Georeferenziazione di immagini

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Introduzione Le immagini telerilevate rappresentano il dato più adatto per la valutazione dei cambiamenti del territorio In base al tipo di applicazione si utilizzano immagini a differente risoluzione geometrica Alla risoluzione geometrica corrisponde una scala di utilizzo nominale

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Introduzione La scelta delle immagini viene fatta in base al tipo di applicazione ed alla relativa scala di lavoro Alcuni esempi: Applicazione Scala Risoluzione immagini Carta della vegetazione 1:100.000 Media Carta climatica 1:1.000.000 Bassa Cartografia di uso del suolo 1:10.000 Alta

Immagini da satellite e da aereo Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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 Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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 Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Esempio immagini da aereo

Esempio immagini da satellite Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Esempio immagini da satellite

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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;

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Errori geometrici distorsione panoramica (le aree lontane dal centro scena risultano compresse geometricamente);

Errori geometrici Errori accidentali Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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 Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Errori geometrici rollio beccheggio deriva

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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 sull’immagine Generalmente per le immagini satellitari si usano polinomiali del primo ordine, per le immagini aeree polinomiali del 2° ordine o superiori

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Polinomiali del 1° ordine (per deformazioni lineari) variazioni di scala rotazioni skew

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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: Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II 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

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione In gvSIG esiste un tool per la georeferenziazione delle immagini nel menu di caricamento di un nuovo file

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Prima si dovrà caricare la base di riferimento nel suo corretto sistema di coordinate e poi l’immagine da georeferenziare La base di riferimento può essere un raster o un vettoriale Scegliere il raster da georeferenziare senza “Utilizzare la georeferenziazione dell’immagine” Il raster si caricherà al centro della vista

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Il raster da georeferenziare si potrà spostare e ridimensionare per allineare il più possibile i due layer con l’apposita toolbar Zoom precedente Sposta l’immagine Zoom successivo Ridimensiona l’immagine

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Dopo aver allineato l’immagine si potranno inserire i punti di controllo (GCP)

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Aggiungere i punti di controllo tramite il pulsante (attivarlo prima di aggiungere ogni punto) Prima scegliere il GCP sul raster da georeferenziare e poi sulla base di riferimento Scegliere punti facilmente riconoscibili e stabili nel tempo come incroci stradali, grandi edifici,… Distribuire uniformemente, ove possibile, i punti sull’immagine (da 4 a 10 in base alle distorsioni che presenta l’immagine)

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione E’ possibile attivare le finestre di zoom sul GCP selezionato per posizionarlo con maggior precisione

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Normalmente l’ordine della trasformazione implica la scelta di un numero minimo di punti di controllo gvSIG effettua solo trasformazioni del primo ordine 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)

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Lo misura dell’errore di georeferenziazione è indicata nell’ultimo campo della tabella dei GCP Se necessario si può eliminare il punto con il maggior errore residuo (RMS) Oppure eliminare tutti i GCP

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Georeferenziazione Una volta definiti i punti di controllo si potrà ricampionare l’immagine con il pulsante Accetta Non si può scegliere il tipo di ricampionamento, l’ordine di trasformazione e la dimensione del pixel E’ possibile importare o esportare un elenco di GCP precedentemente inseriti

Laboratorio di Sistemi Informativi Territoriali II Esercizio Georeferenziare su base B37410C1.dwg l’immagine satellitare Test.tif