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Droni per la modellazione multiscala 3D del territorio e della città

01TRIRS

A.A. 2020/21

Course Language

Inglese

Course degree

Doctorate Research in Urban And Regional Development - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 15
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Lingua Andrea Maria Professore Ordinario ICAR/06 5 0 0 0 2
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
*** N/A ***    
Valutazione CPD /
Il corso si propone di descrivere gli strumenti, i metodi e le procedure operative per l'utilizzo dei droni (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) per la modellazione della città e del territorio, utilizzando un approccio basato su immagini mediante tecniche Structure from Motion (SFM). Grazie ai recenti metodi avanzati legati alla visione artificiale e alla fotogrammetria digitale, le tecniche SFM consentono di utilizzare in modo efficiente le immagini aeree catturate dai droni per una generazione automatica di: • nuvole di punti dell’oggetto, come quelle realizzate da strumenti di scansione laser; • modelli digitali del terreno (DTM) e modelli digitali della superficie (DSM); • ortofoto, immagini solide (immagini RGBD) e ortofoto solide; • modelli 3D fotorealistici. Utilizzando questi dati, il corso descrive alcune metodologie per: • produrre un GIS 3D completo di territorio, ambiente e città utilizzando un approccio multi-scala basato su diversi livelli di dettaglio (LoD) e standard internazionali (INSPIRE, CityGML); • estrarre dati utili per la conoscenza e la pianificazione urbana
The course aims to describe the instruments, methods and operating procedures for the use of drones (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) for modelling of cities and land, using an approach based on images and Structure from Motion (SFM) techniques. Thanks to recent advanced methods related to computer vision and digital photogrammetry, the SFM techniques allow to efficient use aerial images captured by the drones for an automatic generation of: • points cloud on the object, as made as laser scanning instruments; • digital terrain models (DTM) and digital surface models (DSM); • orthophotos, solid images (RGBD images) and 3D orthophotos; • textured photorealistic 3D models. Using this data, the course describes some methodologies to: • produce a complete 3D GIS of land, environment and cities using a multiscale approach based on different Level of Details (LoD) and international standards (INSPIRE, CityGML); • extract data useful for urban knowledge and planning.
Conoscenze di base sulle scienze fondamentali (matematica, fisica, ecc.) e sul rilevamento, la geomatica e i GIS.
Basic concepts about fundamental sciences (mathematic, physics, etc.), surveying, geopmatics and GIS.
• Introduzione al rilievo metrico 3D in ambito territoriale e urbano (1 h): precisione e accuratezza, scala nominale, sistemi di riferimento e di coordinate; • 3D GIS (2 h): DTM / DSM e modelli densi, entità geometriche 3D in GIS, approccio multi-scala con livelli di dettaglio, standard internazionali (CityGML, INSPIRE); • Droni (1 h): definizione, schema, componenti, sistemi (ala fissa, multicottero, convertiplano); • Processo di fotogrammetria utilizzando immagini di droni (5 h): estrazione dei punti significativi e correlazione automatica, pianificazione del volo, allineamento delle immagini (orientamento relativo), punti di appoggio, compensazione a stelle proiettive del blocco fotogrammetrico, generazione di nuvole dense, estrazione DSM, generazione di ortofoto, generazione di modello a triangoli e tessitura radiometrica; • Dalla nuvola di punti alla modellazione GIS 3D (3 h): generazione DTM, modellazione 3D di alberi, strade alberate, edificio e tetto, generazione di una semplice struttura CityGML; • Applicazioni sperimentali di metodologie per la valutazione della pedonabilità, del paesaggio e dei servizi ecosistemici (3 h).
• Introduction to 3D metrical survey of city and land (1 h): precision and accuracy, nominal scale, reference systems and coordinate systems; • 3D GIS (2 h): DTM/DSM and dense model, geometric 3D entities in GIS, multiscale approach with Levels of Detail, international standards (CityGML, INSPIRE); • Drones (1 h): definition, schema, components, systems (fixed wing, multicopter, VTOL) • Photogrammetry process using drone images (5 h): feature extraction and matching, flight planning, alignment, Ground Control Point, Bundle Block adjustment, dense cloud generation, DSM extraction, orthophoto generation, mesh and texture generation; • From Point Cloud to 3D GIS modelling (3 h): DTM generation, 3D modelling of trees, trees roads, building and roof, generation of a simple CityGML structure; • Experimental applications of methodologies for the evaluation of walkability, landscape and ecosystem services" (3 h).
Modalità mista
Mixed mode
Presentazione report scritto
Written report presentation
P.D.2-2 - Aprile
P.D.2-2 - April


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