FOTOGRAMMETRIA E TELERILEVAMENTO

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA (ICAR/06)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

ITALIANO

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere:
Al termine del corso lo studente avrà integrato la sua conoscenza delle discipline del rilievo, della topografia e della cartografia; avrà una panoramica completa della fotogrammetria e dei presupposti teorici alla base delle tecniche attualmente impiegabili nel campo dell’elaborazione di immagini; avrà una conoscenza di base sul funzionamento e le applicazioni di tecnologie laser scanner; avrà una panoramica completa del telerilevamento.

Competenze:
Alla fine del percorso di studio lo studente avrà sviluppato la capacità di progettare un rilievo topografico/fotogrammetrico in ogni sua fase: calibrazione delle ottiche, rilievo d’appoggio, acquisizione, orientamento e restituzione dei fotogrammi e verifica delle accuratezze; sarà inoltre in grado di gestire e classificare dati telerilevati; le esercitazioni pratiche hanno anche lo scopo di sviluppare da parte dello studente minime capacità di modellazione tridimensionale.

Autonomia di giudizio:
Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver sviluppato la capacità di valutare criticamente l’applicazione di diverse tecniche (eventualmente integrate) di rilievo ad un generico problema di tipo ingegneristico (rilievo territoriale, architettonico, reverse engineering, monitoraggio, etc.) così come la capacità di interpretare e valutare la qualità di un rilievo fotogrammetrico.

Capacità comunicative:
Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver maturato una sufficiente proprietà di linguaggio, quanto meno per quanto attiene la terminologia tecnica specifica dell’insegnamento.

Capacità di apprendimento:
Le attività seminariali finali hanno lo scopo di introdurre lo studente ai più recenti sviluppi in termini di ricerca nel campo dell’elaborazione di immagini e di applicazioni nell’ambito della geomatica applicata all’ingegneria: lo studente dovrebbe aver maturato le conoscenze e competenze di base della disciplina per affrontare, in futuro, un approfondimento autonomo di tali aspetti.

Prerequisiti

E’ utile aver frequentato il corso di topografia;
E’ utile avere una conoscenza di teoria degli errori e statistica.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso ha lo scopo di approfondire diverse tematiche già affrontate nei corsi di base di topografia e di introdurre lo studente all’utilizzo di tecniche geomatiche più avanzate come la fotogrammetria, il laser scanner, e l’analisi di immagini, in particolare di dati telerilevati. Verranno in particolare approfonditi i seguenti aspetti: richiami e approfondimenti di topografia e teoria degli errori, fotogrammetria analitica, fotogrammetria digitale, principali prodotti geomatici e fotogrammetrici, Laser scanner, telerilevamento.

Programma esteso

Modulo didattico 0: Introduzione al Corso
Argomenti teorici:
Richiami di topografia e teoria degli errori
Esercitazioni:
Propagazione della varianza in casi semplici
Realizzazione di un blocco topografico d’appoggio

Modulo didattico 1: Fotogrammetria Analitica
Argomenti teorici:
Equazioni di collinearità
Proiezione di un piano – Omografie
Restituzione stereo nel caso normale
Richiami di fisica ottica, lenti e formazione elle immagini
Distorsione geometrica
Calibrazione in laboratorio e analitica
Orientamento esterno di un fotogramma: resezione e DLT
Orientamento esterno di due fotogrammi: ad un passo e a due passi
Orientamento esterno a stelle proiettive
Orientamento esterno a blocchi indipendenti
Orientamento diretto
Esercitazioni:
Progettazione di un blocco
Calibrazione analitica di una fotocamera
Orientamento di un blocco fotogrammetrico

Modulo didattico 2: Fotogrammetria Digitale
Argomenti teorici:
Struttura di un’immagine digitale
Filtraggi e manipolazioni
Metodi di matching Area Based
Metodi di matching Feature Based
Esercitazione:
Utilizzo di software di fotorestituzione digitale

Modulo didattico 3: Prodotti della fotogrammetria
Argomenti teorici:
Strumenti e metodi di misura delle immagini
Visione stereoscopica
Restitutori analogici, analitici e digitali
Restituzione geometrica e tematica
Restituzione di modelli digitali del terreno
Raddrizzamenti e fotopiani
Raddrizzamenti differenziali (ortofoto)
Modellazione tridimensionale
Esercitazione:
Modellazione tridimensionale di un edificio

Modulo didattico 4: Laser scanner
Argomenti teorici:
Principi di funzionamento (tempo di volo, differenza di fase, triangolatori)
Caratteristiche di funzionamento
Orientamento di nuvole di punti
Laser Scanner Terrestri
Laser Scanner aerotrasportati
First/Last Pulse, Lidar Full Waveform
Esercitazione:
Rilievo laser scanner di un edificio

Modulo didattico 5: Telerilevamento
Lo spettro e la radiazione elettromagnetica
Caratteristiche geometriche e di orbita di un satellite per telerilevamento
Classificazione di immagini supervised e unsupervised
Esercitazione:
Accesso a dati telerilevati da satellite
Classificazione supervised di una piccola regione di territorio.

Bibliografia

Testi Consigliati:
K. Kraus, Fotogrammetria Vol. 1,
Levrotto e Bella,
ISBN: 9788882180287

A. Selvini, Elementi di fotogrammetria
Città Studi
ISBN: 9788825171013

Ulteriore materiale didattico:
Slides del corso (DISPONIBILE SU PIATTAFORMA ELLY DEL CORSO)

Metodi didattici

Il corso, pensato per allievi ingegneri nel campo ambientale e civile, si articola in una serie di lezione frontali avvalendosi della proiezione di lucidi, esercitazioni pratiche all’aperto e esercitazioni e attività laboratoriali in aula. Al termine del corso sono organizzati seminari di approfondimento di alcune tematiche affrontate nel corso. Ciascuno studente individualmente dovrà sviluppare il progetto di rilievo di un oggetto a sua scelta e sarà seguito dal docente tramite una serie di revisioni in itinere.

Modalità verifica apprendimento

La verifica della preparazione consiste in una
verifica orale e in una parte pratica consistente nella
redazione e discussione di un progetto individuale in cui l’allievo è chiamato a scegliere un oggetto da rilevare tramite tecniche fotogrammetriche, provvedendo alla calibrazione, all’orientamento dei fotogrammi e alla restituzione dell’oggetto (modello 3D, fotopiani, ortofoto, etc.)

Redazione di un progetto 50% così suddiviso
Illustrazione degli aspetti teorici (conoscenza)
Applicazioni della teoria ad un caso reale (competenza)
Scelta autonoma delle modalità di rilievo (autonomia di giudizio)
Verifica orale 50% così suddiviso
Domande teoriche (conoscenza)
Applicazione della teoria - Esercizio (competenza)
Proprietà di esposizione (capacità comunicativa)