spin-offdell’universitàdeglistudidipadova droni e ... · rilievi da drone potranno fornire per...
TRANSCRIPT
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
NEOS S.r.l. NEOS S.r.l.
UN VOLO A BASSA QUOTA SULLA GEOLOGIA:
SENSORI CHE GUARDANO LA TERRA
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Sensori per applicazioni geologico-ambientali e piattaforme UAV
Piattaforme SAPR per rilievi ambientali
Caratteristiche fondamentali del SAPR di
cui tenere conto per il rilievo:
• Capacità di carico
• Modalità di atterraggio e decollo
• Autonomia di volo
• Altezza di volo (funzione della risoluzione
richiesta e delle dimensioni dell’area)
• Volo pre-impostato (GPS) o manuale
• Velocità di volo e stabilità
• Orientazione del sensore – Gimbal
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Sensori e metodologie di rilievo
Campi di applicazione in continuo aumento, nella tabella alcuni esempi tra i più frequenti.
Caratteristiche tecniche di
ripresa: frequenza di scatto,
velocità di messa a fuoco,
risoluzione e per le camere
fotografiche anche disponibilità
e peso degli obiettivi.
• Peso e dimensioni della camera
Altri sensori: Laser Scanner e SAR (Interferometria)
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Rilievo GPS necessario per scalatura e
georeferenziazione del modello tridimensionale
Fotogrammetria
Rilievo Fotografico con volo automatizzato.
Sovrapposizione tra le immagini lungo la direzione
di volo del 60%. Lateralmente tra le strisciate: 20%.
Riprese fotografiche ortogonali alla superficie.
Restituzione di un modello 3D (Digital Elevation
Model) e di un ortofoto esportabili in GIS
Ortofoto
DEM con drappeggio
fotografico
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Software di elaborazione
fotogrammetrica trova punti
omologhi nelle foto e realizza una
nuvola di punti.
Rilievo fotogrammetrico del sito archeologico di Vulci.
Dalla nuvola si ottiene una superficie
(MESH), che georeferenziata
permette di ottenere DEM e
ortofoto.
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
L’ortofoto realizzata della cittadella di Vulci
copre un’area di più di 8 ettari, con risoluzione
1cm/pixel. L’immagine a sinistra è un
particolare dell’ortofoto: il Tempio Grande (VI
secolo a.C.)
Il dettaglio nel riquadro rosso
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Valutazione degli spessori di neve, località Aprica-Magnolta (SO). Sito sperimentale per lo
studio delle valanghe del Centro Nivometeorologico di Bormio (SO) - ARPAL
Ricostruzione della supeficie del sito relativa all’estate 2012 e a gennaio 2013.
Dislivello dell’area rilevata: circa 500 m.
Applicazioni della fotogrammetria in campo ambientale
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Proiezione dei valori dello spessore della copertura nevosa sulla morfologia
di rilievo ottenuta con il DEM estivo (immagini ottenute in ambiente GIS).
Rilievo GPS e conseguente georeferenziazione dei due modelli 3D (estivo e invernale) ha
permesso di stimare gli spessori della neve e di realizzare una mappa.
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Bilancio di massa di ghiacciai
La stessa tecnica è stata adottata anche per ricavare il bilancio di massa del ghiacciaio
Sobretta in alta Valtellina (SO). Rilievi effettuati nell’estate del 2011 e del 2014. Lavoro svolto
in collaborazione con il Centro Nivometeorologico di Bormio (SO) – ARPAL
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Ricostruzione tridimensionale della superficie di scivolamento della frana del Vajont per
finalità di ricerca geologico-strutturale.
Due rilievi fotogrammetrici per la ricostruzione di DEM che consentissero lo studio delle
strutture geologiche. Le due aree rilevate sono evidenziate con contorno giallo (DEM EST) e
rosso (DEM OVEST). A sinistra il punto di decollo del rilievo relativo al DEM EST (rosso a dx).
Rilievo ad elevata risoluzione di pareti verticali difficilmente raggiungibili.
Necessità di informazione su pareti verticaliGestione in remoto dell’orientamento
della camera
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
DEM OVEST e dettaglio dell’area in verde
Pieghe strutturali affioranti lungo la superficie di scivolamento. Lo studio di queste
strutture e della rugosità della superficie di scivolamento permette di caratterizzare
meglio al dinamica dell’evento franoso. Inoltre fornisce informazioni importanti
sulle strutture delle formazioni geologiche dell’area.
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Morfologia delle barene della laguna veneziana e studio della flora
Ricostruzione della morfologia delle barene di San
Felice nella laguna veneziana.
Obiettivo: comprendere i processi che
caratterizzazione l’evoluzione delle barene e dei
loro ghebi (canali interi). Il DEM realizzato ha
evidenziato anche la zonazione della flora tipica
dell’ambiente di barena.
Confronto tra il DEM ricostruito
(colorato dal giallo al blu in funzione
delle variazioni di quota) e la CTR
regionale 1:5000 (tonalità rosa).
Sovrapposizione realizzata in ambiente
in ambiente GIS.
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Particolare del DEM. La zonazione della
vegetazione è ben visibile, il bordo dei
ghebi risulta rialzato rispetto all’interno
della barena. Le variazioni di quota sono di
pochi decimetri ma corrispondono anche
ad una variazione di salinità che è maggiore
nella aree più basse.
Diagramma che mostra la
zonazione delle vegetazione in
funzione della quota.Sonia Silvestri, Marco Marani, Alessandro
Marani - Hyperspectral remote sensing of
salt marsh vegetation, morphology and soil
topography - Physics and Chemistry of the
Earth 28 (2003), 15–25
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Termografie
Stress idrico: immagine termica
che evidenzia il contenuto d’acqua
di un campo coltivato. I pixel blu,
verdi e rossi indicano
rispettivamente zone della coltura
con concentrazioni d’acqua
sufficente, media e bassa.Source: Wikimedia Commons and US Agricultural
Research Service
Riprese termiche da aereo di una discarica.
Le aree chiare sono quelle in cui sono in
atto processi di combustione interna.Source: Environmental Research, Inc.
Le termografia forniscono un’immagine della
temperatura superficiale dell’area rilevata
che può variare anche in funzione di processi
che avvengono nel sottosuolo.
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Riprese termiche da aereo: acque di falda sfociano nella
baia. Hawaii – Honokohau Harbor.Source: EPSCoR- University of hawaii
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Branberg Massif (Namibia), a 21 by 31 km dome that
reaches 2.5 km in height. A granite batholith intruded
into the sedimentary rocks along its side
Sensori multi- e iper-spettrali
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
CA
NV
AZ
UT
IDOR
Mtn.
Pass
-120o
-120o
37o
37o
20 km
STUDY
AREA
-115o15'
35o15'
35o15'
-115o15'
200 km
ASTER SCENE
5 km
N
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
INDICI DI VEGETAZIONE
Gli spettri della vegetazione possono essere
suddivisi in due categorie estreme:
• vegetazione verde ed umida (fotosintesi attiva)
• vegetazione secca (fotosintesi non attiva)
Confronto tra un’immagine NIR (Near Infra-
Red, a sinistra) e una immagine ripresa nelle
normale banda del visibile (a destra).
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Source: SLANTRANGE Inc. - airborne remote sensing , http://www.slantrange.com/
NI: infrarosso vicino, RV: rosso visibile,
NDVI= (NI – RV)/(NI + RV)
Normalized Difference Vegetation Index
Teoricamente può variare da -1 ad 1 sebbene
in realtà i suoi valori sono compresi tra -0,3-0
per l’acqua, 0,005 per i deserti, 0-0,3 per
suoli e rocce, 0,3-0,8 per la vegetazione.
NDVI è direttamente legato alla capacità di
fotosintesi .
Spin-off dell’Università degli Studi di Padova Droni e tecnologie innovative - 13 Novembre 2014
Conclusioni
Le piattaforme UAV sono uno strumento importante per rilievi in ambito geologico e
ambientale. Fotogrammetria, riprese termiche e multispettrali sono tecniche già
molto utilizzate. In futuro aumenterà la fattibilità e le applicazioni di rilievi UAV iper-
spettrali, LIDAR e interferometria SAR.
Sinergia di due realtà: incontro tra competenze ambientali e competenze ingegneristico
aereonautiche.
Lo sviluppo tecnologico delle piattaforme e dei sensori aumenterà le soluzioni che i
rilievi da drone potranno fornire per una migliore gestione del territorio. Le
potenzialità di questi strumenti potrebbero portare in futuro ad un aumento
dell’automazione nel settore dei rilievi ambientali e ad una maggiore efficenza nelle
attività di monitoraggio.