Messa a punto di tecniche di fotogrammetria digitale mediante UAV per la caratterizzazione morfometrica dei versanti e per la stima dei processi erosivi

The present work aims at creating a work protocol that allows the use of aerial drone photogrammetry for the assessment of erosion rates, by using different parameters to obtain digital terrain models with a high accuracy. To achieve this purpose, a photogrammetric technique based on some variables to be used in the phases of data acquisition (flight altitude, camera and type of acquisition: photos and videos) and processing (four different interpolation methods), was developed. Three areas were selected for measurements to test and validate this technique. The thesis is divided into two parts: A and B. Part A reports the basic theories and aspects of soil erosion, the photogrammetry and the most used methodologies to evaluate soil erosion. This part is divided into three chapters: • chapter 1: is focused on the general concepts about soil erosion, as well as on the most used measures and models to estimate this phenomenon; • chapter 2: is focused on the illustration of different types of digital models used for the terrain representation, main interpolation methods and the calculation of the model accuracy; • chapter 3: is focused on the drone photogrammetry, with special reference to photogrammetry theory, image characteristics and acquisition tools, digital cameras, as well as the origins of photogrammetry. Finally, innovative aerial proximity acquisition systems are described. Part B includes the experimental design, in particular: • chapter 4: focuses on the development of the photogrammetric procedure for the realization of high-precision digital terrain models, and includes the description of the parameters used for the development of the photogrammetric technique and related results; • chapter 5: reports characteristics of the three selected test areas, the application of the photogrammetric technique and related results obtained; • chapter 6: the conclusions of the PhD work are reported

Il lavoro di tesi sviluppato nell’ambito del dottorato si pone come obiettivo generale quello di generare un flusso di lavoro che consenta l’impiego della fotogrammetria aerea da drone, per la quantificazione dei tassi di erosione, utilizzando differenti parametri per ottenere modelli digitali del terreno con elevata accuratezza. Per raggiungere tale scopo è stata messa a punto una tecnica fotogrammetrica che tiene conto di alcune variabili da utilizzare in fase di acquisizione ed elaborazione dei dati. Successivamente, per applicare e validare tale tecnica, sono state selezionate tre aree test su cui effettuare le misure. Il lavoro di tesi è suddiviso in due parti: A e B. La parte A tratta i concetti base dell’erosione, della fotogrammetria e le metodologie più utilizzate, e si sviluppa su tre capitoli: • capitolo 1: fornisce una disamina generale sull’erosione del suolo, così come sulle misure e sui modelli maggiormente utilizzati per poter stimare tale fenomeno; • capitolo 2: si sofferma sui principali metodi di interpolazione e sul calcolo dell’accuratezza di un modello, dopo un excursus sui diversi tipi di modelli digitali che vengono utilizzati per la rappresentazione del territorio; • capitolo 3: riporta i principi della fotogrammetria, le caratteristiche delle immagini e gli strumenti di acquisizione, le camere digitali, oltre alla storia e alle origini della fotogrammetria. Infine vengono descritti innovativi sistemi di acquisizione aerea di prossimità che, grazie ai molteplici vantaggi che offrono, si stanno diffondendo molto rapidamente nell’ambito dei rilievi topografici. Nella parte B, relativa alla parte sperimentale, viene riportata la ricerca effettuata con le relative applicazioni, in particolare: • capitolo 4: descrive i risultati ottenuti, dopo la descrizione dei parametri utilizzati per lo sviluppo della tecnica fotogrammetrica; • capitolo 5: descrive le tre aree test selezionate, l’applicazione della tecnica fotogrammetrica sviluppata ed i relativi risultati ottenuti.