Fotogrammetria Aerea a Portus

Nel post precedentemente pubblicato da Stephen Kay sui Veicoli Aerei Automatici (UAV) a Portus è stato discusso il lavoro completato sul sito per la cattura di fotografie aeree. La fotografia aerea ha un ruolo significativo nella comprensione di qualsiasi sito archeologico e questo è particolarmente vero in Portus. Come descritto da  Stephen, la fotografia aerea, prevede la possibilità per l’archeologo di avere una vista dall’alto dello scavo e fornisce l’opportunità di vedere la pianta delle strutture, le loro relazioni reciproche e gli allineamenti che non sono visibili a livello del suolo. Queste immagini sono però ancora una rappresentazione statica della zona di interesse, rappresentate attraverso viste bidimensionali (2D). Parte del lavoro che ho completato per il Portus Project incorpora queste immagini statiche per produrre ricostruzione 3D tramite la fotogrammetria.

Per la prima volta, nel 2013, Portus utilizzato gli UAV nella documentazione di queste fotografie aeree sostituendo le mongolfiere, le gru a elevazione e l’elicottero della polizia locale utilizzati in precedenza. L’introduzione di questi UAV ha permesso al team di Portus di raccogliere la documentazione del sito in più modi di quanto fosse possibile in precedenza. Gli UAV sono stati utilizzati alla fine del campo scuola consentendo un controllo maggiore su come sono state scattate le immagini. Ci siamo quindi concentrati su aree specifiche più a lungo, utilizzando fotocamere ad alta risoluzione già utilizzate sul sito, e siamo stati in grado di controllare il percorso di volo degli UAV permettendoci di raccogliere informazioni non solo a altezze elevate, e da angolazioni/variazioni di altezza diverse. Questo cambiamento di angolazione e di distanza è essenziale nella produzione di un modello fotogrammetrico in quanto le immagini devono contenere pixel ad una risoluzione sufficiente e si devono sovrapporre per consentire la produzione di un modello 3D. In precedenza, usando i palloni e le gru, il campo visivo raccolto era limitato per la mancanza di spazio di manovra per la gru, mentre il sistema del pallone era influenzato troppo dal cambiamento di vento. A Portus siamo stati in grado di lavorare a stretto contatto con i nostri colleghi italiani nel produrre le immagini necessarie per la modellazione fotogrammetrica e i risultati che verranno mostrati evidenziano il potenziale che questa metodologia ha nella comprensione del sito.

 

I dati forniti mostrano panorami unici che gli archeologi non sono in grado di vedere da terra. Lo scavo del Navalia evidenzia come sia possibile registrare i dettagli della superficie nei minimi particolari che spesso sono tralasciati utilizzando le metodologie tradizionali. I dati ottenuti non sono alla stessa qualità dei modelli ottenuti dalle scansioni laser in quanto questo tipo di modelli sono prodotti da fotografie aeree. Poiché si trattava di un caso studio, abbiamo voluto esaminare come la fotogrammetria potrebbe essere utilizzata sul sito e come i modelli prodotti possano combinare le foto aeree con le fotografie scattate normalmente sul sito. Rimane importante sottolineare che la scansione laser fornirà sempre risultati migliori della fotogrammetria nelle grandi aree. Questo è dovuto al modo in cui entrambi i metodi di registrazione elaborano i dati. Al fine di ottenere risultati più comparabili vi è la necessità di scattare altre foto con una variazione d’altezza inferiore, in quanto ci sarà un gran numero di immagini ad alta risoluzione della stessa area (invece di un’immagine potremmo avere venti) consentendo la produzione di un modello ad una risoluzione maggiore. Ancora una volta il nostro obiettivo è di sviluppare quest’area in futuro.

Dopo aver elaborato i modelli fotogrammetrici del 2013 c’è stata una seconda sessione di raccolta dati nei primi mesi del 2014. Lo stesso UAV non era in grado di essere utilizzato e i dati sono stati catturati con il GoPro Eroe nero 3. Questo offre una risoluzione inferiore rispetto alla fotocamera a 36mpx utilizzata in precedenza, ma la risultati che sono stati prodotti sono comunque molto simili grazie al modo in cui sono stati catturati i dati. GoPro offre una distorsione della lente maggiore delle fotocamere normali a causa della lente a occhio di pesce utilizzata e che influenzerà la produzione del modello fotogrammetrico a causa della differente rappresentazione dei pixel. La fotocamera è quindi stata impostata ad una risoluzione media con le immagini catturate a una risoluzione di 7mpx. Un percorso di volo più mirato è stato scelto per consentire una serie di primi piani per formare la sovrapposizione necessaria. In totale, sono state raccolte diverse migliaia di immagini, ciascuna delle quali e’ stata trattata al fine di rimuovere la distorsione e tagliata per rimuovere gli eventuali dati errati che erano nelle immagini (a causa della rimozione della distorsione della lente). Le migliori immagini sono state scelte e per la produzione di una serie di modelli.

Dopo aver elaborato questi dati, la mia attenzione si e’ poi spostata verso l’archivio del Portus Project, formato da oltre 30.000 immagini che sono state scattate in giro per il sito e che documentano il suo cambiamento. Le immagini non sono mai state destinate ad essere utilizzate nell’ambito della produzione di modelli 3D, ma piuttosto come un modo per rilevare semplicemente il sito anno per anno. Personalmente, ho pubblicato una recensione di Agisoft Photoscan qui e la cosa interessante del software che usiamo per elaborare i nostri modelli è che produce e cerca di produrre un modello virtuale indipendentemente dalle immagini che vengono immesse. Come metodo di prova ho usato le immagini che il professor Simon Keay ha scattato nel 2009 da un elicottero della polizia e sono riuscito con successo a produrre un modello ad alta risoluzione di tutto il sito. Da allora ho prodotto una serie di altri modelli basati su nostro archivio e mi farò lentamente strada attraverso l’archivio per vedere cosa altro posso produrre. Anche se i risultati mancano di alcuni dati a causa di lacune nelle informazione, la cosa principale che è in grado di offrire è che non solo stiamo usando le nostre immagini d’archivio, ma che siamo praticamente in grado di documentare l’ evoluzione del sito da quando lo scavo a Portus è cominciato offendo ulteriori percorsi di ricerca che possono essere incorporati nella future registrazione digitale che si svolgerà nei prossimi anni.

 

Un video dalla camera GoPro utilizzata sul drone DJI Inovations evidenziando il campo di vista, la stabilità e il percorso di volo degli UAV.

Un video del drone DJI Inovations S800 ali di diffusione decollo e atterraggio. Si noti la stabilità fornita da più eliche