GEOmedia_3_2016

mediageo

La prima rivista italiana di geomatica

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

Direttore Responsabile

FULVIO BERNARDINI, fbernardini@rivistageomedia.it

Redazione

VALERIO CARLUCCI, GIANLUCA PITITTO,

redazione@rivistageomedia.it

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Stampa: SPADAMEDIA srl

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qualsiasi forma e con qualsiasi procedimento elettronico o meccanico, ivi inclusi i

sistemi di archiviazione e prelievo dati, senza il consenso scritto dell’editore.

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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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).

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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.

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(Source: Epsilon Italia)

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and route mapping benefit

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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

Ferrighi, A. (2012). Visualizing Venice. New technologies for urban history, Giornale

Iuav, 123.

Ferrighi, A. (2013). Visualizing Venice: A Series of Case Studies and a Museum on the

Arsenale’s virtual history. In Calabi, D. (Ed), Built City, designed City, Virtual City. The

Museum of the City. Rome, IT: CROMA, Roma Tre.

Ferrighi, A (2013). Un HGIS per lo studio delle trasformazioni urbane: Venezia

come caso studio. 14 a Conferenza italiana Utenti Esri, Roma, http://www.esriitalia.

it/test/images/Atti_14aConferenza/Lavori/Alessandra_Ferrighi.pdf.

Ferrighi, A (2013). Città, Spazio e Tempo. L’applicazione di un HGIS per la storia

urbana. In Cerasoli, M. (Ed), Città e territorio virtuale, Libro degli abstract, Roma,

IT: Università degli Studi di Roma Tre.

Ferrighi, A (2014). La storia della città attraverso le ICT. In Tamborrino, R. and

Zucconi, G. (Ed), Lo spazio narrabile. Scritti di storia della città in onore di Donatella

Calabi. Macerata, IT: Quodlibet Studio.

Galeazzo, L. and Pedron, M. (2014). Dinamiche di trasformazione urbana: l’insula

dell’Accademia a Venezia tra ricostruzione storica e percezione visiva. In Buccaro, A. and De Seta, C.,

Città mediterranee in trasformazione. Identità e immagine del paesaggio urbano tra Sette e Novecento.

Napoli, IT: Edizione Scientifiche Italiane.

Ferrighi, A. (2015). Cities Over Space and Time: Historical GIS for Urban History. In Brusaporci,

S. (Ed), Emerging Digital Tools for Architectural Surveying, Modeling, and Representation. Hershey,

USA: IGI Global.

Ferrighi, A. (2015). Urban history through new technologies.Visualizing Venice, a pilot

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)

www.geoforall.it/kxpff

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