Seleziona una pagina

Che cos’è l’aerofotogrammetria 

L’aerofotogrammetria è un’attività volta al rilevamento delle caratteristiche del terreno, svolta con tecniche di rilievo che attraverso immagini permette di ricavare delle misurazioni dagli oggetti inquadrati.   

Si parla di aerofotogrammetria quando l’oggetto del rilievo è un terreno, un fiume, delle strade, e quindi il punto di scatto è per la maggior parte aereo. Quando invece parliamo di fotogrammetria ci rivolgiamo alla rappresentazione di facciate, elementi architettonici, fabbricati, dove si utilizzano fotocamere a mano, o su cavalletti.

Ciò non toglie il fatto che è possibile eseguire un rilievo misto, sia con foto aeree che foto scattate da terra, in modo da avere un modello tridimensionale dell’oggetto di rilievo.

Le origini della aerofotogrammetria

Fino a qualche anno fa l’unico modo per poter svolgere attività di aerofotogrammetria era tramite apparecchi fotografici analogici, dette camere metriche montate su aeroplani

Venivano utilizzati in seguito dei fotorestitutori analogici, che sono stati affiancati in seguito da dei restitutori analitici dove il tecnico veniva aiutato per l’interpretazione dei dati. 

Con il progredire della tecnologia le camere metriche sono state sostituite quasi completamente dalle fotocamere digitali, da questo deriva la nascita di nuovi software di elaborazione basati completamente su immagini digitali. 

L’interpretazione dei dati ottenuti dalle foto scattate oggi come anni fa, avviene per coppie di immagini

Per capire come lavora un software di fotorestituzione bisogna fare qualche accenno al concetto di stereoscopia

Concetti di stereoscopia

La stereoscopia è la percezione di un oggetto in conseguenza alla visione binoculare, e ci permette di distinguere la profondità degli oggetti che ci circondano. 

Se pensiamo all’essere umano, la nostra visione ci permette di ottenere due immagini differenti della stessa scena, sarà compito del cervello di processare le immagini ricevute, ricostruendo un unico modello tridimensionale. 

In fotogrammetria viene applicato lo stesso concetto, i software infatti riescono ad elaborare un modello tridimensionale dettagliato, attraverso dei punti comuni individuati nelle varie fotografie scattate

Per effettuare un rilievo aerofotogrammetrico abbiamo bisogno che le foto aeree scattate abbiano una ripresa nadirale, ovvero il punto di presa sia perpendicolare al terreno. 

La sovrapposizione nel rilievo aerofotogrammetrico 

Come accennato precedentemente per poter ricreare il nostro modello abbiamo bisogno di foto con punti comuni in modo che il software possa individuarli ed effettuare la sovrapposizione delle foto in modo da poterci restituire il nostro modello tridimensionale. 

I moderni software prediligono una sovrapposizione tra le foto scattate tra il 60-80% sia in senso longitudinale, sia in senso trasversale

Riusciamo a modificare la nostra percentuale di sovrapposizione tramite l’intervallo delle foto scattate, la velocità di volo, e la larghezza delle strisciate continue. 

Il GSD Ground Sample Distance 

Il GSD Ground Sample Distance è l’elemento più piccolo identificabile nella foto, e viene espresso in cm/pixel. 

Fermiamoci un attimo e capiamo prima cos’è un pixel! Avete presente quando ingrandite tanto una foto digitale e iniziano a venir fuori dei quadratini? Bene, ogni quadratino rappresenta un pixel. Ammettiamo di avere un GSD pari a 1 cm/pixel cosa significa? Significa che ogni pixel (quadratino dell’immagine) che vediamo è pari ad un cm reale

Di conseguenza avremo che minore sarà il nostro GSD e maggiore sarà la qualità della nostra fotografia. Il GSD è forse uno dei valori che più influenza il risultato del nostro rilievo.

Per riuscire ad ottenere rilievi accurati con scarti minimi, dobbiamo calcolare preventivamente il nostro GSD teorico in modo da sapere quale sarà in modo approssimativo il nostro grado di accuratezza

Come calcolare il GSD

Per calcolare il nostro GSD abbiamo bisogno di conoscere 3 elementi, la grandezza del sensore della nostra fotocamera, la lunghezza focale, e infine l’altezza di volo, cioè la distanza tra il terreno e la fotocamera. 

Lascio di seguito un link utile per il calcolo del GSD teorico che rimanda alla pagina 3DFlow e riporto di seguito un esempio di calcolo per un drone DJI spark con volo a 30 m di altezza

www.3dflow.net/it/ground-sampling-distance-calculator/ 

Una nota da inserire è il calcolo della lunghezza focale reale, questo perché di solito nelle schede tecniche delle fotocamere troviamo indicata la lunghezza focale equivalente ad esempio 25 mm

Non è questo il valore da inserire per il calcolo del GSD, per ottenere la lunghezza focale reale della nostra fotocamera dobbiamo dividere la lunghezza focale equivalente ad esempio 25 mm per il crop factor della nostra fotocamera. 

Senza dilungarci troppo sul calcolo del crop factor, conoscendo il sensore montato sulla nostra ottica è facile reperire online il valore già calcolato. 

Lascio di seguito una tabella dove sono riportati i sensori più comuni montati sulle varie fotocamere in commercio.

Partendo da un sensore ad esempio di 1/2.3 e un crop factor di 5,64 mm con una focale equivalente di 25 mm otteniamo questo: 

lunghezza focale equivalente / crop factor = lunghezza focale reale 

25 / 5,64 = 4.58 mm questo è il valore da utilizzare per il calcolo del nostro GSD

Rilevare un terreno inclinato 

Tutto quello citato in precedenza sul GSD è valido a patto che il terreno da rilevare sia per lo più pianeggiante, e la distanza tra il terreno e il drone sia costante, ma cosa succede se il terreno da rilevare è in pendenza

Come possiamo vedere nello schema precedente al variare della distanza tra il nostro drone e il terreno il GSD cambia, così come cambia l’impronta a terra della nostra foto. 

Per avere un GSD costante dobbiamo stare attenti nel pianificare la nostra missione di volo, cercando di far seguire al nostro drone l’andamento del terreno sottostante così come nell’esempio riportato di seguito. 

In questo modo riusciamo ad ottenere un GSD quasi costante e rimanere quindi nel margine di accuratezza voluto. 

Per pianificare una missione di volo io mi affido a tre software. Thopos, Litchi e Google Earth. Scriverò un articolo apposito sulla pianificazione di una missione di volo.

Una volta acquisite le fotografie si passerà alla fase successiva per elaborazioni delle foto scattate.

Ti chiedo di lasciare un commento qui sottoscrivermi magari cosa utilizzi tu per effettuare aerofotogrammetria, dalla strumentazione ai software, o di chiedermi semplici approfondimenti sull’argomento se sono stato poco chiaro oppure ho trascurato qualcosa.

Nel prossimo articolo approfondiremo la questione della georeferenzazione.

 

Lasciami un commento