Rivista bimestrale - anno XX - Numero 3/2016 - Sped. in abb. postale 70% - Filiale di Roma
TERRITORIO CARTOGRAFIA
GIS
CATASTO
3D
INFORMAZIONE GEOGRAFICA
FOTOGRAMMETRIA
URBANISTICA
GNSS
BIM
RILIEVO TOPOGRAFIA
CAD
REMOTE SENSING SPAZIO
EDILIZIA
WEBGIS
UAV
SMART CITY
AMBIENTE
NETWORKS
LiDAR
BENI CULTURALI
LBS
Mag/Giu 2016 anno XX N°3
La prima rivista italiana di geomatica e geografia intelligente
Spatial
Survey
of Urban
Environments
GEOmedia
INTERGEO
Special
Validazione geometrica
di immagini satellitari
Sopra e sottosuolo
con GIS 3D/4D
Sistema informativo integrato sulle
trasformazioni urbane di Venezia
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Smart cities e geoinformation
industry a INTERGEO
The cities of the future will be digital. This is why INTERGEO is fully committed to smart cities as the major
topic of 2016, as can be seen with the placement of Smart City SOLUTIONS as a theme and exhibition
platform at INTERGEO, coupled with panel discussions, lots of exhibitors and conference slots.
With his keynote speech on the opportunities and challenges facing the geoinformation industry, Nigel Clifford
promises a brilliant start to the opening day of the conference. As Chief Executive Officer of the British
Ordnance Survey – probably the longest-established surveying authority in the world – Clifford will be
describing how the Ordnance Survey has reinvented itself many times and is now setting new standards as a
customer-oriented service provider for private and business customers. He believes that the geoindustry has an
exciting future ahead of it and will be crucial for society.
Following on from Clifford, Bryn Fosburgh will guide his audience through the cities of the future. As Vice
President, Geospatial, Civil Engineering & Construction, Buildings Industry at Trimble Navigation Ltd., he
knows about the technological must-haves that will help prepare cities for their role as smart cities.
Le città del futuro saranno digitali.
Questo è il motivo per cui INTERGEO introduce le smart cities come uno degli argomenti chiave del
2016, con l’istituzione, tra l’altro, del tema Smart City SOLUTIONS come piattaforma espositiva e
argomento clou della Conferenza.
Le opportunità e le possibilità dell’industria della geoinformazione, saranno oggetto della keynote di
apertura di Nigel Clifford, CEO della British Ordnance Survey (probabilmente la più antica autorità
geodetica del mondo) il quale descriverà come tale istituzione, corrispondente al nostro IGM, ha
saputo reinventarsi più volte ed è ora orientata alla realizzazione di nuovi standards proponendosi come
fornitore e service-provider per clienti privati e business.
Dalle costruzioni digitali alla Smart City, è invece il tema di Bryn Fosburg che guiderà la sua audience
alle città del futuro. In qualità di Vice Presidente del dipartimento Geospatial, Civil Engineering &
Construction, Building Industry di Trimble Navigation Ltd., Bryn ha una grande esperienza sulle
tecnologie del futuro che non dovremo mancare, elementi chiave che ci aiuteranno a preparare le città
per il loro nuovo ruolo come smart cities.
Le smart city dunque saranno il tema caldo di questa edizione di INTERGEO ad Amburgo.
E l’essere intelligente di una città con tessuto storico, come quelle italiane ed europee, in genere è
abbastanza complesso. La chiave del successo è nell’utilizzare le informazioni geospaziali in modo
intelligente e consono a impianti urbani sviluppatisi nel tempo, seguendo le necessità di un rapporto
dell’uomo con il suo contesto che si è sviluppato secondo altri schemi, sicuramente diversi da quelli
attuali.
Per rendere i nostri tessuti storici in Città Intelligenti, serviranno tecnologie adeguate e adattate agli
impianti storici, per questo sono stati lanciati finanziamenti in Italia per oltre 3,5 miliardi di euro.
Auguriamoci che costituiscano un buon inizio nella direzione dell’intelligenza geospaziale urbana.
Buona lettura,
Renzo Carlucci
In questo
numero...
FOCUS
REPORT
LE RUBRICHE
Protocollo operativo
per la validazione
geometrica di immagini
satellitari ad alta
risoluzione
di Mattia Crespi, Riccardo De
Paulis, Francesco Pellegri, Paola
Capaldo, Francesca Fratarcangeli,
Rossana Gini, Andrea Nascetti,
Federica Selva
6
50 AGENDA
Nello sfondo l’immagine satellitare
“Deserto Iraniano” del programma
Copernicus Sentinel-2A (22 February
2016), riprocessata da ESA.
Credits: ESA
10
GIS 3D/4D
per le reti
tecnologiche
sottosuolo (e
soprasuolo)
di Andrea Deiana
40
Mezzo
secolo fa,
a Varese
di Attilio
Selvini
In copertina un'immagine
satellitare dal satellite IKONOS
presa il 15 settembre 2004,
con risoluzione 0.8 metri.
Nell'immagine sono apprezzabili
le TADCO (Tabuk Agricultural
Development Company) Farm,
una delle più grandi aziende
agricole del Medio Oriente, Tabuk,
Arabia Saudita.
VISU.
Il sistema
informativo
integrato
sulle
trasformazioni
urbane di Venezia
44
di Alessandra Ferrighi
geomediaonline.it
GEOmedia, bimestrale, è la prima rivista italiana di geomatica.
Da 20 anni pubblica argomenti collegati alle tecnologie dei
processi di acquisizione, analisi e interpretazione dei dati,
in particolare strumentali, relativi alla superficie terrestre.
In questo settore GEOmedia affronta temi culturali e tecnologici
per l’operatività degli addetti ai settori dei sistemi informativi
geografici e del catasto, della fotogrammetria e cartografia,
della geodesia e topografia, del telerilevamento aereo e
spaziale, con un approccio tecnico-scientifico e divulgativo.
INSERZIONISTI
3D TARGET 52
15 INTERGEO
special issue
AerRobotix 31
Epsilon 9
Esri 37
Flytop 49
Geocart 35
Intergeo 38
Italdron 26
Spatial survey
of urban
environments
by Luigi Colombo and
Barbara Marana
16
Leica Geosystems 27
ME.S.A 33
Planetek 14
Remtech 39
Sinergis 51
28
Study and
development of a
GIS for fire-fighting
activities based on
INSPIRE directive by
Andrea Maria Lingua, Marco
Piras, Maria Angela Musci,
22
Welcome
to the ZEB
REVOlution
By Stuart Cadge
Sistemi territoriali 21
Teorema 50
Topcon 43
Trimble 2
Francesca Noardo, Nives
Grasso, Vittorio Verda
36
Smart
city
News
A survey from
UAV in critical
areas: the
advantages of
technology in
areas with
complex terrain
by Zaira Baglione
32
una pubblicazione
Science & Technology Communication
Direttore
RENZO CARLUCCI, direttore@rivistageomedia.it
Comitato editoriale
Vyron Antoniou, Fabrizio Bernardini, Mario Caporale, Luigi
Colombo, Mattia Crespi, Luigi Di Prinzio, Michele Dussi, Michele
Fasolo, Flavio Lupia, Beniamino Murgante, Aldo Riggio, Mauro
Salvemini, Domenico Santarsiero, Attilio Selvini, Donato Tufillaro
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Redazione
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Rivista fondata da Domenico Santarsiero.
Numero chiuso in redazione il 25 agosto 2016.
FOCUS
Protocollo operativo per la
validazione geometrica di immagini
satellitari ad alta risoluzione
Crediti Satellite Imaging Corporation
di Mattia Crespi,
Riccardo De Paulis,
Francesco Pellegri, Paola
Capaldo, Francesca
Fratarcangeli, Rossana
Gini, Andrea Nascetti,
Federica Selva
Nel corso degli ultimi
anni, la crescente
disponibilità di scene
acquisite da satelliti
ad alta risoluzione
spaziale (come GeoEye-1,
WorldView-1 e 2 o
Pleiades-1A e 1B) ha
aperto nuovi scenari di
applicazioni realizzabili
a scala medio-piccola,
avvicinando così il
Telerilevamento alla
Fotogrammetria.
A
partire dalle immagini
satellitari, è ormai
possibile generare
prodotti cartografici (ortofoto)
della superficie terrestre,
gestibili all’interno di software
GIS e atti a costituire basi
cartografiche di sistemi
informativi territoriali. Tali
ortofoto possono essere
utili anche per aggiornare
database cartografici e
verificare la correttezza dei dati
eterogenei che li popolano.
In tale prospettiva, risulta
essenziale conoscere la qualità
e l’affidabilità delle ortofoto
impiegate come riferimento.
I software commerciali
attualmente disponibili
permettono di effettuare
l’ortorettifica di immagini
satellitari, ma non forniscono
in modo facile e rigoroso
indicazioni inerenti alla qualità
delle ortofoto ottenute.
Il plug-in SIGE (Satellite
Imaging Geometry
Enhancement), implementato
nel software ENVI e composto
da due differenti tool, nasce
dalla collaborazione tra Exelis
Visual Information Solutions
ed Eni SpA - Ente Nazionale
Idrocarburi, con il supporto
scientifico del gruppo di
ricerca dell’area di Geodesia
e Geomatica dell’Università
di Roma “La Sapienza”. Lo
scopo di tale plug-in è quello
di guidare l’utente nella scelta
dell’immagine satellitare più
6 GEOmedia n°3-2016
FOCUS
adeguata per le esigenze di
progetto e di fornire la stima
dell’accuratezza planimetrica
di un’ortofoto, tramite l’indice
statistico CE90 (Errore
Circolare al 90% di probabilità)
(Brovelli et al., 2012).
SIGE-SensorModel
Il tool SIGE-SensorModel
supporta l’utente nella selezione
di immagini satellitari ad alta
risoluzione (ottiche e SAR), da
cui è possibile generare ortofoto
con una prestabilita accuratezza
di progetto. SIGE-SensorModel
necessita l’inserimento di
alcuni parametri che descrivano
le esigenze di progetto e
fornisce, come risultato, la
lista dei prodotti in grado di
soddisfarle. Tali parametri
sono il contenuto spettrale
(pancromatico, multispettrale,
ecc.) e la risoluzione spaziale
dell’immagine di partenza,
nonchè l’accuratezza di
progetto dell’ortofoto
da generare. Di default,
l’algoritmo implementato
ipotizza che l’utente usi,
in fase di ortorettifica, il
GlobalDEM SRTM (Shuttle
Radar Topography Mission):
selezionando l’area di interesse,
l’algoritmo stima in automatico
un valore di accuratezza da
associare al DEM, sulla base
della morfologia del terreno
(Crespi et al., 2015). Nel
caso in cui l’utente intenda
invece impiegare un DEM ad
alta risoluzione, è necessario
inserirne manualmente
l’accuratezza. L’output di SIGE-
SensorModel è l’elenco di tutti
i prodotti in grado di generare
un’ortofoto che soddisfi le
esigenze di progetto espresse: in
particolare, per ognuno di essi
è riportato l’ angolo massimo
di off-nadir con cui è possibile
acquisire l’immagine, affinchè
l’accuratezza di progetto
prestabilita sia rispettata.
Crediti Satellite Imaging Corporation.
SIGE-GeoCoding
Il secondo tool, SIGE-
GeoCoding, supporta l’utente
nel processo di ortorettifica
di un’immagine satellitare
ottica, stimando l’accuratezza
planimetrica dell’ortofoto
(CE90 SIGE
) prima che questa
venga generata. All’utente è
richiesto di importare il dato
satellitare e fornire indicazioni
sul DEM che intende utilizzare,
scegliendo tra: il GlobalDEM
disponibile in ENVI
(GMTED2010), un DEM a
propria dispozione (inserendo
manualmente l’accuratezza)
o il GlobalDEM SRTM.
Quest’ultimo viene scaricato
e la sua accuratezza viene
automaticamente calcolata,
sulla base della morfologia
Crediti Satellite Imaging
Corporation.
del terreno (Crespi et al.,
2015). Infine, è necessario
indicare se si utilizzano o
meno Ground Control Points
(GCP) in fase di ortorettifica,
specificandone numero e
accuratezza. A questo punto,
il tool è in grado di fornire
la stima del valore di CE90
dell’ortofoto che verrà generata
con tali dati di partenza. Tutte
le informazioni relative al
processo di ortorettifica (incluso
il CE90 SIGE
) sono riassunte in
un file testuale di report, che
GEOmedia n°3-2016 7
FOCUS
Sensore
GSD
[m]
Angolo
off-nadir [°]
Tipologia
area
DEM
CE90 IMG
[m]
CE90 SIGE
[m]
WorldView-2 (RPC) 0,54 22,80 Montuosa SRTM 8,12 11,03
IKONOS (GCP) 0,81 2,15 Montuosa LiDAR 1,57 1,54
GeoEye-1 (RPC) 0,51 26,66 Pianeggiante SRTM 3,65 5,93
WorldView-1 (RPC) 0,62 27,60 Pianeggiante SRTM 5,93 6,92
Tab. 1 - Alcuni risultati dei test effettuati, con confronto tra CE90IMG e CE90SIGE (ortofoto pancromatiche)
SIGE-GeoCoding produce
dopo aver ortorettificato
l’immagine satellitare.
Il plug-in SIGE è stato testato
con numerose immagini
satellitari ottiche ad alta
risoluzione fornite da Eni),
acquisite da diversi sensori
(IKONOS, GeoEye-1,
WorldView1 e 2, QuickBird,
SPOT 5) su aree di interesse
con morfologia differente. Esse
sono state ortorettificate con
SIGE-GeoCoding in ENVI
5.1 e 5.2 (Exelis VIS), usando
solo i Rational Polynomial
Coefficients (RPC) forniti nei
metadati o aggiungendo GCP
dove possibile. Inoltre, è stato
impiegato il DEM SRTM
(versione 4) e, dove disponibile,
un DSM generato da volo con
LiDAR con cella di 70 cm. Le
ortofoto sono state poi validate
tramite collimazione manuale
di Check Points (CP), sui cui
residui sono state calcolate le
statistiche ed il CE90 IMG
. Tale
valore è stato confrontato con il
CE90 SIGE
, cioè il valore fornito
dal tool prima della generazione
delle ortofoto. In Tabella 1 sono
riportati alcuni esempi.
Conclusioni e sviluppi
I test effettuati hanno fornito
valori di CE90 SIGE
coerenti
con i valori CE90 IMG
ottenuti
collimando manualmente i CP,
confermando così la bontà del
modello di stima implementato.
É quindi in corso di valutazione
l’inserimento del plug-in SIGE
nel software ENVI standard.
SIGE-SensorModel consente
all’utente di verificare se le
immagini satellitari già a
disposizione permettano di
ottenere un’ortofoto con
prestabilita accuratezza; in
caso di acquisto, invece, aiuta
a individuare i prodotti che
possono generare un’ortofoto
con specifiche esigenze di
progetto.
SIGE-GeoCoding permette
di conoscere l’accuratezza di
un’ortofoto prima di generarla:
l’utente può così modificare gli
input (immagine con minor
angolo di off-nadir, DEM
più accurato, GCP) per poter
raggiungere le esigenze di
progetto. Inoltre, tale valore
di accuratezza è stimato senza
bisogno di collimazione e può
essere usato per correggere
l’eventuale errore residuo
dell’ortofoto, tramite altra
cartografia o la coregistrazione
ottico-ottico e ottico-SAR.
Crediti: Satellite Image Corporation
8 GEOmedia n°3-2016
FOCUS
BIBLIOGRAFIA
Brovelli A., Cina A., Crespi M., Lingua A., Manzino A., (2012),
"Ortoimmagini e modelli altimetrici a grande scala", Linee Guida,
CISIS - Centro Interregionale di Coordinamento e documentazione
per le informazioni territoriali.
Crespi M., De Paulis R., Pellegri F., Capaldo P., Fratarcangeli F.,
Nascetti A., Gini R., Selva F., (2015), "Mapping with high resolution
optical and SAR imagery for oil & gas exploration: potentialities
and problems", IGARSS 2015, 26-31 Luglio 2015, Milano,
Italia.
ABSTRACT
In recent years, the increasing availability of scenes captured by high-spatial
resolution satellites (such as GeoEye-1, WorldView-1 and Pleiades-2
or 1A and 1B) has opened new application scenarios realizable to a littlemid
scale, bringing the Remote Sensing more near to Photogrammetry.
Starting from satellite images, it is now possible to generate map products
(ortho) of the earth's surface, manageable within GIS software and suitable
to constitute base maps of geographic information systems.
PAROLE CHIAVE
Telerilevamento; Fotogrammetria; immagini satellitari; ortofoto;
ENVI; SIGE-GeoCoding; SIGE-Sensor-Model
AUTORE
Mattia Crespi, mattia.crespi@uniroma1.it
Riccardo De Paulis, riccardo.depaulis@eni.com
Francesco Pellegri, francesco.pellegri@eni.com
Paola Capaldo, paola.capaldo@uniroma1.it
Francesca Fratarcangeli, francesca.fratarcangeli@uniroma1.it
Rossana Gini, rossana.gini@harris.com
Andrea Nascetti, andrea.nascetti@uniroma1.it
Federica Selva, federica,selva@harris.com
Università di Roma "La Sapienza",
DICEA, via Eudossiana 18, 00184 Roma
Eni SpA,
Upstream and Technical Services
Division, P.zza E. Vanoni 1, 20097
San Donato Milanese (MI)
Exelis Visual Information Solutions Italia, Centro Colleoni -
Palazzo Pegaso 3, 20864 Agrate Brianza (MB)
NOTA REDAZIONE
Questo lavoro è stato presentato alla 19° Conferenza ASI-
TA 2015 (Lecco). Si ringrazia la segreteria organizzativa
per la cortesia e la disponibilità dimostrata e si augura la
migliore riuscita per la 20° Conferenza ASITA 2016 (Cagliari
8-910 novembre 2016).
GEOmedia n°3-2016 9
FOCUS
GIS 3D/4D per le reti tecnologiche
sottosuolo (e soprasuolo)
di Andrea Deiana
Le organizzazioni che gestiscono
le reti tecnologiche del sottosuolo
richiedono, con forza sempre
maggiore, sistemi informativi
adeguati al corso dei tempi e sono
ormai diverse le case produttrici di
software/hardware che propongono
soluzioni per la mappatura. In questo
lavoro si illustra la soluzione GIS
3D/4D proposta da Skyline per la
visualizzazione delle reti e per la
loro interrogazione: una procedura
semplificata per la visualizzazione ed
una leggermente più complessa per
l'interrogazione dei dati alfanumerici.
Fig. 1 - Distribuzione di acquedotto e fognatura nel centro di Livorno (dati ASA spa e Comune di
Livorno, elaborazione GeoInfoLab in ambiente 3D GIS by Skyline).
Gli interventi di manutenzione
delle reti
tecnologiche sottosuolo
apportati massimamente su
strade urbane, utilizzano oggi
una mappatura bidimensionale,
spesso cartacea e non ancora
digitalizzata; la carenza di informazione
precisa e 3D comporta
costi aggiuntivi in quanto spesso
gli operatori si trovano loro
malgrado ad intervenire alla
cieca, spesso andando incontro
all’interruzione di altre reti e/o
all’aumento dei costi stessi di
intervento, con conseguenti
incremento di tempo di realizzo
dello stesso intervento, materiali
e mezzi movimentati, traffico
indotto, ecc..
La conoscenza precisa delle reti,
pur costituendo un investimento
notevole, è in grado di
restituire in breve tempo l’investimento
richiesto e costituire
infine un guadagno in termini
di tempo e denaro.
Tecnologie per la mappatura
in 3D del sottosuolo
La mappatura in 3D delle reti
può essere effettuata con varie
tecnologie: stazioni totali, laser
scan, fotografia digitale, GPS
(Global Positioning System) differenziale/RTK
centimetrico,
GPR (Ground Penetrating Radar),
ED (Electromagnetic Detection),
CCTV (Closed Circuit
TeleVision).
Non indaghiamo le diverse
soluzioni in questo articolo ed
ognuna di esse necessiterebbe
evidentemente di una trattazione
maggiormente approfondita.
Quello che consta al nostro
obiettivo è che il dato acquisito
in 3D, in vario modo e grado
di fiducia, può andare a popolare
un GIS 3D.
La piattaforma GIS 3D/4D
by Skyline
Skyline è una casa produttrice
di software GIS 3D, specializzata
sul settore da oltre 15
anni e conosciuta in tutto il
mondo per le verticalizzazioni
operate in vari settori: difesa ed
intelligence, protezione civile e
sicurezza, estrazioni minerarie e
piping, pianificazione urbana,
utilities e trasporti, telecomu-
10 GEOmedia n°3-2016
FOCUS
nicazioni, ambiente e cultura,
geoportali.
La piattaforma attuale è articolata
in 3 componenti principali:
4TerraBuilder (il costruttore),
a partire da ortofoto e modelli
del terreno, consente
la creazione di un globo
3D navigabile su coordinate
angolari (EPSG:4326),
prodotto nel formato proprietario
MPT e utilizzabile
dagli altri componenti
della filiera (il server ed il
client). Costituisce parte
di questo modulo anche il
nuovo binomio PhotoMesh
& CityBuilder: rispettivamente
utili alla generazione
automatica di mesh 3D a
partire da foto oblique ed
all’integrazione delle mesh
3D con i dati alfanumerici
di features poligonali con
attributi con produzione di
3DML (3D Mesh Layer).
4TerraGate (il server streamer),
disponibile in diversi
tagli di utenti concorrenti,
è capace di erogare, in simultanea,
diverse porzioni
di diverse mappe a diversi
utenti, attraverso tecnologie
streaming particolarmente
performanti. Costituisce
parte del modulo anche SFS
(Spatial Framework Services),
capace di erogare in
streaming i 3DML, raster e
features via protocolli OGC
compliant: WFS, WMS,
WMTS, CSW).
4il TerraExplorer (il client
di visualizzazione/interrogazione)
è lo strumento,
disponibile nelle versioni
Pro (l’ambiente di authoring
completo di ogni strumento
disponibile e deputato
all’integrazione di tutti gli
oggetti ed alla pubblicazione
dei progetti 3D per Windows,
Android e iPhone),
Plus (ambiente intermedio,
Fig. 2 - Architettura della soluzione SkylineGlobe Enterprise e suoi componenti.
consente di importare e
gestire oggetti e layer ma
non di pubblicare) e Viewer
(scarico gratuito per Windows,
Android e iPhone) di
visualizzazione ed analisi di
tutti gli oggetti integrabili
su GIS 3D: globo 3D, layer
GIS (vettoriali, raster, elevazione),
OSM Layers (vettoriali
e/o raster), BIM layers,
3D Mesh Layer (3DML),
labels, immagini, video
(proiettabili sul terreno
oppure su 3DML oppure
su superficie verticale), primitive
2D, primitive 3D,
oggetti 3D (statici, animati,
dinamici), nuvole di punti
(anche con gestione di RGB
e intensità), GPS, etc..
Ottimizzazione di dati 2,5D
Sono a tutt’oggi davvero rari
i casi italiani in cui siano disponibili
datasets 3D di reti
sottosuolo, mentre è invece
abbastanza comune per le utilities
avere un dataware house in
2D con solo alcuni datasets in
2,5D, ovvero sempre in 2D ma
con un attributo di quota: tipicamente
avviene per nodi e/o
pozzetti. In questo caso è possibile
ottimizzare il dato disponibile
fino all’ottenimento di uno
shapefile di polilinee 3D, che
rappresenta il punto di partenza
per le importazioni di piping
nell’ambiente 3D by Skyline.
L’ottimizzazione su ambienti
GIS di comune utilizzo può
passare per il trasferimento (ad
esempio via spatial join) dell’attributo
di quota di oggetti
puntuali (nodi, pozzetti, etc.)
alle tabelle di polilinee 2D e
quindi per la trasformazione in
shapefile 3D attraverso l’utilizzo
di attributi: nel caso delle polilinee
(che è la forma con cui
vengono maggiormente descritte
le reti sottosuolo) è necessario
fornire 2 attributi di quota
che verranno utilizzati per la
trasformazione in polilinee
quotate, spesso oblique (con 2
diverse quote agli estremi).
Dalla polilinea 3D al piping:
procedura semplificata
per la visualizzazione
di pipelines
Dopo aver importato lo shapefile
lineare 3D (utilizzando l’opzione
All Features, che considera
l’intero listato di features),
lo si include all’interno di una
cartella nell’Info Tree (albero dei
contenuti) generalmente posta
sulla sinistra della GUI.
Quindi si richiama lo strumento
Pipe Lines Tool del Terra-
Explorer Pro, richiamabile dal
menù Tools del nastro superiore
della GUI.
GEOmedia n°3-2016 11
FOCUS
Fig. 3 - Utilizzo del Pipe Lines Tool in TerraExplorer Pro
Basta indicare il raggio in metri
ed il colore (di default il modo
di creazione è streaming e la
distanza di visibilità è posta
a 5000 metri: in genere può
andar bene lasciare questi settaggi),
quindi selezionare la
cartella che contiene lo shapefile
3D di interesse e poi cliccare
sull’icona Selected Group.
L’applicazione genera quindi
una cartella contenente diversi
tipi di oggetti puntuali: cilindri,
sfere, connettori. E’ stata
operata una trasformazione delle
linee in cilindri 3D orientati
(tutti con lo stesso diametro
però …) e dei nodi in sfere
(tutte con lo stesso diametro
…) e corti cilindri maggiorati
(tutti con lo stesso diametro
…) ed orientati.
Spatial join con i geodatasets
2D: procedura avanzata per
l’interrogazione di pipelines
Questa procedura è simile
alla precedente e leggermente
più lunga, ma consente di
interrogare gli attributi della
rete direttamente con un click
nell’ambiente 3D.
Dopo aver importato lo shapefile
lineare 3D (sempre utilizzando
l’opzione All Features, che
considera l’intero listato di features),
lo si include all’interno
di una nuova cartella nell’Info
Tree.
Quindi si utilizza lo strumento
Pipe Lines Tool del TerraExplorer
Pro, stavolta modificando la
modalità di creazione da streaming
in entire, e, selezionata la
cartella che contiene lo shapefile
3D di interesse, e si deve cliccare
sull’icona Selected Group.
In questo caso l’applicazione
genera però allo stesso modo
un nuovo shapefile puntuale:
ad ogni punto viene associato
un cilindro (linea), una sfera
(nodo) oppure un corto cilindro
maggiorato ed orientato
(nodo). Tutti questi oggetti
vengono legati a un punto di
posizionamento secondo le coordinate
XYZ e quindi ruotati nei
3 assi (yaw, pitch, roll): ciascun
oggetto finito può essere mappato
sul globo con questi 6 parametri,
eventualmente integrati con un
parametro moltiplicatore di scala.
Lo shapefile avrà quindi una
tabella attributi con i parametri
di rotazione e con indicazione
della singola entità rappresentata
(cilindro=linea, sfera=nodo,
connettore=nodo).
Successivamente è possibile, su
ambienti GIS di comune utilizzo,
operare ancora una spatial
join tra questo shapefile puntale
3D e lo shapefile di polilinee
3D per trasferire al primo gli
attributi alfanumerici del secondo.
Quindi, sempre in ambiente
TerraExplorer Pro, importiamo
Fig. 4 - Tabella prodotta con indicazione di angoli, tipologia,
diametro e lunghezza.
il nuovo shapefile puntuale
(eventualmente anche in modalità
streaming, che utilizza
solo gli oggetti del layer richiesti
a schermo, con notevole
riparmio di risorse e maggiore
performance grafica) utilizzandolo
come posizionamento di
oggetti 3D, collocando cilindri
lunghi (linee) e corti (collettori)
e sfere (collettori). Utilizziamo
Fig. 5 - Tabella integrata con spatial join.
12 GEOmedia n°3-2016
FOCUS
quindi gli attributi della tabella
per collocare e dimensionare
correttamente gli oggetti. Infine
attiviamo per il layer importato
la funzionalità che consente di
visualizzare gli attributi quando
l’oggetto viene cliccato: appariranno
quindi tutti gli attributi
di interesse selezionati per la
spatial join. Con questa procedura
può essere replicata per
tutte le tipologie di reti: acqua,
fogna, gas, luce, telecomunicazioni,
etc.. Il GIS 3D by Skyline,
grazie alle sue procedure di
streaming, è infatti l’ambiente
ottimale per visualizzare un vasto
numero di oggetti.
Ulteriori oggetti mappabili
Oltre le condutture, le reti
sottosuolo sono composte da
oggetti che vengono replicati
più volte, ovviamente in località
differenti. Utilizzando il meccanismo
dell’integrazione di
uno shapefile 3D puntuale con
attributi relativi alla tipologia,
all’inclinazione ed eventualmente
alla rappresentazione
grafica 3D (ad es.: con modelli
Collada DAE, 3DS, FLT, X,
cloud point, …), è possibile
mappare le reti con grande
dettaglio ed accuratezza ed
ugualmente agganciarci tutti gli
attributi di interesse.
Underground Mode attiva (visione
delle reti dal sottosuolo).
Integrazione con il mondo
subaereo
L’ambiente GIS 3D by Skyline
offre la possibilità di integrare
facilmente dati sottosuolo e sovrasuolo.
Fig. 6 - Interrogazione di Pipe Lines in TerraExplorer Pro, con visualizzazione Underground Mode
attiva (visione delle reti dal sottosuolo).
Fig. 7 - Power Lines Tools in TerraExplorer Pro, per la visualizzazione di reti elettriche sovrasuolo.
Distribuzione delle
informazioni GIS 3D
I progetti 3D GIS by Skyline
possono essere pubblicati online
e/o offline, per la fruizione
su piattaforme Windows, Android
e iPhone.
PAROLE CHIAVE
GIS 3D/4D; sottosuolo; reti tecnologiche
ABSTRACT
Organizations managing underground networks are asking, with growing
strength, upgraded information systems and we can find several software/
hardware houses offering solutions for mapping these underground networks
in order to visualize them. In this paper we try to show the 3D/4D GIS solutions
by Skyline for underground networks' visualization and querying: one
simply procedure for the visualization and a slightly complex one for alphanumeric
data querying.
AUTORE
Andrea Deiana
info@geoinfolab.com
GeoInfoLab
NOTA REDAZIONE
Questo lavoro è stato presentato alla 19° Conferenza ASITA 2015 (Lecco).
Si ringrazia la segreteria organizzativa per la cortesia e la disponibilità dimostrata
e si augura la migliore riuscita per la 20° Conferenza ASITA 2016
(Cagliari 8-9-10 novembre 2016).
GEOmedia n°3-2016 13
MERCATO
14 GEOmedia n°2-2016
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n° 3-2016
INTERGEO
www.intergeo.de
Spatial survey
of urban
environments
22
Welcome
to the ZEB
REVOlution
By Stuart Cadge
36
Smart
city
News
by Luigi Colombo and
Barbara Marana
16
28
Study and
development of a
GIS for fire-fighting
activities based on
INSPIRE directive by
Andrea Maria Lingua, Marco
Piras, Maria Angela Musci,
Francesca Noardo, Nives
Grasso, Vittorio Verda
A survey from
UAV in critical
areas: the
advantages of
technology in
areas with
complex terrain
by Zaira Baglione
32
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 15
INTERGEO
SPATIAL SURVEY OF URBAN ENVIRONMENTS
by Luigi Colombo and Barbara Marana
The paper deals some experimental
benchmarks regarding urban environment
modelling. The employed techniques,
which automatically collected point clouds
and created the DSM, are terrestrial laser
scanning, with a direct GNSSRTK
geo-referencing, and UAS imagery.
Fig. 3 - A perspective view of S. Pellegrino Terme inside the point model.
The technological innovation
in survey
techniques has nowadays
led to the development of
automated systems, with combined
multi-functional sensors
including laser scanning, GNSS
receivers and imaging. These
devices can perform on field
metric operations, ranging from
spatial modelling, geo-referencing
of objects in an assigned
coordinate system, fast spatial
reconstructions of interiors or
exteriors and roofs, with the
Fig. 1 - Nadir and oblique images.
related thematic information
(colour, materials, decay).
The automatic sensors allow
to mainly collect point clouds,
from the ground, from road
vehicles or small remotely piloted
aircraft (Unmanned Arial
Systems). This redundant mass
of data simplifies the survey
process, increasing productivity
for 3D modelling and derived
sub-products (vector-raster),
such as perspective views, elevations,
orthophotos, horizontal
and vertical sections, thematic
maps, etc.
Present technologies and
techniques
Point clouds are today the first
source of spatial information
(also texturized with colours or
reflected energy). The clouds
are generated by automated
survey techniques, without
contact, and represent the basis
for creating the so-called Digital
Surface Models.
Terrestrial and air-transported
laser scanning has been till now
the main way to generate online
point clouds; more recently,
the research in Computer
Vision has deeply transformed
imaging survey, allowing the
off-line extraction of point
clouds from image blocks. One
speaks in this case of Dense
Image Matching, referring to
the software procedures which
guarantee this technologic enhancement.
It is known that the point cloud
collection does not occur in a
deterministic form, as manual
surveys (the meaningful points,
only), but in a stochastic way,
with the surveyed points which
become the nodes of a sampling
grid superimposed over the objects.
The grid step depends on selected
spatial resolution, measurement
distance, laser beam
impact (normality, obliquity)
and morphologic surface irregularities.
The transition from the grid
nodes to the interest points is
then performed by applying local
interpolation processes.
Much is known and has been
written these years about scanning
systems and associated
16 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
Fig. 2 - Direct geo-referencing for scanning survey.
procedures, much less, perhaps,
about the bi-centennial imaging
survey. This technique was
indeed overcome at the end
of the previous century by the
advent and fast development of
laser scanning and only recently
it is coming back thanks to
Computer Vision support and
to remotely piloted aircrafts.
However, this cannot be considered
a return to the past but
rather a “back to the future” (as
written by someone), because
the technological scenario has
now significantly changed (processing
algorithms and so on).
Laser technology nevertheless
provides the relevant advantage
(thanks to the measured stationpoint
distance) that just one
single ray has to be reflected
from an object point for its 3D
determination; on the contrary,
imagery survey needs at least
two homologous reflected rays
(from different sensor locations)
for each object point and some
measured information on the
point model, as well.
Additionally, if problems arise
in laser scanning applications,
regarding reflective, transparent
and translucent surfaces (metals,
marble, paints, glass, etc.),
also for imagery approach the
surveyed objects must present a
meaningful geometry and thematic
characters, such as nonuniform
or not smooth and
monochrome surfaces and few
shadows.
These conditions are necessary
to allow automatic recognition
of homologous points among
corresponding frames: the
process is performed by means
of digital image correlation algorithms,
with the support of
epipolar geometry to speed up
the search.
The acquisition phase registers a
block of photos, longitudinally
and transversally overlapped according
to the type of selected
survey (2D or 3D) (fig. 1):
aerial nadir or oblique images
are collected through horizontal
strips (ground survey) together
with normal or oblique shootings
belonging to vertical strips
(façade survey).
The aerial carrier brings survey
sensors and navigational devices
(GNSS+INS) for recording realtime
position and attitude of
the photo-camera: this enables
both autonomous flights, via
pre-defined way-points, and a
geo-referencing process based on
GNSS-RTK or PPK techniques
(the so-called Direct
Photogrammetry).
Remotely piloted small
aircrafts (UAS) are vertical
take-off and landing carriers,
with hovering functions (the
so-called multi-rotorcrafts), or
fixed-wing aircrafts. All systems
are equipped with a stabilized
platform to overcome spatial
rotations produced by flight,
air turbulence or wind, and can
carry a payload, that is the sensors
for survey.
The UASs allow lower flightheights,
compared with
manned aircrafts; so, a larger
image scale is collected, with
the same value of camera focal
length, and higher levels of detail
and height accuracy.
Certainly, the lower flight
height increases the forward
motion effects on the image, resulting
in blurring phenomena;
it is possible to limit this problem
both by reducing the cruise
speed and well combining
stops, shutter time and sensitivity
(ISO) of the digital sensor.
So, the motion blur can be kept
within the pixel size of the photo
and the relative object settlement
inside the GSD parameter
(Ground Sampling Distance).
Some experiences regarding
multi-sensor survey for territory
documentation were recently
performed at the University
of Bergamo by the Geomatics
group: two applications of them
are described below.
Fig. 4 - A 3D view of the point model for the ancient bridge.
Fig. 5 - 3D model: a bank of the Brembo river with hotels and restaurants.
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 17
INTERGEO
The first experience:
the multi-scale survey
of S. Pellegrino Terme
This application regards the
multi-scale survey with terrestrial
laser scanning realized over
the urban land of S. Pellegrino
Terme, a small ancient town
close to Bergamo (northern
Italy).
Advanced laser-scanning technologies
were used, with a
remarkable attention to the
needed level of detail and with
a careful look at buildings, their
decorations and history. The
reconstructed model was also
utilized to create a virtual walkthrough
for land investigation.
The performed survey has
pointed out the original development
of this settlement, designed
for leisure and wellness,
which was followed early by
a gradual decadence that only
new ideas and a renewed love
for the site could overcome.
The standards for urban model
construction and management
(city modelling) were proposed
by the Open Geospatial
Consortium (OGC) with the
CityGML: these models are
typically multi-scale 3D applications,
ranging from landscape
simulation to urban planning,
from managing calamities to
safety monitoring, etc.
A modelling process requires
the selection of geometric entities
according to the chosen
level of detail (LoD) and the
attribution of textures for augmenting
realism. This way,
the survey approach for S.
Pellegrino Terme documentation
was established, together
with the set of data to collect.
It is known that laser scanning
and imaging provide a dense
object-point cloud, which can
be geo-referenced in an assigned
coordinate system. The geo-referencing
is performed either indirectly,
through control points
Fig. 6 - Orthographic elevations of the Spa-buildings, extracted from the point model.
(pre-marked and measured on
the object) and matching procedures
based on natural features,
or directly using satellite positioning
and orientation devices.
The localization quality is enhanced
through differential
positioning techniques via
Internet corrections (code or
phase), transmitted from a
GNSS reference networks: a
few centimetre accuracy (at
95% likelihood) is guaranteed,
either interactively via a RTK
approach or in Post-Processing
(PPK). In the described application,
the GNSS reference
network (NetGeo), by Topcon
Positioning, was used.
The direct geo-referencing,
without control points and an
alignment phase, is particularly
convenient in applications
regarding large areas (requiring
several scans) when a level
of detail equal or lower than
LoD2-3 (likewise the scale
1:200 or smaller) is required.
Obviously, where the satellite
signal is not guaranteed, due to
urban obstructions, indirect or
mixed geo-referencing have to
be applied.
Anyway, it is useful to select
some check points (CP), among
the control points (GCP), to
assess the final accuracy of the
process.
Figure 2 shows the adopted
scheme for capturing direct georeferenced
object points: a laser
scanner was used (Faro) and
two satellite receivers (Topcon),
fitted with a bracket respectively
over the scanner and on an orientation
point; both the receiv-
18 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
Fig. 7 - A view of the monastic complex in Albino
INTERGEO
ers, which operated in staticrapid
mode, were connected via
Internet to NetGeo for a fine
RTK positioning in the Italian
reference system (ETRF 2000).
The set of direct geo-referenced
scanning stations also provided
a pseudo GNSS network, able
to act as a geodetic support.
The collected point clouds were
altogether 200, with an average
spatial resolution of 100 mm in
the useful range (10÷350) m;
the computer storage has been
globally around 26 GB.
S. Pellegrino Terme, a small
tourist settlement today, was
very fashionable last century
in the world of entrepreneurial
bourgeoisie. The town is located
along the narrow Brembo
valley (north of the city of
Bergamo): famous for the healing
waters, it stands out in the
local landscape with the undisputed
charm of its architectures
and the elegance of the urban
environment.
Among the artistic treasures,
it must be remembered the
municipal Club-House (1904-
1906), with two towers reminiscent
of the famous one in
Monte Carlo (Principality of
Monaco), and the impressive
Grand Hotel (1904), along the
Brembo river, with the large
front full of decorations.
The Grand Hotel is connected
to the Club-House and the Spa
buildings, located on the right
bank of the river, through the
bridge “Principe Umberto I”.
All these structures were realized
at the beginning of the
nineteenth century in the
years of Belle Époque and Art
Nouveau.
The terrestrial scanning survey
was performed in a multi-level
detail, ranging from OGC-
LoD2 and OGC-LoD4, and
corresponding to the scales
from 1:500 to 1:100.
A Faro laser scanner (Focus
X330) was utilized, with a builtin
photo-camera; this scanner,
characterized by a long range
(around 350 m), is particularly
effective for 3D survey of large
territorial spaces because it allows
a meaningful reduction
of the instrumental stations
needed to capture information
(see figures 3, 4, 5, 6).
Good results were generally
obtained, despite some deficiencies
in the building-roof
documentation, thanks to the
favorable hilly morphology and
the large range provided by the
scanning device.
The roof knowledge could be
better realized through an additional
survey from above, using
UAS techniques.
The other experience:
the UAS survey of the
Dehonian complex
The religious complex of
Dehonian fathers, is located in
Albino, a small town in the valley
of Serio, the river flowing
down from the mountains surrounding
Bergamo.
This Apostolic school was
built in 1910; during the years
of World War II it became a
kind of big ark hosting people
evacuated from their homes
and moved to Albino, which
was considered safer from the
bombing risk.
In 1944 a part of the complex
was occupied by the Italian military,
who remained there until
early 1945; during the war, the
little town was bombed but the
Apostolic school was luckily
spared.
In the following years, until
1991, the structure served as
Diocesan Seminary; when this
activity ceased, the complex of
buildings was renovated to create
a meeting point for spirituality
(fig. 7), still active.
The imaging survey (using a
hexa-copter) aimed to provide a
Fig. 8a – The flight planning for the nadir image coverage.
Fig. 8b – Vertical strips with oblique images.
spatial model of the built area,
including roofs, for documentation
and maintenance purposes.
The model, with a level of
detail equal to 1:200 scale, was
performed by:
- a nadir image coverage with
horizontal (parallel) strips (fig.
8a) from heights less than 50
m, taken by a Sony photocamera
with a 14.2 MP CMOS
sensor (fixed focal length of 16
mm); the image overlaps were
between 80% and 60% and the
carrier speed around 5 m/s.
- some up and down vertical
strips over the façades, with
oblique images taken at a surface
distance around 10 m (fig.
8b).
It is known that an image-based
survey can be performed using
algorithms, techniques and
software ranging from those of
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 19
INTERGEO
Fig. 9 - Software for imaging.
classical Photogrammetry to
the modern ones of Computer
Vision; some well-known packages
for imaging are shown in
figure 9.
The collected nadir and oblique
images for the religious complex
(fig. 10), around 400 photos,
were used to generate a 3D
model through a dense image
matching, performed inside the
Swiss-made Pix4D Mapper, a
software of Computer Vision.
About thirty Ground Control
Points, for block adjustment
and geo-referencing (Italian
Reference System - ETRF 2000),
Fig. 10 - The set of collected nadir and horizontal images.
were targeted over some selected
details (on ground and
roofs), measured by direct
topographic methods (accuracy
equal to a few centimetres) and
then observed over the images.
Figure 11 points out the georeferenced
orthomosaic performed
from the set of photos
and regarding the main cloister;
figure 12 shows the correspondent
3D reconstruction through
a perspective view with phototextures.
It is interesting to observe that
the imaging model has resulted
a bit more smoothed in comparison
with those performed
through a laser scanning approach.
Final remarks
The described experiences have
highlighted the great potentiality
that laser scanning and
UAS imagery can offer for a
Fig. 11 - A geo-referenced orthomosaic for the main cloister.
multi-scale analysis of urban
land. This is the result of the
meaningful development now
achieved in the acquisition
phase, the deep ease allowed by
automation and the increased
reliability. The software has
once more had a central role for
an effective point cloud management
and raster-vector production.
The support of GNSS-
RTK technology has been
useful for cloud connection
(direct and automatic); besides,
GNSS and INS units represents
a fundamental basis for autonomous
aerial navigation and
positioning. Surely, the integration
between laser scanning and
UAS imagery will become more
and more interesting, to allow a
complete photo-realistic model
of urban environments; anyway,
some security aspects have to be
still improved in relation to aircraft
standards and flights.
Acknowledgements
The authors wish to thank the
students Lorenzo Filippini,
Riccardo Begnis and Daniela
Piantoni, who developed their
master theses in Building
Engineering, and Eng. Giorgio
Ubbiali of DMStrumenti for
the technological support in the
measurement campaign.
Fig. 12 - A 3D view regarding the reconstructed photorealistic model of the complex.
20 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
REFERENCES
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Generation of high resolution DSM using UAV images - FIG
Working Week 2015 - Sofia - May 2015
L. Colombo, B. Marana (2015) - Terrestrial multi-sensor survey
for urban modelling - Geoinformatics, 3-2015
H. Hirschmueller (2011) - Semi-Global Matching -
Motivation, developments and applications - Proceedings of
Photogrammetric Week 2011, Stuttgart - Wichmann
J.N. Lee, K.C. Kwak (2014) - A trends analysis of image processing
in Unmanned Aerial Vehicle International Journal of
Computer, Information Science and Engineering, 8(2)
M. Naumann, G. Grenzdoerffer (2016) - Reconstructing a
church in 3D - GIM International, 2-2016
R. Pacey, P. Fricker (2005) - Forward Motion Compensation
(FMC) - Photogrammetric Engineering & Remote Sensing,
November 2005
R. Szeliski (2011) - Computer Vision: Algorithms and applications
- Springer - New York
ABSTRACT
The paper deals some experimental benchmarks regarding urban environment
modelling. The first application has been performed over the small
thermal settlement of S. Pellegrino Terme, famous in northern Italy both
for the healing waters and for its rich Art Noveau architectural decorations;
the second test is the documentation of the religious complex of
Dehonians in Albino, a little town close to Bergamo (Italy).
The employed techniques, which automatically collected point clouds
and created the DSM, are terrestrial laser scanning, with a direct GNSS-
RTK geo-referencing, and UAS imagery.
AUTHOR
Luigi Colombo
Luigi.colombo@unibg.it
Barbara Marana
Barbara.marana@unibg.it
University of Bergamo
DISA - Geomatics Group
Dalmine (Italy)
KEYWORDS
Land documentation; point-cloud analysis; laser scanning;
UAS imagery
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 21
INTERGEO
Welcome to the ZEB REVOlution
by Stuart Cadge
In this article we will introduce
the ZEB-REVO, and the attributes
that make this a unique piece
of surveying hardware. We will
discuss how the ZEB-REVO is
shaking up the surveying market,
Fig. 1 - The ZEB-REVO in action – handheld, pole-mounted, backpack-mounted – a
truly versatile tool.
and will look at a number of
industry applications in which the
ZEB-REVO is making a difference.
The surveying industry
has witnessed rapid
changes in the last
few years - the increased use
of mobile surveying devices
and the utilisation of LiDAR
technology (Light Detection
And Ranging) to produce 3-dimensional
point clouds of the
survey subject are two such examples.
Another major shift is
the mapping of indoor spaces,
utilising technology that does
not rely on GPS.
Leading the fore in all of these
technologies is GeoSLAM,
a young, vibrant technology
company based in the UK.
GeoSLAM specialises in the
manufacture and supply of
indoor, handheld mobile surveying
units; the ZEB1 and the
new ZEB-REVO, launched in
March 2016.
Strong Beginnings
GeoSLAM was founded in
2012 as a joint venture between
CSIRO (Australia’s National
Science Agency and the inventors
of WiFi) and 3D Laser
Mapping (a leading global provider
of 3D LIDAR solutions).
Coming from such strong pedigree
has allowed GeoSLAM to
grow rapidly in both range and
scope, currently incorporating a
global distribution network of
35 agents across 6 continents.
GeoSLAM launched their first
mobile scanner, the ZEB1, in
Q4 of 2013. With its springmounted
head and nodding
movement, the ZEB1 quickly
Fig. 2 - Comparison of ZEB1 data (left) and ZEB-REVO data (right) Image courtesy of Opti-cal
Survey Equipment.
gained notoriety and popularity.
Early adopters were amazed
by the speed of scanning, the
ease of use and the quality
of the results. Data processing
was also a simple process
– customers simply ‘drag and
drop’ their raw datasets onto
an online Uploader, in order to
register and process their scan.
In a matter of minutes, fullyregistered
3D point clouds were
obtained.
However, GeoSLAM did not
rest on their laurels. The technology
industry moves quickly,
and GeoSLAM knew that a
second, more sophisticated
solution was required. ZEB1
customers spoke of their desire
for a truly-mobile scanner –
one that wasn’t just handheld.
They also wanted a fuller,
more even point cloud that the
40Hz ZEB1 could produce.
When the customers spoke,
GeoSLAM listened.
The REVOlution Begins
In March 2016, the ZEB-
REVO was launched. Featuring
an in-built motor to create
360 o rotation, the REVO can,
like the ZEB1, be handheld.
However, it can also be mounted
onto an extending pole,
fastened to a backpack, secured
to a trolley or vehicle, even
strapped to a UAV for aerial
surveys.
22 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
Fig. 3 - Building surveys (such as this family-sized home) are completed in minutes, not hours, with the ZEB-REVO.
The autonomous motion of
the motorised scan head opens
up a world of new applications
for this clever little scanner.
Little being the operative word;
weighing just over 4kg (including
the backpack) and with the
scanner head measuring 9 x 11
x 29cm, this is a surveying tool
that is truly mobile.
It’s not just the outside that
has evolved – inside the scanner
head is a powerful yet safe
(Class 1 Eye safe) 100Hz laser –
making an impressive 100 rotations/second.
The unit collects
the same number of points per
second as the ZEB1 – 43,200.
So what’s the advantage of this
faster speed?
The increased scan speed (over
2.5 times faster than the ZEB1)
means that the collected data
points are spread out more
evenly over a greater number of
scan lines - giving the appearance
of smoother, cleaner and
less noisy datasets. More importantly,
this even distribution of
points allows the world-beating
SLAM algorithm to work better.
The SLAM algorithm works
by dividing the scanned surface
into sectors, and identifying
points within each sector. If a
sector is devoid of points, then
it cannot be included in the
algorithm. So, by having a more
even distribution of points, the
SLAM algorithm can build a
fuller, more complete point
cloud.
The difference is clear to see.
Compare the two images below
of the same elevation. The view
on the left is ZEB1 data, which
is characterised by a striated,
lined appearance. There are a
few gaps, especially higher up
the elevation where the scan
lines have hit the elevation at a
more acute angle.
The right hand view is the
same elevation captured with a
ZEB-REVO. The point cloud
is cleaner and the points are
more evenly distributed – creating
a much more ‘complete’
looking point cloud. Not only
does this provide better results,
it also supplies the user with
vitally important confidence in
the kit.
Versatility in Action
The upshot of these technological
advances is the sheer number
of new applications and
industries that are now open to
scanning with the ZEB-REVO.
Whether it is simply improving
an existing workflow of the
ZEB1 (i.e. stockpile surveys
and building scans) or opening
up brand new uses (i.e. manhole
and suspended ceilings,
utility trenches) versatility is the
word for the ZEB-REVO. A
number of these new and improved
applications are featured
below.
Building Surveys
Building surveys have long been
the ‘bread and butter’ work of
the ZEB1 – the simplicity, ease
of use, highly mobile nature
of the unit lends it perfectly to
multi-level, indoor structures.
The ZEB-REVO has simply
improved and built upon this
success.
The increased scan speed creates
a fuller, more complete point
cloud, reducing the number of
areas with low coverage. The
ability to rapidly unscrew the
handle and attach an extending
pole allows the user to reach
into spaces that may not otherwise
have been available – into
loft spaces, suspended ceilings,
even to ‘poke’ the unit out of
windows in order to obtain
overlaps with the building exterior.
Underground Mapping
Another staple of the ZEB1,
underground mapping includes
both mine and cave surveys.
Similarly to buildings, under-
Fig. 4 - The ZEB-RE-
VO in action – handheld,
pole-mounted,
backpack-mounted –
a truly versatile tool.
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 23
INTERGEO
ground is the perfect
environment for ZEB
systems, being devoid of
GPS, totally enclosed, and
often with many unique features
for the SLAM algorithm
to work with. Not only have
ZEB systems been proven to increase
survey quality and detail
(over traditional survey methods),
they have also slashed survey
times by a factor of 3.
A major advantage of the ZEB-
REVO in these environments is
safety – and the ability for the
REVO to access areas that human
users cannot. The autonomous
nature of the ZEB-REVO
allows the unit to be attached
to a remote-controlled trolley
system and sent into areas that
are either too small to access,
or that are hazardous to health.
The image shows the ZEB-
REVO head mounted onto the
front of a remote-controlled
trolley in a mine. The datalogger
sits just behind the head
in the body of the trolley. The
trolley was sent into a restricted
area of the mine that was inaccessible
to people, allowed to
scan, and returned to its starting
position.
Stockpiles
Another area of application
where both the ZEB1 and
ZEB-REVO excel. With these
mobile scanning units, stockpiles
of all varieties can be surveyed
in a matter of minutes.
The survey data can then be
easily imported into a variety of
third party software packages,
where volumetric calculations
can be carried out in minutes.
The advantages of the REVO
in this application are complete
coverage and continuous scanning.
A potential pitfall of using
the ZEB1 for stockpile scanning
was the chance that areas
would be missed, especially the
very top of the pile. It is not
advisable to walk on the stockpile
for obvious safety reasons.
Therefore, a pole-mounted
ZEB-REVO can be utilised to
ensure that complete coverage
of the stockpile is obtained,
allowing for a complete point
cloud model, and therefore, a
more accurate volume calculation.
The second major advantage
is the ability to simply
wall-mount the unit. For many
stockpile applications (and particularly
for indoor stockpiles),
continuous analysis of the
stockpile is required. With a remotely
operated, wall-mounted
unit, this is now a reality. It is
simply a case for the unit to be
switched on when a survey is
required, and the autonomous
motion will carry out the scan.
The 360 o vertical by 270o horizontal
field of view (i.e. just a
90o blind spot to the rear) ensures
that no parts of the pile
are missed..
Marine
A rather newer application for
the ZEB systems is in the world
of marine surveying. Anybody
who has been on a marine vessel
will know that space is at a
premium; this is even more so
when it comes to submarine
vessels.
A number of marine authorities
and businesses have a requirement
to accurately but rapidly
survey their stock, either for
the purposes of creating 2-dimensional
blueprints, or for the
creation of 3-dimensional, fully
interactive models.
Both the ZEB1 and the ZEB-
REVO can be rapidly deployed
in a marine environment, and
used to create a 3-dimensional
point cloud of these hugely
complex environments.
Forestry
Thought that ZEB units were
for indoor use only? Think
again. The ZEB1 and ZEB-
REVO work best in ‘enclosed’
environments – not necessarily
just indoor ones. A typical forest
will naturally be considered
to be an ‘enclosed’ environment
by the unit, as the tree canopy
creates a natural ‘ceiling’.
Coupled with the proliferation
of unique features that a forest
holds, and it can be seen that
forests are the perfect environment
for ZEB scanners.
Over the summer of 2016, a
number of different forestry
studies are being carried out
using the ZEB-REVO scanner.
The first of these studies, carried
out by the Geography department
of University College
London (UCL), focussed on
measuring small deformations
in the ground topography of a
mechanically-harvested area of
forestry.
Fig. 5 - Stockpile scanning is made
simple with the pole-mounted ZEB-REVO.
Fig. 6 - Cross
section through
the engine room
of a marine vessel
captured with
the ZEB-REVO.
24 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
Fig. 7 - 3D data
of a vehicle
captured with
the ZEB-REVO
in minutes.
The suspicious
package is highlighted
red.
From the data collected, the
team were able to create a cmaccurate
digital elevation model
(DEM) spanning 100s of square
metres. This data is then being
used to measure the outputs of
methane (CH 4
) from these areas
of felled forestry.
Another study, conducted in
relation with the University of
Leicester, involves the mapping
of varying forestry habitats
across the UK. The aim of this
study is to make comparisons
between different forestry habitats
across the UK, and also to
combine the data captured with
the handheld ZEB-REVO with
data captured from above, using
spaceborne-rader and UAVbased
imagery.
On a simpler note, both ZEB
units can be utilised to rapidly
and accurately scan an area of
forestry, to obtain the point
cloud data, and to make cuts or
sections in the data at certain
heights. One such important
height is the breast height diameter
(BHD), which is a measurement
taken at 4.5 foot from
the ground. This measurement
is then used to create an estimate
for the biomass of the area
of forestry in question.
Security and Contingency
Mapping
A final and possibly unexpected
use for both ZEB units
is in the ever-growing realm
of security. In an increasingly
uncertain world, governments,
police forces, security agencies
and indeed even companies are
increasingly security-conscious
and are turning to new technologies
to increase their security.
ZEB1 units have been in use by
a number of police forces since
their launch in 2013. Their
speed, ease of use and high
mobility make them the perfect
tool for capturing the details of
a crime scene, accident scene, or
for mapping a building or site
of interest. In the case where
speed is of the essence (for example,
after a RTC on a major
road) the ZEB unit can be deployed
in seconds, with a scan
complete in a few minutes. This
allows for a fully 3 dimensional
image, accurate to within a few
centimetres, to be gained.
The development of the autonomous
ZEB-REVO
has obvious benefits in
these areas. In the case
of a crime scene, the polemounted
ZEB-REVO may be
deployed, to ensure that areas
of interest are not touched or
disturbed.
Where there is a risk to human
health (for example, a bomb
threat, or an unsecure building),
the REVO can be trolley
mounted (as in mining) and
sent in alone to scan the area of
interest.
It is our prediction that the
realms of security and reconnaissance,
there will be increasing
demand for this type of
rapid, mobile, versatile surveying
tools.
The Future
So what does the future hold
for GeoSLAM? In a rapidly
growing, rapidly changing
industry, standing still is
quite simply not an option.
GeoSLAM will continue to
respond to new challenges, new
technological developments,
and to identify new areas of application.
Be sure to pay attention
to forthcoming GeoSLAM
announcements, to hear more
about these highly exciting developments
in the pipeline.
KEYWORDS
GeoSLAM; ZEB-REVO; scan
ABSTRACT
GeoSLAM is a manufacturer and supplier
of handheld, 3D mobile mapping
systems. Founded in 2012 and
headquartered in the UK, GeoSLAM now
has a global distribution network of 35
distributors across six continents.
AUTHOR
Stuart Cadge,
Pre Sales Engineer at GeoSLAM
For more information, please visit
www.geoslam.com
info@geoslam.com
Fig. 8 - Point
cloud data of an
area of forestry
with a section
taken at BHD
height for biomass
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 25
calculation.
INTERGEO
26 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
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di domani
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Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 27
INTERGEO
Study and development of
a GIS for fire-fighting activities
based on INSPIRE directive
by Andrea Maria Lingua, Marco Piras,
Maria Angela Musci, Francesca
Noardo, Nives Grasso, Vittorio Verda
In the past years, the European Union has
invested in the development of the INSPIRE
Directive to support environmental policies
and actually EU is currently working on
developing "ad hoc" infrastructures for the
safe management of forests and fires.
Fig. 1 – External model definition.
The activities connected
to the forest-fire fighting
could be essentially
divided in three parts: before,
during and after the fire.
In these activities, the most
complex are the monitoring and
management of at-risk fire zones
and fire-fighting procedures especially
for large fires (> 40ha).
In the case of “big fire”, which
are fires with a very large extension,
the main problem is the
coordination between the human
resources (ground, marine
and air) which work to fight
the fires. This aspect is more
critical when the fire is across
the boundary, because there is
not a European protocol for
interventions and each country
has different procedures and
CONOPS (concept of operations).
Thus becomes clear the
complex reality that competent
authorities must handle in such
emergencies (Andrews and Rothermel
1982; Bovio 1993; Teie
2005).
The AF3 project (Advanced Forest
Fire Fighting) is part of the
7 th Framework Program and it is
focused on the prevention and
the management of big forestfires
through the development
of innovative techniques. The
AF3 purpose is to improve the
efficiency of fire-fighting operations
in progress and the protection
of human lives and heritage
by developing innovative technologies
to ensure the integration
between existing and new
systems. Furthermore, the AF3
project aims to increase interoperability
among firefighting
supports (Chuvieco et al 2010).
The project defines a unique
control center devoted to coordinate
all activities, from monitoring
to the intervention on
field. Among the technological
aspects, the project provides the
design of an SDI platform (Spatial
Data Infrastructure) which
is essentially based on a GIS
(Geographic Information System).
In the following sections,
GIS model proposed for a part
of the system will be described.
This GIS is structured according
to INSPIRE ( Infrastructure for
Spatial Information in Europe)
Directive.
Fig. 2 Steps to create AF3 Database in PostgreSQL and Q-GIS.
28 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
GIS and fire-fighting: a
brief description of the
European scenario
Currently, in Europe there are
already several GIS useful for decision
support at different stages
of fire management. However,
the opportunity to have both
updated or real-time data, and
a complete and consistent information,
is often missing. Especially
it is difficult to have an
actual data interoperability with
the existing available technologies.
In most cases, the information
collected in the GIS are incomplete
and they concern only
one phase of the overall management
process. There are, indeed,
systems used, exclusively,
for prediction or for planning or
emergency control. In this way, a
lot of information is lost. However,
this historical information
could be helpful to make more
comprehensive the tool for decision
support. Furthermore, it
lacks a central system to register
distribution and availability of
resources in risk periods, standardized
systems for fires registry
and systematic registration systems
of firefighting operations.
Finally, the metadata of the observed
maps are not always available
and the data validity is impossible
to be determined.
For example, in Europe, Web-
GIS known as EFFIS (European
Forest Fire Information System
http://forest.jrc.ec.europa.eu/effis/)
was developed by the JRC
(Joint Research Centre). This
GeoDB, still under construction,
records only the data related
to fire risk analysis and the
occurred fires in Europe.
Description of the GIS in AF3
In order to propose an innovative
GIS platform devoted to
support the big forest fires management,
the following activities
must be considered: forecasting,
monitoring, planning, active
fight and post-fire practices.
Nowadays, the modern system is
not designed for a specific enduser
and it stands out for its versatility.
However, it is possible to
establish different authorization
for different users and method
of use.
In order to realize the dedicated
GIS for AF3, the traditional
modelling process was followed.
As well known, needs to pass
from the complexity of the reality
to a formal schema describing
entities and tools used in
fire-fighting operations.
External Model
The first step was the development
of an external model. In
this model, the useful information
could be gathered in three
categories of objects: the competent
authorities (command), the
objects to be protected (territory),
the event and the ignition
point (fire and hotspot) (Figure
1). In the case of AF3, there
is only one control center that
handles local operations centers,
the terrestrial and aerial troops.
The command center (command
center) is the national control
center. Local operations centers
(operating center) are in charge to
monitor and to fill register of the
fire cadaster and the mission report.
Instead, the teams (operating
team) take care of active fight
on the field.
Conceptual and
Logical Model
(INSPIRE oriented)
Next steps are the definition
of conceptual and logical models.
Therefore, these stages consist
in identification of entities,
attributes, definition of relationships
between the entities and
the data formats. The INSPIRE
directive, thus, provides fundamentals
for completely defining
the information layers closely
related to the land description
(e.g. digital terrain model and
digital surface model), the event
progression (e.g. time) and meteorological
data (e.g. wind
direction and speed, temperature,
humidity). This European
specification has a general nature,
which needs to be suitably
extended for adapting to the
specific application. Some “ad
hoc” entities are added in order
to consider the data related to
the command chain, fuel model
and forest types definition (Burgan
et al, 1998; Baskets 1999
Baskets 2002; Han Shuting et al
1987).
Currently, it is necessary to
highlight that in Italy, as in Europe,
a systematic survey and
monitoring of the forests are
missing. Moreover, standardized
methodology for the preparation
of suitable fuel models does
not exist.
Fig. 3 – Flow-chart of
alarm trigger.
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 29
INTERGEO
Considering these aspects,
an approximation
on the fuel models has
been done. In particular, in
Italy, the only achieved result is
a regional classification of forest
types, but it cannot be considered
equally valid for the calculation
of the danger indexes. The
development of this issue would
improve our capacity of fire forecasting
and, consequently, in the
fire-fighting management.
Fig. 4 – Example of query: hotspot and operating centre localization (left) and operating
team localization (right).
Internal Model
Open source platforms were
chosen to implement the database.
Specifically, PgAdmin
III were used to manage the
database PosgreSQL with its
spatial extension PostGIS and
the graphical interface. This
software allows the creation of
tables and relationships, the
implementation of triggers and
queries, the realization of views
for users and different uses and
finally the semi-automatic input
of data. This system is not
equipped with a graphical interface
to visualize the spatial data,
therefore a connection with Q-
GIS was realized.Thus, the procedure
of GeoDB implementation
follows the steps shown in
Figure 2.
A peculiarity of the internal
model was the trigger, which is
an “ad hoc” procedure for the
automatic manipulation (insertion,
modification and deletion)
of information related to a triggering
event (Perry 1990). To
complete the automatic management
of the entire system, a
large number of triggers must
be implemented. Below as example,
it has been described the
"trigger" that starts when fire
alarm is activated.
In this specific case, when the
alarm is recorded in the system,
the program executes the procedure
schematically shown in the
flow-chart in Figure 3.
Case of study (Sardinia)
Data
In order to test the GIS functionalities,
a specific test site has
been selected. In particular, a
database related to South part of
the Sardinia (close to Cagliari)
has been considered.
Therefore, defined a specific
area, all fundamental data have
been collected, where the most
important information are the
state of the forests, fuel models,
water resource localization,
roads and technological networks,
command center, operational
centers, teams, meteorological
data, hotspots, alarm
have been inserted.
Using these information layers,
which are suitably designed and
compiled, using QGIS, it was
possible to realize an example
of a query on the system. Since
the alarm is activated (Figure 4
- left), the trigger is able to automatically
calculate the competent
command center, the
nearest operating center, with
the adapted number of men and
assets. Finally, in real- time, data
of the team and its location can
be displayed (Figure 4 - right).
On the field, the team will be
monitored and managed by
the command center, by means
of the automatic registration
of their coordinates (Figure 5),
measuring in real time the team
position.
Conclusion
The developed GIS model describes
only a part of the “fire
prevention and management
system” provided by the AF3
project, but its complexity is
Fig. 5 – Example
of query
and trigger
visualization.
Real time team
positioning on
the field.
30 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
quite evident. Especially,
it underlines that it is
difficult (in some case
almost impossible), to
define exactly some entities
(e.g. Fuel model or
fuel moisture). Moreover,
an unique European
procedure does not exist,
therefore it is very complicated
to define the
CONOPS and a system
with a single command
center.
The proposed model
shows that also the open
source platforms allow
to realize a complex SDI
structure. The triggering
system for the automatic
procedures allows to add
value to SDI, because it
makes the system realtime
responsive.
Acknowledgements
The authors would like
to thank the CVVFF of
Cagliari for their availability
and data sharing.
Furthermore they thank
Dr. Raffaella Marzano
from University of Torino
for her help about
fuel model and forest
type and Dr. Cesti for his
availability.
REFERENCES
Andrews, P.L.and Rothermel R.C. (1982), Charts for interpreting wildland fire behaviour characteristics. INTERGEO USDA For. Serv. Gen. Tech.
Rep. INT-131.
Bovio G., (1993), Comportamento degli incendi boschivi estinguibili con attacco diretto. Monti e Boschi, 4: 19-24.
Burgan, R.E., Klaver, R.W. & Klaver, JM. (1998), Fuel Models and Fire Potential from Satellite and Surface Observations, International
Journal of WiIdIand Fire, 8: 159-170.
Cesti G., Cesti C. (1999), Antincendio Boschivo. Manuale operativo per l’equipaggio dell’autobotte. Musumeci, Quart, Aosta, vol 2.
Cesti G., (2002), Tipologie e comportamenti particolari del fuoco: risvolti nelle operazioni di estinzione, Il fuoco in foresta: ecologia e
controllo. Atti del XXXIX Corso di Cultura in Ecologia. Università degli Studi di Padova, Regione del Veneto, Centro Studi per
l’Ambiente Alpino, S. Vito di Cadore, 2-6 settembre 2002: 77-116.
Perry, D. G. (1990), Wildland Firefighting: Fire Behavior, Tactics, and Command, ed. Donald G. Perry.
Teie, W. C. (2005), Firefighter’s Handbook on Wildland Firefighting, 3nd ed. Deer Valley. Chuvieco, E. et al., (2010). Development of
a framework for fire risk assessment using remote sensing and geographic information system technologies.
Han Shuting, Han Yibin, Jin Jizhong, Zhou Wei (1987), The method for calculating forest fire behaviour index, Heilongjiang Forest
Protection Institute, Harbin, China, 77-82.
http://www.s3lab.polito.it/progetti/progetti_in_corso/af3 (08/10/2014)
http://forest.jrc.ec.europa.eu/effis/ (08/10/2014)
http://www.isotc211.org/ (06/11/2014)
http://inspire.ec.europa.eu/index.cfm/pageid/2 (03/11/2014)
http://www.postgresql.org (05/05/2015)
KEYWORDS
INSPIRE directive; fire fighting; GIS
ABSTRACT
According to the Annual Fire Report 2013 (European Commission-Joint Research Centre, 2014), there have been 873 forest fires in
Europe, in 2013, for a total of 340559 ha of territory. A comparison of this data to that of the previous years, highlights that, when
the intended goal is that of preserving the environment and saving human lives, the importance of the correct management of forest
fires can not be underestimated. In the past years, the European Union has invested in the development of the INSPIRE Directive
(Infrastructure for Spatial Information in Europe) to support environmental policies. Furthermore, the EU is currently working on
developing "ad hoc" infrastructures for the safe management of forests and fires.
The AF3 EU project (Advanced Forest Fire Fighting), financed by the FP7, addresses the issue of developing innovative tools to handle
all stages of forest fires. The project develops a single control center for the coordination of monitoring, manoeuvring, and post-fire
operations. The SDI platform (Spatial Data Infrastructure) represents another component which was designed in the context of this
project. It is based on a GIS (Geographic Information System) which is able to efficiently integrate multi-modal data.
Following an analysis of the state of the art of information systems for forest fire-fighting, and in light of the end-user requirements
analyzed within the AF3 project, we propose a geo-topographic database based on the INSPIRE Directive and developed on opensource
platforms, which provides interoperability of the data and allows forecasting and monitoring of high-risk areas, decision making,
damage estimation, and post-fire management.
AUTHOR
Andrea Maria Lingua
Marco Piras, Maria Angela Musci, Francesca Noardo, Nives Grasso, Vittorio Verda
Politecnico di Torino - Dipartimento di Ingegneria dell'ambiente,
del territorio e delle infrastrutture (DIATI)
Vittorio Verda
Politecnico di Torino - DIpartimento di Energia (DENERG)
EDITORS NOTE
This work has been presented at the 19th Conference ASITA 2015 (Lecco). We would like to thank the organizing secretary for the
courtesy and his availability and wishes the best outcome for the 20th Conference ASITA 2016 (Cagliari 8-9-10 November 2016).
• Rilievi batimetrici automatizzati
• Fotogrammetria delle sponde
• Acquisizione dati e immagini
• Mappatura parametri ambientali
• Attività di ricerca
Vendita – Noleggio - Servizi chiavi in mano, anche con strumentazione cliente
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 31
INTERGEO
A survey from
UAV in critical
areas: the
advantages of
technology in
areas with
complex terrain
by Zaira Baglione
The tale of two experiences in the geological and cultural heritage area through the use of fixed-wing drones.
Innovation and high quality of the data returned from an aero-photogrammetric survey as support to the activities of
the different professionals. From the survey phase to the post-production all the precautions to obtain images with a
very good resolution and solve obstacles for the mapping of areas not easily accessible such as quarries.
The aerial photography
have had a great revolution
with the advent
of the UAV technology that
actually has allowed to overcome
the objective problems of
the access to the information.
Especially for the territories
with a complex topography, the
use of drones is an advantage
in terms of speed, cost reduction
and achievement of high
quality results. The applications
of the proximity remote sensing
in critical areas are a lot
and involve many areas: from
geology to engineering, from
surveillance to environmental
monitoring, civil protection,
archeology and more.
In particular it is recommended,
for several reasons, the use
of fixed-wing models for the
survey of medium-high extension
surfaces. Meanwhile, this
type of APR provides a greater
flying range than the multicopter
models (which generally
have shorter range, considering
also the take-off and landing
operations), in fact with a single
flight it is possible to cover areas
of several kilometers and obtain
uniform images, then with a
very appreciable qualitative output;
in addition the control of
the flight parameters is efficient
and it is possible to resists to the
adverse environmental conditions,
supporting wind gusts of
up to 60 km/h. The fixed-wing
aircraft, in general, are perfect
for the applications in geology
and archaeological surveys. Two
interesting experiences, related
respectively to the geological
and cultural heritage area, are
described below by Gabriele
Santiccioli, FlyTop president
and member of the Provincial
Board of Surveyors and
Surveyors Graduates of Rome.
Certainly a very growing sector
is the quarries monitoring
through precise mapping activities
to accurately control the
excavations, to know exactly the
amount of material removed
and prevent any movement of
materials and the risk of landslides.
A proof of the quality
of the remote control systems
for this type of professional application
is given by Gabriele
Santiccioli, president of FlyTop,
through a project carried out in
a mining quarry in the north
of Italy. "We enthusiastically
accepted the engagement by
the responsible Authority for
the exploitation of a quarry
in Emilia Romagna - says the
president Santiccioli - because
it meant for us to win a challenge.
This experimentation
yook place in an extremely
mountainous area, undoubtedly
challenging under the aeronautical
profile. We used a fixedwing
aircraft, FlyGeo24Mpx,
a unique drone in its category
32 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
equipped with technology to
fly at a fixed altitude. Generally
this type of critical reconnaissance
is carried out with a
multirotor drone, but the fixed
wing flexibility allowed us to
successfully conclude the mission.
The conditions were not
easy, considering the extension
of the area to be analysed, about
95 hectares, and the difference
in height of 360 meters between
the top and the valley of
the quarry. However, with a single
flight, we have acquired in
25 minutes nearly five hundred
pictures with a resolution of 2.5
cm per pixel ". With regard to
the mining activity in the quarries
it must be said that both
private interests, relating to
companies that hold the regional
authorizations, both public
are involved at the same time,
considering that some of them
represent a heritage that should
be used in an intelligent
manner and preserve the
environment. The UAV is
a good instrument from
many points of view: it
allows to rationalize the excavation
areas on the basis
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 33
INTERGEO
of what is known from
the restitution of photos
and the subsequent study
and post-processing; they
provide information relating
to the amount of material removed
and, finally, they are the
only possible solution to reach
critical areas that may only be
known with the conventional
aerial photogrammetry systems
and with inevitable higher costs.
"In order to plan the operation
we referred to a regional technical
map (CTR) - continues
Santiccioli - and we decided
to set a fixed altitude of 130
meters. Through some control
points on the ground we made
12 strips with an overlap of 70
percent between each photo,
acquiring one frame every 25
meters. We got a 3D model of
the quarry, a cloud of points,
the DTM and DSM from the
restitution and we processed all
the photogrammetric data with
a special software characterized
by a very high level of metric
accuracy. We can say that this
result satisfied the client and
FlyTop, that realized the work."
The application of the UAV
technology has grown significantly
also for the cultural heritage
sector, not only for monitoring
and documentation,
but especially for the discovery
activities. With the partnership
started between the University
of Salento and FlyTop an
archaeological survey was carried
out in the Veio Park area,
a few kilometers from Rome,
in an area between the towns
of Formello and Isola Farnese.
Gabriele Santiccioli together
with Professor of ancient topography
Giuseppe Ceraudo describes
the survey done with the
fixed wing UAV FlyGeo24Mpx
that led to the identification of
ancient Etruscan and Roman
settlements, in particular the
remains of structures of buildings
and streets.
The discovery
comes from a
research project
that the University
of Salento leads
for over ten years
and had a decisive
result last
year following the
mission that led
to the discovery
of a city system
of Etruscan and
Roman eras. The
area covered by
the flight (about
forty hectares) was
overflown with a
fixed-wing drone
equipped with
a 24Mpx digital
camera with single
focal length lens.
The operation
involved the town
of Archi di Pontecchio and was
carried out in compliance with
ENAC specifications. The flight
has enabled to acquire images
of the highest quality, almost
two hundred pictures with a
resolution of 1.7 cm per pixel,
geo-referenced and complete of
3 parameters of translation and
rotation. Through the captured
frames there was a validation
of what were until now only
hypotheses; observing from the
sky the differentiated growth of
vegetation, in fact, it has been
recognized part of the ancient
Etruscan city of Veio.
About the accuracy of aerial
photogrammetric data Gabriele
Santiccioli says: "Our company
has always been committed to
combine innovation and integration,
so we have used all the
instruments that the surveyor
has, arriving until the production
of maps of high technical
quality in few hours. We have
obtained a cloud of points, a
3D model, the DTM and DSM
from the elaborate digital images
in order to know better
the morphology of the land.
Considering the future scenarios,
I do not exclude that shortly
the application of thermal and
multispectral sensors will enter
in the archaeological sector or at
least one study focused on the
result that could be achieved".
The aero-photogrammetric
proximity survey with the use
of an APR represents an archaeological
survey interesting
landscape, as well as a real and
accessible system for the study
of preliminary research. Later,
with subsequent investigations
and excavations, it will be able
to determine more accurately
the reference period and other
more detailed informations.
The survey done in the quarry
and the result of Veio demonstrate
how the remote sensing of
proximity through RPAS is advantageous
in terms of time and
costs, especially for particularly
extended areas of inspection or
not easily accessible.
34 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
INTERGEO
The aero-photogrammetric
proximity survey with the
UAV use represents an
interesting vision of the
archaeological survey, as
well as a concrete and accessible
system for the study
of preliminary researches.
Later, with subsequent
investigations and excavations,
it will be able to determine
more accurately the
reference period and other
more detailed information.
Both the survey done in
the quarry and the Veio
result demonstrate how the
remote sensing of proximity
through the use of on
UAV is useful in terms of
time and costs, especially
for particularly large areas
of inspection or not easily
accessible.
KEYWORDS
UAV; cultural heritage;
survey; aerophotogrammetry
ABSTRACT
The tale of two experiences
in the geological
and cultural
heritage area through
the use of fixed-wing
drones. Innovation
and high quality of
the data returned
from an aero-photogrammetric
survey
as support to the activities
of the different
professionals. From
the survey phase to
the post-production
all the precautions to
obtain images with a
very good resolution
and solve obstacles for
the mapping of areas
not easily accessible
such as quarries.
AUTHOR
Zaira Baglione
zaira@flytop.it
Account manager
Flytop
Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n°3-2016 35
INTERGEO
NEWS
Sun, water and
hydromethane:
possible options
for the energy
future of the
Smart Cities
The Italian engineering company
Geocart S.p.A. (www.geocart.net),
in the context of the
urban planning according to
the "Smart Cities" approach,
has focused its attention on the
search for new solutions for the
production of energy from renewable
sources and resources
and the development of innovative
techniques for the monitoring
of energy efficiency.
The final objectives of the
study are threefold:
1. mapping of potential hydroelectric
productivity
from mini and micro-hydro
plants;
2. study on the feasibility of optimal
hydromethane generation
from renewable sources;
3. analysis of the efficient use
of solar resource on an urban
scale.
In addition to the estimation
of the potential productivity
of hydropower, the objective
of the study is to understand
the feasibility of optimal hydromethane
generation from
renewable sources and its use
for public transport in urban
areas or high environmental
value areas. The activity aims
to respond to market needs:
the various existing technologies
for hydrogen storage are
not fully satisfactory in terms
of efficiency, convenience and
affordability. A fundamental
aspect of the activity is the generation
of hydrogen-methane
mixtures having a maximum
hydrogen content of 30%
by volume, easier to use than
pure hydrogen: in fact, the hydromethane
can be used in a
normal natural gas engine.
For the analysis of the solar
potential of the urban area, the
research is based on 3D mapping
of city buildings, as a further
instrument of knowledge,
including for policy makers,
of the effective potential use
of solar resource on building
patrimony, and as a policy instrument
for the planning of
new construction areas. In this
context, particular attention is
paid to the study of the energy
exchanges of the urban area
and the so-called urban heat
islands.
www.geocartspa.it
(Source: Geocart)
Location-based data
and services enabling a
geosmartcity
Any smart-city implementation
leveraging location-based data
and services is undoubtedly
reaching faster its sustainability
aims. The EU co-funded project
GeoSmartCity is contributing
to this, establishing a cross-platform,
re-usable and open hub
in which different categories of
users can discover and access interoperable
geographic information,
by means of generic-purpose
as well as specialized services
based on open standards.
The GeoSmartCity approach is
applied in two different urban
contexts (the Green-Energy scenario,
to support the implementation
of sustainable energy policies
,and the Underground scenario,
to support the integrated
management of underground
utility infrastructures) and tested
by 11 pilots, consisting of
cities/regions from 8 different
Member States.
The underlying layer of the
overall GeoSmartCity architecture
consists of interoperable
georeferenced and semantically
reach spatial datasets, which
have been harmonized according
to common data models
which extend INSPIRE application
schemas on Buildings
and Utilities & Governmental
Services and have been made
discoverable and accessible by
means of OGC webservices.
http://www.epsilon-italia.it/IT
(Source: Epsilon Italia)
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capture sensor platform. A
highly ergonomic design combines
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and regular reality capture. It is
completely portable, enabling it
to be checked in as luggage on
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is designed to act a sensor platform
with our standard external
trigger and sync port outputs.
BIM – map indoors, outdoors,
underground, anywhere
The Pegasus:Backpack makes
progressive professional BIM
documentation a reality. It synchronises
imagery and point
cloud data, therefore assuring
a complete documentation
of a building for full life cycle
management. By using SLAM
(Simultaneous Localisation
and Mapping) technology and
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accurate positioning with
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training is enhanced with
the most accurate and current
data sets. Safety & security – informed
decisions in emergency
situations
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decisions in emergency situations
due to access to more accurate
data. Evacuation plans
and route mapping benefit
from clear and detailed images
and point clouds that alert authorities
to any changes. Access
densely populated areas, providing
accurate and current mapping
to give city authorities a
clearer and deeper understanding
of the situation.
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36 Special Supplement to GEOmedia Journal Issue n. 3-2016
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REPORT
MEZZO SECOLO FA, A VARESE
di Attilio Selvini
Memorie del Professore sul X Convegno della SIFET organizzato da
Donnini e Caggiano, che si tenne nella maestosa Villa Recalcati,
alla presenza (a quel tempo, inconsueta) del Sottosegretario alle
Finanze On. Cesare Bensi, del Presidente del Consiglio Nazionale
degli Ingegneri, il varesino Sergio Brusa Pasqué. E la soppressione
della Commissione Geodetica Italiana.
Fig. 1 - Il benvenuto dell’amministrazione provinciale.
La Provincia di Varese è
mia coetanea, essendo
stata costituita con
Regio Decreto del gennaio
1927. Io sono nato verso la
fine di quell’anno, a Somma
Lombardo, nel castello
Visconti: Somma era nella
storia per diversi motivi, fra
cui le due misure della base
geodetica (la prima nel 1788,
la seconda nel 1878, (1)) e la
nascita dell’aviazione italiana
sul campo di Malpensa, allora
per almeno due terzi giacente
sul territorio comunale (2). E fu
proprio a Varese, nel maggio del
1965, che la Società Italiana di
Topografia e Fotogrammetria,
scelse di tenere il suo decimo
convegno nazionale. Dirigeva
allora la Società il suo terzo
presidente, Ermenegildo
Santoni, dopo la scomparsa
repentina del fondatore,
Giovanni Boaga e quella del
suo successore, Umberto
Nistri. La proposta di Varese
venne fatta da due varesini
di spicco, Sergio Donnini,
professore di topografia al
“Carlo Dell’Acqua” di Legnano
e Antonio Caggiano, geometra
e dottore in scienze statistiche
e attuariali: venne accolta per
acclamazione dai soci della
SIFET.
Il consiglio direttivo in
carica, su proposta di
Mariano Cunietti, stabilì il
tema: il collaudo dei rilievi
fotogrammetrici, e incaricò
della relazione ufficiale Cunietti
e il sottoscritto, allora assistente
volontario presso l’Istituto
di Geodesia e Topografia del
Politecnico di Milano.
Qualche decennio più tardi,
la Penisola era letteralmente
sommersa da capitolati
d’appalto e da verbali di
collaudo relativi alla costruzione
di carte tecniche, sia comunali
che regionali, di fattura,
impostazione, contenuto fra i
più vari e spesso contrastanti
fra di loro. Era morta infatti
la Commissione Geodetica
Italiana, per marchiano errore
dei governi e del parlamento
allora in carica.
E non è che oggi, mezzo secolo
più avanti, la situazione sia
migliorata: “la discordia regnava
nel campo d’Agramante”, vien
da dire con l’Ariosto.
Ma nel 1965, anno felice
e nel sentore del “miracolo
economico”, le carte tecniche,
solo comunali (le Regioni
verranno poco dopo) erano
ancora in numero modesto,
e di regole ve ne erano
davvero poche. Il Catasto e
l’Istituto Geografico Militare
avevano i loro capitolati, i
loro collaudatori interni; ma
per Comuni, Comprensori,
Provincie e Comunità montane
ci si affidava al “buon cuore”
(spesso non al buon senso) delle
aziende aerofotogrammetriche
(ancora poche e piuttosto brave)
e di collaudatori non sempre
al corrente di quel che andava
fatto. Chi scrive era allora
assessore ai lavori pubblici del
suo comune; un paio d’anni
prima aveva affidato per
appalto la redazione della
carta al duemila della zona
interna, e al cinquemila
dell’intero territorio (3.200
ettari, buona parte di Malpensa
compresa) alla IRTA di Milano,
una della allora quattro storiche
aziende italiane del settore.
Per sua indicazione, la giunta
aveva affidato il collaudo in
corso d’opera al professor
Mariano Cunietti, che aveva
assolto il suo compito con la
perizia, la diligenza e l’acume
che gli erano soliti. Ecco allora
che il convegno SIFET di
40 GEOmedia n°3-2016
REPORT
Varese era atteso come punto
di partenza autorevole, atto
a indicare la via maestra per i
lavori di cartografia tecnica dell’
avvenire. A quel tempo i molti
e futuri ordinari e associati di
topografia che oggi affollano le
Università italiane, avevano i
calzoni corti e qualcheduno di
loro doveva addirittura ancor
nascere. Di ordinari allora ve
ne erano solo tre: in ordine
alfabetico, Ballarin a Pisa, Dore
a Bologna, Solaini a Milano.
Una decina erano gli incaricati
su e giù per la Penisola. Altri
tempi, ai quali e per molte
ragioni va il mio rimpianto. Ma
veniamo al tema. Organizzato
magistralmente da Donnini
e Caggiano, con un pochino
d’aiuto di chi ora scrive, il X
Convegno della SIFET si aprì
nella maestosa Villa Recalcati,
sede della Prefettura e della
Provincia, alla presenza (a
quel tempo, inconsueta) del
Sottosegretario alle Finanze On.
Cesare Bensi, del Presidente
del Consiglio Nazionale degli
Ingegneri, il varesino Sergio
Brusa Pasqué, e delle autorità
provinciali e comunali. In Fig. 1
dà il benvenuto ai partecipanti
l’avvocato Virginio Bonomi,
presidente della Provincia; ai
suoi lati l’onorevole Bensi e il
sottoscritto.
Nella figura 2 è il presidente
della Società, Ermenegildo
Santoni a ringraziare e nel
contempo ad aprire il convegno.
Gli sono a lato Cesare Bensi
e il professor Carlo Trombetti
dell’IGM. Come era d’uso
nei convegni SIFET, non
mancarono le gite sociali, fra le
quali quella in battello sul lago
di Lugano e la visita al castello
Visconti di Somma; in figura 3
i convegnisti nell’ingresso della
parte marchionale del castello,
con Santoni accompagnato dal
sommese consigliere provinciale
Rodolfo Vanelli.
Le relazioni vennero tenute
nei locali dell’Ippodromo di
Varese; un ricevimento d’onore
venne offerto dal Comune,
nella magnifica sala del Palazzo
estense, che aveva visto le feste
di Francesco III d’Este. In
Fig. 4 si vedono Santoni, e ai
suoi lati Solaini e Selvini nel
giardino della villa comunale,
mentre in Fig. 5 il presidente
del Consiglio Nazionale degli
Ingegneri Sergio Brusa Pasqué,
saluta l’Intendente di Finanza
dottor Visco.
La relazione ufficiale congiunta
di Cunietti e Selvini (3)
suscitò interesse, e fu seguita
da una serie di chiarimenti
e discussioni varie: il tutto è
riportato nel Bollettino della
SIFET in (4). Nella figura 6 i
due relatori.
Per il Catasto tenne un’ottima
relazione l’ispettore generale
erariale Enrico Vitelli, che
illustrò le note operazioni
definite dalla Direzione
Generale; per le imprese,
parlò l’ingegner Giampiero Le
Divelec della EIRA fiorentina,
altra azienda storica italiana; li
si vede entrambi in figura 7-
Va ricordato che il convegno
era stato preceduto da quattro
articoli a firma di Cunietti e
Selvini sul quotidiano locale “La
Prealpina”; articoli che avevano
suscitato molto interesse così
come dimostrano le “lettere”
dei lettori giunte al giornale (5).
Dato il successo ottenuto
dal convegno di Varese, si
sarebbe potuto pensare che le
indicazioni fornite sia dalla
relazione ufficiale che da
quelle invitate, avrebbero
potuto servire di base per
i lavori di cartografia
aerofotogrammetrica
del prossimo successivo
futuro. La relazione
ufficiale venne anche
pubblicata fra le opere
dell’Istituto diretto dal
Fig. 2 - Da sinistra, Selvini, Bonomi, Bensi, Santoni, Trombetti.
professor Solaini; di fatto essa
servì di base per i suggerimenti
che la Commissione Geodetica
Italiana approvò poco dopo,
anche in vista della nascita delle
Regioni e della possibilità che
ne seguisse una “carta tecnica
regionale” in scala 1:5000
uniforme ed estesa a tutto il
Paese, un poco sulla scia della
“Deutsche Grundkarte” (6).
Ma le cose andarono per tutt’altra
via, a perenne disdoro di
una intera classe politica. Con
decreto del 20 marzo 1975, la
Commissione Geodetica Italiana,
fondata il 3 febbraio del
1880, e della quale gli ultimi
tre presidenti furono in ordine
Emanuele Soler, Gino Cassinis
e Antonio Marussi (7) venne dichiarata
“ente inutile” (!), quindi
soppressa con decreto del 4
luglio 1977.
Fig. 3 - In primo piano a destra, Santoni e Vanelli.
A sinistra, Caggiano.
GEOmedia n°3-2016 41
REPORT
Fig. 4 - A palazzo Estense.
Da allora è successo di tutto.
Questa povera Italia, certamente
ben lontana dall’essere
“una d’arme, di lingua, d’altare,
di memorie, di sangue e di cor”
così come se l’era immaginata il
Manzoni, nel mezzo secolo passato
dal convegno di Varese ha
prodotto carte tecniche d’ogni
tipo e aspetto, con scale, tagli e
forme tra le più varie, persino
con stampa a colori coi fondi
della benemerita “Cassa per il
Mezzogiorno”. La “Deutsche
Grundkarte” al cinquemila, ben
vigilata dalla Deutsche Geodätische
Kommission è la stessa
dal Baltico alle Alpi bavaresi.
Da noi si sono visti capitolati
e bandi degni delle “grida”
manzoniane (8) e collaudi di
due paginette scarse, redatte da
chi non sapeva nemmeno quel
che faceva. Governi e Regioni,
amministrazioni locali o meno
e magistrati “l’un contro l’altro
armati”, sono sempre stati
ben lontani dal pensare al
ripristino di una struttura
che portasse all’unificazione
della cartografia nazionale.
Abbiamo assistito
imperterriti a ribassi d’asta,
che fuori dai nostri
confini avrebbero visto
l’immediato intervento di
polizia e magistratura.
Poi tutto si è fermato.
Delle decine di imprese
cartografiche sorte nella
notte come funghi nei
tempi belli in cui le amministrazioni
spendevano e
spandevano, ne sono rimaste
ben poche, che “tirano a
campa’ ” fra le mille difficoltà
offerte da capitolati talvolta
indecifrabili e che vorrebbero
contenere e conciliare tutto di
tutto, salvo che occuparsi della
incertezza metrica del restituito.
E il catasto gioca ancora con il
“puzzle” dei milioni di tipi di
frazionamento da assemblare
in una improbabile nuova carta
(o “banca dati”) omogenea
e perfetta. Speriamo che non
accada quel che successe nel
1777, allorché l’imperiale e
Fig. 6 - Attilio Selvini e Mariano Cunietti.
Fig. 7 - Giampiero Le Divelec e Enrico Vitelli.
regio governo viennese volle
tentare di produrre, riducendo
il catasto Teresiano privo di
inquadramento geodetico, una
omogenea carta militare a scala
ben minore (9).
Fig. 5 - A Villa d’Este: in centro, Brusa Pasqué e Visco. A
sinistra, Pasquale Zabattini dell’IRTA, a destra in secondo
piano i professori Inghilleri e Astori.
42 GEOmedia n°3-2016
BIBLIOGRAFIA
(1)Selvini, A., Dell’Acqua D., Parente C. Dalla
cascina Malpensa a Malpensa 2000; Rivista del
Dipartimento del Territorio, Roma n.2/1999.
(2) Selvini, A. La base geodetica di Somma fra cronaca
e storia, Rivista del Catasto e dei SS.TT.EE.
Roma, n. 1/1984.
(3)Cunietti, M., Selvini,A. Il collaudo dei rilievi
fotogrammetrici, Bollettino SIFET, Milano,
n.3/1965.
(4)Selvini, A. La discussione sul tema principale del
X Convegno Nazionale SIFET. Bollettino SIFET,
Milano n. 3/1965.
(5)Cunietti, M., Selvini, A. Che cos’é la Fotogrammetria,
La Prealpina, quotidiano, Varese, nn.
6/13/20/27, Marzo 1965.
(6)Selvini, A. Per una carta topografica fondamentale
d’Italia, n.10/68. Le Strade, Milano,
n°10/1968
(7)Selvini, A. Appunti per una storia della
topografia in Italia nel ventesimo secolo. Maggioli
ed., Rimini, 2013.
(8)Selvini, A. Bandi, capitolati e altro. Rivista del
Dipartimento del Territorio, Roma, n°2/2008
(9)Bezoari, G., Selvini,A.Controllo con metodo satellitare
della storica Base geodetica di Somma. Rivista
del Dipartimento del Territorio, Roma, n.2/1995.
PAROLE CHIAVE
SIFET; Commissione Geodetica Italiana; storia
ABSTRACT
Memories of Professor of the X Congress of SIFET,
organized by Donnini and Caggiano, held in the majestic
Villa Recalcati, to the presence (at that time, unusual)
of Undersecretary for Finance Cesare Bensi, the
President of the National Council of Engineers, Basso
Sergio Brusa Pasqué, and the suppression of the Italian
Geodetic Commission.
AUTORE
Attilio Selvini
Attilio.selvini@polimi.it
già Presidente della SIFET
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REPORT
VISU. Il sistema informativo integrato
sulle trasformazioni urbane di Venezia
di Alessandra Ferrighi
Studiare e comprendere i fenomeni legati
alle trasformazioni delle città significa
mettere in relazione dati di diversa
natura. Organizzare le diverse fonti in
database nasce dalla necessità di creare
nuove relazioni e intrecci tra le stesse.
Visualizzare con il GIS la cartografia storica
consente di leggere le trasformazioni
nello spazio e nel tempo grazie alla
georeferenziazione, comparazione e
successivo editing delle modifiche occorse.
Per mettere a sistema queste esigenze è
La città di Venezia dalle Fotografie aeree. Crediti: Università Iuav di Venezia - Archivio Progetti,
Fondo Egle Renata Trincanato, 2.Attività scientifica/5/048, n. 052151.
Fig. 1 –
Schema relazionale
del
sistema VISU
(Ferrighi).
stato creato VISU, il sistema informativo
sviluppato per studiare le dinamiche delle
trasformazioni di Venezia e
della sua Laguna.
Nell’era digitale gli storici
dell’architettura e
della città stanno abbracciando
l’informatica come
strumento per fare ricerca. Le
nuove tecnologie offrono più
efficaci strumenti di indagine e
di interpretazione, di sintesi e di
comunicazione, dei più tradizionali
metodi di studio. Tra le
tecnologie disponibili quelle più
adatte a studiare i fenomeni urbani
ci sono i GIS per le analisi
spazio-temporali, i modelli 3D e
gli strumenti multimediali per la
diffusione dei risultati. Lo studio
della città nasce dall’interpretazione
delle fonti documentarie e
dalle relazioni che si ottengono
intrecciando più fenomeni.
Raccogliere in una banca dati
alfanumerica le informazioni
contenute nei documenti, in
modo strutturato e relazionale,
consente allo studioso di riordinarle,
di valorizzarle attraverso la
produzione di carte tematiche,
comunicando in modo più
efficace gli esiti delle proprie
ricerche.
44 GEOmedia n°3-2016
REPORT
Fig. 2 – Alcune fasi legate alle trasformazioni dell’isola di S. Lucia, contrassegnata dal
perimetro rosso, dopo la realizzazione della stazione ferroviaria.
Per mettere in connessione i dati
provenienti dalle fonti documentarie
ai luoghi o agli edifici della
città, legandoli alle trasformazioni
urbane, già da qualche tempo
il gruppo di ricerca Visualizing
Venice (VV) sta lavorando alla
creazione di un sistema informativo
(Ferrighi, 2014). La ricerca
VV si è sviluppata nell’arco degli
ultimi anni e ha visto la partecipazione
di tre università (Duke
University, NC-USA; Università
Iuav di Venezia e Università degli
Studi di Padova) e di numerosi
giovani ricercatori, afferenti
alle stesse, che hanno dapprima
strutturato le banche dati in versioni
β fino a raggiungere la validazione
del sistema informativo
integrato VISU.
Durante il primo anno, in fase
sperimentale, è stata creata una
banca dati (DB T1) con Access di
Microsoft, in back-end e frontend,
senza alcun collegamento
ai dati geografici, ridisegnati
con Autocad per le principali
fasi storiche. Successivamente è
stato adottato FileMaker Pro e
FileMaker Server, perché in uso
allo Iuav, sempre per la banca
dati (DBT2), facendo migrare i
precedenti record provenienti
da Access e implementandone
di nuovi, relativi a nuove aree
studio (definite Cantieri). I dati
geografici sono stati lavorati con
ArcMap 10.1, in versione demo,
senza alcun collegamento al
DBT 2 per problemi di versioni
dei software che non dialogavano
con l’ODBC, se non in
locale.
Il sistema informativo integrato
VISU, oggetto del presente
lavoro, rappresenta un punto
d’arrivo dopo le sperimentazioni
dei primi anni di ricerca. La
creazione di VISU
sta consentendo ai
ricercatori di implementare
le fonti
documentarie
online, di condividerle
al gruppo di
ricerca, di collegare
le stesse fonti agli
oggetti geografici,
grazie all’integrazione
nel sistema
dei due ambienti
di lavoro, il DB
SQL Server tramite
la connessione al
GeoDB.
Il dati del sistema VISU
La strutturazione e l’organizzazione
dei dati provenienti dalla
ricerca documentaria e archivistica
ha comportato una prima
analisi funzionale delle possibili
relazioni tra questi, articolandoli
intorno a due tipologie di dati:
da un lato i dati alfanumerici
derivanti dalle fonti e dall’altra i
dati geografici dei luoghi da indagare.
In ciascuna basi di dati,
sia alfanumerica (Entity DB) che
geografica (Entity GeoDB), le
tabelle sono costituite da campi
che individuano le categorie di
informazioni contenute nelle
fonti. Ogni tabella è messa in
relazione con altre, legando le
informazioni in rapporti univoci
(Figura 1).
Le due componenti (DB e
GeoDB), integrate attraverso
un unico sistema, sono risultate
necessarie perché con la prima
si raccolgono dati documentari
sulle trasformazioni, come ad
esempio quando è stata realizzata
una strada, aperto un canale o
sopraelevato un edificio; con la
seconda si visualizzano le trasformazioni
andandole a editare modificando
gli shape file e gli attributi
relativi. Grazie all’intreccio
delle informazioni e al lavoro
continuo tra l’implementazione
del DB e l’editing nel GeoDB si
Fig. 3 – Schema del flusso delle attività nel sistema VISU (Ferrighi).
GEOmedia n°3-2016 45
REPORT
ottengono le mappe tematiche
sulle trasformazioni (Figura 2)
e nello stesso tempo le relazioni
tra fonti documentarie e luoghi
delle trasformazioni.
Le fonti documentarie e la
banca dati alfanumerica (DB)
Il sistema è stato pensato per raccogliere
dati, come detto, dalle
fonti documentarie, utili allo
studio delle trasformazioni, divise
in due macro categorie: primarie
quando fanno riferimento
a documenti contemporanei
o prossimi agli eventi in esso
contenuti; secondarie quando il
rapporto con le fonti è mediato
dall’interpretazione di un terzo.
A loro volta le fonti raccolte
sono testuali o iconografiche,
cioè possono essere descrittive
attraverso l’uso della parola o l’uso
dell’immagine.
Il focus della raccolta dei dati
origina nella tabella principale
DB_Sources (Figura 1): in essa
sono contenute le informazioni
più rilevanti rispetto a un evento
descritto nel documento che
andrà a costituire un record nel
DB. I contenuti del documento
vengono frammentati e collocati
nei rispettivi campi: dall’autore
del documento, al soggetto, alle
trasformazioni descritte. Alla
tabella principale sono collegate
altre tabelle secondarie che
danno conto della collocazione
archivistica (DB_Collection) o
bibliografica della fonte (DB_
Bibliography); della datazione
rispetto a criteri di date certe o
presunte. Oltre a queste sono
state create altre tabelle alfanumeriche
secondarie, come quella
relativa alle persone, sia naturali
che giuridiche (DB_Natural/
LegalPersons), per le persone o
gli enti che vengono citati nella
fonte, in modo tale da creare
un’anagrafe e poter mettere in
relazione gli eventi con gli attori.
In particolare, per evitare ridondanze
di dati o errori d’implementazione,
sia per la collocazione
archivistica che per la scheda
bibliografica, sono state create 1)
una tabella solo per gli archivi,
ovvero una tabella contenente le
informazioni legate a quell’archivio,
alla sede, all’acronimo, ecc.;
2) una tabella solo per le informazioni
bibliografiche, rispetto
a un criterio di catalogazione che
seguisse standard catalografici
bibliografici. In questo modo,
nel dover collocare la fonte
rispetto a un archivio, si deve
scegliere nell’elenco degli archivi,
se già esistente, oppure compilare
la scheda seguendo i criteri
prestabiliti. Lo stesso vale per il
collegamento alla fonte bibliografica.
Per evitare di inserire più
volte lo stesso libro si è preferito
predisporre una tabella solo per
tali fonti e avere la possibilità di
selezionarne una da un elenco
bibliografico predisposto ad hoc.
Mentre per la datazione della
fonte, certa o presunta come già
accennato, è stata costruita una
tabella che ha consentito di tracciare
il dato attraverso il formato
giorno/mese/anno o il formato
secolo e frazione di secolo specificando
se la datazione è certa
(ovvero dichiarata nella fonte),
presunta (quando non si ha
alcuna certezza), o dedotta (da
relazioni con altri documenti in
relazione cronologica).
La banca dati geografica
(GeoDB)
La banca dati geografica è stata
costruita partendo da dati
esistenti, ricavati dalle carte
tecniche comunali o regionali.
Dalla cartografia attuale sono
stati individuati e selezionati solo
gli strati relativi agli edifici, alle
unità di volume, alle strade, ai
corsi d’acqua, a canali e isole nel
caso specifico lagunare, ovvero
sono stati scelti tutti quegli strati
attraverso i quali si sono potute
tracciare le modifiche geografiche
e localizzare le informazioni
provenienti dal DB alfanumerico
(Figura 1).
Gli strati possono contenere oggetti
puntuali, lineari o poligonali,
e questo dipende dalla scala
di osservazione. Una città può
essere rappresentata da un punto
se osservata alla scala territoriale,
oppure da una moltitudine di
layers corrispondenti agli strati
che la connotano, dal perimetro
dell’area del municipio, alle strade
che la attraversano, ecc. Con
i layers, opportunamente selezionati,
si è costruito il GeoDB
contenente le entità geografiche.
Il GeoDB ha come caratteristica
principale l’aggiunta di due attributi
relativi alla datazione, start
ed end, pensati ad hoc rispetto ai
dati d’origine. Questi due nuovi
attributi aggiungono la quarta
dimensione al GeoDB, ovvero la
dimensione temporale che traccia,
layers su layers e oggetto su
oggetto le trasformazioni, datandole
con le informazioni che derivano
dalle fonti documentarie.
Questa particolare caratteristica
del GeoDB lo ha distinto da
tutte le altre banche dati geografiche:
aggiungere la dimensione
temporale significa visualizzare,
tramite lo strumento della timeline,
le trasformazioni nel tempo,
come meglio si descriverà
più avanti.
Il sistema integrato
La necessità di integrare le tecnologie
Esri con il DB, la banca
dati alfanumerica, è derivata
dall’esigenza di mettere in relazione
le fonti, testuali e iconografiche,
ai luoghi della città e
agli edifici trasformati, così come
già detto. Il DB e il GeoDB
hanno potuto dialogare attraverso
le componenti di ArcGis
Server, utilizzando come chiavi
di ricerca e selezione alcuni degli
attributi presenti nel GeoDB,
come la datazione e il nome del
Cantiere. La complessità dei dati
e delle relazioni derivanti dalle
46 GEOmedia n°3-2016
REPORT
fonti documentarie ha spinto
verso un’applicazione web con
dati residenti in una banca dati
relazionale SQL Server.
La struttura dei dati così organizzata
ha consentito di mettere
in relazione le entità del DB e
quelle del GeoDB. Durante il
processo si è trattato di compiere
continui passaggi da una banca
dati all’altra, come quando una
fonte documenta un evento -
ad esempio, un edificio viene
ampliato con la costruzione di
un portico su strada - si devono
compilare i record relativi a
quell’evento nel DB e andare a
modificare in pianta gli shape
coinvolti nel GeoDB, relativi
a quell’edificio e alle unità di
volume interessate, ma anche
gli altri layers geograficamente
contigui, come gli spazi aperti,
le strade, ecc., collegando tutti
i dati (Figura 3). Le tecnologie
Esri sono state utilizzate in VV
per lo studio delle trasformazioni
urbane attraverso 1) la creazione
dei GeoDB da ArcCatalog, 2) la
georeferenziazione della cartografia
storica con ArMap insieme
3) all’editing per disegnare le
modifiche da apportare ai luoghi
fisici trasformati nel tempo, 4)
la visualizzazione dei tematismi
e, infine, 5) la modellazione 3D,
generata da ArcScene, e rimodellata
con software dedicati al disegno
3D e alla renderizzazione.
Lo strumento Georeferencing
di ArcMap è stato utilizzato in
via preliminare per studiare le
trasformazioni nel tempo grazie
all’interpretazione derivante
dalla georeferenziazione della
cartografia storica. Questa è
stata indagata per confronto allo
stato attuale, andando a ritroso
nel tempo, ridisegnando con
lo strumento di Editing ogni
singolo cambiamento spaziale
e contestualmente segnalando
negli attributi temporali l’inizio
e la fine delle azioni legate alle
trasformazioni.
L’implementazione del
sistema VISU
Il modello dei dati (sia alfanumerico
DB che geografico
GeoDB), l’analisi funzionale di
questo, il diagramma delle tabelle
con le relazioni e i relativi
attributi sono stati gestiti con
Microsoft Visio. In seguito si è
proceduto parallelamente lavorando
sia sul piano del DB che
su quello del GeoDB: da un lato
Fig. 4 – Maschera per l’inserimento delle risorse documentarie.
progettando le GUI dall’altro
organizzando il GeoDB di Default
e le viste.
Per il DB sono stati decisi i
privilegi di accesso degli utenti
creando tre diverse tipologie e
alcune regole condivise dal gruppo
di ricerca. Tre le categorie:
1) Admin - l’amministratore
del sistema con tutti i privilegi,
dall’abilitare nuovi utenti, predispone
le schede Cantiere, al
GEOmedia n°3-2016 47
REPORT
verificare i contenuti di ciascuna
scheda creata dai singoli ricercatori;
2) User – compilatori delle
schede che possono scrivere e
modificare i loro record, vedere
quelle degli altri ricercatori del
Cantiere, ma non modificarle
(al fine di rendere responsabile
ciascun ricercatore della propria
implementazione); 3) Guest – il
ricercatore che può vedere i dati
di Cantiere in Cantiere, ma
che non può modificare nulla.
Nell’organizzare le banche dati si
è scelto di continuare a lavorare
per aree studio (Cantieri) e di
filtrare l’inserimento e la visualizzazione
dei dati attraverso questo
criterio. Per cui ogni ricercatore
può avere il controllo solo su i
dati relativi al suo progetto di
ricerca. Terminata questa fase
preliminare si è sviluppata l’interfaccia
utente (GUI). I componenti
sono stati limitati a quelli
necessari per la navigazione e
all’implementazione dei dati, gli
eventi sono stati invece predisposti
in relazione alle azioni che
ciascun utente poteva compiere e
alle azioni che collegavano, attraverso
le viste, i dati del DB con
quelli del GeoDB, per consentire
l’estrazione solo delle informazioni
da collegare al record.
Ogni maschera corrisponde a
una tabella del modello dei dati
alfanumerici. La maschera per
l’inserimento delle risorse documentarie
(Sources) è quella
più complessa, sia perché ha
molti campi, sia perché è collegata
con tutte le altre tabelle
in relazioni del tipo uno-a uno
o uno-a molti (Figura 4). Nella
compilazione, solo per alcuni
campi si è offerta la possibilità
dell’auto-completamento del testo
al fine di evitare al data-entry
di riscrivere sempre la stessa cosa
o di scriverla in modi diversi.
Alcuni campi sono stati resi
obbligatori per la creazione del
record, come il tipo di fonte, se
testuale o iconografica, e il titolo
della fonte. Mentre altri campi,
come la datazione, sono stati
necessari alla creazione del filtro
per il collegamento alla banca
dati geografica. Ovvero, si possono
collegare record a un oggetto
solo se nella tabella delle viste,
create dal GeoDB di default,
sono stati compilati gli attributi
del Cantiere con la stessa stringa
di testo che identifica il Cantiere
nel DB. Ad esempio, se alcuni
edifici appartengono al Cantiere
“ScuoleGrandi”, tutti gli edifici
di quella tipologia avranno compilato
l’attributo cantiere con la
stringa “ScuoleGrandi”.
Da questa maschera possono
essere collegati record di altre
tabelle (Collection e Bibliography),
qualora già presenti,
oppure aprire la relativa maschera
d’implementazione e
aggiungere nuovi record e poi
attribuirli alla scheda della risorsa
documentaria. A questi vanno
aggiunti anche i dati della tabella
People (relazione uno-a molti)
che consentono di collegare la
persona (sia fisica che legale) citata
nel documento, garantendo
la compilazione dell’anagrafica
delle persone. Per cui, è possibile
vedere in quali documenti è
citato un personaggio determinandone
il ruolo, ad esempio in
qualità di proprietario di bene o
in qualità di decisore di una trasformazione
legata a quel bene.
Contestualmente sono state
tracciate le trasformazioni
urbane nelle aree di ciascun
cantiere. Il GeoDB di default è
stato ‘versionato’, ovvero sono
state create tante versioni quanti
sono i ricercatori che studiano
quelle aree urbane, e, tramite un
processo ormai sperimentato e
validato dal gruppo di ricerca,
si è proceduto all’editing delle
trasformazioni (Ferrighi 2013,
Ferrighi 2014, Ferrighi 2015).
Ogni oggetto geografico è stato
ridisegnato sulla base della georeferenziazione
della cartografia
storica, sull’interpretazione del
dato che ne risulta, e successivamente
compilata la tabella con i
relativi attributi temporali.
Questa procedura ha consentito
la relazione delle fonti storiche
con gli oggetti geografici, quali
edifici o spazi pubblici, ad esempio.
Spazio e tempo sono uniti
in una nuova relazione attraverso
le fonti documentarie che danno
testimonianza degli eventi che
appartenerono alla storia di quei
luoghi.
Conclusioni
Le aree individuate all’interno
della città (Cantieri) sono legate
a filoni di ricerca del gruppo
VV, queste hanno prodotto ‘a
macchia di leopardo’ gli studi
sulle trasformazioni della città
di Venezia e della sua Laguna. Il
sistema VISU è stato implementato
con i dati legati a queste
aree, ma è da considerarsi aperto
tant’è che nel GeoDB sono state
inserite aree geografiche molto
più ampie del confine amministrativo
di Venezia, come la
città di Padova, altre del veneto
e del Friuli perché collegate a
una ricerca sulla storia degli
Ebrei durante il dominio della
Serenissima (nel 2016 si celebreranno
i 500 anni dall’istituzione
del primo ghetto in Italia).
La versatilità del sistema consente,
infatti, di implementare
qualsiasi dato documentario
purché lo si possa collegare ad
oggetti geografici. Questi vanno
cercati nelle forme di shape file
e integrati nel GeoDB esistente,
dopo che le relative tabelle sono
state rese consistenti alle altre di
analoga natura.
La fase successiva prevederà dei
test con ArcGis online per la
visualizzazione delle fonti archivistiche
tramite la cartografia
digitale. Il tentativo sarà quello
di utilizzare il web-GIS per interrogare
la banca dati e fare altre
e nuove considerazioni sulla den-
48 GEOmedia n°3-2016
sità dei documenti in alcuni
momenti storici piuttosto
che in alcuni luoghi della
città; oppure consentirà di
vedere dove hanno operato
alcune Magistrature o maestranze
in città, creando
tematismi ad hoc.
Ringraziamenti
La presente ricerca è stata
possibile grazie al finanziamento
della Regione del Veneto.
La Giunta Regionale
con Delibera n. 1083 del
28 giugno 2013 ha finanziato
il progetto “VISU
- Visualizzare lo spazio
urbano” presentato in data
29 aprile 2013 (prot. n.
179208) dalla prof. Donatella
Calabi dell’Università
Iuav di Venezia (http://bur.
regione.veneto.it/BurvServices/Pubblica/DettaglioDgr.
aspx?id=252883).
Il laboratorio VISU, costituitosi
grazie allo stesso finanziamento,
è formato da
assegnisti di ricerca (Chiara
Di Stefano, Cristiano
Guarneri, Elisa Bastianello,
Gianmario Guidarelli,
Ludovica Galeazzo, Martina
Massaro) che hanno
collaborato alla validazione
del Sistema VISU, i cui
responsabili scientifici sono
i professori Donatella Calabi,
Francesca Castellani,
Francesco Guerra e Guido
Zucconi. Il coordinamento
del gruppo è stato affidato
ad Alessandra Ferrighi.
Il Sistema VISU è stato
sviluppato dalla società Fine
Tuning Consulenza Integrata
srl (www.finetuning.
it) con il supporto di Pmax
Soluzioni Informatiche di
Paolo Massussi (Roma) per
la parte di sviluppo legata
ad ArcGis. Il Server e lo
spazio Server sono stati
messi a disposizione da Cineca
per lo Iuav. Francesco
Contò e Mauro Calderan
del Sistema dei Laboratori
dello Iuav hanno seguito
la parte relativa alle licenze
Esri e al server.
Il Sistema VISU è parte
integrante della ricerca internazionale
Visualizing Venice
(visualizingvenice.org)
istituita tra la Duke University
(NC-USA), l’Università
degli Studi di Padova e l’Università
Iuav di Venezia.
REPORT
BIBLIOGRAFIA
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project. In Tamborrino, R., Digital Urban History. Telling the History of the City at the
age of the ICT Revolution. Roma, IT: CROMA, Roma Tre.
PAROLE CHIAVE
Storia urbana; Venezia; Sistema Informativo
ABSTRACT
Studying and understanding the phenomena connected with the transformations
of a city means correlating widely different data. Organising the sources
into databases is a way to address the need to create new relationships and interconnections
between them. Visualising historic cartography with GIS makes it
possible to read the transformations in time and space, thanks to the georeferencing,
comparison and subsequent editing of the changes that have occurred.
VISU, the information system used to study the dynamics of the transformations
of Venice and its Lagoon, was developed to address these needs.
VISU was perfected using several technologies, including the alphanumeric database
created with DB SQL Server, and the geographic one created with Arc-
GIS Desktop. In fact there are two integrated platforms: the browser, where
the sources are accessed and linked to the geographical objects; the GIS, in the
version created by the Default GeoDB, where the transformations are edited
and the time attributes of the shapes are compiled, to be used as filters to load
the DB Geolayer tables. This system makes it possible to link geographical data
(shapefile of a building) with data (texts and images associated with said building),
which are in turn linked to the bibliographical or archival sources.
AUTORE
Alessandra Ferrighi
ferrighi@iuav.it
Università Iuav di Venezia
GEOmedia n°3-2016 49
AGENDA
29-30 settembre 2016
EUROGEO 2016
Malaga (Spain)
www.geoforall.it/kawfk
30 settembre 2016
Notte europea dei ricercatori
Frascati
www.geoforall.it/kaykd
30 settembre - 1 ottobre 2016
Dronitaly The Pro&Fun Drone
Show
Modena Fiere
www.geoforall.it/kxuu4
4-6 ottobre 2016
TECHNOLOGY for ALL 2016
Roma
www.geoforall.it/kawfa
7-9 ottobre 2016
Hackathon Open Data con
partner tecnologico IBM
Ravenna
www.geoforall.it/k9hk8
7 - 9 ottobre 2016
ArcheoFOSS 2016
Cagliari
www.geoforall.it/k9dp3
11-13 ottobre
INTERGEO 2016
Hamburg (Germania)
www.geoforall.it/kaxhh
12-14 ottobre 2016
Open Source Geospatial
Research Education Symposium
#OGRS2016
Perugia
www.geoforall.it/kauka
14-15 ottobre 2016
Age of Drones Expo Postponed
Hamburg (Germany)
www.geoforall.it/kxkw6
17-18 Ottobre Lainate
Smart Mobility World
Milano
www.geoforall.it/k9u4q
19-21 ottobre 2016
GEOMETOC Workshop:
Geospatial, Hydrometerological
and GNSS
Prague, Czech Republic
www.geoforall.it/kaxhc
20-21 ottobre 2016
5th International FIG 3D
Cadastre Workshop
Atene (Grecia)
www.geoforall.it/kaxq9
20-21 ottobre 2016
11th 3D Geoinfo Conference
Atene (Grecia)
www.geoforall.it/kaxqw
25-26 ottobre 2016
Satellite Masters Conference
Madrid (Spain)
www.geoforall.it/k9u4h
26-30 Ottobre 2016
TOPCART 2016 XI Congreso
Internacional de Geomática y
Ciencias de La Tierra
Toledo (Spagna)
www.geoforall.it/k3ydc
31 ottobre - 4 novembre 2016
OSTST Altimetry
Rochelle (France)
www.geoforall.it/kxxpw
8-10 novembre 2016
XX° Conferenza ASITA
Cagliari
www.geoforall.it/k9h4a
16-17 novembre 2016
ITSNT 2016 International
Technical Symposium on
Navigation and Timing
Toulose (France)
27-28 aprile 2017
GISTAM 2017 3rd International
Conference on Geographical
Information Systems Theory,
Applications and Management
Porto (Portugal)
www.geoforall.it/kx9wx
29 maggio - 2 giugno
FIG Working week 2017
Helsinki (Finlandia)
www.geoforall.it/kaxhr
25 giugno-1 luglio 2017
XXX International Geodetic
Student Meeting
Zagreb (Croatia)
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