Misure radar satellitari con la Tecnica dei Permanent Scatterers: dall’analisi territoriale al singolo edificio Stefano CESPA, Alessandro FERRETTI, Chiara GERVASILa tecnica dei diffusori permanenti (Permanent Scatterers, PS) è uno strumento operativo estremamente efficace per il monitoraggio di fenomeni di deformazione della superficie terrestre con precisione millimetrica, basato sull’impiego di serie temporali d’immagini radar satellitari di tipo SAR (Synthethic Aperture Radar). Evoluzione dell’interferometria differenziale, di cui supera i principali limiti, l’algoritmo della Tecnica PS è un brevetto del Politecnico di Milano frutto di oltre 15 anni di ricerca nel campo dell’elaborazione numerica dei segnali radar. La peculiarità della Tecnica PS risiede nella capacità di individuare al suolo dei bersagli radar (i PS), corrispondenti tipicamente a edifici, infrastrutture, pali, antenne, affioramenti rocciosi che presentano caratteristiche elettromagnetiche costanti nel tempo e risultano essere immuni dai fenomeni di decorrelazione temporale. I PS costituiscono una sorta di rete geodetica “naturale” di punti di misura, con una densità spaziale che può superare le centinaia di unità per Kmq, soprattutto in area urbana. Per ciascuno dei PS è possibile ricostruire la storia delle deformazioni, a partire dal 1992, con precisione millimetrica (per i punti migliori: deviazione standard di 1-3 mm sulla singola misure e di 0.1-0.5 mm/anno sul trend delle velocità medie di deformazione). Poiché le immagini SAR utilizzate coprono aree di migliaia di Kmq, la potenzialità che ne segue è quella di poter condurre analisi sia su scala locale, fino al singolo edificio, sia su scala regionale. Le principali applicazioni di analisi e monitoraggio sono quindi: - subsidenze o sollevamenti; numerosi progetti di elaborazione hanno messo in luce, in molte aree di interesse, la presenza di diversi fenomeni di deformazione superficiale sia di origine naturale, sia generati da interventi quali prelievi di acqua, di gas o idrocarburi dal sottosuolo. - fenomeni franosi e di instabilità di versante; pur in ambiente tradizionalmente poco favorevole all’approccio interferometrico, è spesso possibile individuare PS su versanti instabili e misurare movimenti, al fine di identificare fenomeni lenti ed estesi (ad esempio deformazioni gravitative profonde) talvolta non noti o per una riclassificazione delle aree instabili. - faglie sismiche e aree vulcaniche; il monitoraggio radar da satellite può fornire informazioni sulla disposizione e sulla dinamica di fagli sismiche (interessanti i risultati ottenuti nell’area della baia di San Francisco) e sugli edifici vulcanici, utili per la Protezione Civile, soprattutto in zone edificate a elevato rischio, così numerose in Italia - analisi della stabilità di singoli edifici: beni architettonici, edifici pubblici o privati, infrastrutture quali viadotti o condotte forzate, possono essere analizzati e monitorati per verificare ad esempio eventuali deformazioni dovute ad interventi sulla struttura o sul terreno nelle adiacenze. Per le sue caratteristiche, la Tecnica PS si integra perfettamente con i tradizionali sistemi di monitoraggio quali livellazioni ottiche e misure GPS, inoltre, la possibilità di organizzare i risultati in un database, ne permette una facile integrazione ed utilizzo inambiente GIS. Una prima parte descrittiva degli aspetti teorici dell’algoritmo di analisi introdurrà alla successiva esposizione di una serie di esempi pratici di monitoraggio di varie tipologie di fenomeni, sia a livello regionale sia localizzate a piccole realtà territoriali.
Analisi multitemporale di immagini satellitari per la determinazione del campo superficiale di velocità di ice-streams in AntartideGabriele BITELLI, Massimo FREZZOTTI, Luca GUSELLA, Francesco MANCINI, Ivano PINOIl lavoro descrive l’utilizzo di immagini satellitari Landsat, disponibili su un periodo di oltre 30 anni (1972-2001), ai fini della determinazione del campo superficiale di velocità di alcuni ice-streams in Antartide (settore Pacifico). Vengono illustrate le tecniche di pretrattamento dei dati satellitari precedenti l’analisi per correlazione, del tipo area based, che, applicata a coppie di immagini, consente di determinare le velocità superficiali di ice-streams e di altri corpi in movimento. Lo scopo del lavoro è quello di automatizzare, per quanto possibile, l’intera procedura e giungere alla messa a punto di una metodologia di monitoraggio in grado di fornire parametri relativi alla dinamica di aree glaciali del continente antartico, parametri utili nel contesto della ricerca sull’evoluzione delle calotte polari e quindi nel più ampio campo dello studio dei mutamenti globali.
Navigazione geodetica o navigazione senza filtro di kalman Alberta ALBERTELLA, Barbara BETTI, Fernando SANSÒ, Vincenza TORNATORE Da sempre si è ritenuto il filtro di Kalman un’ottima alternativa alle soluzioni minimi quadrati anche per stime richieste non in tempo reale: ciò è principalmente dovuto all’insostenibile carico numerico che la soluzione minimi quadrati necessariamente implica. In questo lavoro dimostriamo che con semplici accorgimenti è possibile raggiungere soluzioni minimi quadrati equivalenti sia in termini di valori stimati che in termini di carico numerico richiesto.
Georeferenziazione fotogrammetrica automatica in applicazioni Mobile Mapping Riccardo RONCELLA Gianfranco FORLANI Alberto VARINIUno dei principali problemi nelle applicazioni cinematiche GPS di precisione è la perdita del segnale in prossimità di alberi o edifici, nell’attraversamento di sottopassi, etc. Per eliminare questa vulnerabilità e per una miglior determinazione di pitch e roll, nel Mobile Mapping si affianca al GPS un sistema di navigazione inerziale. Spesso le interruzioni sono molto brevi (meno di 100 m): in tali casi, una alternativa al sistema inerziale è orientare le immagini con una strategia puramente fotogrammetrica. Questa soluzione, implementata per consentire al veicolo rilevatore in sviluppo presso l’Università di Parma,che ancora non dispone di un INS, di superare i non troppo prolungati, ha in realtà possibilità di impiego anche nei sistemi dotati di INS e permette di migliorare la stima dei parametri di orientamento ricavati dai dati GPS, se applicata in modalità ISO (Integrated Sensor Orientation). Il metodo si articola in due fasi: un orientamento relativo automatico “per concatenamento” della sequenza di immagini, in cui i punti omologhi sono riconosciuti tramite correlazione di immagini e la stima e l’applicazione di vincoli geometrici proiettivi; l’orientamento assoluto “a sbalzo” della sequenza, partendo dai dati calcolati con GPS agli estremi. Le principali difficoltà (che rappresentano al contempo l’aspetto di maggior interesse dal punto di vista teorico) sono dovute alle condizioni di presa sfavorevoli, alla tessitura delle immagini, alla propagazione degli errori di stima.
Test di precisione di un veicolo rilevatore. Alberto VARINI, Gianfranco FORLANI, Riccardo RONCELLA Presso il Dipartimento di Ing. Civile dell’Università di Parma è stato avviato da giugno 2003 lo sviluppo di un veicolo per il Mobile Mapping, con l’intento di acquisire competenze ed esperienze per applicazioni nei settori del catasto stradale e della manutenzione delle pavimentazioni stradali. Un furgone è stato attrezzato con due telecamere frontali e due ricevitori GPS disposti longitudinalmente. Determinando posizione e assetto dei sensori in un sistema di riferimento legato al veicolo è possibile ricavare ad ogni istante di scatto, trascurando l’angolo di rollio, i parametri di orientamento esterno delle immagini a partire dalle posizioni ottenute dai due GPS. Un programma appositamente realizzato importa i parametri di orientamento esterno ed interno delle immagini e consente di muoversi lungo la sequenza misurando punti, distanze ed aree, su coppie sincrone o asincrone. Le capacità operative del sistema nella configurazione attuale sono ovviamente modeste, per la vulnerabilità alla perdita del segnale GPS e, in minor misura, per la mancanza dell’angolo di rollio; si prevede di installare un sistema inerziale non appena saranno disponibili le risorse necessarie. Procedimenti e strumentazione sono stati verificati in varie campagne di rilievo sia all’interno del Campus universitario di Parma sia nei dintorni di Fidenza ottenendo, in condizioni GPS ottime, precisioni di pochi cm nella misura di distanze ed errori massimi inferiori a 20 cm nel posizionamento assoluto.
