Georeferenziazione di immagini

Immagini da satellite e da aereo Le immagini vengono generalmente acquisite da satellite o da aereo Vantaggi delle immagini satellitari rispetto a quelle aeree: minori distorsioni geometriche effetti di diffrazione ridotti (luminosità costante) costi di acquisizione inferiori facilità di confronto tra immagini della stessa area di territorio Le immagini aeree permettono tuttavia una ripresa personalizzata (ora di ripresa, risoluzione geometrica, sensore, riprese oblique,…)

Immagini da satellite e da aereo 60° 2° Il minore angolo di vista del satellite e la maggiore stabilità della sua orbita riducono le distorsioni geometriche presenti nell’immagine

Esempio immagini da aereo

Esempio immagini da satellite

Errori geometrici Esistono due diversi tipi di errori geometrici presenti nelle immagini telerilevate: Errori sistematici caratteristici del sistema di ripresa del sensore, prevedibili e corretti alla fonte rotazione terrestre durante la ripresa; variazioni della velocità dello specchio dello scanner;

Errori geometrici distorsione panoramica (le aree lontane dal centro scena risultano compresse geometricamente);

Errori geometrici Errori accidentali dipendenti dal movimento della piattaforma (aereo) e dalla morfologia del terreno; vengono corretti tramite punti di controllo a terra variazioni di quota

Errori geometrici rollio beccheggio deriva

Georeferenziazione La conoscenza degli errori geometrici presenti nelle immagini, satellitari o aeree, consente di correggere gli stessi durante il processo di georeferenziazione La georeferenziazione consiste nell’associare a punti riconoscibili nell’immagine delle coordinate note in un sistema di riferimento predefinito (UTM, Gauss-Boaga, …) Tale trasformazione avviene tramite delle polinomiali con ordine dipendente dal tipo di deformazione da applicare sull’immagine

Georeferenziazione La georeferenziazione introduce sempre degli errori (RMS Error) Si dovrà scegliere l’ordine della trasformazione in modo da minimizzare il RMSE All’aumentare dell’ordine della trasformazione sarà necessario un numero maggiore di GCP (Ground Control Points) sull’immagine Generalmente per le immagini satellitari si usano polinomiali del primo ordine, per le immagini aeree polinomiali del 2° ordine o superiori

Georeferenziazione Polinomiali del 1° ordine (per deformazioni lineari) variazioni di scala rotazioni skew

Georeferenziazione Polinomiali di ordine superiore (per deformazioni non lineari) Le polinomiali di ordine superiore al primo rappresenteranno anche le deformazioni di ordine inferiore 2° ordine 3° ordine

Georeferenziazione

Georeferenziazione Il ricampionamento dell’immagine da georeferenziare permette il riallineamento dei pixel GCPs immagine da georeferenziare GCPs cartografia di riferimento

Georeferenziazione Esistono tre algoritmi per il ricalcolo dei pixel: Nearest neighbour Il pixel in output (verde) assume il valore di quello più vicino nell’immagine trasformata Bilinear resampling Il pixel in output assume il valore interpolato dei 4 più vicini nell’immagine trasformata Cubic convolution Il pixel in output assume il valore interpolato dei 16 più vicini nell’immagine trasformata

Georeferenziazione Normalmente l’ordine della trasformazione implica la scelta di un numero minimo di punti di controllo Ordine trasformazione N° GCP 1° 3 (almeno 4 per valutare l’errore) 2° 6 (almeno 7 per valutare l’errore) 3° 10 (almeno 11 per valutare l’errore)

Criteri di scelta e posizionamento dei GCP Metodi di Acquisizione e Georeferenziazione della cartografia - Georeferenziazione Criteri di scelta e posizionamento dei GCP Premesso che le coordinate delle varie celle del raster sono calcolate a partire da quelle dei GCP mediante interpolazione si ha che i criteri per il miglior posizionamento dei GCP sono: massima omogeneità di distribuzione massima copertura dell’area di interesse.

Lo scarto fra i due valori è chiamato residuo. Metodi di Acquisizione e Georeferenziazione della cartografia - Georeferenziazione Per determinare se la trasformazione è stata accurata o meno, vengono usate delle funzioni di mappatura dette “inverse” ( in quanto ricalcolano le coordinate terreno dei GCP a partire da quelle raster e le confrontano con quelle imposte dall’utente). Lo scarto fra i due valori è chiamato residuo. Il software GIS calcola due tipi di errore: L’accuratezza per ogni GCP attraverso un valore residuo x,y L’accuratezza globale della trasformazione attraverso il cosiddetto Errore Quadratico Medio (RMS Error), che può essere espresso in coordinate terreno o raster. Una regola pratica per ottenere buoni risultati nel georiferimento è quella di mantenere sempre l’RMSE minore della dimensione della cella del raster.