La tesi nasce nel contesto del dottorato di ricerca in Geodesia e Geomatica del Politecnico di Milano ed è il frutto congiunto della formazione ricevuta in tale ambito e dell’esperienza maturata negli ultimi tre anni presso il Politecnico di Torino. La scelta del telerilevamento ad alta risoluzione quale tematica di questa ricerca è stata guidata essenzialmente da due fattori: la pregressa esperienza nell’elaborazione di dati telerilevati durante la redazione della tesi di laurea ed il ruolo svolto dall’unità operativa di Torino quale capofila del progetto di ricerca nazionale COFIN 2001 “L'uso delle immagini satellitari ad alta risoluzione per le analisi ambientali”. Fino a pochi anni fa il telerilevamento era inteso come lo strumento per la derivazione di tematismi a piccola scala (1:250.000 – 1:50.000) mediante l’acquisizione e l’elaborazione di dati con elevata risoluzione spettrale. Le moderne tecnologie di acquisizione delle immagini rilevate da piattaforma satellitare e le oggettive potenzialità geometriche hanno ampliato queste prospettive, suggerendo la valutazione delle precisioni di posizionamento planimetrico ottenibili in fase di orientamento di tali dati e la loro compatibilità con scale nominali medie (1:10.000). La disponibilità di acquisizioni stereoscopiche ne consentono inoltre un potenziale utilizzo per l’estrazione di informazioni tridimensionali del territorio. Alla luce delle precedenti considerazioni la domanda, a cui la presente tesi vorrebbe rispondere, è se sia possibile per il telerilevamento assumere un ruolo complementare a quello detenuto dalla fotogrammetria aerea nella fase di acquisizione dei dati idonei alla generazione di prodotti cartografici a scale medie. Ruolo che viene invece mantenuto nella successiva fase di elaborazione dei dati, essendo gli algoritmi utilizzati un adeguato adattamento di quelli ormai consolidati propri della fotogrammetria. Le analisi e le verifiche necessarie per rispondere a tale domanda sono state effettuate sia mediante la valutazione di software commerciali sia, per supplire alla poca trasparenza di questi ultimi, attraverso l’implementazione autonoma di algoritmi di orientamento e correzione geometrica delle immagini. La necessità di elaborare dati acquisiti da piattaforme satellitari ed aeree caratterizzate da differenti modalità di acquisizione (pushbroom sincrono, pushbroom asincrono e wiskhbroom) ha indirizzato la ricerca verso i modelli generalizzati, che per loro natura risultano indipendenti dal tipo di sensore utilizzato e dalla metodologia operativa. Sono attese alcune problematiche, note in letteratura, connesse alla possibile instabilità di tali modelli qualora i punti di appoggio utilizzati in fase di stima dei parametri di orientamento non siano distribuiti regolarmente. In particolare l’obiettivo è l’implementazione di moduli software basati sull’algoritmo dei polinomi razionali (noto in letteratura come Rational Function Model) dedicati rispettivamente a: • stimare i parametri della trasformazione tra i sistemi di riferimento immagine ed oggetto; • generare prodotti a valore aggiunto di tipo cartografico, quali ortoproiezioni (con approccio classico e di precisione), immagini solide e dati altimetrici. Una successiva fase di restituzione planimetrica delle ortofoto rende inoltre attuabili aggiornamenti di cartografia tecnica e produzione ex novo di cartografia speditiva. La valutazione delle scale nominali di riferimento per i prodotti cartografici citati deve necessariamente considerare non solo gli aspetti metrici ma anche quelli, spesso trascurati, relativi alla risoluzione radiometrica ed al contenuto informativo delle immagini. I primi due capitoli della presente tesi di dottorato costituiscono le premesse alla ricerca svolta e descrivono sinteticamente il panorama attuale delle piattaforme satellitari ad alta risoluzione e lo stato dell’arte degli algoritmi per l’elaborazione delle immagini da esse acquisite. Gli ultimi tre capitoli sono invece dedicati alla descrizione degli algoritmi e dei moduli software implementati, alla valutazione e comparazione dei software commerciali attraverso l’analisi delle prove con essi effettuate.

Utilizzo di immagini satellitariad alta risoluzione per scopi cartografici / GIULIO TONOLO, Fabio; Boccardo, Piero; Rinaudo, Fulvio. - STAMPA. - (2005), pp. 1-107.

Utilizzo di immagini satellitariad alta risoluzione per scopi cartografici

BOCCARDO, PIERO;RINAUDO, Fulvio
2005

Abstract

La tesi nasce nel contesto del dottorato di ricerca in Geodesia e Geomatica del Politecnico di Milano ed è il frutto congiunto della formazione ricevuta in tale ambito e dell’esperienza maturata negli ultimi tre anni presso il Politecnico di Torino. La scelta del telerilevamento ad alta risoluzione quale tematica di questa ricerca è stata guidata essenzialmente da due fattori: la pregressa esperienza nell’elaborazione di dati telerilevati durante la redazione della tesi di laurea ed il ruolo svolto dall’unità operativa di Torino quale capofila del progetto di ricerca nazionale COFIN 2001 “L'uso delle immagini satellitari ad alta risoluzione per le analisi ambientali”. Fino a pochi anni fa il telerilevamento era inteso come lo strumento per la derivazione di tematismi a piccola scala (1:250.000 – 1:50.000) mediante l’acquisizione e l’elaborazione di dati con elevata risoluzione spettrale. Le moderne tecnologie di acquisizione delle immagini rilevate da piattaforma satellitare e le oggettive potenzialità geometriche hanno ampliato queste prospettive, suggerendo la valutazione delle precisioni di posizionamento planimetrico ottenibili in fase di orientamento di tali dati e la loro compatibilità con scale nominali medie (1:10.000). La disponibilità di acquisizioni stereoscopiche ne consentono inoltre un potenziale utilizzo per l’estrazione di informazioni tridimensionali del territorio. Alla luce delle precedenti considerazioni la domanda, a cui la presente tesi vorrebbe rispondere, è se sia possibile per il telerilevamento assumere un ruolo complementare a quello detenuto dalla fotogrammetria aerea nella fase di acquisizione dei dati idonei alla generazione di prodotti cartografici a scale medie. Ruolo che viene invece mantenuto nella successiva fase di elaborazione dei dati, essendo gli algoritmi utilizzati un adeguato adattamento di quelli ormai consolidati propri della fotogrammetria. Le analisi e le verifiche necessarie per rispondere a tale domanda sono state effettuate sia mediante la valutazione di software commerciali sia, per supplire alla poca trasparenza di questi ultimi, attraverso l’implementazione autonoma di algoritmi di orientamento e correzione geometrica delle immagini. La necessità di elaborare dati acquisiti da piattaforme satellitari ed aeree caratterizzate da differenti modalità di acquisizione (pushbroom sincrono, pushbroom asincrono e wiskhbroom) ha indirizzato la ricerca verso i modelli generalizzati, che per loro natura risultano indipendenti dal tipo di sensore utilizzato e dalla metodologia operativa. Sono attese alcune problematiche, note in letteratura, connesse alla possibile instabilità di tali modelli qualora i punti di appoggio utilizzati in fase di stima dei parametri di orientamento non siano distribuiti regolarmente. In particolare l’obiettivo è l’implementazione di moduli software basati sull’algoritmo dei polinomi razionali (noto in letteratura come Rational Function Model) dedicati rispettivamente a: • stimare i parametri della trasformazione tra i sistemi di riferimento immagine ed oggetto; • generare prodotti a valore aggiunto di tipo cartografico, quali ortoproiezioni (con approccio classico e di precisione), immagini solide e dati altimetrici. Una successiva fase di restituzione planimetrica delle ortofoto rende inoltre attuabili aggiornamenti di cartografia tecnica e produzione ex novo di cartografia speditiva. La valutazione delle scale nominali di riferimento per i prodotti cartografici citati deve necessariamente considerare non solo gli aspetti metrici ma anche quelli, spesso trascurati, relativi alla risoluzione radiometrica ed al contenuto informativo delle immagini. I primi due capitoli della presente tesi di dottorato costituiscono le premesse alla ricerca svolta e descrivono sinteticamente il panorama attuale delle piattaforme satellitari ad alta risoluzione e lo stato dell’arte degli algoritmi per l’elaborazione delle immagini da esse acquisite. Gli ultimi tre capitoli sono invece dedicati alla descrizione degli algoritmi e dei moduli software implementati, alla valutazione e comparazione dei software commerciali attraverso l’analisi delle prove con essi effettuate.
2005
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