Development and test of a multi-sensor Unmanned Aircraft System for environmental surveys.

Nowadays, aerial surveys carried out by Unmanned Aircraft Systems (UAS) are growing exponentially, thanks to the development of platforms equipped with navigation systems as well as the improvement of sensors and data acquisition devices. Furthermore, the ease of use, the low cost and the possibility of collecting hyperspatial data widen the employment of UAS for proximal sensing. However, some investigations are still needed to assess the accuracies that the so-acquired imagery can reach for both metric and interpretation purposes. This dissertation focuses on the development and test of a multi-sensor Unmanned Aircraft System for environmental applications. After a brief overview of the vehicles, the sensors and the state-of-the-art applications, two case studies performed with both a rotary- and a fixed-wing UAS are reported. These first experiments allowed the investigation of open issues, like the comparison between photogrammetric pipelines of various commercial software packages and the detection of invasive tree species. Then, the development of a multi-sensor UAS is outlined, with the description of the bought aircraft and cameras. Lastly, the system was tested in different applications, among which a survey with documentation goals, the volume estimate of a mineral deposit with different programs and the classification of several tree species, through the concurrent use of multispectral and texture data.

Oggigiorno, l'utilizzo di UAS (Unmanned Aircraft Systems, anche detti Aeromobili a Pilotaggio Remoto) è in forte espansione, grazie allo sviluppo sia di velivoli equipaggiati con sistemi di navigazione sia di sensori adatti. Inoltre, la facilità d'uso, il basso costo e la possibilità di acquisire immagini ad altissima risoluzione contribuiscono ad ampliare sempre più le possibilità di utilizzo di questi sistemi anche per rilievi di prossimità. Tuttavia, è ancora necessario effettuare opportune analisi, per stimare le accuratezze raggiungibili per finalità sia geometriche sia radiometriche. Questo lavoro presenta lo sviluppo di un sistema UAS multisensore e la sua applicazione per rilievi ambientali. Dopo una breve panoramica dei velivoli, dei sensori e dello stato dell'arte, sono riassunte due sperimentazioni compiute con diversi UAS, un multi rotore e un'ala fissa. In questi test, sono state analizzate alcune problematiche ancora aperte, come il confronto tra le procedure fotogrammetriche implementate in vari software commerciali e l'individuazione di specie arboree alloctone ed infestanti. Segue poi lo sviluppo del sistema piattaforma-sensore, con la descrizione del velivolo e delle camere scelte. Il sistema è stato infine testato in diverse applicazioni, tra cui un rilievo a scopo descrittivo, uno per la stima del volume di un deposito di materiale inerte e uno finalizzato alla classificazione di varie specie arboree, attraverso l'uso congiunto di dati multispettrali e di texture.