Analisi di immagini aerofotogrammetriche e telerilevate per la caratterizzazione qualitativa e quantitativa di ecosistemi forestali e della loro evoluzione
Creators: name: Mognol, Alessandro <1977>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2007
Subjects: ICAR/06 Topografia e cartografia

description: L’obiettivo della tesi riguarda l’utilizzo di immagini aerofotogrammetriche
e telerilevate per la caratterizzazione qualitativa e quantitativa di ecosistemi
forestali e della loro evoluzione. Le tematiche affrontate hanno riguardato, da una
parte, l’aspetto fotogrammetrico, mediante recupero, digitalizzazione ed
elaborazione di immagini aeree storiche di varie epoche, e, dall’altra, l’aspetto
legato all’uso del telerilevamento per la classificazione delle coperture al suolo.
Nel capitolo 1 viene fatta una breve introduzione sullo sviluppo delle nuove
tecnologie di rilievo con un approfondimento delle applicazioni forestali; nel
secondo capitolo è affrontata la tematica legata all’acquisizione dei dati
telerilevati e fotogrammetrici con una breve descrizione delle caratteristiche e
grandezze principali; il terzo capitolo tratta i processi di elaborazione e
classificazione delle immagini per l’estrazione delle informazioni significative.
Nei tre capitoli seguenti vengono mostrati tre casi di applicazioni di
fotogrammetria e telerilevamento nello studio di ecosistemi forestali.
Il primo caso (capitolo 4) riguarda l’area del gruppo montuoso del Prado-
Cusna, sui cui è stata compiuta un’analisi multitemporale dell’evoluzione del
limite altitudinale degli alberi nell’arco degli ultimi cinquant’anni. E’ stata
affrontata ed analizzata la procedura per il recupero delle prese aeree storiche,
definibile mediante una serie di successive operazioni, a partire dalla
digitalizzazione dei fotogrammi, continuando con la determinazione di punti di
controllo noti a terra per l’orientamento delle immagini, per finire con
l’ortorettifica e mosaicatura delle stesse, con l’ausilio di un Modello Digitale del
Terreno (DTM). Tutto ciò ha permesso il confronto di tali dati con immagini
digitali più recenti al fine di individuare eventuali cambiamenti avvenuti
nell’arco di tempo intercorso.
Nel secondo caso (capitolo 5) si è definita per lo studio della zona del
gruppo del monte Giovo una procedura di classificazione per l’estrazione delle
coperture vegetative e per l’aggiornamento della cartografia esistente – in questo
caso la carta della vegetazione. In particolare si è cercato di classificare la
vegetazione soprasilvatica, dominata da brughiere a mirtilli e praterie con
prevalenza di quelle secondarie a nardo e brachipodio. In alcune aree sono inoltre
presenti comunità che colonizzano accumuli detritici stabilizzati e le rupi
arenacee. A questo scopo, oltre alle immagini aeree (Volo IT2000) sono state
usate anche immagini satellitari ASTER e altri dati ancillari (DTM e derivati), ed
è stato applicato un sistema di classificazione delle coperture di tipo objectbased.
Si è cercato di definire i migliori parametri per la segmentazione e il
numero migliore di sample per la classificazione. Da una parte, è stata fatta una
classificazione supervisionata della vegetazione a partire da pochi sample di
riferimento, dall’altra si è voluto testare tale metodo per la definizione di una
procedura di aggiornamento automatico della cartografia esistente.
Nel terzo caso (capitolo 6), sempre nella zona del gruppo del monte Giovo,
è stato fatto un confronto fra la timberline estratta mediante segmentazione ad
oggetti ed il risultato di rilievi GPS a terra appositamente effettuati. L’obiettivo è
la definizione del limite altitudinale del bosco e l’individuazione di gruppi di
alberi isolati al di sopra di esso mediante procedure di segmentazione e
classificazione object-based di ortofoto aeree in formato digitale e la verifica sul
campo in alcune zone campione dei risultati, mediante creazione di profili GPS
del limite del bosco e determinazione delle coordinate dei gruppi di alberi isolati.
I risultati finali del lavoro hanno messo in luce come le moderne tecniche di
analisi di immagini sono ormai mature per consentire il raggiungimento degli
obiettivi prefissi nelle tre applicazioni considerate, pur essendo in ogni caso
necessaria una attenta validazione dei dati ed un intervento dell’operatore in
diversi momenti del processo.
In particolare, le operazioni di segmentazione delle immagini per
l’estrazione di feature significative hanno dimostrato grandi potenzialità in tutti e
tre i casi. Un software ad “oggetti” semplifica l’implementazione dei risultati
della classificazione in un ambiente GIS, offrendo la possibilità, ad esempio, di
esportare in formato vettoriale gli oggetti classificati. Inoltre dà la possibilità di
utilizzare contemporaneamente, in un unico ambiente, più sorgenti di
informazione quali foto aeree, immagini satellitari, DTM e derivati.
Le procedure automatiche per l’estrazione della timberline e dei gruppi di alberi
isolati e per la classificazione delle coperture sono oggetto di un continuo
sviluppo al fine di migliorarne le prestazioni; allo stato attuale esse non devono
essere considerate una soluzione ottimale autonoma ma uno strumento per
impostare e semplificare l’intervento da parte dello specialista in
fotointerpretazione.