Rilievi con UAS per applicazioni fotogrammetriche: generazione di modelli 3D di costruzioni e del territorio - L. Pinto, G. Sona - Polimi

DICA - Sez. Geodesia e Geomatica

 Rilievi con UAS per applicazioni
 fotogrammetriche: generazione di modelli 3D
 di costruzioni e del territorio
 L. Pinto, G. Sona

2
 IL GRUPPO DI LAVORO

 Ing. Diana Pagliari

Ing. Rossana Gini Dr. Giovanna Sona

Prof. Livio Pinto Ing. Daniele Passoni

 Ing. Paolo Dosso

3
 SOMMARIO

• UAS/SAPR definizioni e classificazioni
• Motivazioni e prime esperienze: il progetto FoGLIE
• Primi test (di volo e di modellizzazione 3D)
• La scelta del velivolo
• La scelta delle camere
• Analisi della qualità geometrica delle fotocamere
• Fotogrammetria vs Computer Vision
• Normativa ENAC sui SAPR
• Alcune realizzazioni significative

UAS/SAPR: definizione e classificazione
 UAS = Unmanned Aerial System
veicolo aereo senza pilota umano a bordo e pilotato da un equipaggio
 che opera da una stazione remota di comando e controllo

 Drone ambito militare

 Sistemi Aeromobili a
 Pilotaggio Remoto ambito civile
 (SAPR)

 2008 2010 2013
 >2 >6 > 16
 milioni milioni milioni

UAS/SAPR: classificazioni
Con UAS (per applicazioni geometriche) ci si riferisce a velivoli con caratteristiche
e tecnologie differenti.
È stato proposto di creare uno standard di riferimento internazionale, ma
continuano ad esistere diverse classificazioni:

• dotati di motore vs privi di motore (kite, palloni)

UAS/SAPR: classificazioni
Con UAS (per applicazioni geometriche) ci si riferisce a velivoli con caratteristiche
e tecnologie differenti.
È stato proposto di creare uno standard di riferimento internazionale, ma
continuano ad esistere diverse classificazioni:

• ad ala fissa vs a rotore

UAS/SAPR: classificazioni
Con UAS (per applicazioni geometriche) ci si riferisce a velivoli con caratteristiche
e tecnologie differenti.
È stato proposto di creare uno standard di riferimento internazionale, ma
continuano ad esistere diverse classificazioni:

• a singolo rotore vs multirotore

UAS/SAPR: classificazioni
Con UAS (per applicazioni geometriche) ci si riferisce a velivoli con caratteristiche
e tecnologie differenti.
È stato proposto di creare uno standard di riferimento internazionale, ma
continuano ad esistere diverse classificazioni:

• più leggeri dell’aria vs più pesanti dell’aria

UAS/SAPR: classificazioni
Con UAS (per applicazioni geometriche) ci si riferisce a velivoli con caratteristiche
e tecnologie differenti.
È stato proposto di creare uno standard di riferimento internazionale, ma
continuano ad esistere diverse classificazioni:

• con sensori integrati a basso costo vs alto costo

UAS/SAPR: classificazioni

 European Association of Unmanned Vehicles Systems (EuroUVS)

 scelta UAS costo, dimensioni, applicazione, sensore,
 payload, autonomia di volo, area da ricoprire, ecc.

UAS/SAPR: applicazioni civili

Esecuzione di missioni "noiose, sporche e pericolose“ (le 3 D):
 usi commerciali (AMAZON Delivery)

UAS/SAPR: applicazioni civili

Esecuzione di missioni "noiose, sporche e pericolose“ (le 3 D):
 sorveglianza (elettrodotti; ponti; video ispezione)
 gestione delle emergenze (grazie alla possibilità di prendere decisioni, in
 tempo reale, sulla base di immagini e video trasmessi alle stazioni a terra)
 altre applicazioni: ecologia (http://conservationdrones.org/)

UAS/SAPR: applicazioni civili

Esecuzione di missioni "noiose, sporche e pericolose“ (le 3 D):
 gestione delle emergenze (grazie alla possibilità di prendere decisioni, in
 tempo reale, sulla base di immagini e video trasmessi alle stazioni a terra)

UAS/SAPR: applicazioni civili

Esecuzione di missioni "noiose, sporche e pericolose“ (le 3 D):
 altre applicazioni: ecologia (http://conservationdrones.org/)

UAS/SAPR: applicazioni fotogrammetriche

Applicazioni fotogrammetriche e di telerilevamento, che richiedono
sistemi GPS/INS in grado di garantire una navigazione di precisione:

 APPLICAZIONI CIVILI: rilievi a scopi cartografici (aggiornamento di carte
 tecniche), ispezione di ponti e dighe, ecc.
 SCOPI FORESTALI: monitoraggio e determinazione della copertura
 vegetativa alloctona, monitoraggio incendi.
 BENI CULTURALI: documentazione e generazione di modelli 3D di siti
 archeologici ed edifici storici a partire da immagini ad alta risoluzione
 AGRICOLTURA DI PRECISIONE: valutazione della concentrazione di
 fertilizzanti (p.e. azoto), valutazione del contenuto d'acqua e dello stress
 derivante per le piante, applicazione di erbicidi o pesticidi a singole piante.

UAS/SAPR per Fotogrammetria vantaggi VS svantaggi

• costo di acquisto, manutenzione e • limitazione di peso e delle
 d’esercizio contenuto rispetto agli dimensioni del carico
 aerei tradizionali • sensori di minor qualità
• missioni svolte autonomamente • motori di ridotta potenza e
• assenza di pilota qualificato a bordo
 autonomia
• alta manovrabilità

• Rilievi in situazioni pericolose: siti • Riduzione della qualità
 di disastri naturali ed antropici dell'immagine
• Rilievi in aree inaccessibili: per • Minore accuratezza nella
 operazioni a bassa quota e vicine realizzazione del volo
 ad oggetti • Limitazioni nell'altitudine
• Rilievi low-cost: quando una raggiungibile e nella durata del
 missione aerea sarebbe volo
 antieconomica

Tecniche di rilievo 3D a confronto

 (Remondino F., Nex F. - UAV for 3D mapping applications: a review)

18
 MOTIVAZIONI E PRIME ESPERIENZE: IL PROGETTO FoGLIE

FoGLIE: Fruition of Goods Landscape in Interactive Environment
 Progetto finanziato da Regione Lombardia (2011-2013)
• Differenti partner: 5 realtà imprenditoriali lombarde + Politecnico di Milano (DIIAR)
• Attività di ricerca e di sviluppo sperimentale di un prototipo

 SVILUPPARE
 una nuova guida
 multimediale anche con
 contenuti stereoscopici

 INTEGRARE
 fruibilità e monitoraggio PARCO ADDA NORD
 dei beni
utente attivo

19
PRIME ESPERIENZE CON UAS (2011)

 Elicotteri Helicam

 Quadrielica
 Md-200
Contenuti e video scenici Immagini aeree ad alta
(anche in stereoscopia) risoluzione: RGB & NIR

 generazione di DSM

 individuazione specie
 arboree alloctone

20
ESPERIENZE DI MODELLIZZAZIONI 3D

 Modellizzazione 3D da nuvole di punti fotogrammetriche

 Villa Castelbarco
 a Vaprio d’Adda (MI) (2012)

21
ESPERIENZE DI MODELLIZZAZIONI 3D

 Modellizzazione 3D da nuvole di punti fotogrammetriche
 (con rilievi a terra)

 Vellutificio Velvis (Visconti di Modrone)
 a Vaprio d’Adda (MI) (2012)

22
ESPERIENZE DI MODELLIZZAZIONI 3D

 Diga Poiret a Paderno
 d’Adda (MI) (2012)

 Modellizzazione 3D da nuvole di punti
 fotogrammetriche (acquisite da aereo,
 da UAV e da terra)

23
 PRIMO TEST RILIEVO MULTISPETTRALE (2011)

 MD4-200 Pentax Optio A40: RGB

• Parco Adda Nord: Medolago (BG) Scopo geometrico (DSM)
• Estensione: 120x100 m2
• Differenti tipi di copertura del suolo

• Triangolazione aerea con set
 RGB
• Confronto con telemetria → non
 usabile per orientamento diretto
• Immagini idonee per scopi di
 modellizzazione 3D
• Creazione DSM: 0,10x0,10 m2, da
 editare

24
PRIMO TEST RILIEVO MULTISPETTRALE (2011)

 MD4-200
 Sigma DP1: NIR

 scopo radiometrico (classificazione)

 • Ortofoto RGB & NIR: 0,05x0,05 m2
 → coregistrazione
 Terreno
 Robinia
 Erba
 Ombra
 Olmo
 Carpino
 Cemento • 10 variabili: 4 originali + 6 derivate
 Ailanto • Classificazione speditiva
 unsupervised (ISOCLASS)
 • Classificazione supervised
 (con training samples)

25
 SCELTA DEL VELIVOLO “PoliMI”

 MULTIROTORE VS ALA FISSA

 .
 MULTIROTORE ALA FISSA

+ Budget + Autonomia di volo
+ Sistema aperto (camera, + Quota di volo
 navigazione, ecc.) + Copertura fotogrammetrica
+ Payload + Gestione del volo
+ Governo della fotocamera
+ Prese ravvicinate - Payload
 - Sistema chiuso (commerciale)
- Autonomia di volo - Governo della fotocamera
- Addestramento al pilotaggio - Budget

26
 VELIVOLO PoliMI “WALL-P”

 Esacottero MikroKopter personalizzato
• Esacottero MikroKopter (RestArt)
• Dimensioni: f =70 cm + eliche 12’’
• Peso al decollo: 1.2 kg + payload
• Alimentazione: 2 batterie al litio 4000 mAh
• Velocità: fino a 5 m/sec
• Payload: fino a 500 g
• Sistema di navigazione: NAV Flight Control
 .
 GPS (MKGPS) LEA 4H Ublox
• Firmware: in costante aggiornamento

LA SCELTA DELLA FOTOCAMERA

Il sensore deve essere scelto in funzione dello scopo dell’applicazione,
tenendo conto dell'UAS a disposizione per trasportarlo.

28
 LA SCELTA DELLA FOTOCAMERA

 Camere amatoriali con peso e dimensioni ridotte  ottimali per UAS

 Possibili limitazioni:

• Sensori più piccoli di una reflex (rapporto S/N
 sfavorevole)
• Ottiche di qualità inferiore e meno stabili
• Non sempre possono montare focali fisse
• Obiettivi talvolta retrattili
• Focale e distanza principale hanno valori non stabili Distorsioni sulle
 poiché all’invio del scatto si ha spesso un immagini non
 riallineamento (seppur minimo) delle lenti
 trascurabili

17a Conferenza ASITA: 5-7 novembre 2013 Riva del Garda (TN)

29
 CAMERE PoliMI

 Nikon 1 J1 Tetracam ADCLite
• Peso: 310 g • Peso: 200 g
• Sensore: CMOS (3872x2592 pixel) • Sensore: CMOS (2048x1536 pixel)
• Mirrorless • Dimensione pixel: 2,9 mm
• Dimensione pixel: 3.5 mm • Focale: 8.5 mm
• Focale obiettivo: 10.5 mm • Immagini: 8 o 10 bit CIR (NIR+R+G)
• Immagini: RGB approssimativamente equivalenti
 alle bande TM2, TM3, TM4

30
QUALCHE CONSIDERAZIONE SULLA QUALITA’ DELLE CAMERE

 Pannello Siemens per analisi
 della risoluzione geometrica reale
 ↓
 diverse aperture del diaframma a
 diverse distanze: 30 m e 50 m

 Nikon 1 Nikon 1
 30 m statico 50 m statico

 Nikon j1 50 m
Nikon j1 30 m
 k = 4.5
k = 6.3
 f =10 mm
f =10 mm

31
 QUALCHE CONSIDERAZIONE SULLA QUALITA’ DELLA ADClite

 30 m statico

 1,4 4 8 16

30 m dinamico 1,4 4 8 16

32
 QUALCHE CONSIDERAZIONE SULLA QUALITA’ DELLA ADClite

 30 m statico

 1,4 4 8 16

I risultati migliori si ottengono con otturatore parzialmente chiuso
 f/d = 4

 30 m dinamico 1,4 4 8 16

33
 QUALCHE CONSIDERAZIONE SULLA QUALITA’ DELLA ADClite

• Risoluzione geometrica effettiva: Tetracam ADCLite
• Caso statico: risoluzione reale ~ 80 lp/mm per immagini CIR con f/d = 4
 risoluzione reale ~ 100 lp/mm per canale verde con f/d = 8
• Caso dinamico: risultati confermati a meno di effetti di “trascinamento”
• Effetti di disallineamento cromatico
 (tra I canali R, G e NIR)
• Rolling shutter

34
 IL PROBLEMA DEL ROLLING SHUTTER (RS)

 È un metodo per acquisire immagini (solitamente
 accoppiato con sensori CMOS) basato
 sull’esposizione non simultanea del sensore

Caratteristiche di un otturatore rolling shutter:
 http://www.diyphotography.net

• Presenza di una slitta che si muove lungo il sensore
• Esposizione di ogni parte del sensore per lo stesso tempo
• Esposizione non simultanea delle diverse zone del sensore a
 causa del movimento della slitta

 Si notano gli effetti del rolling shutter
 quando c’è un movimento relativo non
 trascurabile tra camera e oggetto

 http://www.wkumeling.net

IL PROBLEMA DEL ROLLING SHUTTER (RS)

Il problema può essere risolto in 2 modi
differenti :

1) modellizzando lo spostamento di ciascun pixel z
 y
 dell’immagine in funzione della dinamica della
 k f
 fotocamera (e quindi dell’UAS);
 (X0,Y0,Z0) x
 w y
2) facendo assorbire gli spostamenti dei pixel da Z
 un modello noto di distorsione (dell’obiettivo) -c
 p(x,y)
 r11  X  X 0   r21 Y Y 0   r31 Z  Z 0  x
x = Dx  c
 r13  X  X 0   r23 Y Y 0   r33 Z  Z 0 
 Y

 r12  X  X 0   r22 Y Y 0   r32 Z  Z 0 
y = Dy  c
 r13  X  X 0   r23 Y Y 0   r33 Z  Z 0 
 P(X,Y,Z)
 Equazioni di collinearità X

36
 MODELLO FOTOGRAMMETRICO DI SELF-CALIBRATION

 ∙ 
 = −
 
 ∙ 
 = −
 
 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 2 ) + 2 ∙ ∙ + ∙ + ∙ 

 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 ) + 2 ∙ ∙ 

 , , 
 Coefficienti di
 distorsione radiale

37
 MODELLO FOTOGRAMMETRICO DI SELF-CALIBRATION

 ∙ 
 = −
 
 ∙ 
 = −
 
 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 2 ) + 2 ∙ ∙ + ∙ + ∙ 

 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 ) + 2 ∙ ∙ 
 [12:58:33] Livio Pinto: AVREI BISOGNO DI UN FAVORE...30' DI LAVORO
 (SPERO) MI DAI UNA MANO?

 , 
 Coefficienti di
 distorsione tangenziale

38
 MODELLO FOTOGRAMMETRICO DI SELF-CALIBRATION

 ∙ 
 = −
 
 ∙ 
 = −
 
 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 2 ) + 2 ∙ ∙ + ∙ + ∙ 

 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 ) + 2 ∙ ∙ 

 Distorsione affine:
 scala in x

39
 MODELLO FOTOGRAMMETRICO DI SELF-CALIBRATION

 ∙ 
 = −
 
 ∙ 
 = −
 
 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 2 ) + 2 ∙ ∙ + ∙ + ∙ 

 = 0 + ( ∙ 2 + ∙ 4 + ∙ 6 ) + ( 2 + 2 ) + 2 ∙ ∙ 

 Distorsione affine:
 taglio in y

40
 EFFETTO SIMULATO DEL RS LUNGO LA DIREZIONE DI VOLO

 Camera: TetraCam ADCLite
 • Camera CIR
 • CMOS 3,2 Megapixel
 • Focale 8,5 mm

 = ∙ ∙ + ∙ /ℎ
dove:
• : spostamento delle coord. Imm. a causa del RS
• : velocità di volo del drone
• : indice che rappresenta la la riga i-esima del sensore
 dir. di volo

41
 UN CASO REALE: MEDOLAGO

• Fotocamera: Tetracam ADCLite
• 2 strisciate per un totale di 17 immagini (solo
 canale Green)
• h di volo strisciata 1: 50 m
• h di volo strisciata 2: 60 m

 Matrice di correlazione

 c K1 K2 K3 P1 P2 b1 b2
 precisione c 100
 Blocco Medolago di stima K1 0 100
 [mm] K2 1.2 -91.5 100
 No self-calibr. 38.2 K3 -1.1 85.3 -98.2 100
 P1 -0.2 -4.7 1.6 -2.4 100
 Self-calib (+K1,K2,P1,P2) 33.7 P2 -2.2 -2.1 -2.9 3.8 -12.3 100
 b1 3.6 7.8 -1.3 1.6 -29.7 31.5 100
 Self-calib (+b1,b2) 12.6 b2 26.2 26.2 -15.5 12.4 -5.1 9.8 61.8 100

LA RESTITUZIONE DEI PRODOTTI FOTOGRAMMETRICI

Le immagini acquisite da UAS devono essere orientate relativamente tra
loro e nello spazio. In pratica si tratta di determinare i 6 parametri di
Orientamento di ciascuna immagine (Space Resection) e le coordinate
dei punti osservati.
Questa operazione si basa sulla misura:

1) di punti omologhi sulle immagini (estratti automaticamente),

2) di alcuni punti di coordinate note sul terreno.

Si ottengono:
• i parametri di orientamento esterno;
• la nuvola di punti che descrive in
 modo 3D l’oggetto;
• le precisioni di stima.

COMPENSAZIONE DEL BLOCCO DI IMMAGINI (Bundle adjustment)

 Nx • Per ogni punto immagine ho 2 equazioni di collinearita’
 x = Dx  c 
 D • Combinando tutte le equazioni di tutti i punti immagine
 -> sistema di equazioni non lineari da solvere (ai minimi quadrati)
 Ny
 y = Dy  c 
 D
 Linearizzazione (Taylor) => approssimazioni iniziali per le incognite
INPUT:
• punti misurati sulle immagini
• punti d’appoggio/control points

 Soluzione con metodo a stelle proiettive (Bundle Adjustment)
 -> sistema linearizzato di equazioni di collinearità

 -> minimizzazione delle differenze tra osservazioni e ri-proiezioni

OUTPUT (incognite):
• coordinate oggetto dei punti immagine
• parametri d’orientamento delle immagini
• (parametri aggiuntivi: calibrazione della fotocamera)

44
 AUTOMATIZZAZIONE ESTRAZIONE DEI PUNTI OMOLOGHI
Uno degli algoritmi più utilizzati si basa sull’operatore di interesse SURF (Bay et al.,
2006)

SURF è un algoritmo robusto e flessibile che permette l’estrazione di punti omologhi
con diverse condizioni di illuminazione, geometrie di presa convergenti, presenza di
occlusioni, rotazioni dei fotogrammi
 Costruzione dell'immagine
 integrale

 Ricerca dei punti di interesse

 Assegnazione di un
 = ( , )
 orientamento

 Calcolo del descrittore dei
 keypoints

 Indicizzazione e Matching

45
 AUTOMATIZZAZIONE ESTRAZIONE DEI PUNTI OMOLOGHI
Uno degli algoritmi più utilizzati si basa sull’operatore di interesse SURF (Bay et al.,
2006)

SURF è un algoritmo robusto e flessibile che permette l’estrazione di punti omologhi
con diverse condizioni di illuminazione, geometrie di presa convergenti, presenza di
occlusioni, rotazioni dei fotogrammi
 Costruzione dell'immagine
 integrale

 Ricerca dei punti di interesse

 Assegnazione di un
 orientamento

 Calcolo del descrittore dei
 keypoints

 Indicizzazione e Matching

46
 AUTOMATIZZAZIONE ESTRAZIONE DEI PUNTI OMOLOGHI
Uno degli algoritmi più utilizzati si basa sull’operatore di interesse SURF (Bay et al.,
2006)

SURF è un algoritmo robusto e flessibile che permette l’estrazione di punti omologhi
con diverse condizioni di illuminazione, geometrie di presa convergenti, presenza di
occlusioni, rotazioni dei fotogrammi
 Costruzione dell'immagine
 integrale

 Ricerca dei punti di interesse

 Assegnazione di un
 orientamento

 Calcolo del descrittore dei
 keypoints

 Indicizzazione e Matching

47
 AUTOMATIZZAZIONE ESTRAZIONE DEI PUNTI OMOLOGHI
Uno degli algoritmi più utilizzati si basa sull’operatore di interesse SURF (Bay et al.,
2006)

SURF è un algoritmo robusto e flessibile che permette l’estrazione di punti omologhi
con diverse condizioni di illuminazione, geometrie di presa convergenti, presenza di
occlusioni, rotazioni dei fotogrammi
 Costruzione dell'immagine
 integrale

 Ricerca dei punti di interesse

 Assegnazione di un
 orientamento

 Calcolo del descrittore dei
 keypoints

 Indicizzazione e Matching

48
 IL SOFTWARE Structure from Motion EyeDEA
 Dip. DICATA Università degli Studi di Parma

 Pre-processamento delle
 immagini (filtro di Wallis)

 Estrazione delle features
 (SURF)

Reiezione errori di matching

Post-processamento immagini
 (Bundle Adj.)

49
 IL SOFTWARE Structure from Motion EyeDEA
 Dip. DICATA Università degli Studi di Parma

 Pre-processamento delle
 immagini (filtro di Wallis)

 Estrazione delle features
 (SURF) Imposizione
 geometria epipolare

 Individuazione errori
Reiezione errori di matching
 grossolani (RANSAC)

 Vincolo trifocale e
Post-processamento immagini matching guidato
 (Bundle Adj.)

50
 IL SOFTWARE Structure from Motion EyeDEA
 Dip. DICATA Università degli Studi di Parma

 Pre-processamento delle
 immagini (filtro di Wallis)

 Estrazione delle features
 (SURF)

Reiezione errori di matching

Post-processamento immagini
 (Bundle Adj.)

PRODUZIONE DI ORTOFOTO

Metodo rigoroso (indiretto): DSM eq. coll.
pixel ortofoto, risali sul terreno e da qui X,Y  Z(X,Y)  x,y  r,c
al fotogramma con le equazioni di
collinearità. DSM

 Immagine non
 y corretta

 x
Ortofoto: rappresentazione
geometricamente corretta Ricampionamento

52
 RILIEVO DEL POLIGONO DI CISANO BERGAMASCO(BG)

 SwingletCAM SenseFly
 Proprietà: Studio di Ingegneria
 Terradat di Paolo Dosso

 Canon
 Ixus 220HS

 • Quota di volo = 130 m
 • GSD = 4.5 cm
 • 5 strisciate
 • 49 immagini (RGB)
 • 15 GCP presegnalizzati

DIIAR, Laboratorio di Geomatica del Polo Territoriale di Como

53
 TEST SUI SW FOTOGRAMMETRICI

 SW fotogrammetrici VS SW di Computer Vision

LPS → sw commerciale by Erdas Agisoft Photoscan→ Agisoft LLC
EyeDEA+Dense Matcher → home
made (Università di Parma) Pix4UAV Desktop → Pix4D
PhotoModeler scanner → sw comm.
by EOS
 1) Orientamento relativo delle
 1) Calibrazione della camera immagini con selfcalibration in
 2) Identificazione dei punti di un arbitrario SdR (grazie alla
 appoggio (GCPs) telemetria)
 3) Ricerca dei punti di legame 2) Estrazione automatica dei TPs
 (TPs) 3) Rototraslazione del blocco nel
 4) Orientamento esterno SdR dei GCPs
 5) Realizzazione di DSM & 4) Realizzazione di DSM &
 Ortofoto Ortofoto
DIIAR, Laboratorio di Geomatica del Polo Territoriale di Como

54
 RILIEVO DEL POLIGONO DI CISANO BERGAMASCO(BG)

 Theoretical Accuracy
 Empirical accuracy
 (RMS of std.dev.)
 Software s0 (RMSE) of CPs
 # of TPs
 TPs’ # TPs
 GCPs
 generator
 Est Nord h Est Nord h

 [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]

 15 1.4 57 50 142 - - -
 EyeDEA 1052
 5 1.4 68 61 181 16 12 36

 Agisoft 15 0.3 8 7 20 - - -
 6098
PhotoScan 5 0.3 9 8 23 74 61 83

DIIAR, Laboratorio di Geomatica del Polo Territoriale di Como

55
 RILIEVO DEL POLIGONO DI CISANO BERGAMASCO(BG)

 COMPLETEZZA DEI DSM

 EyeDEA

DIIAR, Laboratorio di Geomatica del Polo Territoriale di Como

56
 RILIEVO DEL POLIGONO DI CISANO BERGAMASCO(BG)

 QUALITA’ DEI DSM E DELL’ORTOFOTO

 Agisoft
 Photoscan

DIIAR, Laboratorio di Geomatica del Polo Territoriale di Como

57
 NORMATIVA ENAC RIGUARDANTE I SAPR

EASA (European Aviation Safety Agency)  normativa SAPR con massa > 150 Kg

ENAC (Ente Nazionale Aviazione Civile)  norme per i SAPR con massa < 150 Kg.

Il regolamento ENAC "Mezzi Aerei a Pilotaggio Remoto" è stato emesso il 17/12/2013
e, dopo una prima proroga, è entrato nella piena operatività lo scorso 30/04/2014.

Le norme regolano l'utilizzo dei SAPR, secondo percorsi autorizzativi differenti per
mezzi utilizzati per scopi di lavoro aereo ("attività specializzate") o ludico/ricreativo
("aeromodellismo").

Tra le Attività specializzate vi sono numerose attività professionali o realizzate da
società specializzate, p.e.: rilievi geotopocartografici, riprese cinematografiche,
monitoraggio ambientale, sorveglianza e sicurezza, ispezione impianti ed infrastrutture

Per i SAPR >25 Kg, percorso autorizzativo complesso, assimilabile a quello
dell'omologazione degli aeromobili per i produttori di SAPR, e all'esercenza di
aeromobili per lavoro aereo per gli operatori.

DIIAR, Laboratorio di Geomatica del Polo Territoriale di Como

58
 NORMATIVA ENAC RIGUARDANTE I SAPR

Nella categoria di SAPR

59

QUALCHE REALIZZAZIONE

Modelli 3D della Cascina Linterno (MI) (2013)
 Rilievo della cascina Linterno per una valutazione qualitativa e
 quantitativa dello stato di conservazione dei tetti (1 ha)

 Volo realizzato con 4 strisciate a 40 metri di quota di lunghezza
Hexakopter Mikrokopter Polimi 50m e interasse 15m, GSD = 1cm

 Cascina Linterno (Mi)

Immagine campione

Modelli 3D della Cascina Linterno (MI) (2013)

 Prodotti del rilievo:
 • Ortofoto di precisione
 • Modello 3D delle coperture e degli
 edifici

Indagine strutturale e rilievo di ponti e viadotti (2014)

 Rilievo di un ponte/viadotto in località «Santa Giulia» come
 test per l’applicazione di UAV alla verifica di ponti e viadotti
 (0.5 ha)
Hexakopter Mikrokopter Polimi

 Immagine campione

 Santa Giulia
 Milano (MI)

Indagine strutturale e rilievo di ponti e viadotti (2014)

 Prodotti del rilievo:
 • Modello 3D del ponte
 • DSM di spalle e superficie asfaltata
 • Ortofoto di precisione del ponte da
 vista nadirale e laterale
 • Analisi dello stato dell’asfalto
 (tramite algoritmi di analisi di imm.)
Modello 3D e
DSM superfici
 • Analisi visiva dello stato
 conservativo della struttura

Calcolo di volumi di cava (Gossolengo – PC) (2013)

 Rilievo per la misura di volumi di cava a Gossolengo. (PC) (1 ha)

Hexakopter Mikrokopter Polimi

 Immagine campione

 Gossolengo (PC)

 Inquadramento cartografico

Calcolo di volumi di cava (Gossolengo – PC) (2013)

 Prodotti del rilievo:
 • Modello 3D
 • DSM del cumulo per calcolo
 volumi
 • Ortofoto
 • Comparazione di soluzioni con SW
 differenti
 • Valutazione di differenti
Modello 3D configurazioni di appoggio

Rilievo RGB + NIR multitemporale aree boscate Parco Adda Nord (2013-14)

 Rilievo multispettrale-multitemporale su 10 aree al fine di
 valutare la presenza di specie arboree alloctone all’interno del
 parco Adda Nord da immagini RGB+CIR (100 ha)
Sensefly swinglet CAM Terradat

 Immagini campione

 Parco Adda Nord

 Inquadramento cartografico

Rilievo RGB + NIR multitemporale aree boscate Parco Adda Nord (2013-14)

 Prodotti del rilievo:
 • Modello 3D
 • DSM
 • Ortofoto
 Mulisensore/Multitemporali
 • Analisi
 multispettrale/multitemporale per
 il riconoscimento automatico di
Ortofoto CIR
 specie alloctone

Rilievo RGB + NIR multitemporale aree boscate Parco Adda Nord (2013-14)

 Prodotti del rilievo:
 • Modello 3D
 • DSM
 • Ortofoto
 Mulisensore/Multitemporali
 • Analisi
 multispettrale/multitemporale per
 il riconoscimento automatico di
Ortofoto CIR
 specie alloctone

Calcolo volume di coltre nevosa (In collaborazione con sez. CIMI) 2013-2014

 Rilievo multitemporale su 1 area alpina (alta Valtellina) al fine
 di valutare la quantità di neve caduta in un anno (per bilancio
 idrologico). (ca 25 ha)
Sensefly swinglet CAM Terradat
 Rilievo estivo

 Immagini campione

 Malghera SO)

 Inquadramento cartografico

Calcolo volume di coltre nevosa (In collaborazione con sez. CIMI) 2013-2014

 Rilievo multitemporale su 1 area alpina (alta Valtellina) al fine
 di valutare la quantità di neve caduta in un anno (per bilancio
 idrologico). (ca 25 ha). Problemi di matching su neve
Sensefly swinglet CAM Terradat
 Rilievo invernale

 Immagini campione

 Malghera SO)

 Inquadramento cartografico

Calcolo volume di coltre nevosa (In collaborazione con sez. CIMI) 2013-2014

 Prodotti del rilievo:
 • Modelli 3D
 • DSM estivo/invernale
 • Ortofoto estiva/invernale
 • Calcolo del volume della coltre
 nevosa come differenza dei DSM

Modello 3D estivo

Modello 3D invernale

Calcolo volume di coltre nevosa (In collaborazione con sez. CIMI) 2013-2014

Ricostruzione versante (In collaborazione con sez. Geologia e Geoscienze) 2014

 Rilievo di una scarpata franosa presso le rive dell’Adda in
 località Tirano (Valtellina)

Hexakopter Mikrokopter Polimi

 Immagine campione

 Tirano

 Inquadramento cartografico

Ricostruzione versante (In collaborazione con sez. Geologia e Geoscienze) 2014

 Prodotti del rilievo:
 • Modello 3D
 • Ortofoto del versante
 • Calcolo delle quote delle fratture
 del terreno

 Modello 3D

Rilievo multispettrale della pineta di San Rossore (2013)

 Rilievo della pineta di Viareggio presso la riserva naturale di
 San Rossore per la valutazione dello stato di salute della
 vegetazione
Autogiro

 Immagine campione

 Viareggio

 Inquadramento cartografico

Rilievo multispettrale della pineta di San Rossore (2013)

 Prodotti del rilievo:
 • Ortofoto RGB + CIR
 • Modello 3D
 • ……..

Modello 3D CIR

 Modello 3D RGB

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Grazie per l’attenzione