THE USE OF STRUCTURE FROM MOTION TECHNOLOGIES FOR HIGH-RESOLUTION TERRAIN MODELLING ON HIGH ALTITUDE CATCHMENTS

L’attività di ricerca sviluppata in questa tesi riguarda lo studio e l’applicazione della fotogrammetria close-range basata sulla tecnica della Structure from Motion o image-based modeling) per la realizzazione di modelli digitali del terreno (DEMs) ad alta risoluzione che costituiscono la base informativa fondamentale per analisi geomorfologiche. Per Structure from Motion (SfM) si intende una tecnica di calcolo che consente di ricostruire tridimensionalmente un oggetto reale da una serie di immagini sovrapposte ricorrendo alle formulazioni proprie della fotogrammetria e agli automatismi (algoritmi) della Computer Vision. La SfM comparata alla tecnologia laser (LiDAR) presenta numerosi vantaggi legati alla elevata portabilità della strumentazione, flessibilità del metodo di ricostruire superfici a diverse scale ad alta risoluzione, il basso costo e la facilità di applicazione, anche da non esperti, sia durante la fase di acquisizione che di elaborazione dei dati. Per tali motivi questa metodologia di rilievo sta diventando una interessante alternativa alla tecnologia LiDAR, in particolare per il rilievo e monitoraggio di ambienti naturali in zone remote. L’obiettivo principale della ricerca è stato quello testare le potenzialità della fotogrammetria terrestre per generare DEMs con accuratezze e precisioni adeguate all’oggetto rilevato e al tipo di analisi, in particolare alle analisi dei processi glaciali e periglaciali. Una indagine approfondita sui principali problemi pratici legati ad un rilievo fotogrammetrico terrestre e sulle principali fonti di errore che caratterizzano il metodo è stata eseguita su un’area di studio. Diversi sono i fattori che influenzano la qualità del modello fotogrammetrico in termini di accuratezza, precisione e risoluzione. Si è dimostrato che la geometria di presa delle immagini e la distribuzione dei punti di controllo necessari per la georeferenziazione sono i fattori chiave che determinano la qualità del modello e possono portare alla formazione di distorsioni se non accuratamente pianificati. Per migliorare la geometria di presa delle immagini è stata testata una diversa strategia di acquisizione basata su immagini panoramiche. Rispetto ad una acquisizione di singole immagine acquisite ad ogni posizione, una acquisizione multi immagine ha generato accuratezze più elevate e una copertura spaziale maggiore dell`area ricostruita. Per validare la tecnica della fotogrammetria terrestre in ambiente glaciale e periglaciale sono stati identificati tre casi studio con diverse caratteristiche in termini di accessibilità, estensione della superficie e tipo di copertura (detrito, neve fresca e roccia). Nello specifico sono stati rilevati con la fotogrammetria terrestre il ghiaccio del Montasio Occidentale, il ghiaccio di La Mare e il rock glacier AVDM3 al fine di calcolare il bilancio di massa annuale dei ghiacciai e le velocità di scorrimento del rock glacier. L’accuratezza del metodo fotogrammetrico è stata convalidata per ogni singolo caso studio con dati LiDAR. Diverse sono le accuratezze e le precisione ottenute nei tre casi studio. Tuttavia, i DEMs generati dalla fotogrammetria hanno permesso di stimare con buona precisione i processi glaciali e periglaciali con accuratezze comprabile con la tecnologia laser. Le indagini effettuate sui vari casi studio hanno permesso di avere una visione completa sul metodo della SfM e sui punti critici e le potenzialità di questo tecnica di rilievo per l'analisi multi-temporale in bacini montani.