate. In
fotogrammetria digitale i punti, dati in termini di coordinate
pixel i,j, possono essere scelti da un operatore, ma
l’individuazione dei punti e la collimazione precisa può essere
automatica
Differenze operativeIn fotogrammetria analitica l’operatore
osserva, interpreta l’immagine e ne estrae informazioni, scegliendo
i punti necessari alle operazioni di orientamento e di
restituzione, e collimandoli ne misura le coordinate.In
fotogrammetria digitale i punti, dati in termini di coordinate
pixel i,j, possono essere scelti da un operatore, ma
l’individuazione dei punti e la collimazione precisa può essere
automatica
Differenze negli strumentiLa differenza nel dato primario
comporta una semplificazione degli strumenti:
il restitutore analitico è una integrazione di
stereocomparatore, stereoscopio e h/w s/w necessari per
orientamento e restituzione
il restitutore digitale è principalmente costituito da Software
:
Differenze negli strumentiLa differenza nel dato primario
comporta una semplificazione degli strumenti:
il restitutore analitico è una integrazione di
stereocomparatore, stereoscopio e h/w s/w necessari per
orientamento e restituzione
il restitutore digitale è principalmente costituito da Software
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
L’immagine digitaleL’immagine digitale
Immagini digitali: il contenuto fotografico (radiometria) viene
registrato sotto forma di numeri. Rappresentazione RASTER: si
divide l’immagine fotografica in elementi di dimensioni finite
(pixel) e si associa a ognuno di essi il numero che rappresenta la
radiometria della porzione di immagine contenuta.
Immagini digitali: il contenuto fotografico (radiometria) viene
registrato sotto forma di numeri.Rappresentazione RASTER: si divide
l’immagine fotografica in elementi di dimensioni finite (pixel) e
si associa a ognuno di essi il numero che rappresenta la
radiometria della porzione di immagine contenuta.
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Risoluzione
dell’immagine digitaleRisoluzione
dell’immagine digitale
Risoluzione geometrica: dimensione del pixel sul
terrenoRisoluzione geometrica: dimensione del pixel sul terreno
Risoluzione radiometrica: numero di bit per pixelRisoluzione
radiometrica: numero di bit per pixel
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
APPLICAZIONI DIGITALIAPPLICAZIONI DIGITALI
Restituzione di modelli 3D e di modelli solidiRestituzione di
modelli 3D e di modelli solidi
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
APPLICAZIONI DIGITALIAPPLICAZIONI DIGITALI
Cartografia rasterCartografia raster
Cartografia vettorialeCartografia vettoriale
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
NUOVE TECNOLOGIENUOVE TECNOLOGIE
Cartografia numerica e database topograficiCartografia numerica
e database topografici
APPLICAZIONI DIGITALIAPPLICAZIONI DIGITALI
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Prof. C. R. FicheraProf. C. R. Fichera
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
NUOVE TECNOLOGIENUOVE TECNOLOGIEAPPLICAZIONI
DIGITALIAPPLICAZIONI DIGITALI
DTM (Digital terrain models), DEM (Digital elevation models) DSM
(digital surface Models): Modelli digitali del terreno DTM (Digital
terrain models), DEM (Digital elevation models) DSM (digital
surface Models): Modelli digitali del terreno
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
LA “ORTOFOTO”LA “ORTOFOTO”
Se la quota di ogni punto è nota attraverso il DTMSe la quota di
ogni punto è nota attraverso il DTM
per ogni punto di un’immagine digitale è possibile determinare
il punto oggetto corrispondente anche disponendo di una sola
immagine
per ogni punto di un’immagine digitale è possibile determinare
il punto oggetto corrispondente anche disponendo di una sola
immagine
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Prof. C. R. FicheraProf. C. R. Fichera
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Produzione di ortofotoProduzione di ortofoto
LA “ORTOFOTO”LA “ORTOFOTO”
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Processo di restituzione-
Processo di restituzione
Ortofoto digitaleOrtofoto digitale
LA “ORTOFOTO”LA “ORTOFOTO”
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Nuove tecnologie- Nuove
tecnologie
Camere digitali aeree, sensori di nuova generazione
Camere digitali aeree, sensori di nuova generazione
Sensori GPS Sensori GPS
Algoritmi di correlazione automatica delle immagini Algoritmi di
correlazione automatica delle immagini
NUOVE TECNOLOGIENUOVE TECNOLOGIE
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Prof. C. R. FicheraProf. C. R. Fichera
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5. Fotogrammetria5. Fotogrammetria - Nuove tecnologie- Nuove
tecnologie
NUOVE TECNOLOGIENUOVE TECNOLOGIE
I sensori laser scanner (anche detti laser 3D) sono strumenti
che consentono il rilevamento di modelli tridimensionali di oggetti
a scale e risoluzioni differenti.
La caratteristica essenziale della tecnologia “laser-scanning” è
quella di permettere l’acquisizione autonoma di milioni di punti 3D
in brevissimo tempo.
I sistemi laser a scansione offrono nuove ed interessanti
possibilità nel rilievo topografico. Si tratta di dispositivi
ottico-meccanici capaci di emettere un impulso elettromagnetico
(laser) e di ricevere il segnale riflesso dal terreno, misurando
l’intervallo di tempo intercorso (tempo di volo), e quindi la
distanza tra il centro dello strumento ed il punto rilevato. Al
calcolo del tempo di volo viene associata anche un misura angolare
di precisione che permette di collocare i punti in un sistema di
riferimento locale, riferito al centro ottico dello strumento. Per
ogni misurazione, oltre alle coordinate cartesiane (x, y, z), il
sistema fornisce l’intensità del segnale di ritorno e definisce la
risposta radiometrica della superficie rilevata.
I sensori laser scanner (anche detti laser 3D) sono strumenti
che consentono il rilevamento di modelli tridimensionali di oggetti
a scale e risoluzioni differenti.
La caratteristica essenziale della tecnologia “laser-scanning” è
quella di permettere l’acquisizione autonoma di milionidi punti 3D
in brevissimo tempo.
I sistemi laser a scansione offrono nuove ed interessanti
possibilità nel rilievo topografico. Si tratta di dispositivi
ottico-meccanici capaci di emettere un impulso elettromagnetico
(laser) e di ricevere il segnale riflesso dal terreno, misurando
l’intervallo di tempo intercorso (tempo di volo), e quindi la
distanza tra il centro dello strumento ed il punto rilevato. Al
calcolo del tempo di volo viene associata anche un misura angolare
di precisione che permette dicollocare i punti in un sistema di
riferimento locale, riferito al centro ottico dello strumento. Per
ogni misurazione, oltre alle coordinate cartesiane (x, y, z), il
sistema fornisce l’intensità del segnale di ritorno e definisce la
risposta radiometrica della superficie rilevata.
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