L’ORTOFOTO SOLIDA DI PRECISIONE A GRANDISSIMA SCALA IN AMBITO URBANO

The integration of DDSM geometric data (e.g. point clouds acquired using a laser scanner) with image radiometric data offers a set of new surveying products: e.g. the Solid Image and the True Orthophoto. A new innovative concept, born from the integration of a DDSM with high quality digital images, recently developed at the Politecnico di Torino, is the Solid True Orthophoto. The Solid True OrthoPhoto (STOP) can be used in many surveying applications to determine, in real time, the position of any point in a 3D reference system, using a normal PC or to carry out correct three-dimensional measurements (lines, areas, volumes, angles, .), by just selecting some points on the image. In addition, with the Solid Image, even unskilled users can easily plot profiles, sections and plans using simple drawing functions, and can generate stereo models and realistic 3D models. A large scale map in urban application of these new surveying techniques is shown. Introduzione Le tecniche informatiche hanno rivoluzionato negli ultimi decenni il modo di intendere il concetto di rappresentazione del territorio, dell’edificato e delle infrastrutture. Secondo una prassi ormai consolidata, la progettazione urbanistica e civile che opera sul territorio, avviene utilizzando software che permettono di sostituire l’approccio classico con autentici ambienti di sviluppo progettuale e visualizzazione tridimensionali. Tali strumenti richiedono una serie di informazioni approfondite sulle stato attuale della zona studiata al fine di proporne soluzioni progettuali adeguate. Queste informazioni sono definite mediante operazioni di rilievo e rappresentazione che descrivono correttamente la realtà (fisica) mediante informazioni legate alla sua forma (intesa in senso metrico), acquisite con una certa scala nominale di rappresentazione (e quindi con un livello di dettaglio e una precisione definiti), vestita con il suo effettivo contenuto materico (colore). In questo modo si realizza un efficace rappresentazione del territorio comprensiva di tutte le caratteristiche utili al progettista che non può prescindere, per completezza, dalla terza dimensione. Per quanto tali modelli 3D risultino affascinanti e d’impatto visivo, il loro utilizzo si ferma sostanzialmente all’aspetto documentale mettendo a disposizione dell’utente la possibilità di osservare l’oggetto sullo schermo di un computer, senza poterne interrogare il contenuto metrico (lettura coordinate, misura di angoli, distanze, volumi ecc.), né realizzare semplici restituzioni o inserire commenti e promemoria nello spazio tridimensionale del modello. Tali possibilità sono solamente fornite da complessi e costosi per la progettazione civile ed architettonica che risultano poco adatti per affrontare tematiche di rilevamento. Non dimentichiamo inoltre che i formati standard (come il VRML) richiedono una mole di dati memorizzati per realizzare questi modelli spesso molto elevata che necessita di PC ad elevate prestazioni per una fluida visualizzazione, limitandone ancora di più la piattaforma di utilizzo. L’ortofoto di precisione e l’immagine solida Gli autori (Dequal et al, 2002), nel tentativo di fornire un prodotto che coniugasse il rigore metrico e la rappresentazione fotografica alla semplicità di utilizzo, hanno proposto l’ortofoto di precisione. Essa è un’ortofoto in cui sono corrette tutte le deformazioni prospettiche residue dovute a discontinuità dell’oggetto mediante un modello digitale denso (DDEM = Dense Digital Elevation Model) spesso acquisito con scansioni laser e un approccio multi-immagine (in modo da ricercare l’informazione cromatica delle zone defilate in un’immagine all’interno delle altre immagini dell’intero blocco fotogrammetrico). Questo prodotto è semplicemente visualizzabile mediante PC a basso costo, è immediatamente comprensibile dagli esperti di settore che possono utilizzarla secondo i loro fini. Il limite dell’ortofoto di precisione risiede nel contenuto metrico che è in grado di racchiudere: rigoroso, uniforme su tutta l’immagine (risoluzione costante e precisione definita), ma solamente bidimensionale. La memorizzazione dell’informazione tridimensionale per mezzo di una rappresentazione in forma di immagine digitale è stata proposta (Bornaz et al., 2003) alcuni anni fa, con il nome di immagine solida: in essa, ad un’immagine digitale classica (prospettica, non ortorettificata, RGB) viene aggiunta una matrice numerica (avente la stessa dimensione e la stessa risoluzione) che contiene l’informazione metrica tridimensionale ottenuta mediante laser scanner terrestre. La visualizzazione dell’immagine solida appare all’utente come una semplice immagine fotografica dell’oggetto rilevato, e pertanto non sono necessarie strumentazioni speciali né addestramenti specifici per essere in grado di interpretarla correttamente. L’informazione tridimensionale nascosta appare solamente quando si muove il cursore all’interno dell’immagine digitale rendendo disponibili, mediante semplici funzioni la misurazione di angoli, distanze aree e volumi e quant’altro. L’idea dell’ortofoto solida di precisione nasce dall’immagine solida, tentando di colmarne l’unico limite apparente: la visualizzazione prospettica che nasconde la terza dimensione, in certi casi, può trarre in inganno l’operatore in quanto non contiene informazioni sulle zone nascoste e il livello di dettaglio varia in funzione della distanza della porzione di oggetto considerata e il centro di presa dell’immagine fotografica. L’ortofoto solida di precisione sintetizza i pregi dei due prodotti appena descritti. Essa si configura come la fusione del contenuto metrico bidimensionale e cromatico dell’ortofoto di precisione con il contenuto tridimensionale di un DDEM dell’oggetto rappresentato. La necessità di possedere un DDEM non costituisce un vero problema, in quanto esso è richiesto per la produzione dell’ortofoto di precisione, e quindi già disponibile come sotto prodotto. Definizione di ortofoto solida di precisione L’ortofoto solida di precisione (OSP) è definita come una ortofoto di precisione alla quale viene aggiunta una matrice contenente l’informazione ottenuta dal DDEM, utilizzato per produrla. Sia data un’ortofoto di precisione che per sua natura è correttamente georeferenziata in un sistema di riferimento noto. Si conoscono per esempio: • Le coordinate (x0, y0) nel sistema di riferimento utilizzato del centro del pixel in altro a sinistra dell’immagine, ovvero in posizione (1,1) all’interno della matrice immagine ; • La dimensione del pixel dell’ortofoto in unità metriche (d). Ne consegue che l’individuazione di un pixel in posizione (c, r) all’interno della matrice dell’ortofoto permette di determinarne le coordinate planimetriche, secondo la nota relazione [1].