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Polo Territoriale di ComoLaboratorio di Geomatica
Trasformazione di Sistemi di Riferimento e rigrigliatura di un DTM:
l'approccio inverso utilizzando GRASS
Ludovico Biagi, Laura Carcano, Marco [email protected]
XV meeting degli utenti italiani di GRASS e GFOSS
Palermo, 12 - 14 febbraio 2014
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2Unificare DTM
✔ Problema generale: unificare DTM con caratteristiche diverse
➢ diversa risoluzione➢ diverso Sistema di Riferimento
✔ Convergere verso un unico S.R. e risoluzione➢ rigrigliatura del DTM
✔ Ad esempio➢ DTM transfrontalieri
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3Riproiettare un DTM in un altro S.R.
✔ Trasformazione di un DTM dal suo sistema di riferimento ad un altro
➢ trasformazione delle coordinate planimetriche di ogni nodo lista di punti, trasformati nelle coordinate X,Y con le
relative quote distribuiti in modo quasi regolare, ma non possono
comunque essere utilizzati come nodi della griglia nel nuovo sistema di riferimento
➢ rigrigliare il DTM
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4Rigrigliare un DTM
✔ È quindi necessario "rigrigliare" il DTM sui nodi della griglia del nuovo S.R.
➢ ottenere la quota in corrispondenza di nodi del DTM finale
Punti nel S.R. finale (Nodi del S.R. iniziale)
Nodi del S.R. finale
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5Rigrigliare un DTM
✔ Due approcci:1. Trasformazione Diretta
la trasformazione di coordinate applicata ai nodi del S.R. iniziale => punti nel S.R. finale
interpolare le quote sui nodi del S.R. finale
Punti nel S.R. finale (Nodi del S.R. iniziale)
con quota nota
Nodi del S.R. finalein corrispondenza dei
quali si interpola la quota
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6Rigrigliare un DTM
✔ Due approcci:1. Trasformazione Diretta
la trasformazione di coordinate applicata ai nodi del S.R. iniziale => punti nel S.R. finale
interpolare le quote sui nodi del S.R. finale
➢ Interpolazione bilineare, bicubica
➢ Problemi: punti maldisposti processo di selezione dei punti da utilizzare
potenzialmente dispendioso
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7Rigrigliare un DTM
✔ Due approcci:2. Trasformazione Inversa
la trasformazione di coordinate applicata ai nodi del S.R. finale => punti nel S.R. iniziale
interpolo le quote per ottenere i valori in corrispondenza dei punti
Punti nel S.R. iniziale (Nodi del S.R. finale)
con quotada calcolare
Nodi del S.R. inizialecon quota nota
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8Rigrigliare un DTM
✔ Due approcci:2. Trasformazione Inversa
la trasformazione di coordinate applicata ai nodi del S.R. finale => punti nel S.R. iniziale
interpolo le quote per ottenere i valori in corrispondenza dei punti
➢ Interpolazione bilineare, bicubica
➢ Vantaggi: interpolo a partire da un grigliato regolare e non da
punti sparsi esecuzione potenzialmente più veloce
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9Caso studiato
✔ Progetto HELI-DEM: unione DTM➢ Lombardia
S.R. Roma40 Cartografiche risoluzione: 20m
➢ Svizzera ETRF 2000 Geografiche risoluzione: 1"
➢ Piemonte ETRF89 Cartografiche risoluzione: 50m
➢ FINALE ETRF 2000 Geografiche risoluzione: 0"76 (circa 20m)
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10Caso studiato
✔ Realizzazione script in Matlab➢ conversione planimetrica utilizzando i parametri
precisi IGM➢ realizzazione trasformazione diretta e inversa
✔ Valutare l'implementazione di procedure simili con GRASS 7.0
➢ confronto dei risultati ottenuti con i DTM generati con Matlab
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11r.proj
✔ GRASS utilizza le librerie PROJ4➢ r.proj
-104.1, -49.1, -9.9, 0.971, -2.917, 0.714, -11.68Italy (Peninsular Part) Accuracy 3-4m
-168.6, -34.0, 38.6, -0.374, -0.679, -1.379, -9.48 Italy (Sardinia) Accuracy 3-4m
-50.2, -50.4, 84.8, -0.690, -2.012, 0.459, -28.08Italy (Sicily) Accuracy 3-4m
➢ diversi metodi di interpolazione a disposizione nearest neighbor - prossimo più vicino linear interpolation - interpolazione lineare cubic convolution - interpolazione bicubica lanczos
➢ trasformazione diretta o inversa?
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12r.proj
✔ GRASS ➢ r.proj
➢ trasformazione diretta o inversa?
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13r.proj
✔ GRASS ➢ r.proj
➢ trasformazione inversa!
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intervallo numero punti %sul totale-200 -50 8 0.00%-50 -5 36168 0.12%-5 -1 1140256 3.80%
-1 -0.1 6658123 22.17%-0.1 0.1 14242338 47.43%
0.1 1 6786972 22.60%1 5 1132603 3.77%5 50 33247 0.11%
50 130 9 0.00%
Trasformazione Lombardia andata-ritorno
✔ da R40 a ETRF✔ da ETRF a R40✔ Le differenze tra i
due DTM in R40
92.2%
Metodo di interpolazione: bicubica
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intervallo numero punti %sul totale-200 -50 8 0.00%-50 -5 36168 0.12%-5 -1 1140256 3.80%
-1 -0.1 6658123 22.17%-0.1 0.1 14242338 47.43%
0.1 1 6786972 22.60%1 5 1132603 3.77%5 50 33247 0.11%
50 130 9 0.00%
Trasformazione Lombardia andata-ritorno
✔ da R40 a ETRF✔ da ETRF a R40✔ Le differenze tra i
due DTM in R40
Confronto
intervallo numero punti %sul totale-211 -50 14 0.00%-50 -5 260471 0.86%-5 -1 6777455 22.29%
-1 -0.1 5733835 18.86%-0.1 0.1 6006062 19.76%
0.1 1 5192621 17.08%1 5 6184996 20.35%5 50 244582 0.80%
50 223 12 0.00%
altro SW GIS closed source
GRASS
92.2% 55.7%
Metodo di interpolazione: bicubica
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16Confronto GRASS - Matlab
✔ da R40 a ETRF➢ Lombardia
intervallo numero punti %sul totale-94 -10 17112 0.05%-10 -5 86857 0.25%-5 -1 5453783 15.60%-1-0.1 7858795 22.48%
-0.1 0.1 8089861 23.14%0.1 1 7897032 22.59%1 5 5455906 15.61%5 10 85077 0.24%10 67 17008 0.05%
Metodo di interpolazione: bicubica
68.2%
Errori di trasformazione planimetrica
(utilizzo di parametri nazionali)
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17Confronto GRASS - Matlab
✔ da R40 a ETRF➢ Lombardia
intervallo numero punti %sul totale-94 -10 17112 0.05%-10 -5 86857 0.25%-5 -1 5453783 15.60%-1-0.1 7858795 22.48%
-0.1 0.1 8089861 23.14%0.1 1 7897032 22.59%1 5 5455906 15.61%5 10 85077 0.24%10 67 17008 0.05%
Confronto
intervallo numero punti %sul totale-114 -50 9 0.00%-50 -5 310397 0.89%-5 -1 7152553 20.46%
-1 -0.1 5521491 15.79%-0.1 0.1 6715196 19.21%
0.1 1 6429590 18.39%1 5 8496331 24.30%5 50 339932 0.97%
50 112 3 0.00%
altro SW GIS closed source
GRASS
68.2% 53.4%
Metodo di interpolazione: bicubica
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intervallo numero punti %sul totale-36 -10 14991 0.04%-10 -5 40570 0.12%-5 -1 207677 0.59%
-1 -0.1 5297450 15.15%-0.1 0.1 24230610 69.30%
0.1 1 4939115 14.13%1 5 183465 0.52%5 10 34231 0.10%10 38 15263 0.04%
Confronto GRASS - Matlab
✔ da R40 a ETRF➢ Lombardia➢ griglie per la
conversione(Datum shift grids)
Metodo di interpolazione: bicubica
98.6%
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19Confronto GRASS - Matlab
intervallo numero punti %sul totale-11 -10 5 0.00%-10 -5 375 0.00%-5 -1 292860 1.16%
-1 -0.1 4300062 17.03%-0.1 0.1 16139353 63.93%
0.1 1 4218518 16.71%1 5 295427 1.17%5 10 425 0.00%10 13 10 0.00%
✔ da ETRF carto a ETRF geografiche➢ Piemonte
Metodo di interpolazione: bicubica
97.7%
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20Confronto GRASS - Matlab
intervallo numero punti %sul totale-7 -5 9 0.00%-5 -1 29945 0.08%
-1 -0.1 4486510 11.66%-0.1 0.1 29469835 76.60%
0.1 1 4456666 11.58%1 5 30384 0.08%
5 - 7 9 0.00%
✔ da risoluzione 1" a 0".72➢ Svizzera
Metodo di interpolazione: bicubica (r.resamp.interp)
99.8%
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21Conclusioni
✔ Verificato il buon funzionamento del comando r.proj
✔ Interessante verifica per risoluzioni diverse➢ DTM ad alta risoluzione (1m)
✔ Controllare le aree con gli errori maggiori(zona del Garda)
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22GRAZIE!!!
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/