Rilievo di un parco urbano con integrazione delle tecniche GNSS, NRTK, Laser Scanner e MMS

Questo articolo riassume l'esperienza dei ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, Aerospaziale, dei Materiali (DICAM) dell'Università di Palermo nell'ambito del rilievo di un parco urbano e la sperimentazione di strumenti, tecniche e metodi innovativi. Da piu di vent'anni il Parco d'Orleans, adiacente il campus Universitario di Palermo, rappresenta un laboratorio all'interno del quale effettuare sperimentazioni di alto livello scientifico. Recentemente, una parte di questo parco è stato intitolato alla memoria di Ninni Cassarà, vice questore della Polizia di Stato e collaboratore di Giovanni Falcone. Esso si estende lungo la parte della campagna palermitana che va dal dal sito archeologico della "Fossa della Garofala" alla circonvallazione interna; conosciuto come il "Giardino d 'Orleans", è stato costruito intorno al 1812 da Luigi Filippo Orleans e occupa una superficie di circa 66 ettari, di cui una grande parte destinata ad agrumi, colture orticole, un ampio giardino paesaggistico e una parte ornamentale e ricreativa adiacente alla zona della villa. Quest'ultima è stata trasformata diverse volte fino al completo abbandono, quando negli anni Cinquanta la Regione Siciliana ha acquisito parte della proprietà. Il parco Ninni Cassarà, di proprietà ora del Comune di Palermo, è stato ridisegnato attraverso una serie di sentieri, piste ciclabili, attrezzature sportive e rappresenta un polmone verde per una città come la nostra che è stata oggetto di notevoli speculazioni edilizie. Per questo studio, inizialmente è stato progettato ed effettuato un rilievo NRTK dei confini, dei percorsi pedonali e ciclabili, delle infrastrutture edilizie a supporto del parco, sfruttando la rete di stazioni permanenti GNSS del DICAM (operativa dal 2007); il rilievo è stato condotto con l'ausilio di un singolo ricevitore rover Leica modello GS15. Preliminarmente al rilievo NRTK, sono stati materializzati e misurati in modalità statica sedici punti di controllo, che sono stati catalogati attraverso specifiche monografie. Per quanto riguarda il rilievo delle essenze arboree, queste ultime rappresentano una porzione sostanziale del parco che è difficile da rilevare, ragionando in termini di elementi caratteristici, considerato che non si possono sempre ricondurre a geometrie semplici (basti pensare alle siepi o agli alberi da fusto). Per raggiungere precisioni elevate, senza ricorrere ad inutili esasperazioni, è stato condotto un rilievo con un ricevitore palmare Trimble modello GeoXH, concentrando lo studio sulla post-elaborazione dei dati grezzi e la valutazione delle precisioni ottenute. Infine, l'indagine è stata completata attraverso l'utilizzo del MMS Topcon modello IPS2. L'obiettivo era quello di integrare le prove GNSS attraverso lo sviluppo anche dei dati laser-scanner e di quelli posizionali georeferenziati, anche al fine di verificare la loro coerenza con i primi dati ottenuti dal rilievo NRTK. Come è noto, il sistema MMS oggetto di studio è costituito da una serie di sensori posti su un mezzo mobile, che permettono di estrarre dati laser-scanner e fotogrammetrici georeferenziati senza l'ausilio di punti di controllo a terra. L'attrezzatura utilizzata in questo lavoro era equipaggiata con sensori di posizione (un ricevitore GNSS, un sensore inerziale IMU che misura l'orientamento della piattaforma e di un odometro che rileva la velocità del veicolo e permette, per brevi distanze, di compensare l'assenza di segnale GNSS) e sensori di cattura delle immagini (telecamere stereoscopiche, camere sferiche e due laser-scanner). L'MMS è stato accompagnato da un sistema di controllo che elabora i dati acquisiti, in modo da orientarli secondo un unico sistema di riferimento e da un opportuno software che può elaborare il posizionamento del veicolo attraverso due criteri: a) in tempo reale, ottenendo una soluzione meno precisa ma utile per la verifica della rilevazione della posizione; b) post-processing: soluzione che permette un calcolo migliore della traiettoria attraverso opportuni algoritmi (es. filtro di Kalman). Nel caso oggetto di studio è stato testato il metodo in post processamento, per potere confrontare con maggiore precisione le traiettorie rispetto ai punti isolati ricavati con il rilievo NRTK. Sono stati ottenuti dai dati laser scanner modelli digitali del terreno significativi che sono stati verificati attraverso un confronto geometrico per scegliere quelli che meglio descrivono il comportamento delle infrastrutture del parco. L'analisi dei risultati del rilievo NRTK rilievo ha portato alla descrizione ed elaborazione di più di 3000 punti. Questi sono stati sottoposti a vari controlli statistici attraverso l'estrazione di grafici a dispersione per ogni valore DOP, attraverso il controllo dei parametri di qualità per le tre coordinate spaziali. L'intervallo di variabilità delle componenti X, Y e Z è stata sempre contenuta all'inteno di pochi centimetri di precisione. L'indagine relativa alle essenze arboree attraverso la correzione EGNOS ha dimostrato la capacità di ottenere un'elevata precisione anche nelle zone che presentano rumore del segnale, con valori caratteristici decimetrici. L'indagine MMS ha permesso di approfondire lo studio sui metodi per il trattamento delle nuvole di punti estratti attraverso sistemi MMS e georeferenziate con tecnologia IMU/GNSS. Questa fase della lavorazione ha confermato le difficoltà presentate a causa della grande quantità di dati. La nuvola di punti è stata sottoposta a rimozione del rumore attraverso le usuali operazioni evitando qualsiasi tipo di campionamento e conseguente perdita di dati. Sono stati isolati alcuni settori rappresentativi della nuvola di punti e sono stati estratti dei profili longitudinali, controllando la consistenza della nuvola con i dati ottenuti dal rilievo NRTK. Infine sono state estratte sezioni con processi automatici e manuali e sono state realizzati modelli digitali sviluppando sezioni trasversali lungo l'asse longitudinale Le sezioni sono state poi sottoposte a confronto dimensionale con il modello evidenziando notevoli differenze. L'estrazione automatica dalle sezioni non ha dato risultati soddisfacenti, poiché sono caratterizzati da un numero limitato di punti, mentre le sezioni estratte manualmente hanno mostrato un adeguato grado di definizione e precisione delle informazioni. Al termine del rilievo è stata anche sovrapposta rispetto alla cartografia comunale tutti i risultati dei rilievi NRTK, MMS, EGNOS, ottenendo un supporto CAD in scala 1:2000, che rappresenta un valido aggiornamento cartografico, da potere utilizzare per eventuali operazioni di manutenzione

Vision metrology and Structure from Motion for archaeological heritage 3D reconstruction: A Case Study of various Roman mosaics

Vision metrology and computer vision can be successfully used for archaeological heritage 3D reconstruction in very high uncertainty 3D measurement projects. Of those archaeological objects requiring very accurate measurements (<1 mm), ancient mosaics comprise some of the most important. The aim of this paper is to assess the photogrammetric/computer vision approach in a vision metrology context as part of a 3D mosaics survey. In order to evaluate the optimal photogrammetric/computer vision workflow in this work, three different surveys were performed on three mosaics of different sizes and locations. Two of these are stored at the Antonino Salinas Regional Archaeological Museum in Palermo (Italy) and the other is located at the Baglio Anselmi Regional Archaeological Museum in Marsala (Italy). The mosaics survey was undertaken in order to obtain a very detailed 3D model and a full-scale ortho-image (scale 1:1), which would be useful for documentation and restoration processes. The research involved an evaluation of the potential and the related issues of the photogrammetric/computer vision approach for 3D mosaic documentation, particularly regarding the issue of camera calibration

Rilievo integrato presso il Borgo Schirò (PA)

Il lavoro qui presentato consiste in un rilievo integrato (Topografico/GPS statico/NRTK/Laser Scanner) di un piccolo contesto extraurbano siciliano, Borgo Schirò, noto per le vicende storiche che portarono alla sua costruzione a seguito dell’emanazione della legge n.1 del 2 gennaio 1940, per il superamento del latifondo. Data la natura varia degli elementi da rilevare (edifici, arredo urbano, strade) sono state adottate tecniche di acquisizione diversificate per ognuno di essi, le quali, in forma integrata, hanno permesso un utile confronto finale degli elaborati prodotti, offrendo la possibilità di effettuare analisi qualitative altamente accurate su singoli casi strutturali ed elevati gradi di dettaglio nei casi architettonici focalizzati. Le tempistiche notevolmente contenute e l’esiguità del numero degli operatori necessari alle operazioni di acquisizione ed elaborazione dei dati, rendono soddisfacenti gli esiti raggiunti e chiaramente proficua l’integrazione delle metodologie di rilievo adottate.The work here shown consists of an integrated survey (Topographic/static GPS/NRTK/Laser Scanning) of a small Sicilian extraurban context, Borgo Schirò, known for the historical events that led to its construction, following the issuance of the law n. 1 of January 2nd 1940, for the elimination of the latifondium. Given the different nature of the elements to be surveyed (buildings, urban elements, roads) different techniques of metric data acquisition were used for each of them. The integration of all of them, allowed a useful comparison of the final products, offering the possibility of making highly accurate qualitative analysis on the individual structural cases and a high level of detail in the architectural cases focused. The reduced timing and the very small number of operators needed for data acquisition and processing, make the achieved outcomes satisfactory and the integration of survey methods adopted clearly successful

Il GIS come strumento di fruizione territoriale e valorizzazione turistica

The goal of this work has been to achieve a Geographic Information System, using innovative cartographic representation of the land and landscape, which can provide to the end users an easier and immediate access regarding tourist, cultural and environmental information. This is an ongoing research, carried out in collaboration with the Department of Civil, Engineering, Environmental, Aerospace, Materials (DICAM) of University of Palermo, with the objective to 548 Atti 17a Conferenza Nazionale ASITA - Riva del Garda 5-7 novembre 2013 achieve a complete integration between software used only by qualified specialists in the field and online platforms display. To experience this work, has been used tourist information about the four regional Sicilian Parks: Madonie, Nebrodi, Etna and Alcantara. The software tools used in this project are the ESRI ArcGIS 9 and Google Earth for the display platform of the virtual globe. For such purpose, the study has been divided into three steps: \uf0b7 First step: gathering maps necessary in order to achieve the objectives and the realization of the thematic maps, either for the environmentally protective restrictions and the territorial administrative boundary. \uf0b7 Second step: research and selection of tourist information for each park; creation and processing of its thematic maps. \uf0b7 Third step: export of thematic maps in Google Earth using KML interchange format, integrated with the addition of metadata containing the characteristics of places. The results obtained to date from this research show that the integration of GIS and online display platforms of satellite images, enriched in geographic content, can be valuable support to the new vision of \u201cdigital tourism\u201d, allowing the use of tourist information to heterogeneous users not necessarily specialized. This study, in the near future, can be extended embracing new environmental contexts and more tourist information

UAV survey for the archaeological map of Lilybaeum (Marsala, Italy)

Collecting information and mapping are fundamental aspects of systematic archaeological excavation, documentation and interpretation. The process of recording physical evidence is the first step in the archaeological study with the goal to derive spatial and semantic information from the gathered and available data. Archaeological reports always include 2D maps, sections, data distribution and other spatial data. Indeed, the representation is inseparable from the archaeological practice, but this is undoubtedly a time-consuming activity. Nowadays, archaeologists can take advantages of various recording techniques to produce highly accurate 3D models and ortho-images of archaeological sites. Far from replacing the more traditional techniques, the development of new geomatics techniques tries to answer, in a more efficient way, to the needs of archaeological research. The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) has become more popular in archaeological excavations. In particular, UAV systems become a useful, versatile and cost-effective approach to record large archaeological areas in order to measure and completely document them. They are the fastest way to produce high-resolution 3D models of entire sites and allow archaeologists to collect accurate spatial data that can be used for spatial analyses using GIS platform. The paper presents the results of several UAV surveys of the archaeological remains of Lilybaeum, the ancient city of Marsala (Southern Italy), performed in the Archaeological Park of "Lilibeo". The UAV acquisitions were planned and carried out to complete the previous traditional documentation of the site. Very detailed 3D models and high-resolution ortho-images, together with some new field campaigns, have been used for new analysis and documentation of the site and for the realization of the archaeological map of Lilybaeum

Geomatic applications tourban park in palermo

Over the last few years topographical techniques have developed an exponential trend towards simplifying and speeding, both survey operations and analysis of data collected reaching at the same time ever higher levels of accuracy. Among the technologies that are increasingly taking the field in this context is part of the Mobile Mapping System (MMS) that, on any mobile platform, combines sensors and measurement systems designed to provide a 3D position of the platform and, at the same time, capable to acquire geographic data without the aid of control points on the ground. The study reported concerns the verification of the reliability metrics and a qualitative MMS in order to evaluate its behavior in a particularly insidious as it can be an urban park; in particular, we report a series of experiments carried out from 2012 to the present in which we tried to test the potential of the system, comparing it with data from systems more “traditional”, and to exploit all the products in an integrated survey carried out in dynamic mode

Efecto de la temperatura del suelo durante el periodo de llenado de la semilla sobre la relación oleico/linoleico, tocoferoles y contenido de azúcares en el grano de maní

The relationship of chemical quality of peanut seed with the soil temperature (ST) has received little attention. The aim of this work was to determine the effects of ST in the seed growth environment, during the seed filling period, on the oleic/linoleic acid (O/L) ratio, alpha, beta, gamma, delta tocopherols and the sum of them (TT), fructose, glucose and sucrose and the sum of them (FGS), contents in peanut kernels. Field experiments included cultivars (Florman and ASEM), water regimes (irrigated and water stress), sowing dates and alteration of ST. The response of O/L ratio to ST fitted a linear model, where the O/L ratio increased while ST increased. Mean O/L ratios were 1.31 for ASEM and 1.20 for Florman. The TT mean concentration was similar for both genotypes (478 ppm). A positive association between α-tocopherol (the main source of vitamin E) and ST, and a negative association between δ and α tocopherols were detected. The responses of FGS and sucrose to ST fitted linear models, where increments in ST showed decreases in FGS and sucrose concentrations. However, the decrease rates of FGS and sucrose in ASEM were three times lower than in Florman. The results showed that ST affected the chemical composition of peanut kernels, which mainly determines the shelf life and flavor of both genotypes differentially.La relación entre la composición química de los granos de maní con la temperatura del suelo (ST) ha recibido poca atención. El objetivo de este trabajo fue determinar los efectos de la temperatura del suelo en la zona de crecimiento de la vaina, durante el período de llenado de grano, sobre la relación oleico/linoleico (O/L), alpha, beta, gamma, delta tocoferoles y la suma de estos (TT), fructosa, glucosa y sacarosa y la suma de estas (FGS), contenidos en el grano de maní. Los experimentos incluyeron cultivares (Florman y ASEM), regímenes hídricos (riego y estrés hídrico), fechas de siembra y variaciones de ST. La respuesta de la relación O/L a ST se ajustó a un modelo lineal, donde aumentos de la temperatura del suelo implicaron incrementos de la relación O/L. La proporción media de O/L fue 1.31 para ASEM y 1.20 para Florman. La concentración de TT fue similar entre genotipos (478 ppm). Se observaron asociaciones positivas entre el contenido de α-tocoferol y negativas entre los contenidos de δ y α tocoferoles respecto del ST. Las relaciones entre FGS y sacarosa con la ST ajustaron a modelos lineales, donde incrementos de la ST implicaron disminuciones en las concentraciones de FGS y sacarosa. Sin embargo, las tasas de disminución de FGS y sacarosa en ASEM fueron tres veces menor que en Florman. Los resultados evidenciaron que la ST afectó la composición química del grano de maní que determina principalmente su vida útil y el sabor, diferencialmente en ambos genotipos

A Review of Selected Applications of GNSS CORS and Related Experiences at the University of Palermo (Italy)

Services from the Continuously Operating Reference Stations (CORS) of the Global Navigation Satellite System (GNSS) provide data and insights to a range of research areas such as physical sciences, engineering, earth and planetary sciences, computer science, and environmental science. Even though these fields are varied, they are all linked through the GNSS operational application. GNSS CORS have historically been deployed for three-dimensional positioning but also for the establishment of local and global reference systems and the measurement of ionospheric and tropospheric errors. In addition to these studies, CORS is uncovering new, emerging scientific applications. These include real-time monitoring of land subsidence via network real-time kinematics (NRTK) or precise point positioning (PPP), structural health monitoring (SHM), earthquake and volcanology monitoring, GNSS reflectometry (GNSS-R) for mapping soil moisture content, precision farming with affordable receivers, and zenith total delay to aid hydrology and meteorology. The flexibility of CORS infrastructure and services has paved the way for new research areas. The aim of this study is to present a curated selection of scientific papers on prevalent topics such as network monitoring, reference frames, and structure monitoring (like dams), along with an evaluation of CORS performance. Concurrently, it reports on the scientific endeavours undertaken by the Geomatics Research Group at the University of Palermo in the realm of GNSS CORS over the past 15 years

Monitoraggio topografico e fotogrammetrico della cupola del teatro Massimo

L’articolo riporta i primi risultati di uno studio finalizzato al monitoraggio delle deformazioni della cupola del Teatro Massimo di Palermo provocate dalle dilatazioni termiche, con l’impiego di tecniche topografiche e fotogrammetriche integrate. In particolare, sono state utilizzate due stazioni totali robotizzate e sistemi di fotogrammetria digitale di elevata precisione. Per correlare gli spostamenti dei carrelli sui quali poggia la struttura in acciaio della cupola con i gradienti termici, sono state acquisite immagini termiche diversificate. L’obiettivo principale del lavoro consisteva nel confronto delle due tecniche di rilievo in relazione a misure di deformazione di entità molto ridotta (sub-millimetrica). I risultati ottenuti dimostrano che i carrelli funzionano ancora correttamente. Infatti, per un gradiente termico di 6°C misurato dalla termo camera, entrambe le tecniche topografiche e fotogrammetriche hanno evidenziato spostamenti dell’ordine di 0.8 mm, in accordo con le previsioni del modello deformativo teorico

Monitoraggio delle deformazioni della cupola del Teatro Massimo di Palermo con l\u2019impiego di tecniche topografiche e fotogrammetriche integrate.

L\u2019articolo riporta i primi risultati di uno studio finalizzato al monitoraggio delle deformazioni della cupola del Teatro Massimo di Palermo provocate dalle dilatazioni termiche, con l\u2019impiego di tecniche topografiche e fotogrammetriche integrate. In particolare, sono state utilizzate due stazioni totali robotizzate e sistemi di fotogrammetria digitale di elevata precisione. Per correlare gli spostamenti dei carrelli sui quali poggia la struttura in acciaio della cupola con i gradienti termici, sono state acquisite immagini termiche diversificate. L\u2019obiettivo principale del lavoro consisteva nel confronto delle due tecniche di rilievo in relazione a misure di deformazione di entit\ue0 molto ridotta (submillimetrica). I risultati ottenuti dimostrano che i carrelli funzionano ancora correttamente. Infatti, per un gradiente termico di 6\ub0 C misurato dalla termo camera, entrambe le tecniche topografiche e fotogrammetriche hanno evidenziato spostamenti dell\u2019ordine di 0.8 mm, in accordo con le previsioni del modello teorico.This paper shows the first results of a study aimed at monitoring the deformations of the dome of the Massimo Theatre in Palermo caused by thermal dilatations, with the use of topographic and photogrammetric integrated techniques. Particularly, two robotic total stations and high precision digital photogrammetric systems were employed. In order to correlate the displacements of the rollers on which the steel structure of the dome rest with the thermal gradients, different thermal images were acquired. The main goal of the work was to compare the two techniques with reference to very small (sub-millimeter) deformation measurements. The obtained results show that the rollers are still working correctly. In fact, for a thermal gradient of 6 \ub0C surveyed by thermographic camera, both topographic and photogrammetric techniques determined displacements of the order of 0.8 mm, according with the expected deformations of the theoretic model