La fotogrammetria è la tecnica che consente l’acquisizione di informazioni metriche di un oggetto tridimensionale a partire dalle sue immagini fotografiche. Tale metodologia, oltre ad offrire risultati di elevata precisione in tempi brevi ha una grande varietà di ambiti applicativi: dal settore ambientale, a quello edilizio ed architettonico, a quello dei beni culturali, a quello promozionale e turistico o emergenziale per citarne solo alcuni.
Perché l'uso dei SAPR, comunemente detti "droni" nella fotogrammetria?
La possibilità di SVILUPPARE LA FOTOGRAMMETRIA con l’ausilio di mezzi di ripresa aerea, SAPR – droni, ha un importante valore aggiunto, dovuto alla possibilità di rilevare zone inaccessibili o insicure o semplicemente di rilevare grandi aree con agilità e destrezza. La moderna fotogrammetria digitale si basa su precise regole geometriche che impongono al tecnico di non lesinare sulle competenze topografiche, fotografiche, geometriche. Ma come destreggiarsi tra le precise regole teoriche e la complessità dei casi pratici di studio?
La 3DeFFe ha portato ad Expodrone 2015 la propria esperienza che, in questi primi anni di attività professionale sul campo, ha permesso di consolidare una metodologia di rilievo in grado di affrontare e risolvere le problematiche pratiche senza rinunciare alle regole della teoria e alla precisione del risultato finale. L’intervento è stato presentato nella giornata di venerdì pomeriggio all'interno del percorso formativo organizzato dall'Università degli Studi di Genova per gli Ordini professionali di Ingegneri e Architetti di Savona e per il Collegio dei Geometri di Imperia, e sabato mattina nell'ambito dei contributi a tema di Expodrone 2015.
Aspetti della Fotogrammetria e gestione del volo
Il primo e fondamentale aspetto da considerare nella pianificazione di un rilievo fotogrammetrico, sia aereo sia terrestre, riguarda l’impostazione dei parametri di orientamento interno ed esterno. L’orientamento interno consiste nella rigorosa ricostruzione della prospettiva centrale delle immagini in relazione al sistema ottico che le ha acquisite. L’orientamento esterno consiste nella ricostruzione della posizione reciproca dei fotogrammi e della posizione degli stessi rispetto al terreno o ad un sistema locale prestabilito di coordinate x, y, z. Nel processo digitalizzato di restituzione fotogrammetrica queste operazioni sono affidate al software, ma è fondamentale conoscerne le fondamenta per dare al software dati di input completi e coerenti con il risultato che si vuole ottenere e per scegliere la più adatta strumentazione da utilizzare, di volta in volta, in funzione dell’oggetto del rilievo.
I parametri di orientamento interno sono il punto focale e la distanza focale e implicano, quindi, la scelta della fotocamera (dimensione sensore) e dell’obiettivo. Occorre tenere presente infatti che tanto più grande è il sensore della fotocamera quanto maggiore è la quantità di impulsi luminosi captati e l’angolo di presa, a parità di obiettivo scelto. Altro aspetto fondamentale da tenere presente è che, se la fotocamera deve essere collocata su drone, facilmente dovrà avere dimensioni e peso contenuti; il che costringe, nella maggior parte dei casi, a rinunciare alle reflex full frame in favore delle compatte, con sensore più piccolo e, quindi, ridotto angolo di presa. Trovato il giusto equilibrio tra caratteristiche del sensore, luminosità e tipologia di obiettivo, in funzione della scala di restituzione richiesta si possono stabilire l’altezza / distanza di presa e la sovrapposizione longitudinale e laterale delle strisciate.
I parametri di orientamento esterno comportano, invece, la scelta della strumentazione di rilievo topografico o architettonico con la quale acquisire le coordinate locali o terrestri di punti specifici dell’oggetto da rilevare. Nella nostra esperienza abbiamo compreso che con un disto laser si può inserire in un semplice sistema di coordinate locali un edificio di dimensioni non eccessive; con un GPS si può georeferenziare un territorio, un complesso edilizio, un’area geografica in modo da poterla correttamente utilizzare in ambito GIS; occorre tuttavia fare molta attenzione al controllo dell’errore finale di rilievo, per cui diventa fondamentale la preventiva calibrazione dello strumento sulla base di punti geografici noti. Con stazione totale, infine, si può rilevare con estrema precisione un oggetto sia architettonico sia territoriale – anche se l’operazione può essere più laboriosa che con un GPS – e la georeferenziazione, se necessaria, si può ottenere in fase successiva. L’aspetto fondamentale è capire preventivamente quale è lo scopo del rilievo, quale grado di errore siamo disposti ad accettare in base alla scala di restituzione richiesta, quali sono le condizioni ambientali del sito di intervento.
A questo punto è necessario posizionare in posizione strategica i GCP (Ground Control Point): punti di riferimento con coordinate note che consentiranno al software, nel processo di restituzione fotogrammetrica digitale, di controllare le distorsioni geometriche delle immagini acquisite, di orientarlo e di scalarlo correttamente. Essi vanno distribuiti uniformemente sull’oggetto del rilievo tenendo conto che: 3 punti individuano un piano, 4 punti individuano uno spazio, 5 punti fanno stare con la coscienza tranquilla…. la realtà è che ci siamo resi conto che, a parte questi principi di geometria di base, non esiste una regola universale che ci dica quanti GCP piazzare sull’oggetto e dove: ciò che conta più di tutto è l’esperienza!
Vi invitiamo a esaminare la versione integrale della presentazione che 3DeFFe ha proposto a Expodrone! Quattro i temi affrontati: il monitoraggio strutturale di muro in crollo, il rilievo architettonico dei beni culturali, il rilievo di terreno in frana, il rilievo urbano di centro storico colpito dal terremoto. Ogni tema ha avuto un obiettivo diverso che ci ha richiesto di mettere in campo competenze e strumentazioni di volta in volta diverse e che, soprattutto, ci ha spinto a trovare soluzioni adatte a non rinunciare alle buone regole della fotogrammetria digitale e alla precisione del risultato finale.