ESTRAZIONE DEL MODELLO DIGITALE DEL TERRENO

DEM

QUALITA’ DEL DEM

• Strumento di acquisizione del dato (accuratezza)

• Presenza di nubi • Caratteristiche del terreno• Copertura vegetativa• Densità dei punti

campionati • Distribuzione spaziale dei

punti campionati • Metodo di elaborazione del

dato (es. interpolazione)

DIGITALIZZAZIONE DEI FOTOGRAMMI

• Matrice bidimensionale i cui pixel sono caratterizzati da due parametriche ne indicano la posizione (riga e colonna) e da un valore (DN) checorrisponde ad un colore (16 Mil. di colori) o ad un tono di grigio (256 toni)

• Il numero di pixel determina la risoluzione spaziale dell’immagine

• La dimensione del pixel determina la risoluzione geometricadell’immagine (dimensione del più piccolo dettaglio leggibilesull’immagine; viene indicata in dpi (dots per inch) =n° pixel per pollicelineare (25,4mm) e non è mai inferiore a 7μm

• La risoluzione geometrica al suolo dipende dalla scala fotografica

• La qualità del DEM dipende dalla risoluzione geometrica e dalla rigorosità della restituzione

Produzione dell’immagine digitale

DIGITALIZZAZIONE DEI FOTOGRAMMI η 0 η

gij

ξ 0

Δξ

ξ Δη

Immagine digitale

Matrice bidimensionale G i cui elementi (pixel-picture element) gij (con i e j rispettivamente indici di riga e di colonna) rappresentano un’area di dimensioni Δξ * Δη

La QUALITÀ DI UNA IMMAGINE DIGITALE dipende dalla scala fotografica e dalla risoluzione geometrica (intervallo di campionamento misurato in dpi, dot per inch = punto per pollice)

RISOLUZIONEGEOMETRICA

(punti/inch)

DIMENSIONEPIXEL

(μ)

SCALA FOTOGRAMMA

1000 5000 10000 20000 40000DIMENSIONE PIXEL A TERRA (m)

100 256,0 0,26 1,28 2,56 5,12 10,24200 128,0 0,13 0,64 1,28 2,56 5,12400 64,0 0,06 0,32 0,64 1,28 2,56600 42,7 0,04 0,21 0,43 0,85 1,71

1000 25,6 0,03 0,13 0,26 0,51 1,022000 12,8 0,01 0,06 0,13 0,26 0,513500 7,3 0,01 0,04 0,07 0,15 0,29

ALGORITMI DI IMAGE-MATCHINGAlgoritmi di correlazione di immagine per il riconoscimento dei

punti omologhi• Area based matching

(ABM): confronta i valori digrigio di zone omologhe

• Feature based matching (FBM): confronta elementicaratteristici, tipo linee o spigoli

• Relational Matching:confronta parti di immagini, costituite da oggettisemplici di naturageometrica (poligoni, ecc.), radiometrica (differenza divalori di grigio tra areeadiacenti) o topologica(caratteristiche varie)

AERO-FOTOGRAMMETRIA: ORIENTAMENTO ESTERNO

STEREORESTITUZIONEGENERAZIONE DEL MODELLO DIGITALE

Campionamento statico (punto per punto)Campionamento dinamico (lungo linee o profili ad intervalli

regolari)• Selettivo: I punti vengono selezionati prima o durante il

campionamento

• Adattivo: I punti ridondanti vengono scartati durante il campionamento

• Progressivo: I dati vengono analizzati durante il campionamento e, in base alla morfologia, si determinano le modalità di prosecuzione del

campionamento

PROCEDIMENTI DI CAMPIONAMENTO DEI PUNTI

Inserimento dei parametri per la restituzione e sceltadell’algoritmo di calcolo

HATS (Helava Automated TringulationSystem)

APM (Automatic Point Measurement)

Scelta della percentuale di sovrapposizione longitudinale, della quota relativa di volo, del

Tie point pattern e dell’APM strategy file

IPM (Interactive Point Measurement)

Misura manuale dei tie points e dei punti fotografici d’appoggio

APM_FAST.APM

AUTOMOS.APM

APM.APM

DIGICAM.APM

ROUGH.APM

FLAT.APM

SMALL_IMAGE.APM

LARGE_SHIFT.APM

BLUNDER DETECT & SOLVE

POINT DISTRIBUTION, RELATIVE ORIENTATION, MODEL CONNECTION, STRIP CONNECTION, BLOCK TRANSFORM

SIMULTANEOUS SOLVE

Immagini Strategia Punti misurati

Distinta punti Percentuale Caratteristiche

4 12.5 % punti riconosciuti non corretti dal software24 75.0 % punti riconosciuti corretti in stereoscopia4 12.5 % punti riconosciuti non corretti in stereoscopia

2 62 32 (51.6 %)

Punti riconosciuti non corretti in stereoscopia10.8 %4Punti riconosciuti corretti in stereoscopia83.8 %31

Punti riconosciuti non corretti dal software5.4 %237

(59.7 %)622

CaratteristichePercentualeDistinta punti

Punti misuratiStrategiaImmagini

1 2 3

4

7

5 6

8 9

Immagine A Immagine

B

HATS (Helava Automated Triangulation System): modulo APM (Automatic Points Measurements)

MODULO APM CON PRE-ORIENTAMENTO

TIE POINT PATTERN

COPPIA UTILIZZATA (SOVRAPP. 70 %)

MISURA AUTOMATICA DEI TIE POINTS DI UNA STRISCIATA CON MORFOLOGIA REGOLARE

Immagini Strategia Punti misurati

Distinta punti Percentuale Caratteristiche

5 4.8 % Punti riconosciuti non corretti dal software85 81.7 % Punti riconosciuti corretti in stereoscopia14 13.5 % Punti riconosciuti non corretti in stereoscopia

4 186 104 (55.9 %)

STRISCIATA COSTITUITA DA QUATTRO IMMAGINI AQUISITE SULLA SCIARA DEL

FUOCO DELL’ISOLA DI STROMBOLI (PENDIO REGOLARE INCLINATO DI UN ANGOLO QUASI

COSTANTE E SOVRAPPPOSIZIONE TRA LE IMMAGINI DI CIRCA 70 %) IL 26 LUGLIO 2003

AUTOMATIC TERRAIN EXTRACTION (ATE)

GRID

ADAPTIVE

ELABORAZIONE UNICA

ELABORAZIONE PER OGNI SINGOLA STEREOCOPPIA

ELABORAZIONE NELLA PARTE CENTRALE DI OGNI SINGOLA

STEREOCOPPIA

UNIONE UNIONE

AVERAGE

FOM

FOM-RESOLUTIO

N

ORDER OF INPUT

RESOLUTION

RESOLUTION-FOM

AVERAGE ORDER OF INPUT

FOM RESOLUTION

FOM-RESOLUTIO

N

RESOLUTION-FOM

780 COMBINAZIONI

Tipo di elaborazione

Valore Minimo (m)

Valore Massimo (m)

Valore Medio (m)

Deviazione Standard (m)

A -1136.62 259.60 -70.92 213.15B -786.92 230.78 -11.32 82.85C -786.92 212.01 -6.59 78.49D -186.88 346.54 6.21 25.60E -186.88 161.10 0.95 9.83F -186.88 157.96 0.04 6.81

Superficie del DEM in shaded relief

considerando tutte le immagini in un’unica

elaborazione con il formato grid (A)

Superficie del DEM in shaded reliefutilizzando la

combinazione D e ottenuta in seguito alle operazioni di

editing

Superficie del DEM in shaded relief

considerando la parte centrale di ciascuna coppia di immagini singolarmente per ogni elaborazione,

con il formato grid e unendo i singoli DEM

con l’algoritmo di unione average (D)

Superficie del DEM in shaded relief considerando ciascuna coppia di immagini singolarmente per ogni elaborazione, con il formato tin

triangles e unendo i singoli DEM con l’algoritmo di unione average; elaborazione successiva con il software Surfer 8.0 (griglia 5 metri) (B)

Superficie del DEM in shaded relief considerando

ciascuna coppia di immagini singolarmente

per ogni elaborazione, con il formato grid e unendo i

singoli DEM con l’algoritmo di unione

average (C)

Superficie del DEM in shaded relief relativa al

caso D non considerando le zone con presenza di

mare (E)

Superficie del DEM in shaded reliefrelativa al caso D non considerando le zone con presenza di mare e fumo (F)

495000 496000 497000 498000 499000 500000

4249000

4250000

4251000

4252000

4253000

4254000

4255000

495000 496000 497000 498000 499000 500000

4249000

4250000

4251000

4252000

4253000

4254000

4255000

Tipo di elaborazione

Valore Minimo (m)

Valore Massimo (m)

Valore Medio (m)

Deviazione Standard (m)

O -355.67 251.71 6.53 37.13

Superficie del DEM in shaded relief considerando la parte centrale di ciascuna coppia di immagini

singolarmente per ogni elaborazione, con il formato grid e unendo i singoli DEM con l’algoritmo di

unione average (O)

Superficie del DEM in shaded relief utilizzando la combinazione O e ottenuta in seguito alle operazioni

di editing

ANALISI DEL COEFFICIENTE DI CORRELAZIONE DELLE IMMAGINI

- OMBRE- VEGETAZIONE- GEOMETRIA DI ACQUISIZIONE- CONDIZIONI DI ILLUMINAZIONE- FUMO

80

LA VALIDAZIONEvalutazione della qualità del modello

• Controllo interno: viene analizzata la coerenza morfologica del modello, confrontando le quote puntuali con le medie delle quote degli otto punti adiacenti

• Controllo esterno: le quote di punti campione del modello vengono confrontate con dati di precisione superiore (rilievi con GPS in modalitàcinematica, DTM preesistente)

CONTROLLO INTERNO CONTROLLO ESTERNO

VALIDAZIONEIndividuazione degli outliers

• Alcuni distribuiti irregolarmente• Alcuni concentrati in punti dove è scarsa l’informazione riguardante la quota• Alcuni concentrati nelle zone più accidentate della superficie in esame

OUTLIERS: DOVE SI TROVANO