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Le immagini satellitari ad alta e altissima risoluzione sono ormai una risorsa insostituibile per l'osservazione della terra e per l'estrazione di informazioni territoriali. Le immagini satellitari ad alta risoluzione devono essere sottoposte a un processo di orotrettifica geometrica per poter essere utilizzate a fini metrici. Infatti per poterle utilizzare correttamente e confrontarle con rilievi e mappe precedenti, è necessario trattarle geometricamente per eliminare le distorsioni introdotte dal processo di acquisizione. Si ricorda che le immagini che arrivano dai gestori dei satelliti non sono propriamente orotrettificate ma, al massimo hanno subito un primo processo di orientamento. L’ ortorettifica, infatti, non è una semplice georeferenziazione perché il processo deve tenere conto della geometria tridimensionale di acquisizione del sensore. Per questo motivo l'ortorettifica deve essere eseguita all'interno di specifici software commerciali con costi e tempi aggiuntivi rispetto all'acquisizione delle immagini. Questa operazione, chiamata orientamento, può essere effettuata utilizzando vari modelli matematici come quelli rigorosi, quelli basati su funzioni polinomiali razionali (RPF) e su a coefficiente polinomiali razionali anche definiti da alcuni autori, a coefficiente di posizionamento rapido (RPC). Alcuni algoritmi di ortorettifica, basati principalmente sull'approccio RPC, sono però disponibili in software GIS open source come QGIS. OTB (Orpheus toolbox) per QGIS contiene alcuni di questi algoritmi, ma le sue interfacce non sono immediate; d’altro canto sono presenti delle opzioni di semplificazione a volte troppo limitanti, come l'impossibilità di inserire punti di controllo a terra tridimensionali (GCP). Questo limita fortemente l'accuratezza finale ottenibile perché non permette di stimare correttamente l'influenza delle diverse morfologie del terreno sulla geometria di acquisizione. Infatti, la procedura proposta in OTB non consente di sfruttare appieno le potenzialità dei modelli RPC, su cui OTB stesso si basa. Per aggirare queste limitazioni è, ad esempio, possibile realizzare uno "pseudo DEM" ed utilizzare altri accorgimenti per completare l'intero processo ottenendo risultati assoluti paragonabili a quelli dei software più accreditati.
In particolare l’ortofoto ottenuta durante questa sperimentazione ha evidenziato il vistoso spostamento in corrispondenza di un rilievo, dovuto alla correzione con il DEM. Una prima verifica speditiva del processo di ortorettificazione è stata svolta mediante il confronto tra l’immagine di partenza (a sinistra) e l’immagine ortorettificata (a destra) con il file vettoriale della cartografia 1:5000. È stata riscontrata una buona sovrapposizione in prossimità di strade e edifici. Per valutare l’accuratezza metrica dei risultati ottenuti con il software open source Orfeo Toolbox, è stato svolto il confronto con software riconosciuto dalla comunità accademica, utilizzando il metodo RPC. Sono stati scelti 40 punti dalla cartografia 1:5 000, in corrispondenza di particolari facili da collimare in modo tale da ridurre l’errore di collimazione al minimo, e distribuiti omogeneamente in tutta l’area di studio. Confrontando le ortofoto ottenute con con il software open source Orfeo Toolbox e con il software di riferimento, si sono ricavati la media e la media assoluta per le differenze tra le immagini ortorettificate dai due software N ed E:
E N
Media 0,08 0,39
Media assoluta 0,27 0,423
La procedura che è stata messa a punto e che proponiamo può non essere la più veloce ma è una valida alternativa per chi utilizza le immagini satellitari come strumento nel proprio lavoro di ricerca o professionale.
Grizonnet, M.; Michel, J.; Poughon, V.; Inglada, J.; Savinaud, M.; Cresson, R. Orfeo ToolBox: open source processing of remote sensing images. Open Geospat. Data Softw. Stand. 2017, 2.
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Jacobsen, K. Systematic geometric image errors of very high resolution optical satellites. Int. Arch. Photogramm. Remote. Sens. Spat. Inf. Sci. 2018, -XLII-1, 233–238.
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Baiocchi, V.; Giannone, F.; Monti, F.; Vatore, F. ACYOTB Plugin: Tool for Accurate Orthorectification in Open-Source Environments. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2020, 9, 11. https://doi.org/10.3390/ijgi9010011
Valerio Baiocchi began his career as a programmer at the age of 14 in the TMS9900 environment, developing some original software in collaboration with the most popular computer magazines of the time. He received his High school diploma at the age of 17 (the usual age in Italy is 19) at the Scientific High school C.Cavour of Rome, the oldest scientific High school of Italy. He is Engineer and Geologist, both full Graduation at Sapienza University of Rome, one of the oldest university of Europe, with top marks. He obtained a Ph.D. in Geodesy and survey, at 'Parthenope' University, Napoli, Italy (1996-1999), a Master in Environmental sciences (Scuola di specializzazione), at Urbino University, Italy (1995-1997), and a second Ph.D. in Infrastructures and transports, at 'Sapienza' University of Rome (2006-2009).
Author of more than 250 scientific papers, H-index 18 on Scopus, 16 on WOS and 19 on Google scholar