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Scuola di Dottorato IUAV -Dottorato di Ricerca in “Nuove Tecnologie Informazione Territorio – Ambiente” - 4 febbraio 2008 – avvio del lavoro

Scuola di Dottorato IUAV -Dottorato di Ricerca in “Nuove Tecnologie Informazione Territorio – Ambiente” - 4 febbraio 2008 – avvio del lavoro

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  • Il progetto DTMDelta Po Le caratteristiche principali del territorio: la subsidenza, i conflitti di uso del suolo, le rilevanze naturalistiche Obiettivi della ricerca
  • Transcript

    1. <ul><li>DTM “Digitalia” e DTM “Laser-Scanner”: </li></ul><ul><li>ANALISI COMPARATA PER LA RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO </li></ul><ul><li>CON ELEMENTI PER LA COSTRUZIONE DI UNA BASE CONOSCITIVA CONDIVISA </li></ul><ul><li>Obiettivi: </li></ul><ul><li>realizzazione di un Modello Digitale del Terreno del territorio mediante tecnologia laser-scanning, ampiamente applicata per il rilevamento e la modellazione tridimensionale nelle discipline del rischio idrogeologico, con le basi dati tridimensionali disponibili, in particolare il TIN del Progetto Digitalia </li></ul><ul><li>progettazione di una quadro conoscitivo a supporto delle politiche di governo del territorio del Delta del Po, nel quale il DTM Laser è inserito ed integrato con le basi informative esistenti, in funzione della domanda informativa espressa dai numerosi portatori d’interesse e delle tematiche che maggiormente caratterizzano il territorio: sicurezza/difesa del suolo e rischio idraulico, salvaguardia e valorizzazione dell’Ambiente, trend evolutivi dell’uso del suolo </li></ul>PROGETTO PER LA COSTRUZIONE DI UNA BASE CONOSCITIVA SUL DELTA DEL PO
    2. <ul><li>Realizzazione dei Modelli Digitali del Terreno con tecnologia Laser-Scanner (Digital Terrain Model-DTM, Digital Surface Model-DSM) di un’area studio sul Delta del Po </li></ul><ul><li>Collaudo dei Modelli 3D con rilievo topografico GPS </li></ul><ul><li>Confronto tra il modello DTM Laser ed il modello DTM “Digitalia”, realizzato dal CNR di Pisa e disponibile per l’intero territorio nazionale </li></ul><ul><li>Valutazione delle caratteristiche e potenzialità dei modelli da Laser-Scanner nell’analisi e rappresentazione del territorio e nella gestione del rischio idraulico </li></ul><ul><li>Progetto per la realizzazione di una base di conoscenza condivisa del Delta del Po, in grado di connettere i problemi, i dati, gli attori e la relativa domanda di conoscenza, in un sistema integrato di ascolto con caratteristiche geografiche. </li></ul>Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po: fasi
    3. La realizzazione dei Modelli Digitali del Terreno con tecnologia Laser-scanner DSM DTM <ul><li>Emissione di impulsi laser da piattaforma aerea </li></ul><ul><ul><li>Acquisizione di più di 7000 punti/secondo, con densità media dei punti a terra di circa 1 per mq </li></ul></ul><ul><ul><li>Registrazione di più risposte (multi-echo) appartenenti ad un singolo impulso </li></ul></ul>Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po: Postprocessing RILIEVO LIDAR da piattaforma aerea Elaborazione DATI DI NAVIGAZIONE FILTRAGGIO SEGMENTAZIONE E MODELLAZIONE 3D DTM (Digital Terrain Model) DSM (Digital Surface Model)
    4. Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po
    5. Post-processing, editing e collaudo dei dati Laser <ul><li>I dati LIDAR sono stati oggetto di ulteriore elaborazione, finalizzata alla </li></ul><ul><li>importazione, mosaicatura e riclassificazione dei dati grid in ambiente GIS, per consentire una efficace utilizzazione dei prodotti finali con i software più comuni in commercio (ArcGis-3DAnalyst, MapInfo-Vertical Mapper) </li></ul><ul><li>elaborazione DTM (CGR-Blom) Laser finalizzata al confronto con il DTM derivato dal Progetto Digitalia </li></ul><ul><li>E’ stata inoltre verificata l’accuratezza altimetrica e planimetrica dei dati LIDAR e del DTM “Digitalia” mediante esecuzione del rilievo con tecnologia satellitare di una serie di punti di controllo a terra (GCP), in varie tipologie di aree di controllo, ed analisi delle differenze altimetriche e planimetriche tra GCP e modelli tridimensionali </li></ul>Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po
    6. Il collaudo <ul><li>Aree di controllo: 2 aree pianeggianti, un edificio, area ad elevata pendenza (argine fluviale) </li></ul><ul><li>Rilievo GPS di alta precisione </li></ul><ul><li>Calcolo degli scarti tra GCP e DTM/DSM </li></ul><ul><li>Il rilievo laser-scanning effettuato dalla CGR Parma presenta una accuratezza altimetrica inferiore a 15 cm per le aree pianeggianti mentre l’accuratezza planimetrica è coerente con le specifiche. </li></ul><ul><li>Il DSM è stato inoltre in grado di descrivere adeguatamente gli edifici esistenti , dal punto di vista altimetrico e planimetrico. </li></ul><ul><li>Il test di collaudo su aree ad elevata pendenza, ha invece evidenziato un errore maggiore nelle misure, pari ad un massimo di 58 cm per pendenze pari a 15%. </li></ul>Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po: AREA 1
    7. Caratteristiche DTM Digitalia <ul><li>Il DTM Digitalia : </li></ul><ul><li>Deriva da rilievo aerofotogrammetrico 1983/84 ed una successiva stereorestituzione per l’implementazione della CTRN (livelli 10 e 11, altimetria e punti quota) </li></ul><ul><li>Precisione in altezza su terreno scoperto superiore a 1 metro, spaziatura della griglia consigliata è pari a 10 m, </li></ul><ul><li>Non riporta alcune delle linee di discontinuità o break lines (ad esempio gli argini) </li></ul>Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po:
    8. Confronto DTM Laser e DTM Digitalia Sovrapposizione DSM, punti DTM e GCP Punti con errore superiore a 10 cm <ul><li>Premessa: </li></ul><ul><li>differente metodologia con cui i DTM sono ottenuti. Da un lato, infatti, le nuove tecnologie, caratterizzate da una sovrabbondanza di dati e da una restituzione finale fortemente automatizzata. Dall’altra il processo di fotointerpretazione e restituzione che caratterizza l’elaborazione del DTM da cartografia </li></ul><ul><li>differente periodo di realizzazione e di aggiornamento: il TIN Digitalia deriva principalmente da punti quotati della CTR aggiornata al 1984 </li></ul><ul><li>differente precisione e costi di realizzazione, molto più elevati per un DTM da rilievo LIDAR </li></ul><ul><li>evoluzione del territorio, soggetto al fenomeno della subsidenza </li></ul>DTM LASER – DTM DIGITALIA = DIFFERENZA TRA DTM La differenza media di quota tra DTM Laser e DTM Digitalia è circa 49 cm Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po: DTM DIGITALIA DTM LASER -0.495 0.903 13.888 -9.215 Variazioni altimetriche dell’intera area di studio Media (m) STDV (m) Max (m) Min (m)
    9. Sovrapposizione DSM, punti DTM e GCP Punti con errore superiore a 10 cm Le maggiori differenze sono rilevate lungo gli argini, nelle aree industriali ed urbane Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po
    10. Le potenzialità dei dati Laser <ul><li>Migliore interpretazione della reale morfologia </li></ul><ul><li>Elevata accuratezza nella rappresentazione di opere e manufatti di particolare interesse (argini, zone industriali) </li></ul><ul><li>Integrazione con ortofoto a grande scala, per una più efficace rappresentazione del territorio </li></ul>Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po:
    11. Le potenzialità dei dati Laser <ul><li>Migliore capacità di lettura delle trasformazioni del tessuto urbano </li></ul><ul><li>Contabilizzazione delle volumetrie dell’edificato e delle biomasse </li></ul>Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po: 660247 140512 VOLUME (m 3 ) AREA (m 2 ) 75541 22618 VOLUME (m 3 ) AREA (m 2 )
    12. Le potenzialità dei dati Laser <ul><li>Gestione del rischio idraulico </li></ul>Stato delle arginature Simulazione di esondazione Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po:
    13. Le potenzialità dei dati Laser Mappatura del rischio idraulico Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po: Basso Campi coltivati Basso Ruderi e manufatti vari Medio Tettoie e baracche Medio Stalle e allevamenti Alto Chiese Alto Edifici industriali Alto Scuole Elevato Ospedali Elevato Edifici civili GRADO DI RISCHIO TIPOLOGIA EDIFICATO
    14. Un quadro conoscitivo a supporto delle politiche di governo Progettazione di un quadro conoscitivo a supporto delle politiche di governo del territorio del Delta del Po, basato sulla interconnessione tra mappatura dei problemi, identificazione degli attori e dei dati disponibili, e alla costruzione di un sistema integrato di ascolto con caratteristiche geografiche Progetto per la costruzione di una base conoscitiva sul delta del Po:
    15.  
    16.  
    17. OBIETTIVI DEL PROGETTO La domanda di conoscenza dettagliata e sistematica del territorio e delle problematiche ambientali espressa dalla platea degli Attori che operano sul territorio, sia pubblici che privati, è in continua crescita,  sia per la spinta che in tal senso produce il nuovo quadro normativo a livello regionale e non solo, (cfr. la Legge Regionale urbanistica 11/2004 che impone la realizzazione di quadri conoscitivi complessi per i 581 Comuni), sia  per la domanda diffusa di conoscenza dei problemi territoriali e ambientali espressa dalla società civile, anche nella prospettiva dei modelli di Governance del territorio. L’idea che si intende verificare è quella della possibile attivazione partenariata di un “ Servizio di monitoraggio del territorio e dell’ambiente a bassa quota ”. <ul><li>Enti Locali </li></ul><ul><li>Consorzi di Comuni </li></ul><ul><li>Province, Regioni, Comunità montane </li></ul><ul><li>Aato </li></ul><ul><li>Studi professionali </li></ul><ul><li>ecc. </li></ul>
    18.  
    19. Ministero delle Infrastrutture - Magistrato alle Acque di Venezia Regione del Veneto – Segreteria Regionale Lavori Pubblici Università IUAV di Venezia - Dipartimento e Facoltà di Pianificazione del Territorio CNR Ibimet CNR - ISMAR E.I.L. Systems-Avioportolano Italia Planetek Italia srl Te.Ma. Snc Terrasystem e con la collaborazione di ARI Associazione Radioamatori Italiani e di I.I.I. Iniziative Industriali Italiane IL PROGETTO E I SOGGETTI COINVOLTI
    20. <ul><li>IL SISTEMA RAWAS </li></ul><ul><li>Il sistema RAWAS (settore A) è composto da una piattaforma aerea che consente: </li></ul><ul><li>l'acquisizione di immagini video nel campo del visibile e dell'infrarosso mediante sensori elettro-ottici montati su una piattaforma giro-stabilizzata; </li></ul><ul><li>l'acquisizione dei dati GPS relativi sia alla posizione che agli assetti del velivolo (coordinate geografiche, quota, velocità, rotta data ed ora); </li></ul><ul><li>la trasmissione a terra in tempo reale delle immagini video e dei dati di posizione del velivolo; </li></ul><ul><li>- collegamento voce con le stazioni remote del sistema per espletare alla interattività della missione di volo con le azioni coordinate di terra sull’evento monitorato. </li></ul>
    21. <ul><li>Campi di applicazione: </li></ul><ul><li>osservazione diurna di eventi d’interesse generale, sicurezza, giornalismo; </li></ul><ul><li>rilevamento per valutazioni su eventi calamitosi naturali o incidentali; </li></ul><ul><li>ricerca per soccorso e interventi di salvataggio; </li></ul><ul><li>controllo della viabilità sulle maggiori arterie di traffico; </li></ul><ul><li>controllo frontiere e coste. </li></ul>
    22.  
    23. Schematizzando al massimo, il servizio puo’ consistere nell’utilizzo di un velivolo leggero a basso costo e di facile impiego specificamente concepito per tale tipologia di attività, in grado di sorvolare a bassa e bassissima quota aree critiche e sensibili, con un set opportuno di sensori in grado di leggere e restituire caratteristiche significative degli oggetti (edifici, infrastrutture di viabilità, vegetazione, rete idrografica, agglomerati produttivi,…) e dei fenomeni osservati. I tematismi da monitorare con missioni di volo a cicli frequenti e sistematici sono diversi e numerosi: ricognizione di discariche, localizzazione di siti inquinati, rilevamento di situazioni edilizie residenziali e produttive, aggiornamento speditivo di cartografia tecnica numerica, osservazione di aree a forte valenza ambientale, monitoraggio di aree a rischio idrogeologico, di frane, di viabilità, ecc. e l’elenco potrebbe essere ancora molto lungo.
    24. <ul><li>LE CARATTERISTICHE DEL SISTEMA: </li></ul><ul><li>velivolo a basso costo </li></ul><ul><li>grande facilità di impiego </li></ul><ul><li>pensato e realizzato per il monitoraggio del territorio e dell’ambiente </li></ul><ul><li>grande flessibilità nell’utilizzo di un’ampia gamma di sensori (telecamera, camera nel visibile, multispettrale, termico, ecc…) con ampia possibilità di integrazione e di sviluppo degli stessi. </li></ul>
    25. I FILMATI
    26. PROGETTO MONITOR SKY ARROW Thermal Camera Multi-spectral Camera Data collection system Laser Altimeter GPS receiver SENSORISTICA MONTATA A BORDO
    27. PROGETTO MONITOR SKY ARROW Pianificazione dei voli
    28. PROGETTO MONITOR SKY ARROW NIKON – true color
    29.  
    30.  
    31. PROGETTO MONITOR SKY ARROW FLIR - termico
    32. <ul><ul><li>1. CARTA DELL’USO DEL SUOLO </li></ul></ul><ul><ul><li>2. ANALISI DELL’URBANIZZATO IN CLASSI </li></ul></ul><ul><ul><li>3. ANALISI DEL NON URBANIZZATO IN CLASSI </li></ul></ul><ul><ul><li>4. INDICE DI IMPERMEABILIZZAZIONE </li></ul></ul><ul><ul><li>5. STRESS VEGETAZIONE </li></ul></ul><ul><ul><li>6. ANALISI MULTI-TEMPORALE </li></ul></ul><ul><ul><li>7. AGGIORNAMENTO DELLA CTRN </li></ul></ul><ul><ul><li>8. ANALISI TERMICHE E MAPPATURA DEL TERRITORIO INCROCIATA CON IL MULTISPETTRALE </li></ul></ul><ul><ul><li>I PRODOTTI OTTENIBILI: </li></ul></ul>
    33.  
    34. NDVI QUANTITA’ BIOMASSA
    35. ANALISI MULTI-TEMPORALE Ortofoto 2000 Ortofoto 2003 Immagine Sky Arrow 2006
    36. AGGIORNAMENTO DELLA CTRN Nuovi edifici e infrastrutture
    37. ANALISI TERMICHE E MAPPATURA DEL TERRITORIO INCROCIATA CON IL MULTISPETTRALE L’andamento delle temperature all’interno della classe “Edifici Industriali”
    38. STRATI DI BASE Ortofoto Edificato Rete viaria Civici Rete idrografica TEMI PRODOTTI DALLO SKY ARROW Estrazione classi urbano Classificazione land cover Immagini infrarosso Immagini nel visibile Mappatura del termico
    39. Sky Arrow ERA (Environmental Research Aircraft ) Antenne per Attitude GPS Surface T Dew Point T Telecamera Pressure Sphere Temperatura Fast Response Temperatura Low Response Antenna Novatel GPS Analizzatore IRGA PC Unità GPS Elettronica Switch BOX
    40. <ul><li>Determinazione quantitative di un ampio spettro di composti organici (VOC), in particolare composti ‘nocivi’ quali benzene, benzopirene, formaldeide, butadiene </li></ul><ul><li>Composti organici sono prodotti da: </li></ul><ul><li>Traffico veicolare </li></ul><ul><li>Impianti petroliferi </li></ul><ul><li>Stoccaggio/movimentazione materie con solventi </li></ul>

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