Dissertations / Theses on the topic 'Fotogrammetria digitale'

The Italian territory offers a wide range of treasures in the field of Cultural Assets. This is a highly relevant property, which needs an accurate management and preservation performed by appropriate tools, also giving attention to the maintenance and safeguard from risk factors. Nowadays the increasing development of new digital technologies, added by remarkable steps forward got by the subject of Geomatic makes possible an efficient integration among different techniques, helped also by spread of solutions to improve the data import-export and transmission between different devices. The main objective of this thesis is to experience the photogrammetric restitution implemented in a commercial software of digital photogrammetry, in order to generate a dense 3D model of the facade of the Basilica Sant'Apollinare Nuovo in Ravenna. The 1st Chapter, after a general introduction regarding the 3D survey of Cultural Heritage and some considerations linked to the use of digital photogrammetry in this field, is focused to analyze the case of stereoscopic and the monoscopic approach. In particular, it develops the theme of close-range photogrammetry. The 2nd Chapter, exposes the theme of digital images, from color theory until their appearing on the monitor. The 3rd Chapter, develops the case study of the Basilica di Sant'Apollinare Nuovo, the historical, architectural and religious of the same. Also, it is examined the issue of photogrammetry and laser scanning of the case study. The final part of the same chapter, treats the processing of data processing the software Agisoft PhotoScan, in order to generate, by means of Structure from Motion technique, a digital geometric 3D model of the Basilica Facade. The digital model has been scaled on the basis of measurements made on the field. With the software it was possible to accomplish the three phases of the photogrammetric data processing: internal orientation, exterior orientation and restitution.

L’obbiettivo della presente Tesi è quello di fornire in maniera chiara e completa una panoramica dettagliata sul tema del rilevamento fotogrammetrico applicato ai Beni Culturali. Nella prima parte della tesi verranno studiate ed argomentate nel dettaglio tutte le fasi principali del processo di ricostruzione noto con il termine di structure from motion. In questa prima parte, puramente teorica, verranno forniti gli strumenti necessari a comprendere i passaggi fondamentali che compongono tale processo, dall’estrazione delle caratteristiche (feature detection) all’orientamento esterno dei fotogrammi e alla loro autocalibrazione. La seconda parte avrà invece una connotazione decisamente pratica, in quanto verranno presentati ed analizzati alcuni significativi casi di studio. Ne verranno presentati due: il primo, la precisione nel rilievo integrato dei beni culturali, tratterà la tematica della restituzione multivista, multiscala e multisensore non calibrata; il secondo, il potenziale di tecnologie low-cost applicato ai beni culturali, cercherà di studiare l’applicazione di sistemi a basso costo per l’acquisizione e la restituzione nel rilievo fotogrammetrico dei beni culturali. Con lo scopo di valutare precisione, accuratezza, affidabilità e ripetibilità sono stati eseguiti numerosi test metrici e statistici, in relazione allo scostamento tra i modelli realizzati per via fotogrammetrica e un modello assunto come riferimento. Il test site adottato per le elaborazioni è la “Delizia Estense del Verginese” un antico castello situato nella provincia di Ferrara. I rilievi sono stati condotti sia con tecniche fotogrammetriche terrestri che per via aerea attraverso l’utilizzo di piccoli RPAS (Remotely Piloted Aircraft Systems) su cui sono state montate apposite fotocamere. I risultati ottenuti dimostrano che attraverso tali tecniche è possibile raggiungere precisioni complessive dell’ordine di 2-3 cm, ritenute più che accettabili per le finalità di rilievi di questo tipo. Saranno infine presentate alcune applicazioni di carattere innovativo che sfruttano la fotogrammetria digitale classica, in affiancamento a discipline appartenenti alla sfera dell’Ingegneria Civile come le prove di laboratorio su elementi prefabbricati in C.A.
The aim of the thesis is to provide a detailed, clear and comprehensive overview on the theme of the photogrammetric survey of the Cultural Heritage. In the first part of the thesis will be investigated in detail all the major steps of the reconstruction process known as structure from motion. In this first part, purely theoretical, will be given the tools necessary to understand the basic steps that make up the process, from the extraction of the features, to the external orientation of the frames and their auto calibration. Instead the second part will have a practical characterization, because it will be presented and analysed some significant case studies. Two cases will be introduced: the first, the accuracy of Cultural Heritage integrated survey, will deal with the issue of multi-view, multi-scale and multi-sensor restitution; the second, the potential of low-cost RPAS technologies in the Cultural Heritage reconstruction, try to study the application of low-cost RPAS for the images acquisition and restitution of the Cultural Heritage 3D models. With the aim to evaluate precision, accuracy, reliability and repeatability were performed numerous metric and statistical tests, in relation to the deviation between the digital models made. The test site used for these computations is the "Delizia Estense del Verginese" an ancient castle located in the province of Ferrara. The measurements were performed with both terrestrial and aerial photogrammetric techniques through the use of small RPAS (Remotely Piloted Aircraft Systems). The results obtained show that through such techniques it is possible to achieve accuracies of the order of 2-3 cm, deemed acceptable for the purposes of surveys of this type. Will be finally presented some innovative applications that take advantage of classical digital photogrammetry techniques, applied to the laboratory test on reinforced concrete prefabricated beams.

L’Arco d’Augusto di Rimini rappresenta da sempre il monumento simbolo della città; ha visto ogni periodo storico, dei quali riporta tuttora i segni in modo visibile. L’alto valore storico, culturale ed artistico che l’Arco porta con se merita di essere valorizzato, conservato e studiato. E’ stato realizzato un rilievo fotogrammetrico del monumento romano e una successiva analisi strutturale mediante la tecnica F.E.M. Il rilievo è stato eseguito con la moderna tecnica digitale non convenzionale, la quale ha permesso di comprendere quanto essa sia in grado di soddisfare le varie esigenze di rilievo nell’ambito dei Beni Culturali. Nel primo capitolo si affrontano le tematiche relative al rilievo dei Beni Culturali, si concentra poi l’attenzione sul settore della fotogrammetria digitale. Il secondo capitolo è dedicato interamente alla storia dell’Arco d’Augusto, riportando tutti i rilievi dell’Arco realizzati dal Medioevo ad oggi. Il terzo capitolo riporta la serie di restauri che l’Arco riminese ha subito nel corso dei secoli, fra cui i due grandi interventi di restauro: il primo eseguito nel 1947 dall’Ing. Rinaldi G., il secondo nel 1996-98 per opera dell’Arch. Foschi P.L. Nel quarto capitolo si parla di come la tecnica fotogrammetrica si presti molto bene all’analisi e al controllo delle deformazioni strutturali. Il capitolo cinque è dedicato al rilievo topo-fotogrammetrico dell’oggetto, affrontato in tutte le sue fasi: ricognizione preliminare,progettazione ed esecuzione delle prese. Il sesto capitolo affronta l’elaborazione dei dati mediante il software PhotoModeler Pro 5. Nel settimo capitolo si confronta il presente rilievo con l’ortofoto realizzata nel 1982 dall’Arch. Angelini R. Il capitolo otto riporta alcune informazioni al riguardo della geomorfologia della zona limitrofa all’Arco. Nell’ultimo capitolo si descrive l’impiego del software agli elementi finiti Straus7 per creare ed elaborare il modello numerico dell’Arco.

Negli ultimi tempi si è registrato un importante sviluppo degli algoritmi di ricostruzione tridimensionale, che attraverso elaborazioni automatiche in tempo reale, permettono la realizzazione di prodotti sempre più affini a quelli ottenuti da scansioni laser con costi molto inferiori. Con questo elaborato si è dunque voluto analizzare la validità dei prodotti ottenuti tramite procedure di elaborazione fotogrammetrica mediante software automatici, a partire da un rilievo eseguito da drone e da una scansione laser della Porta di San Leo. Grazie ad un software di gestione e di comparazione di nuvole di punti, i prodotti ottenuti sono stati sovrapposti e opportunamente georeferenziati, poi sono stati eseguiti diversi tipi di confronti. Le comparazioni tra i modelli ottenuti sono state realizzate tenendo come riferimento la nuvola di punti tridimensionale acquisita con il rilievo laser. Sono state considerate analisi di tipo qualitativo e quantitativo, valutando la validità e l’accuratezza della restituzione fotogrammetrica. Tale procedimento ha permesso di dare un giudizio su ciò che si ottiene tramite software basati sui criteri della Structure from Motion, attraverso un termine di paragone con la tecnica di rilievo laser scanner. Inoltre è stato possibile definire quale calcolo teorico approssimativo dell’errore può essere funzionante per il caso della porta di San Leo e per altri casi simili.

Le tecnologie range based ed image based, ed in particolare la tecnologia Laser Scanner e quella Fotogrammetrica, hanno ciascuna delle potenzialità e dei punti di criticità che le contraddistinguono. In particolare, la fotogrammetria digitale costituisce una tecnica che richiede una strumentazione nettamente più economica rispetto alle metodologie di rilievo condotte con strumentazione laser scanner. La fotogrammetria si fonda però su un metodo di calcolo a molte variabili, che se gestite in modo poco accurato non portano alla precisione necessaria per l’ottenimento di dati metrici affidabili. Dunque la presente tesi parte da un’analisi approfondita delle suddette tecnologie, per poi declinare quanto trattato in linea generale in un caso studio specifico: l’Istituto di Chimica G. Ciamician di Bologna, approfondendo di volta in volta gli aspetti legati al progetto del rilievo. Una volta condotto il rilievo del caso studio secondo entrambe le pipeline, viene eseguito un confronto fra i prodotti ottenuti da queste. Ciò consente di dimostrare che il progetto di rilievo eseguito per la fotogrammetria digitale è affidabile. Tuttavia, un modello a nuvola di punti, o una mesh texturizzata, non sono sufficienti per essere utilizzati per definire lo stato di un edificio. Il passo successivo è dunque rivolto all’acquisizione di Modelli di Rappresentazione Derivati 2D e 3D, che consentano una più agevole comprensione dell’architettura e dove i singoli elementi sono geometrie “pulite”, ma ricavate in maniera diretta dal rilievo fotogrammetrico, e che dunque vengono dimostrate essere molto fedeli alla realtà del costruito.

Il tempio di Baalshamin si trovava nell’antica città di Palmira, in Siria. Risalente al II secolo d.C. era l’edificio meglio conservato dell’intero sito archeologico. Il 23 agosto 2015 i miliziani dell’Isis, dopo averlo dichiarato profano, lo hanno fatto esplodere. Questa tesi tratta di geomatica e anastilosi applicate al caso del tempio di Baalshamin. L’obiettivo è ricostruire fotogrammetricamente il tempio di Baalshamin utilizzando foto turistiche trovate sul web. Si partirà da un inquadramento storico della città di Palmira, per poi passare ai nostri giorni e toccare argomenti di attualità. Dopodiché saranno illustrate brevemente le nozioni fondamentali della geomatica e si parlerà di anastilosi. Nella parte sperimentale della tesi verranno analizzati i prodotti ottenuti dal raddrizzamento fotografico e dalla ricostruzione fotogrammetrica. Si vuole dimostrare che anche da foto di bassa qualità è possibile ottenere risultati apprezzabili dal punto di vista geometrico. Si vuole inoltre sottolineare l’importanza del turismo e del mondo del web, senza i quali questa tesi non sarebbe stata realizzata.

La tesi si occupa dell'uso di più tecniche fotogrammetriche e di strumenti GIS nel recupero digitale e nell'integrazione di una molteplicità di dati storici, opportunamente georeferenziati, inerenti l'area del Centro Cadore, ai fini anche della valorizzazione turistico-culturale del territorio. Un ampio spazio viene dato alla caratterizzazione del territorio e delle fonti - cartografiche, fotografiche e testuali - che sono state recuperate ed organizzate in archivio. Le applicazioni fotogrammetriche comprendono la generazione di ortofoto digitali a scala territoriale da immagini storiche e modelli 3D close-range ottenuti con tecniche SfM.

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.
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

In questo elaborato viene sperimentato un iter processuale che consenta di utilizzare i sensori termici affiancati a fotocamere digitale in ambito fotogrammetrico al fine di ottenere prodotto dal quale sono estrapolabili informazioni geometriche e termiche dell’oggetto di studio. Il rilievo fotogrammetrico è stato svolto mediante l’utilizzo di un drone con equipaggiamento multisensoriale, termico e digitale, su una porzione di territorio soggetto ad anomalie termiche nei pressi di Medolla (MO). Per l’analisi termica e geometrica sono stati posizionati sul campo 5 target termici di cui ne sono state misurate le coordinate per la georeferenziazione delle nuvole dense di punti e la temperatura. In particolare sono state eseguite due riprese aeree dalle quali sono stati estratti i frame necessari per i processi di restituzione fotogrammetrica. Le immagini sono state sottoposte ad una fase di trattamento che ha prodotto immagini rettificate prive di delle distorsioni impresse dall’obbiettivo. Per la creazione degli elaborati vettoriali e raster a colori e termici sono stati impiegati inizialmente software di fotogrammetria digitale in grado di fornire scene tridimensionali georeferenziate dell’oggetto. Sono state sviluppate sia in un ambiente open-source, sia sfruttando programmi commerciali. Le nuvole dense sono state successivamente trattate su una piattaforma gratuita ad interfaccia grafica. In questo modo è stato possibile effettuare dei confronti tra i diversi prodotti e valutare le potenzialità dei software stessi. Viene mostrato come creare un modello tridimensionale, contenente sia informazioni geometriche che informazioni termiche, partendo dalla nuvola termica e da quella a colori. Entrambe georeferenziate utilizzando gli stessi punti fotogrammetrici d’appoggio. Infine i prodotti ottenuti sono stati analizzati in un ambiente GIS realizzando sovrapposizioni grafiche, confronti numerici, interpolazioni, sezioni e profili.

This study is framed within the field of survey of buildings belonging to the Cultural Heritage and Architectural . In particular it is classifiable within the technical investigation of the indirect type ( without contact with the object under investigation ) and nondestructive test ( without demolition, partial removals and / or micro - sampling ). Its aim is to identify, describe, test and verify a technique to carry out a survey of photographic type and integrate it with additional data derived from the acquired thermal imager with mid-level. It must be able to perform, for both the thermal image and for that camera, the correction of errors due to different optical (calibration) and in order to provide geometrically correct the overlapping of the images thus extracted. It is to have information concerning materials present beneath the plaster or finishes (such as frescoes) can not be eliminated, in order to understand the technical and construction characteristics, geometry and additional analysis of the degradation of the substrate hidden. It is often useful, then, to avoid errors in the process of restructuring, recovery or rehabilitation, you can make a correct geometric survey, referenced to adjacent architectural elements , and be able to report on the virtual model, to be developed subsequently and enrich the historical data, etc. degradation. The technique identified, from the calibration phase to that of relief and return graphics, allows to obtain useful data to additional relief techniques normally in use, especially if not integrated. The reliability of the data obtained was compared with the substrate as following the removal (in this case possible) of the plaster. Some detectable elements are defined, the conditions that allow us to obtain additional data, the thickness through which it is possible to "read" the heat elements, the " correctness " of the given geometric indirect, with respect to the detected directly.

Questo elaborato presenta una procedura di rilievo eseguito con la scansione Laser e la Fotogrammetria per lo studio della facciata della Chiesa di Santa Lucia in Bologna e le successive elaborazioni dei dati tramite software di correlazione automatica Open Source e commerciali Low Cost basati sui principi della Structure from Motion. Nel particolare, il rilievo laser è stato eseguito da 5 posizioni diverse e tramite l’utilizzo di 7 target, mentre il rilievo fotogrammetrico è stato di tipo speditivo poiché le prese sono state eseguite solo da terra ed è stato impiegato un tempo di lavoro minimo (una decina di minuti). I punti di appoggio per la georeferenziazione dei dati fotogrammetrici sono stati estratti dal datum fornito dal laser e dal set di fotogrammi a disposizione è stato ottenuta una nuvola di punti densa tramite programmi Open Source e con software commerciali. Si sono quindi potuti operare confronti tra i risultati ottenuti con la fotogrammetria e tra il dato che si aveva di riferimento, cioè il modello tridimensionale ottenuto grazie al rilievo laser. In questo modo si è potuto verificare l’accuratezza dei risultati ottenuti con la fotogrammetria ed è stato possibile determinare quale calcolo teorico approssimativo dell’errore poteva essere funzionante per questo caso di studio e casi simili. Inoltre viene mostrato come produrre un foto raddrizzamento tramite l’utilizzo di una sola foto utilizzando un programma freeware. Successivamente è stata vettorializzata la facciata della chiesa ed è stata valutata l’accuratezza di tale prodotto, sempre confrontandola con il dato di riferimento, ed infine è stato determinato quale calcolo teorico dell’errore poteva essere utilizzato in questo caso. Infine, avendo notato la diffusione nel commercio odierno della stampa di oggetti 3D, è stato proposto un procedimento per passare da una nuvola di punti tridimensionale ad un modello 3D stampato.

La realizzazione di luoghi isolati di preghiera, comune a molteplici religioni, ha reso possibile la diffusione di un gran numero di eremi che costituiscono una grande parte del patrimonio culturale di interesse storico ed architettonico del nostro paese. Lo studio di questi impianti architettonici costituisce una tappa fondamentale nel doveroso impegno per la conservazione e la valorizzazione del nostro patrimonio. In risposta alla crescente richiesta di acquisizione dei manufatti antropici e del patrimonio paesaggistico si ricorre, sempre più, all’impiego di strumenti e tecniche innovative che permettono di rilevare e rappresentare con notevole accuratezza oggetti tridimensionali di qualsiasi ordine di grandezza. Nell'elaborazione della tesi si è scelto di documentare le parti del complesso dell’Eremo di Cerbaiolo con diversi metodi, per poi ricostruire un modello tridimensionale complessivo che fungerà da contenitore di memoria storica e fonte di conoscenza per le generazioni future. A causa dell’estensione, della presenza di più ambienti voltati, dell’irregolarità delle superfici e della presenza di diversi materiali costruttivi, sono state applicate le metodologie di rilevamento ritenute più idonee in termini di precisione ed accuratezza: quella laser scanner e quella fotogrammetrica, le quali forniscono dati tridimensionali compatibili ed integrabili con un rilievo tipo tradizionale. I risultati mostrano le applicazioni di queste tecniche, e i modelli relativi, soffermandosi poi su alcune procedure semi-automatiche di ottimizzazione dei modelli 3D e della loro integrazione in un unico modello complessivo. L'estrazione di elaborati tecnici bidimensionali dimostrano poi le potenzialità di documentazione dello "strumento" prodotto; partendo da questi la tesi tratteggia le possibilità di valorizzazione del manufatto a partire dal modello complessivo.

La conservazione e la valorizzazione dei Beni Culturali richiedono per essi un’accurata conoscenza di base, ed in quest’ottica giocano un ruolo fondamentale le discipline del rilevamento: le più avanzate tecniche geomatiche, integrate tra loro, permettono infatti oggi di ottenere una documentazione sempre più precisa e completa di un bene. Il campo dei Beni Culturali sta quindi vivendo una fase di profondo rinnovamento, sia dal punto di vista delle tecnologie e procedure adottate, che da quello delle modalità stesse di approccio al problema: la chiave per un corretto rilievo sta nell’integrazione e nell’utilizzo congiunto di tecniche, strumentazioni e figure professionali differenti. Questa Tesi di Laurea si riferisce al sito di Pompei, e in particolare alle attività condotte sulla domus di Obellio Firmo, situata nella Regio IX, oggetto di rilievi nell’ambito di un’attività condotta dal DICAM e dal DISCI dell’Università di Bologna in accordo con la Soprintendenza di Pompei. Oggetto della tesi sono in particolare gli arredi presenti nell’atrio della domus: si è fatto ricorso all’utilizzo di scanner a proiezione di luce strutturata e della fotogrammetria digitale al fine di creare modelli tridimensionali texturizzati ad altissima precisione, che descrivano nella maniera più completa sia gli aspetti geometrici che quelli artistici degli oggetti rilevati. Tali modelli sono stati successivamente integrati al rilievo generale della domus: lo scopo è quello di far colloquiare tra loro i risultati ottenuti in un ambiente multi-risoluzione, cioè a molteplici Livelli di Dettaglio (LoD), anche in previsione di possibili sviluppi futuri.

Questo lavoro di tesi propone lo studio, tramite i metodi della modellazione digitale e del rilievo, della Rocca medievale di Reggiolo, in provincia di Reggio Emilia. Dopo un’analisi dettagliata dello stato dell’arte, con lo studio dei testi di riferimento per le discipline coinvolte nel lavoro (rilievo fotogrammetrico e mediante laser scanning terrestre, modellazione parametrica BIM e rappresentazione digitale di beni artistici e monumentali), si è svolto il rilievo digitale ad alta risoluzione. L’acquisizione informativa geometrica dello stato attuale del monumento è stata realizzata tramite strumenti attivi e passivi, oltre che mediante consultazione di elaborati grafici tradizionali. La parte più corposa riguarda l’elaborazione successiva delle informazioni, raccolte in modelli progettati per ospitare contenuti, non sola geometrici ma anche materici. Le nuvole di punti raccolte e registrate con il rilievo sono state rielaborate parametricamente per giungere alla produzione di astrazioni architettoniche digitali dalle proprietà semantiche (BIM-fitting), aggregate secondo regole specifiche per valutare come proporzione e grammatica siano state interpretate nella realizzazione dell’opera. Anche le difformità con i disegni originali sono state considerate nel raggiungimento dell’obiettivo finale: la costruzione di un modello conoscitivo regolato da parametri e integrato da informazioni pertinenti lo stato di conservazione del monumento. Il modello finale, ma prima ancora il processo metodologico seguito per generarlo, possono garantire una documentazione completa e analitica delle condizioni nelle quali si trova l’edificio storico, anche in funzione di future operazioni di restauro, recupero, manutenzione o salvaguardia. Il lavoro di tesi, si inserisce nell’ambito della ricerca applicativa che riguarda l’adozione di criteri di Building Information Modeling e restituzione digitale degli edifici, storico-monumentali, indagandone potenzialità e limiti attuali.

Lo studio svolto in tesi affronta metodi e tecniche digitali di rilievo e rappresentazione del patrimonio architettonico, quali fonti di documentazione per i Beni Culturali. Il caso di studio affrontato è Porta Fiorentina della cinta di Terra del Sole, che appare di particolare interesse in quanto consente sia di descrivere e ottimizzare alcune applicazioni delle tecniche digitali, sia di analizzare gli impieghi dei modelli 3D ottenuti come documentazione e studio di un’architettura urbana. Sono state quindi individuate e applicate metodologie di rilievo ritenute maggiormente idonee in termini di precisione, accuratezza e finalità d’impiego per la documentazione del Bene; i modelli 3D sono stati sviluppati in base alle caratteristiche morfologiche del caso di studio, con l’obiettivo di ottenerne una restituzione accurata. Tali tecniche si avvalgono di strumentazioni con sensori che forniscono dati compatibili e integrabili, al fine di minimizzare l’incertezza legata alla misura in fase di rilievo e modellazione digitale. In questo modo è stato possibile migliorare la qualità delle informazioni complessive e avere una più ampia conoscenza dell’oggetto. I risultati ottenuti rendono evidenti le potenzialità delle tecniche di rilievo digitale relative alla restituzione geometrica e materica dell’oggetto; parallelamente la forma e le dimensioni, per sua natura “collaborante” rispetto alle tecniche di rilievo, unite alle condizioni di illuminazione naturale, fanno emergere alcune criticità che hanno portato a importanti applicazioni di rappresentazione per i modelli 3D, al fine di rendere omogenei i livelli di documentazione ottenuti nei vari ambienti. Le possibilità e limiti delle tecniche di rilievo digitale sono stati sperimentati e valutati criticamente a partire dai risultati ottenuti, mettendo in evidenza come l’elaborazione delle numerose informazioni costituisca un’esaustiva documentazione e un valido supporto interpretativo-comunicativo del bene architettonico.

La ricerca che ha prodotto la tesi nasce dal desiderio di ridestare l’interesse pubblico nei confronti di edifici monumentali di pregevole importanza architettonica, storica ed artistica ormai nascosti e spesso dimenticati, inseriti nel proprio tessuto urbano. Lo studio si propone, quindi, di descrivere l’esperienza del rilievo attraverso le moderne tecnologie di acquisizione digitale e foto-modellazione realistica, in pieno sviluppo, specificando le procedure che consentono di ottenere una fedele ricostruzione tridimensionale dell’oggetto di studio. Il caso di studio presentato è una chiesa settecentesca sconsacrata, dedicata a Santa Maria della Salute, realizzata su disegno dell’architetto scenografico Ferdinando Bibiena, sita a Medicina, un paese del bolognese. La documentazione avviene tramite l'utilizzo di tecniche di fotogrammetria digitale Structure from Motion, che permettono di fissare non solamente la geometria del manufatto, ma anche di descriverne lo stato di conservazione al momento dell’acquisizione dei dati. L’obiettivo che la tesi si prefigge è quindi la realizzazione di una documentazione digitale valida ed affidabile che ponga le basi per lo studio del passato, presente e futuro di questo manufatto, fornendo uno strumento utile per la valutazione di interventi di restauro. La chiesa in oggetto, inoltre, per le criticità che presenta e che sono illustrate nello studio, si sostanzia come esemplare caso di studio per la valutazione di alcune problematiche ricorrenti nell’applicazione di tecniche e metodiche di fotogrammetria digitale.

La tesi si pone l'obiettivo di individuare, per il monitoraggio della fascia costiera per mezzo di droni, una soluzione di raccolta dati ed elaborazione veloce, per un controllo a supporto delle attività di protezione operate dagli Enti. Si è preso in considerazione il tratto di costa in località Lido Adriano. I droni si prestano come ottimo supporto alla fotogrammetria, risultando più economici dei classici voli aerei. Oltre la descrizione dei sistemi a pilotaggio remoto, vi sono i concetti teorici base delle metodologie adottate, nonchè i software utilizzati per estrapolare informazioni a valenza metrica digitali. La parte sperimentale prevede l’estrazione di informazioni, come la fascia sabbiosa, lo sviluppo altimetrico e la linea di riva, per monitorarne l’evoluzione temporale e territoriale. Il rilievo della rete topografica è stato eseguito tramite posizionamento GPS in NRTK. Si sono ottenuti tre modelli digitali della superficie attraverso il software Agisoft Metashape. I risultati sono stati confrontati nelle tre metodolgie di lavoro, in termini di precisioni raggiunte. Si sono realizzati i relativi prodotti GIS che permettono di catalogare, su più livelli logici raster e vettoriali, l’area in esame e di renderne disponibili le informazioni estratte agli Enti che operano per la salvaguardia del territorio. Ai fini di un risultato più organico ed integrato alle attuali metodologie messe in atto dalla Regione Emilia-Romagna, sono stati raccolti i dati relativi al monitoraggio da parte degli Enti preposti al controllo e le tempistiche da questi adoperate, per confrontare nonché proporre un metodo più intuitivo, semplice e veloce, al fine di operare in contesti di primo intervento. Grazie ai prodotti realizzati, in particolare elementi vettoriali, sezioni ed ortofoto, si è redatta una metodologia di studio basata su tecnica speditiva e sistematica ai fini di ottenere informazioni e renderle disponibili in un arco temporale adatto ad un contesto di emergenza.

Over the last years there has been a rapid development in the UAS-technology (Unmanned Aircraft Systems) and today there are several UAS systems on the market. The fast development has led to differences in both price and capability of taking high-quality images between the systems. The purpose of this study was firstly to investigate how two UAS systems differ in the uncertainty of measurement while making digital terrain models, secondly, to investigate how different UAS systems cope with the laws and requirements that exist for producing digital terrain models for detail projection, SIS-TS 21144:2016 Table 6 level 1-3. A comparative study on two software’s creation of point clouds from picture data was also conducted. In this study, three digital models were made from one specific area. They were created with two different UAS-systems and laser scanning from an airplane. The models were compared and analysed using the RUFRIS method. The UASsystems used were a fixed wings Smartplanes S1C and a rotary wings Dji Phantom 4 PRO. The Smartplanes flew 174 m above the ground and the Dji Phantom 4 flew 80 m above the ground. The results from the study show that laser scanning from the airplane created the model with the lowest measurement uncertainty and met all the requirements for each separate type (asphalt, natural soil, grass and gravel) for detail projection according to SIS.TS 201144:2016 table 6 level 1-3. Additionally, the results show that the terrain model produced by the Dji Phantom 4 only met the requirements for asphalt where the mean deviation was 0,001 m. The results produced with “Smartplanes” met the requirements for asphalt and gravel where the mean deviations were -0,007 m and 0,017 m. The softwares PhotoScan and UASMaster were compared while creating point clouds from pictures taken by the Smartplanes. The results show that PhotoScan had the lowest uncertainty for asphalt, grass and gravel surfaces while UASMaster produced lower uncertainty for natural soil. The results indicate that airborne laser scanning should be the preferred method for collection of topographic data since it created lower measurement uncertainties than the other methods in this study. It is also possible to create digital terrain models with UAS for detail projection for asphalt and gravel surface in accordance with 21144:2016. Finally, it was concluded that the used software programs are showing differences in creating point clouds.
De senaste åren har tekniken för Unmanned Aircraft System (UAS) utvecklats snabbt och idag finns flera system på marknaden. Ett resultat av den snabba utvecklingen är att de olika systemen skiljer sig åt, dels i pris men även i kapacitet. Syftet med studien var att undersöka hur olika UAS-system skiljer sig åt i mätosäkerhet vid framställning av digitala terrängmodeller, men även hur olika UAS-system står sig mot det regelverk som finns för framställning av digitala terrängmodeller vid detaljprojektering enligt SIS-TS 21144:2016 Tabell 6 klass 1-3. Ytterligare ett syfte med studien var att undersöka hur olika programvaror skiljer sig åt vid framställning av punktmoln från bilddata. I studien kontrollerades och jämfördes tre digitala terrängmodeller genererade över samma område med två olika UAS-system samt laserskanning från ett flygplan. Terrängmodellerna jämfördes mot kontrollprofiler framställda med RUFRIS-metoden. De olika UAS-systemen var en dyrare variant, Smartplanes S1C (fastavingar), och en billigare variant, Dji Phantom 4 PRO (roterande vingar). De tillämpade flyghöjderna för flygningarna var 174 m för Smartplanes och 80 m för Dji Phantom. Resultatet från studien visar att laserskanning från flygplanet uppnådde lägst mätosäkerhet och klarade samtliga krav för varje separat marktyp för detaljprojektering enligt SIS-TS 201144:2016 Tabell 6 klass 1-3. Marktyper som undersöktes var: asfalt, naturmark, gräs och grus. Vidare klarade terrängmodellen producerad med Dji Phantom endast kravet för asfaltsytor, där medelavvikelsen fastställdes till 0,001 m. Terrängmodellen producerad med Smartplanes klarade endast kraven för marktyperna asfalt och grus där medelavvikelsen fastställdes till -0,007 m respektive 0,017 m. Som en del i studien jämfördes programvarorna PhotoScan och UASMaster för framställning av punktmoln för bilder insamlade med Smartplanes S1C. Resultatet visar att PhotoScan uppnådde lägst mätosäkerhet för asfalt, gräs och grus medan UASMaster uppnådde lägst mätosäkerhet för naturmark. Studien visar att flygburen laserskanning borde vara en fortsatt föredragen metod för insamling av topografisk data då metoden resulterade i lägst mätosäkerheter i denna studie. Vidare visar studien att det är möjligt att framställa digitala terrängmodeller med UAS för detaljprojektering enligt SISTS 21144:2016 för asfalt- och grusytor. Dessutom konstateras att olika bearbetningsprogram skiljer sig vid framställning av punktmoln.

This diploma thesis describes the design and implementation of appropriate procedure photogrammetry processing of technical documentation of selected historical artifacts gauges. This thesis deals with finding the most suitable evaluation of the calibration of the camera used for metric artifacts documentation, processing documentation and model visualization.

This thesis deals with the assessment of the building technical condition of the monument building of the South Gate of the Veveří Castle. The use of photogrammetry – as one of the main methods of measurement – is a 3D model of this object and its passportization. Based on written materials and a closer survey of the object, this overview is considered a problem that should serve as a means of redress.

This diploma thesis deals with the design and implementation of appropriate procedure photogrammetry processing of technical documentation of selected historical artifacts gauges. During processing was calibrated camera, historical gauges were photographed and metrological documented and model viualization was created.

At present day there are several different methods for measuring of paved surfaces. The most common methods today are measuring with a total station, the Global Navigation Satellite System (GNSS) and terrestrial laser scanning (TLS). Recently the development of unmanned aerial vehicles, known as drones, has increased exponentially and today there are several ways of using drones for measuring surfaces by photographing and laser scanning. This thesis contains a comparison between the methods terrestrial laser scanning (TLS), and unmanned aerial vehicle photogrammetry (UAV). The measurements have been applied on two different test surfaces, one of asphalt and one of gravel. The purpose of the comparison is to investigate whether the airborne photogrammetry is equivalent accurate in its height levels as the terrestrial laser scanning. For the comparison to be more extensive, these two methods have not only been compared in precision but also in the areas of ease of use and economy. The precision was analyzed by comparing the height levels in randomly placed control points on the test surfaces. This has been made possible by the creation of terrain models of test surfaces in the software Geo where a surface scan of the models have been implemented. With the help of surface control the height deviations in the control points have been calculated and from these deviations the precision of the airborne photogrammetry has been evaluated. The ease of use has been analyzed based on observations made and information gathered from experienced consultants for each technology. For the economic aspect the costs for each measurement method has been presented to get an overall picture of each measurement method costs. The work has been carried out on behalf of the consulting firm Bjerking AB. The goal is to be able to provide Bjerking with a recommendation for which technology is best suited for measuring of paved surfaces. The results of the survey show that the UAV varies by a mean of 11 mm on the surface of gravel and 2 mm on the surface of the asphalt. The final recommendation given is that the UAV is preferred for measurement of asphalt roads, because since the precision is equivalent to TLS, the method is safe

UAV (Unmanned Aerial Vehicle) eller drönare används för insamling av geografisk data och fotografering av såväl företag, myndigheter och privatpersoner. Tekniken förenklar insamling av data över stora geografiska områden och kan utnyttjas för kartering, modellering och analysering som volymbestämning. Studien genomfördes med syftet att detektera trädhöjder ur punktmoln genererade med laserskanning och digital fotogrammetri från luften. Vidare undersöktes det vilken metod som gav det mest tillförlitliga resultatet samt om teknikerna var applicerbara för detektering av riskträd. Riskträd innebär i denna studie träd som utgör ett potentiellt hot mot viktig infrastruktur som till exempel kraftledningar. Numera sker datainsamlingen primärt via helikopter för identifiering av sådana träd. Genom att använda olika drönartekniker för datainsamlingen kan kostnaderna reduceras. Insamlingen av data genomfördes över ett glest barrskogsområde i Rörberg strax utanför Gävle. Laserdata samlades in med en LiDAR (Light Detection and Ranging)-sensor från YellowScan monterad på en Geodrone X4L Professional-drönare och de fotogrammetriska data med en drönare av typen DJI Phantom 4 RTK (Real Time Kinematic) med standardkamera. För bägge insamlingarna georefererades insamlade data direkt genom enkelstations-RTK för laserskanningen och med SWEPOS Nätverks-RTK för den fotogrammetriska flygningen. För att kontrollera kvaliteten av insamlade data mättes sex stycken kontrollprofiler in med totalstation i skogspartiet. Dessa jämfördes sedan mot de skapade punktmolnen. Medelavvikelsen och standardavvikelsen mellan LiDAR och kontrollprofilerna fastställdes till -0,038 m och 0,049 m. För fotogrammetrin och kontrollprofilerna bestämdes medelavvikelsen till +0,060 m och standardavvikelsen 0,090 m. Dessa värden jämfördes sedan mot kraven i SIS-TS 21144:2016. För att bestämma absoluta höjder mättes tio stycken träd in med totalstation. Trädens högsta och lägsta punkter koordinatbestämdes och utifrån subtraktion erhölls absoluta värden för vilka höjder från LiDAR- och fotogrammetriskt framställda trädhöjdsmodeller kom att jämföras mot. Jämförelsen mellan metoderna visade en medelavvikelse på -0,325 m för LiDAR och -0,928 m för fotogrammetrin. Slutsatsen av denna studie visar att LiDAR är den mest lämpade tekniken för detektering av trädhöjder och skapande av trädhöjdsmodeller. Detta baseras på erhållna höjdvärden, den digitala terrängmodellens kvalitet och den goda täckningen av punkter i plan och höjd för punktmolnet.
UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) or drones are commonly used for collecting spatial data and aerial images by companies, state agencies and civilians. The UAV techniques makes collection of geodata easier for large areas and can be used for mapping, 3D modelling and other analyses, e.g. for volume determination. The aim of this study was to compare 3D point clouds generated from airborne laser scanning and digital photogrammetry for detecting heights of trees. It was also investigated which method produced the most reliable results and if these were applicable for detecting risk trees. The definition of risk trees in this study are trees that run the potential risk of damaging important infrastructure such as electric power transmission lines. Nowadays the collection of data is mainly conducted using helicopters for identifying the risk trees, but with UAV technologies costs can be significantly reduced. The collection of data was performed over a sparse coniferous forest area in Gävle, Sweden. Laser data was collected using a YellowScan LiDAR (Light Detection and Ranging) sensor mounted on a drone. For the photogrammetric data, a DJI Phantom 4 RTK (Real Time Kinematic) drone was used with its standard camera. Both techniques were directly georeferenced using Single station RTK and SWEPOS Network RTK respectively. To check the quality of the collected data, six control profiles were established using a total station. These measurements were then compared to the generated point clouds. Our results show that the mean deviation and standard deviation in height between LiDAR point clouds and the control profiles are -0,038 m and 0,049 m, respectively. The mean deviation and standard deviation for photogrammetric point clouds and control profiles are +0,060 m and 0.090 m, respectively. These values were then compared to the requirements in SIS-TS 21144:2016. To determine absolute tree heights, ten random trees were measured using a total station. The coordinates of the highest and lowest points of each tree were then subtracted to serve as absolute height values. The comparison of the two UAV methods showed mean height deviations of   -0,325 m for LiDAR and -0,928 m for the photogrammetry. This study concludes that LiDAR is the most suitable technology of the two methods tested for detecting tree heights and creating canopy height models. This is based on the obtained height values, the quality of the digital terrain model and the good distribution of points in plane and height for the point cloud.

Digitala ytmodeller (Digital Surface Model – DSM) används ofta i geodetiskt sammanhang. DSM har länge skapats bland annat med hjälp av fotogrammetri där flygbilder har tagits med traditionella flygningar. Intresset tilltar nu för att framställa DSM med hjälp av obemannade flygfarkoster, så kallade UAS (Unmanned Aircraft System). Den största fördelen med UAS är att det går snabbt och enkelt att få den lilla flygfarkosten upp i luften för att ta flygbilder och framställa DSM kostnadseffektivt.Syftet med detta examensarbete var att undersöka vilken höjdosäkerhet som kan uppnås i DSM som framställts genom fotogrammetri med UAS. För att åstadkomma detta har två flygningar gjorts den 25 april 2013 med en Gatewing X100 över ett område i Grillby där cirka 350 flygbilder togs sammanlagt. Efter flygningarna mättes med en totalstation 16 kontrollprofiler in på olika terrängtyper över flygområdet enligt rekommendationer i SIS-TS 21145:2007 ”Statistisk provning av digital terrängmodell”.Från de två flygningarna som gjordes i Grillby framställdes två olika DSM i programvaran AgiSoft Photoscan. DSM importerades därefter till SBG Geo där höjdskillnaderna mellan kontrollprofilerna och DSM beräknades. Medelavvikelsen i höjd varierade mellan -0,112 m och 0,050 m för de olika provytorna. De provytor som systematiskt avvek från DSM var asfaltprofilerna, dessa låg konstant (ca 0,1 m) under DSM. Anledningen tros ligga i bildmatchningen i programvaran AgiSoft Photoscan.De DSM som framställdes i detta examensarbete uppfyllde kraven för klass 4 enligt SIS-TS 21144:2007 vilket innebär att max medelavvikelse i höjd får vara 0,15 m. Det innebär, enligt samma SIS-TS, att framställda DSM är lämpade som projekteringsunderlag för arbetsplan väg och systemhandling järnväg (i jämn terräng).
Digital Surface Models (DSM) is common used for geodetic measurement today. Digital surface models have been created for a long time using photogrammetry where aerial photographs have been taken with traditional flights. The interest to produce DSM using unmanned air vehicles (UAS) has increased lately. The main advantage of a UAS system is that it is quick and easy to get the little aircraft up in the air to take aerial photographs and produce DSM cost-effective.The aim of this thesis was to investigate the height of uncertainty that can be achieved in DSM created by photogrammetry using UAS. To achieve this two flights have been made the 25th of April 2013 with a Gatewing X100. The flights were made over an area in Grillby where approximately 350 aerial photographs in total were taken. After the flights 16 control profiles were measured with a total station on different terrain types over the flight area as recommended by the document SIS-TS 21145:2007 “Statistical testing of Digital Terrain Models”.From the two flights that were made in Grillby, two different DSM was produced in the software AgiSoft Photoscan. The DSM was imported to SBG Geo and height differences between the control profiles and the DSM were calculated. This resulted in height differences which ranged between -0.112 m and 0,050 m in the various sample surfaces. The sample surface that deviated most from the DSM was the asphalt profiles that deviated about -0.1 m. It was considered to be a systematic error, but the source of the systematic error has not been located among the measurements. The error is believed to instead be in the image matching done by AgiSoft Photoscan. The DSM created in this thesis is classified as class 4 in a table from SIS-TS 21144:2007 which means that the max mean difference in height inside the DSM is ±0,15 m. This shows us that the DSM created with photogrammetry using UAS is suited for both as material for planning in railway and road constructions and for visualization of the ground.

Framställning av digitala terrängmodell (Digital Terrain Model, DTM) är en viktig del för projekteringsunderlag vid markrelaterade frågor. Grunden för en DTM är punktmolnet som innehåller grunddata från mätningen. DTM är användbara i många olika områden, kvalitén bestäms beroende på vilken uppdrag som DTM gäller för. UAS-fotogrammetri är en av metoder som tillämpas för att framställa en DTM, det går även att framställa en DTM utifrån punktmoln från Laserdata NH. En DTM är en modell av endast markyta, där data samlas genom mätning av ett visst objekt. Syftet med detta examensarbete som är utfört vid Institutionen för ingenjörsvetenskap vid Högskolan Väst var att jämföra två olika metoder för framställning av ett punktmoln som är till underlag för en DTM. Punktmoln som framställs med egna mätningar från UASfotogrammetri och ett färdigt punktmoln från Laserdata NH. Målet med jämförelsen är att undersöka om det går att ersätta UAS-fotogrammetri med den kostnadseffektiva Laserdata NH i projektet för ett industriområde (Lödöse varvet) i Lilla Edets kommun, samt om det går att ersätta den överlag. Med hjälp av Agisoft Metashape programvaran framställdes det punktmolnet från mätning från UAS av modellen DJI Phantom 4 Advanced, sedan jämfördes den mot det färdiga punktmolnet från Laserdata NH i CloudCompare programmet. Resultatet på denna studie visar att det går att ersätta UAS-fotogrammetri mot Laserdata NH i just denna och andra liknande projekt som har samma syfte och viss bestämd noggrannhet då punktmolnen inte avviker signifikant från varandra. Medan det inte går att ersätta de mot varandra överlag, då UAS-fotogrammetri erhåller högre noggrannhet när det gäller framställning av ett punktmoln jämfört med vad Laserdata NH har för noggrannhet på sina mätningar
Generation of Digital Terrain Model (DTM) is an essential part in project planning in questions related to spatial planning. Basis for the DTM is the point cloud which obtains initial data from the measurement. DTM can be used in different areas, accepted quality level is depending on the assignment for which DTM is produced. UAS-photogrammetry is one of the methods which is used for DTM generation, but it is possible to produce DTM from point cloud originated from Laserdata NH. A DTM is a model representing entirely terrain surface, where the data used for its generation gathers from measuring of a certain object. The purpose of this study accomplished at Department of Engineering Science at University West was to compare two different methods for point cloud generation as a basis for DTM. First point cloud generated comes from own measurement with UAS-photogrammetry and second is a point cloud from acquired Laserdata NH. The goal of the comparison is to examine if it is possible to replace UAS-photogrammetry with the cost effective Laserdata NH in the project for the industrial area (Lödöse varvet) in Lilla Edet municipality, and if it is possible to replace it generally. With help of Agisoft Metashape software the point cloud from UAS-measurement with DJI Phantom 4 Advanced was generated and then compared to Laserdata NH point cloud in CloudCompare program. Result of this study is showing that it is possible to replace UAS-photogrammetry with Laserdata NH in this specific and others similar projects which have same purpose and certain decided precision since point clouds are not significantly deviating from each other. While it is not possible to replace them generally, as UAS-photogrammetry obtains higher precision concerning point cloud generation compared to accuracy that Laserdata NH has in its measurements.

I området Ren i Bollnäs kommun ska exploatering av ett nytt bostadsområde ske utifrån detaljplan Ren 30:1. Vanligtvis genomförs hydrologisk modellering med nationella höjdmodellen (NH) som underlag inför exploatering. Med hjälp av metoder som skyfallskartering kan risken för översvämning och dess eventuella konsekvenser förutses. NH tillhandahålls av Lantmäteriet och finns tillgänglig som punktmoln och 2 m raster och kan användas som underlag för hydrologiska modelleringar. NH lämpar sig bäst för nationell och regional planering som ska göras översiktligt på grund av punkttätheten som är förhållandevis låg. Syftet med den här studien var att undersöka olika underlag för hydrologisk modellering genom att jämföra NH mot digitala höjdmodeller från data insamlat med unmanned aerial system (UAS) på flyghöjderna 80 och 120 m. UAS-flygningarna utfördes med en drönare av modellen DJI Phantom 4 Pro V2.0 som samlade in höjddata fotogrammetriskt. Bearbetning, georeferering och skapande av höjdmodell utfördes i programvarorna Agisoft Photoscan och ESRI ArcGIS. GNSS med nätverks-RTK användes för inmätning av flygsignaler och kontrollprofiler. Hydrologisk modellering genomfördes med beräkningar av flödesriktning och flödesackumulation på underlag från NH och flygdata insamlat med UAS i ArcGIS. På alla underlag genomfördes skyfallskarteringar i Caesar Lisflood-FP. Eftersom Caesar Lisflood-FP hade en begränsning för hur stora mängder data som kunde hanteras ändrades cellstorleken på rastren till 1 m istället för 0,5 m, NH utvärderades i originalstorleken 2 m.Med UAS erhölls en högre punkttäthet och utifrån det kunde ett mer högupplöst raster på 0,5 m skapas jämfört med NH med en rasterstorlek på 2 m. Kontroll av höjddata från 120 m och 80 m visade att den lägre flyghöjden genererade en höjdmodell med högre noggrannhet. Utvärdering av överlapp vid skyfallskartering och vattendjup visade att data insamlat med UAS från 120 m och 80 m överensstämde med 96,7 % för vattenutbredning och största vattendjupen var 0,51 m och 0,48 m. Mellan NH och UAS-data fanns större skillnader i både vattendjup och utbredning. Slutsatsen i den här studien blev att olika underlag påverkar den hydrologisk modelleringen genom att t.ex. flödesriktning, vattendjup och utbredning avviker beroende på vilket underlag som används (UAS eller NH) men även upplösning och flyghöjd.
In the area Ren in Bollnäs municipality, development of a new residential area shall take place based on detailed development plan Ren 30: 1. Hydrological modeling with the national height model (NH) is usually carried out as a basis for development. Using methods such as mapping rainfall, the risk of flooding and its possible consequences can be predicted. NH is available at Lantmäteriet as point cloud and 2 m grid and can be used as a basis for hydrological modeling. NH is best suited for national and regional planning to be done briefly, because of the point density that is relatively low. The purpose of this study was to investigate different data sources for hydrological modeling by comparing NH against digital height models collected with unmanned aerial system (UAS) at flight heights of 80 and 120 m. The UAS flights were performed using the model DJI Phantom 4 Pro V2.0 which collected height data photogrammetric. Processing, geo-referencing and creation of height model were performed in the Agisoft Photoscan and ESRI ArcGIS software. GNSS with network RTK was used for surveying flight signals and control profiles. Hydrological modeling was carried out with calculations of flow direction and flow accumulation based on NH and UAS data in ArcGIS. Rainfall modeling were carried out in Caesar Lisflood-FP. Since Caesar Lisflood-FP had a limit on how large amounts of data could be handled, the cell size of the raster was changed to 1 m instead of 0.5 m, NH was evaluated in the original size 2 m. A higher point density was obtained with UAS and due to that, a higher resolution grid of 0.5 m could be created compared to NH with a grid size of 2 m. Control of height data from 120 m and 80 m showed that the lower flight height generated a height model with higher accuracy. The evaluation of rainfall mapping and water depth showed that data collected with UAS from 120 m and 80 m corresponded to 96.7% in water extent, and the largest water depths were 0.51 and 0.48 m. Between NH and the two UAS data, there were greater differences in both water depth and extent. The conclusion in this study was that different basis affect the hydrological modeling by for example flow direction, water depth and water spread differ depending on the data source (UAS or NH) as well on the resolution used, and the flight height.

Il versante sinistro delle Gole di Scascoli (BO) è caratterizzato da una marcata tendenza evolutiva per crollo e ribaltamento. Negli ultimi 25 anni si sono verificati eventi parossistici con volumi di roccia coinvolti rispettivamente di 7000 m3, 20000 m3 e 35000 m3. Il sito è di grande rilevanza a causa del forte fattore di rischio rappresentato per la strada di fondovalle ad esso adiacente. Il lavoro di tesi è stato finalizzato allo studio dei fenomeni di versante di una parete rocciosa inaccessibile nota in letteratura come “ex-Mammellone 1” mediante tecniche di telerilevamento quali TLS (Terrestrial Laser Scanning) e CRP (Close Range Photogrammetry) al fine affiancare il rilievo geomeccanico soggettivo dell’area svolto nel 2003 da ENSER Srl in seguito ai fenomeni di crollo del 2002. Lo sviluppo di tecnologie e metodi innovativi per l’analisi territoriale basata sull’impiego di UAV (Unmanned Aerial Vehicle, meglio noti come Droni), associata alle tecniche di fotogrammetria digitale costituisce un elemento di notevole ausilio nelle pratiche di rilevamento in campo di sicurezza e tempi di esecuzione. Il lavoro ha previsto una prima fase di rilevamento areo-fotogrammetrico mediante strumentazione professionale e amatoriale, a cui è seguita l’elaborazione dei rispettivi modelli. I diversi output sono stati confrontati dal punto di vista geomorfologico, geometrico, geomeccanico e di modellazione numerica di caduta massi. Dal lavoro è stato possibile indagare l’evoluzione morfologica del sito in esame negli ultimi 10 anni, confrontare diversi metodi di rilevamento e analisi dati, sperimentare la robustezza e ripetibilità geometrica del metodo fotogrammetrico per il rilievo di fronti rocciosi e mettere a punto un metodo semiautomatico di individuazione e analisi delle giaciture delle discontinuità.

Att använda obemannade flygfarkoster, även kallat UAS (unmanned aerial systems), i karterings- och modelleringssyften har blivit en välanvänd metod de senaste åren. Mycket på grund av den tekniska utvecklingen som till stor del automatiserat processen med att framställa höjdmodeller och ortofoton. Inom ramen för denna studie kommer vi att titta närmare på hur olika faktorer påverkar höjdosäkerheten hos en höjdmodell framställd med data insamlat med en Real-Time Kinetic-UAS (RTK-UAS). Studien kommer dels att undersöka hur stor osäkerheten blir om endast den integrerade nätverks-RTK:n (NRTK) används vid georeferering av flygbilderna, dels att se hur stor påverkan adderade markstödpunkter har på osäkerheten. Studien kommer även undersöka hur stor påverkan flyghöjden har på osäkerheten genom att jämföra data från två flyghöjder: 100 m och 50 m. Det sista studien som undersöks är vilken inverkan snedbilder har på osäkerheten. Detta genom att jämföra en flygning där lodbilder tagits med en flygning där kameran har haft en vinkling på 60° från lod. Studien genomfördes med hjälp av Falun kommuns mättekniker som manövrerade UAS:en. För att kunna testa markstödpunkternas inverkan på osäkerheten mättes nio punkter in. Även kontrollprofiler mättes för att kunna kontrollera höjdmodellerna som producerades. Totalt genomfördes 3 olika flygningar: 100 m med lodbilder, 50 m med lodbilder samt 50 m med snedbilder. De insamlade fotografierna importerades till programvaran Agisoft Metashape där de georefererades med olika metoder. För att undersöka hur markstödpunkter påverkar osäkerheten genomfördes fem olika georefereringsmetoder av fotografierna tagna på 100 m flyghöjd med olika antal markstödpunkter i varje. RMS-värdet varierade från 0,060 m för NRTK + 1 GCP till 0,068 m för NRTK+2 GCP som fick den högsta osäkerheten.Undersökningen av flyghöjder visade att en lägre flyghöjd har en tydlig effekt på mätosäkerheten. En minskning av RMS-värdet sågs när 50 m flyghöjd användes jämfört med när 100 m flyghöjd användes. Användningen av snedbilder gav ingen tydlig effekt på mätosäkerheten. RMS-värdet blev 0,014 m då lodbilder användes och 0,017 m då snedbilder användes. Snedbildernas resultat försämrades något på grund av den adderade höjden från gräset, så på endast hårdgjorda ytor blir RMS-värdet från snedbildsflygningen noterbart lägre än RMS-värdet från lodbildsflygningen.
The technology of Unmanned Aerial Systems (UAS) has gained popularity as atool for mapping and modeling applications in recent years. This is mainly dueto the technological developments that have largely automated the process ofproducing digital elevation models (DEMs) and orthophotos. This study investigates the factors that effect the height uncertainty in anelevation model that is produced with data collected with a NRTK-UAS(Network Real-Time Kinematic UAS). We also evaluate two differentscenarios i.e. how the uncertainty is affected by using only NRTK-UAS andthe effect of adding ground control points (GCPs) to NRTK-UAS. It is alsoinvestigated how the flying height and using oblique images affect the DEMuncertainty. This will be assessed by comparing two flights i.e. by capturingnadiral and oblique images. The oblique images were captured at a 60° angle. The study was realised with help from the surveying engineer of Falunmunicipality, who maneuvered the UAS. The study area was around three anda half ha and consisted mainly of park. To be able to test differentgeoreferencing methods GCP:s were surveyed, as well as control profiles thatserved as a reference for investigating the uncertainty of the elevation model.There were totally 3 different flying methods tested: 100 m with nadiralorientation, 50 m with nadiral orientation and 50 m with oblige orientation. The acquired data was processed in the software Agisoft Metashape, where itwas georeferenced with different above-mentioned methods. To be able toexamine which impact GCP has on the uncertainty, five different sets withdifferent number of GCP were made with the photos captured from 100 mflying height. The RMS value varied from 0,060 m for NRTK+1 GCP whichhad the lowest RMS value to 0,068 m for NRTK+2 GCP which had the highest RMS value. We used the combination of NRTK-UAS and GCPs for testing the impact offlying height on the uncertainty. The flying heights 100 m and 50 m wascompared. A decrease of the uncertainty was observed when the flying heightwas 50 m instead of 100 m. Our results show that the RMS-value increased from 0,014 m to 0,017 musing nadiral and oblique images, respectively. The difference is too small tobe able to draw a conclusion. The results for the oblique images improvedwhen only hard surfaces such as asphalt, concrete etc. were observed.

Disertační práce se zabývá vybranými partiemi digitální fotogrammetrie. V první části práce je definované téma a popsán současný stav poznání. V následujících kapitolách jsou postupně řešeny čtyři dílčí navzájem navazující cíle. První oblastí je návrh metody pro hledání souhlasných bodů v obraze. Byly navrženy dvě nové metody. První z nich používá konverzi snímků do nepravých barev a druhá využívá pravděpodobností model získaný ze známých párů souhlasných bodů. Druhým tématem je analýza přesnosti výsledné rekonstrukce prostorových bodů. Postupně je analyzován vliv různých faktorů na přesnost rekonstrukce. Stěžejní oblastí je zkoumání vlivu chybného zarovnání kamer a chyby v určení souhlasných bodů. Třetím tématem je tvorba hloubkových map. Byly navrženy dva postupy. První přístup spočívá v kombinaci pasivní a aktivní metody druhý přístup vychází z pasivní metody a využívá spojitosti hloubkové mapy. Poslední zvolenou oblastí zájmu je hodnocení kvality 3D videa. Byly provedeny a statisticky vyhodnoceny subjektvní testy 3D vjemu pro různé zobrazovací systémy v závislosti na úhlu pozorování

The thesis focuses on creating point cloud and mesh model of chosen intersections and their applications in forensic-engineering praxis. In the first part, we describe a workflow for creating point cloud and mesh model of intersection by digital photogrammetry. In the second part, we applied these at chosen intersections. Which leads us to the comparison of three digital photogrammetric programs which we used to make point clouds and mesh models. At the end of thesis, we use our mesh models in forensic-engineering praxis and we decide about barriers in sign conditions at intersections.

Lately Unmanned Aerial Systems (UAS) are used more frequently in surveying. With broader use comes higher demands on the uncertainty in such measurements. The post processing software is an important factor that affects the uncertainty in the finished product. Therefore it is vital to evaluate how results differentiate in different software and how parameters contribute. In UAS-photogrammetry images are acquired with an overlap which makes it possible to generate point clouds in photogrammetric software. These point clouds are often used to create Digital Terrain Models (DTM).  The purpose of this study is to evaluate how the level of uncertainty differentiates when processing the same UAS-data through block adjustment and dense image matching in two different photogrammetric post processing software. The software used are UAS Master and Pix4D. The objective is also to investigate how the level of extraction in UAS Master and the setting for image scale in Pix4D affects the results when generating point clouds. Three terrain models were created in both software using the same set of data, changing only extraction level and image scale in UAS Master and Pix4D respectively.  26 control profiles were measured with network-RTK in the area of interest to calculate the root mean square (RMS) and mean deviation in order to verify and compare the uncertainty of the terrain models. The study shows that results vary when processing the same UAS-data in different software.  The study also shows that the extraction level in UAS Master and the image scale in Pix4D impacts the results differently. In UAS Master the uncertainty decreases with higher extraction level when generating terrain models. A clear pattern regarding the image scale setting in Pix4D cannot be determined. Both software were able to produce elevation models with a RMS-value of around 0,03 m. The mean deviation in all models created in this study were below 0,02 m, which is the requirement for class 1 in the technical specification SIS-TS 21144:2016. However the mean deviation for the ground type gravel in the terrain model created in UAS Master at a low extraction level exceeds the demands for class 1. This indicates all but one of the created models fulfil the requirements for class 1, which is the class containing the highest requirements.
Obemannade flygfarkostsystem (eng. Unmanned Aerial Systems, UAS) används allt mer frekvent för datainsamling inom geodetisk mätning. I takt med att användningsområdena ökar ställs också högre krav på mätosäkerheten i dessa mätningar. De efterbearbetningsprogram som används är en faktor som påverkar mätosäkerheten i den slutgiltiga produkten. Det är därför viktigt att utvärdera hur olika programvaror påverkar slutresultatet och hur valda parametrar spelar in. I UAS-fotogrammetri tas bilder med övertäckning för att kunna generera punktmoln som i sin tur kan bearbetas till digitala terrängmodeller (DTM).  Syftet med studien är att utvärdera hur mätosäkerheten skiljer sig när samma data bearbetas genom blockutjämning och tät bildmatchning i två olika programvaror. Programvarorna som används i studien är UAS Master och Pix4D. Målet är också att utreda hur vald extraktions nivå i UAS Master och vald bildskala i Pix4D påverkar resultatet vid generering av terrängmodeller. Tre terrängmodeller skapades i UAS Master med olika extraktionsnivåer och ytterligare tre skapades i Pix4D med olika bildskalor. 26 kontrollprofiler mättes in med nätverks-RTK i aktuellt område för beräkning av medelavvikelse och kvadratiskt medelvärde (RMS). Detta för att kunna verifiera och jämföra mätosäkerheten i modellerna. Studien visar att slutresultatet varierar när samma data bearbetas i olika programvaror.  Studien visar också att vald extraktionsnivå i UAS Master och vald bildskala i Pix4D påverkar resultatet olika. I UAS Master minskar mätosäkerheten med ökad extraktionsnivå, i Pix4D är det svårare att se ett tydligt mönster. Båda programvaror kunde producera terrängmodeller med ett RMS-värde kring 0,03 m. Medelavvikelsen i samtliga modeller understiger 0,02 m, vilket är kravet för klass 1 från den tekniska specifikationen SIS-TS 21144:2016. Medelavvikelsen för marktypen grus i UAS Master i modellen med låg extraktionsnivå överskrider dock kraven för klass 1. Därmed uppnår alla förutom en av terrängmodellerna kraven för klass 1, vilket är den klass med högst ställda krav.

Idag blir användningen av drönare allt mer vanlig för dokumentation av markytor. Det är ett billigare alternativ för att dokumentera små och otillgängliga områden. Genom tekniken går det bland annat att framställa olika digitala modeller som representerar jordens yta. En sådan modell kan vara en terrängmodell (DTM) som är en modell av markytan exklusive vegetation, hus eller annat som befinner sig på marken. Modeller kan framställas genom flygdata såsom laserskannad (LiDAR-data) eller flygfotograferade data (flygbilder). För att framställa en digital modell från rådata används olika programvaror. Den här studien utvärderar två olika programvarors förmåga att framställa digitala terrängmodeller från flygbilder. Främst undersöks levererade osäkerheter och användarvänligheten i programmen. Referensdata som användes i denna studie tillhandahölls av Norconsult och samlades in vid ett projekt över Hammarbyhöjdsskogen i Stockholm, hösten 2018. Den data som erhölls från projektet till denna studie var flygbilder samt terrestra detaljmätningar. Programmen som studien utvärderar är UAS Master som både använder datorseende och fotogrammetriska metoder och SURE Aerial som använder datorseende. Genom studien visade det sig att fler än de ursprungliga programvarorna behövdes för att framställa de digitala terrängmodellerna och vidare jämföra dessa. En orsak var att UAS Master saknade förmågor att redigera och visa punktmoln i 3D-vy och vidare skapa en DTM. Detta resulterade i att använda Trimble Business Center för slutarbetet. En annan orsak var att SURE Aerial visade sig vara avsett för framställning av digitala ytmodeller (representation av den faktiska, synliga ytan). För att framställa en DTM av punktmolnet användes både Cloud Compare och Agisoft Photoscan (numera Metashape). Geo användes sedan för att ta ut höjdavvikelserna från modellen. Två slutsatser som kunde dras utifrån denna studie var: 1) trots de olika tillvägagångssätten erhölls snarlika resultat för marktypernas lägesosäkerheter för respektive programvara (asfalt: 0,039 m; grus: ca 0,040 m; gräs: ca 0,048 m), varpå alla blev godkända enligt HMK – Flygfotografering 2017; 2) SURE Aerial är ett enklare och snabbbare program men med UAS Master har man som användare bättre förståelse över processerna och erhåller bättre dokumentation.
Drones have become a more and more frequent tool to document the surface of the ground, especially in smaller areas that otherwise are too expensive to observe by other means. This technology makes it possible to create digital terrain models (DTM) that represents the surface of the ground excluding vegetation, houses or other objects on the ground. These models can be created by laser scanned data (LiDAR-data) or aerial photogrammetry (aerial photos).  In order to create a digital model from raw data are various software needed. This study aims to test two software’s ability to create digital terrain models from UAS photos. The software were evaluated by the uncertainties of the models, as well as the user-friendliness of each software. All data used in this study was collected by Norconsult for another project in 2018 and consist of UAS photos and data from terrestrial measurements.  The softwares used in this study for comparison are UAS Master (using both computer vision and photogrammetric methods) and SURE Aerial (using computer vision). It turned out that additional use of software were needed to create DTMs that were comparable. UAS Master could not show or edit point clouds in 3D, because of this the software Trimble Business Centre had to be used. This program was also used to obtain height deviations. SURE Aerial on the other hand turned out to only be able to create digital surface models (models of the visible ground). The software Cloud Compare and Agisoft Photoscan (nowadays Metashape) were therefore used to create the DTM from the point cloud. The height deviations from the ladder DTM were obtained from the software Geo. Two conclusions could be drawn from this study: 1) the uncertainties of the different surface types were similar in the software despite the different ways to create the DTMs (asphalt: 0.039 m; gravel: 0.040 m; grass: 0.048 m). All of which meet the requirements according to HMK – Flygfotografering 2017; 2) SURE Aerial is a lot easier and quicker to work with but UAS Master give the user a lot more feedback in the way of documentation throughout the different processes.

Le tecniche di rilevamento rappresentano un utile strumento per rilevare e caratterizzare i processi gravitativi di versante, in particolare attraverso l’uso di approcci volti ad individuare le aree in movimento. Nel dettaglio, tecniche come il laser scanner terrestre e la fotogrammetria digitale permettono di ottenere rappresentazioni ad alta risoluzione dello scenario osservato sotto forma di una nuvola di punti (point cloud) in tre dimensioni. Durante gli ultimi anni, l’uso delle nuvole di punti per investigare i cambiamenti morfologici a scala temporale e spaziale, è notevolmente aumentato. In questo contesto è maturato il presente progetto di ricerca, durante il quale, l’efficacia dell’utilizzo delle nuvole di punti per la caratterizzazione e il monitoraggio di versanti instabili è stata testata e valutata attraverso lo sviluppo di un tool semi-automatico in linguaggio di programmazione MATLAB. Lo strumento di analisi proposto consente di investigare le principali caratteristiche morfologiche dei versanti instabili indagati e di determinare le variazioni morfologiche e gli spostamenti dalla comparazione di nuvole di punti acquisite in tempi differenti. In seguito, attraverso una tecnica di clustering, il codice permette di estrapolare i gruppi le zone interessate da spostamenti significativi e calcolarne l’area. Il tool introdotto è stato testato su due casi di studio contraddistinti da differenti caratteristiche geologiche e da diversi fenomeni di instabilità: l’ammasso roccioso di San Leo (RN) e il versante presso l’abitato di Ricasoli (AR). Per entrambi i casi di studio, sono state individuate e descritte le aree caratterizzate da deformazione superficiale o accumulo di materiale e le aree caratterizzate da distacco di materiale. Inoltre, sono stati approfonditi i fattori che influenzano i risultati della change detection tra nuvole di punti. Remote sensing techniques represent a powerful instrument to detect and characterise earth’s surface processes, especially using change detection approaches. In particular, TLS (Terrestrial Laser Scanner) and UAV (Unmanned Aerial Vehicles) photogrammetry technique allow to obtain high-resolution representations of the observed scenario as a threedimensional array of points defined by x, y and z coordinates, namely point cloud. During the last years, the use of 3D point clouds to investigate the morphological changes occurring over a range of spatial and temporal scales, is considerably increased. During the three-years PhD research programme, the effectiveness of point cloud exploitation for slope characterization and monitoring was tested and evaluated by developing and applying a semi-automatic MATLAB tool. The proposed tool allows to investigate the main morphological characteristics of unstable slopes by using point clouds and to point out any spatio-temporal morphological changes, by comparing point clouds acquired at different times. Once defined a change detection threshold, the routine permits to execute a cluster analysis and automatically separate zones characterized by significant distances and compute their area. The introduced tool was tested on two test sites characterized by different geological setting and instability phenomena: the San Leo rock cliff (Rimini province, Emilia Romagna region, northern Italy) and a clayey slope near Ricasoli village (Arezzo province, Tuscany region, central Italy). For both case of studies, the main displacement or accumulation zones and detachment zone were mapped and described. Furthermore, the factors influencing the change detection results are discussed in details.

Nell’ambito dell’ingegneria civile e edile la valutazione dello stato di conservazione di un edificio o di un'infrastruttura è di fondamentale importanza, a fini di monitoraggio e di conservazione, tanto più in riferimento al patrimonio architettonico di interesse storico-artistico in condizioni di diffuso degrado. In tale contesto, il rilievo e la diagnostica attualmente fanno riferimento a tecnologie e strumentazioni onerose per costo e tempo, che sovente presuppongono interventi invasivi o di difficile attuazione. Nel campo del monitoraggio di infrastrutture diversi studiosi affrontano queste criticità attraverso l'implementazione di tecnologie digitali come l’image processing o l'intelligenza artificiale. Tuttavia, la maggior parte delle metodologie sono spesso orientate al riconoscimento di un’unica tipologia di difetto, e applicate su dati bidimensionali, comportando quindi la perdita di informazioni tridimensionali. Al contrario, la loro diffusione è ancora piuttosto limitata nel settore dei beni culturali, ambito nel quale i modelli tridimensionali reality-based sono utilizzati principalmente come riferimento geometrico. Inoltre, vi è una mancanza di protocolli unificati per l'acquisizione e l'elaborazione dei dati, finalizzati all’ispezione e al controllo del patrimonio costruito. In virtù di tali considerazioni, il lavoro di ricerca ha preso avvio dalla necessità di definire, in analogia a prassi esplorate in altri settori dell’ingegneria, approcci di diagnostica innovativa, di supporto agli operatori nella fase di conoscenza di un manufatto, preliminare alla progettazione di un intervento. Il progetto di ricerca mira ad un esame delle condizioni generali di un edificio mediante specifiche metodiche di valutazione computerizzata qualitativa e quantitativa di dati fotogrammetrici, volta all’individuazione e alla mappatura delle morfologie di degrado definite nelle normative di settore. Nel dettaglio, tecniche di digital image processing e machine learning sono state implementate su modelli tridimensionali ad alta risoluzione (nuvole di punti, mesh poligonali testurizzate), configurando opportune strategie scalari, ad un livello di dettaglio crescente, in relazione alla tipologia di degrado da investigare (alterazioni basate sulla geometria o sul colore). Tali procedure sono state validate su una pluralità di casi studio di rilevante interesse storico-artistico, appartenenti al patrimonio culturale territoriale, a scala regionale o internazionale. La grande eterogeneità, in termini di epoca, tipologia costruttiva, materiali, componenti architettonici e fenomeni di degrado, ha permesso un’ampia applicazione sperimentale dei flussi di lavoro proposti, dimostrandone l’idoneità e adattabilità alla diagnostica degli edifici. Esempi come la facciata esterna, il portale e i pilastri di palazzo Palmieri (XVIII secolo), la torre nord della fortezza medievale di Bashtovë (XV secolo), oppure gli interni della cattedrale romanica di San Corrado (XII/XIII secolo), sono stati presi in considerazione poiché caratterizzati da patologie associate a cambiamenti nella geometria e nella forma degli elementi architettonici, riconducibili al degrado superficiale della pietra (mancanze, erosioni, alveolizzazioni..) o a fenomeni di instabilità statica (quadri fessurativi). Di contro, alcune aree del sito archeologico di Egnazia (I secolo a.c.), o alcuni ambienti interni degli ex conventi di San Leonardo e dei Cappuccini (XVI secolo), sono prevalentemente interessati da alterazioni su base cromatica, attribuibili soprattutto a problemi di umidità. Tali condizioni sono state monitorate in intervalli di anni, al fine di osservarne l’evoluzione nel tempo. La presente ricerca propone un avanzamento nell'analisi e nel controllo dello stato di conservazione degli edifici, in particolare nel settore dei beni culturali, attraverso un articolato flusso di lavoro metodologico, finalizzato ad ottenere informazioni utili per la fase di pre-diagnosi. I principali contributi riguardano la possibilità di ottenere un approfondimento qualitativo e quantitativo su diverse morfologie di degrado, a partire da dati tridimensionali reality-based, mediante procedure remote, non invasive, e semi-automatiche, a supporto delle attività diagnostiche. Inoltre, la flessibilità e la scalabilità dell’approccio sono condizioni fondamentali, nell’ottica di una limitazione di costi e tempi, di una semplificazione del piano di indagini e di una riduzione della soggettività e dipendenza degli esiti dalle competenze del tecnico.
IIn Civil or Building engineering, the assessment of the state of conservation of a building or an infrastructure is fundamental, for monitoring and conservation purposes. This is of paramount importance also in the context of Cultural Heritage, where artefacts are denoted by historic-artistic interest, and often in widespread damaged conditions. The actual state of practice refers to costly and time-consuming technologies and equipment, often requiring invasive actions, or difficult applications. In Civil Engineering, several research works address these criticalities through the implementation of digital technologies like image processing or artificial intelligence. However, most proposals are applied on 2D data, with substantial losses of 3D information, and often single-defect oriented. On the contrary, in Cultural Heritage domain their diffusion is still scarce, with reality-based 3D data used mainly as reference for geometrical survey. In addition, there is a substantial lack of unified protocols for the acquisition and processing of data, finalized to the quantitative inspection of built heritages. In light of this, the aim of this research is to define, analogously to other fields of Engineering, innovative diagnostic approaches, to support the experts in the phase of knowledge, before planning an intervention. The evaluation of the general conditions of a building has been proposed through the analysis of reality-based 3D data, acquired by means of photogrammetry. Specific mapping and computerized evaluation routines have been created, for the detection of various decay morphologies, as defined by sectorial standards, through qualitative and quantitative analysis systems. Digital Image Processing and Machine Learning techniques have been adopted and implemented on high resolution three-dimensional models (dense point clouds, texturized polygonal meshes), to define distinct pipelines tailored on the basis of the kind of damage to investigate (geometry-based or colour-based alterations). A scalar strategy was outlined, articulated in different paths and levels of details. Furthermore, they have been tested on a plurality of case studies of significant historical-artistic interest, belonging to the territorial, regional or international, cultural heritage. Their heterogeneity, in terms of epoch, building type, surface material, architectural components and decay phenomena, allowed the experimental application of the proposed workflows, demonstrating their suitability and adaptability to the building diagnostic domain. Indeed, exterior walls, portals and pillars of Palmieri residential palace (XVIII century), portions of a tower in the medieval fortress of Bashtovë (XV century), or the interiors of the Romanesque cathedral of San Corrado (XII/XIII century), were considered because they are all characterized by decay phenomena expressed by changes in the geometry and shape, like stone surface decay (lacks, erosions, alveolizations..) or static instabilities (crack patterns). While specific areas of the archaeological site of Egnatia (I century B.C), or internal environments of ex-convents, like San Leonardo and Cappuccini, were selected, in light of chromatic-based modifications consistently affecting them, mainly ascribable to humidity problems. Those conditions have been monitored within intervals of years, in order to control their evolution overtime. The present research lays out an advancement in the analysis and control of the state of conservation of buildings, especially in cultural heritage domain, providing an articulated methodological workflow, to obtain and collect investigation data for the pre-diagnosis phase. Some principal contributions concern the possibility to achieve both qualitative and quantitative insights on different decay morphologies, starting from reality-based 3D data, with remote, non-invasive, semi-automatic procedures, in support of diagnostic activities. Furthermore, flexibility and scalability are paramount conditions, to address the peculiarity of the diagnostic process, in the perspective of a reduction of time cost requirements, a simplification of the investigation plan and a minimization of dependence from the technician’s expertise.