fotogrammetria 1

Embed Size (px)

Text of fotogrammetria 1

POLITECNICO DI TORINO II FACOLT DI INGEGNERIA

Corso di Laurea in Ingegneria civile

FOTOGRAMMETRIACARTOGRAFIA NUMERICA DI UN QUARTIERE DI VILLATA SCALA 1:1000

Prof. Ambrogio Maria Manzinoa. a. 2004/2005

Gruppo di Lavoro: Andrea Gilardi Nicola Mazzia Piciot Emiliano Grigolo Simone Pronsati

Corso di fotogrammetria

a.a. 2004-2005

INDICE

1. 2. 3. 4.

Introduzione ...................................................................................................................................... 2 Strumenti utilizzati............................................................................................................................ 3 Orientamento interno ........................................................................................................................ 6 Orientamento esterno ........................................................................................................................ 8 4.1 4.2 Orientamento relativo ............................................................................................................... 8 Orientamento assoluto .............................................................................................................. 9

5.

Restituzione..................................................................................................................................... 17

Pagina 1 di 20

Corso di fotogrammetria

a.a. 2004-2005

1. IntroduzioneLa fotogrammetria la tecnica che consente di determinare metricamente forma e posizione di oggetti, partendo da almeno due fotogrammi distinti che riprendono lo stesso oggetto. Tale tecnica pu essere aerea e terrestre a seconda degli oggetti che si vanno a rilevare, e si differenzia in base al rapporto tra distanza focale e distanza delloggetto dal punto di presa. La prima viene utilizzata per produrre carte topografiche mentre con la seconda possibile rilevare edifici e monumenti con unalta precisione. Le operazioni fondamentali in un lavoro fotogrammetrico sono:

1 2 3 4 5

presa stereografica della zona interessata; rilievo dei punti di appoggio; orientamenti; restituzione; completamento del rilievo con misure a terra.

Il lavoro da noi svolto stato quello di generare una cartografia numerica in scala 1:1000, riferita ad una zona del comune di Villata (VC), eseguendo le operazioni sopra definite ai passi 3 e 4. Si partiti da due fotogrammi aerei successivi, 35-36, della strisciata Borgovercelli 1336 e dalle coordinate di sei punti di appoggio. In particolare la restituzione consiste nella discretizzazione delloggetto e nellassegnazione ad ogni punto di una terna di coordinate rispetto ad un sistema di riferimento e di un codice di identificazione; lo strumento che consente tale operazione il restitutore, con il quale possibile ripristinare lorientamento esterno dei fotogrammi e poi produrre la carta in modo semiautomatico, perch lunico intervento delloperatore consiste nel collimare i punti omologhi, immagine di punti reali del terreno, e assegnare loro un codice entit. Ovviamente, un problema di fondamentale importanza nella fase di restituzione e, comunque, di tutta la fotogrammetria in generale, la sicura individuazione di tutte le coppie di punti corrispondenti dei fotogrammi, la quale deve avvenire con la maggiore precisione possibile. Tale problema risolvibile grazie allintroduzione della collimazione stereoscopica.

Pagina 2 di 20

Corso di fotogrammetria

a.a. 2004-2005

2. Strumenti utilizzatiLo strumento utilizzato nellesercitazione un restitutore analitico semplificato a due controlli del tipo Stereobit20 della ditta Galileo Siscam. In particolare esso consiste nei seguenti componenti hardware e software:

stereocomparatore: individua i punti omologhi e misura le loro coordinate in un sistema di riferimento carrello; motore di asservimento ed encoder: muovono in maniera controllata i carrelli dello stereocomparatore e ne misurano le coordinate; calcolatore e periferiche di input ed output: ricevono in tempo reale i dati dallo stereocomparatore e dai dispositivi di controllo delloperatore e inviano, sempre in tempo reale, i comandi ai servomotori;

interfaccia: costituita da schede elettroniche che consentono lo scambio di informazioni tra i vari componenti; software Winstb: calcola gli orientamenti, fornisce gli output della restituzione e riceve ed invia in real time i comandi allinterfaccia. Inoltre consente le conversioni di formato degli output in altri programmi applicativi come ad esempio Autocad.

Tale restitutore costituito da un apparato per le misure delle coordinate di lastra delle coppie di punti corrispondenti, detto stereocomparatore, dotato di servomotori che consentono di manovrare in modo controllato i carrelli e unito ad un calcolatore elettronico che consente di determinare in breve tempo lorientamento esterno dei fotogrammi e, poi, di calcolare in tempo reale le coordinate terreno dei punti collimati.

Lo Stereobit 20 un restitutore analitico semplificato dalle prestazioni eccellenti. E uno strumento a funzionamento ibrido: le coordinate costituiscono linformazione primaria, ma il calcolatore controlla due motori p1, p1 collegati ai movimenti differenziali del carrello porta-lastra di sinistra. La figura 1 illustra il flusso di dati: gli spostamenti generali 1 = 2 e 1 = 2 sono effettuati manualmente dalloperatore, ma il calcolatore in grado di muovere ulteriormente uno dei due porta-lastra (quello di sinistra), in modo che risulti: 1 = 1 + p1 e 1 = 1 + p1.

Pagina 3 di 20

Corso di fotogrammetria

a.a. 2004-2005

Fig. 1 schema di funzionamento del restitutore

Ci consente di calcolare in tempo reale la parallasse daltezza p , a orientamento relativo eseguito, utilizzando ad esempio lequazione:2 2 d 2 p = 1 d 1 + 2 d 2 + d 2 d 2 + c + c c c

11

2 2

Si pu cos esplorare il modello stereoscopico e si possono restituire punti singoli, eliminando solo la parallasse p. Lo schema dello Stereobit riportato in figura 2. Il carrello principale (1) mosso dalloperatore, direttamente quando si effettuano i grandi spostamenti veloci, o per mezzo di un pantografo demoltiplicatore (2) per le collimazioni fini. La marca ottenuta osservando stereoscopicamente, per mezzo dello stereoscopio a specchi (3), due marche incise su lastre di vetro (4) appoggiate ai fotogrammi. Un carrello secondario (5) si muove secondo le direzioni p , p, consentendo, cos, i movimenti differenziali dellimmagine di sinistra. Questi movimenti possono essere comandati manualmente con i tamburi (6), o controllati dal calcolatore. In entrambi i casi sono trasmessi al carrello da due piccoli motori passo-passo. Le dimensioni dei portalastra consentono losservazione di fotogrammi fino al formato 23 x 23 cm; infine un doppio sistema di illuminazione permette luso sia di diapositive sia di copie su carta.Pagina 4 di 20

Corso di fotogrammetria

a.a. 2004-2005

Fig. 2 schema del restitutore Stereobit 20

Fig. 3 la strumentazione utilizzata

Pagina 5 di 20

Corso di fotogrammetria

a.a. 2004-2005

3. Orientamento internoLorientamento interno una operazione che consiste nella ricostruzione degli assi principali del fotogramma per mezzo della collimazione delle marche fiduciali, dette anche reperes, che vengono impresse sulla pellicola al momento della presa tramite dei piccolissimi fori presenti nel telaio dellapparecchio fotografico. Confrontando le coordinate di tali punti di riferimento, reperibili sul certificato di calibrazione, con le coordinate ottenute dalle collimazioni effettuate vengono cos eliminati lo stiramento e la deformazione isotropa della pellicola. Si tiene inoltre conto anche della distorsione radiale media dellobiettivo della camera e di ogni altra possibile distorsione causata da piccole deformazioni del sistema di misura. Le distorsioni ottiche sono invece eliminate dal calcolatore utilizzando la curva di distorsione radiale media riportata sul certificato di calibrazione della macchina, la quale identifica la distorsione media del fotogramma nelle quattro diagonali. Su un sistema cartesiano sono indicate in ordinata le deformazioni radiali (), e in ascissa la distanza radiale dal punto principale (), espressa come segue:

=oppure anche:

( 0 )2 + ( 0 )2 = c tg +

da questultima si ottiene: = c tg

dove: c la distanza principale; langolo dingresso. Quindi la prima operazione da eseguire prima di iniziare la restituzione quella di trasformare le coordinate carrello in coordinate immagine (,) collimando le marche fiduciali. Nel lavoro in questione sono stati collimati i reperes 2, 3, 4 per il fotogramma di sinistra e 1, 2, 4 per quello di destra, essendo le zone pi esterne di entrambi i fotogrammi non visibili sullo strumento in quanto il portalastra di dimensioni contenute(fig. 4). Una volta eseguita la collimazione dei reperes il calcolatore svolge le operazioni necessarie al passaggio dal sistema di riferimento strumentale al sistema di riferimento interno dei fotogrammi, compiendo una rototraslazione piana.Pagina 6 di 20

Corso di fotogrammetria

a.a. 2004-2005

2

2

1

3

1

3

4

4

Fotogramma sinistro

Fotogramma destro

Fig. 4: sono cerchiati i reperes collimati

Dal punto di vista operativo bene ricordare che ogni volta che si riprende il lavoro dopo essere usciti e rientrati dal programma di restituzione necessario collimare gli start point, ovvero delle marche presenti su entrambi i carrelli che consentono alla strumentazione di ripristinare lorientamento interno precedentemente eseguito. Inoltre, al momento dell