2

Nella presa aerea le camere sono collocate sull’aereo in modo che il loro assesi mantenga il più possibile verticale e rivolto verso il basso per riprendere ilterreno (presa nadirale). Per soddisfare il principio basilare dellafotogrammetria è necessario che ogni generico punto A del terreno sia ripresoalmeno da due fotogrammi consecutivi.

Su essi vengono registrate rispettivamente le due immagini A’ e A”, omologhedi A, le cui coordinate lastra, xA’;yA’ sul primo fotogramma e xA”;yA” sul secondofotogramma, verranno misurate in fase di restituzione e permetteranno ilsuccessivo posizionamento dello stesso punto A.

3

La presa dei fotogrammi è organiz-zata secondo percorsi rettilinei eparalleli. I fotogrammi ripresi lungouno stesso percorso rettilineocostituiscono una strisciata. L’insiemedi più strisciate viene chiamato bloccodi strisciate. Le prese devono garantireil ricoprimento longitudinale (ingenerale il 60%).

È poi necessario che l’interasse i,tra due strisciate adiacenti, vengastabilito in modo che ci sia anche unricoprimento laterale (overside)con valore compreso nell’intervallo0,10-0,20 (10-20%) dell’abbraccia-mento L del fotogramma, per evitare diavere “buchi” nella copertura delterritorio.

4

Le prese fotografiche del terreno devono avvenire in modo che tutta l’area darilevare rimanga scomposta in modelli stereoscopici tali che ogni punto delterreno compaia almeno su due fotogrammi.

Questa esigenza viene garantita dal ricoprimento longitudinale (overlap) edell’abbracciamento L del fotogramma; ciò produce due strisce di sovrap-posizione del 10% anche nei modelli stereoscopici rispetto ai modelli adiacentiche permette il loro concatenamento.

5

H: altezza media dal suolo mantenuta dall’aereo durante le strisciate.

L: abbracciamento, cioè lato del quadro di terreno contenuto in unfotogramma;

B: base di presa, cioè distanza tra due centri di presa O1 e O2 consecutivi;

l: lato effettivo utile del fotogramma (prossimo a 230 mm);

p: distanza principale della camera ritenuta uguale alla distanza focaledell’obiettivo;

: ricoprimento longi-tudinale, cioè sovrappo-sizione di due fotogrammiconsecutivi; in generale il60% di L;

: ricoprimentolaterale, cioè sovrappo-sizione di due strisciateadiacenti; in generale del20% di L;

i : interasse delle stri-sciate, cioè distanza tragli assi di due strisciateadiacenti.

6

La scala media dei fotogrammi è il rapporto tra la dimensione massima delfotogramma “l” e la corrispondente dimensione reale “L” dell’oggetto contenutonella fotografia (detta abbracciamento):

L

l

N

1

H

p

N

1

H

p

L

l

Considerando il terreno pianeggiante e regolare e la presa nadirale, il rapportol/L può essere sostituito con il rapporto equivalente tra la distanza principale pdella camera e l’altezza media H del centro di presa O dal terreno.

7

La scala dei fotogrammi 1/N dipende strettamente dalla scala in cui deveessere rappresentato il rilievo 1/NDIS (scala del disegno o della carta).

L’esperienza ci ha ormai insegnato a mettere in relazione ottimale la scala deldisegno 1/NDIS, su cui dovrà essere costruita la carta topografica, e lacorrispondente, necessaria, scala dei fotogrammi 1/N. In effetti il denominatore Ndi quest’ultima può essere ricavato dalla seguente espressione empirica:

k = 200300 per scale del disegno 1/NDIS inferiori a 1:5.000 (scale medio-piccole);

k = 150200 per scale del disegno 1/NDIS superiori a 1:2.000 (scale grandi).

DISk NN

SCALA

CARTA

SCALA FOTOGRAMMI

MIN. MAX.

1:500 1:3.000 1:2.000

1:1.000 1:5.000 1:3.500

1:2.000 1:8.000 1:6.500

1:5.000 1:18.000 1:12.000

1:10.000 1:27.000 1:20.000

1:25.000 1:50.000 1:40.000

1:50.000 1:70.000 1:60.000

1:100.000 1:90000 1:80.000

TABELLA ALTERNATIVA

RELAZIONE TRA SCALA DEL DISEGNO

E SCALA DEI FOTOGRAMMI

8

H

L

LL(1-)

B

L

L

Bp

lScala media fotogramma

(N = coeff. di scala)DISk NN

Altezza relativa di volo

(rispetto al terreno)pNH

Larghezza del quadro

contenuto nel fotogramma

(dalla proporzione: l /L = p/H) p

HlL

IMMAGINE STERESCOPICA

(MODELLO)

LINEA DI VOLO

Lunghezza base di presa

(dalla B = L[1–]))μ1(

p

HlB

Intervallo tra due scatti

in sec. con v in m/sec

(dalla t = B/v )

)μ1(

vp

Hlt

CONTROLLO CHE B/H ≥ 1/4 (0,25)

Qv=QMEDIA + H

QMEDIA

9

Interasse tra le strisciate

(essendo i=L[1-] e L=lN))ε1( Nli

Per tener conto delle irregolarità presenti sul contorno del terreno è opportuno che tale valore

venga aumentato del 20%.

Numero delle strisciate 1)ε1(

int 2

L

dnS

Numero dei fotogrammi

in ciascuna strisciata11

)μ1(int 1

L

dnF

Numero totale dei

fotogrammi : nTOT = nS nF

10

I parametri del volo devono essereconsiderati come una programmazione dimassima dello stesso volo.

In effetti, non è possibile prevederel’esatto svolgersi degli eventi per tutto iltempo del volo, sia a causa delleparticolarità del terreno, che potrebbero farevariare la scala del fotogramma, sia per lepiccole ma inevitabili variazioni della velocitàdell’aereo, sia ancora per i movimentiimpressi all’aereo dai venti.

In conseguenza non è possibile affidarecompletamente l’operazione di presa agliautomatismi di cui sono dotate le camereper la presa aerea, ma è necessaria lapresenza, a bordo dell’aereo, di personalespecializzato che gestisca la presacontrollando, ed eventualmentecorreggendo, alcuni aspetti critici che diseguito verranno accennati.

11

L’intervallo t di apertura dell’ottura-tore è un valore di riferimento calcolatoimmaginando che l’aereo mantenga ideal-mente una velocità costante v lungo lesue traiettorie.

In realtà, le azioni del vento (pur limitate)causano variazioni della velocità dell’aereo.Pertanto, se si mantenesse per tutto il volol’intervallo di scatto t calcolato, siotterrebbero delle basi di presa B diverseda quelle programmate, e con esse lapercentuale di ricoprimento longitudinalenecessaria alla formazione dei modellistereoscopici.

Dunque è necessario controllare, edeventualmente variare, gli intervalli di scattot durante il volo a mezzo di uno strumentosemiautomatico detto cinederivometro,spesso incorporato al periscopio dinavigazione; con esso vengono anchecorretti gli effetti della deriva (da cui ilnome derivometro).

12

Il cinederivometro è uno strumento,separato dalla camera ma cablato conessa, e provvisto di un visore sul qualeappare la stessa immagine del terrenoripresa dalla camera, a cui viene sovrap-posta l’immagine di un reticolo che operacome indice mobile. Per effetto delmovimento dell’aereo è possibile osservareun apparente movimento relativo delterreno rispetto al reticolo.

All’operatore che controlla la presa vienerichiesto di variare progressivamente lavelocità del reticolo fino a annullare ilmovimento relativo rispetto al terrenosottostante. A questo punto gliautomatismi della camera imporranno icorretti intervalli di scatto, per mantenereil ricoprimento longitudinale program-mato.

13

Per effetto del vento laterale che preme sulla coda, l’aereo non si muovesecondo la direzione dell’asse della fusoliera, ma nella direzione della risultanteR tra la velocità del vento Vv e la velocità di propulsione dell’aereo Vp. La derivaè l'angolo , compreso tra la direzione della risultante R (cioè la rotta dell’aereo)e l’asse della fusoliera dell’aereo.

Se la camera fosse tenuta in posizione fissa rispetto alla fusoliera, siotterrebbe una strisciata con fotogrammi male orientati in cui il ricoprimentolongitudinale sarebbe errato. La parte superiore della camera (quella checontiene la lastra) però può essere ruotata attorno al suo asse verticale per cui,misurato l’angolo di deriva con il cinederivometro, viene impostaautomaticamente la rotazione alla camera in modo da ottenere la strisciatacorretta.

14

Idealmente l’apertura dell’otturatoredella camera dovrebbe essere istantanea.In realtà esso deve rimanere aperto perun certo intervallo di tempo (espresso infrazioni di secondo: es. 1/1.000 di sec) perconsentire l’entrata di una quantità diluce sufficiente. Per quanto piccolo sial’intervallo di tempo di aperturadell’otturatore, il moto dell’aereoprodurrà sempre, sul fotogramma, l’effettodi trascinamento delle immagini.

Durante l’intervallo di tempo in cuil’otturatore rimane aperto, il centro dipresa O1 si sposta nella posizione O’1percorrendo il tratto b, per cui il raggio diluce ha registrato, non il singolo punto A’,ma il tratto = A’A*. Esso è espressodalla seguente relazione, e non devesuperare certi limiti ammessi in relazionealla qualità del supporto fotografico:

H

vp

15

16

L’impiego prevalente della fotogrammetria terrestre è dedicato al rilievo dimonumenti, di edifici, o comunque di elementi architettonici. Si differenziada quella aerea essenzialmente per i seguenti aspetti:

piccole distanze camera-oggetto (fotogrammetria dei vicini);

camera ferma durante la presa;

scatto, e sostituzione della lastra, manuali;

maggior libertà nel configurare la presa;

fotogrammi contenenti anche porzioni (cielo e terreno) non appartenenti.

Fotogrammetria terrestre convenzionale, salve le proprie peculiarità,condivide con la fotogrammetria aerea tutta la base teorica e l’approcciostereoscopico nella restituzione.

Fotogrammetria terrestre non convenzionale (utilizza camere semimetri-che o comuni), nata per contenere i costi che l’attrezzatura dellafotogrammetria convenzionale prevede. Essa rinuncia alla stereoscopia e siaffida, nella restituzione, a opportuni software legati a particolari soluzioniteoriche adottate.

17

Nella fotogrammetria terrestre convenzionale vengono impiegate le cameremetriche di cui sono noti con stabilità i parametri di orientamento interno.

Esse vengono montate sugli stessi treppiedi e basamenti utilizzati per igoniometri e le mire, garantendo, pertanto, la relativa intercambiabilità(centramento forzato), che consente, dallo stesso punto di stazione, dieseguire sia operazioni di presa fotografica, sia tradizionali misure topografiche(per la misura della base di presa e dei punti di appoggio sull’edificio).

Le camere più piccole (prive di apparati di movimento) sono accoppiate ateodoliti che assicurano i movimenti necessari alla loro corretta collocazione.

18

orientabili sia orizzontalmente cheverticalmente mediante dispositivimeccanici che consentono rotazioni ascatto prestabilite. Le camere piùpiccole sono prive di questi dispositivi,esse, pertanto, per essere orientatecorrettamente, vengono montate sulcollimatore dei tradizionali goniometri;

disposte sui montanti (alidada) sia inmodo orizzontale che verticale, perconsentire, al bisogno, prese difotogrammi con formato sia orizzontaleche verticale;

provviste di collimatore di squadro perimpostare le prese “normali”;

provviste di schermo traslucido (dacollocare al posto della lastra) perosservare il campo della presa primadello scatto;

provviste di dispositivo per laregistrazione delle marche fiduciali suifotogrammi.

l1xl2

19

Presa normale (o stereoscopica): gliassi della camera sono disposti tra loroparalleli e perpendicolari alla base dipresa.La particolare configurazione si traducein una soluzione analitica moltosemplice, che facilità molto lapianificazione delle operazioni dipresa; inoltre genera fotogrammiuniformi per qualità.

Presa pseudo-normale: la cameranon viene collocata con precisione, egli assi di presa risultano legger-mente convergenti (max 4°-5°); ciòconsente prese più rapide, senzacompromettere le potenzialità ste-reoscopiche dei fotogrammi. Leoperazioni di orientamento, in questocaso, sono consentite da un insiemedi punti di appoggio sull’oggetto.

20

Presa convergente: gli assi dellecamere formano un angolo qualsiasi conla base di presa. Il vantaggio consistenell’eseguire il rilievo più rapido e con unnumero minore di fotogrammi. Tuttavia,venendo a mancare l’aspettostereoscopico, viene utilizzata solonella fotogrammetria non conven-zionale.

Presa obliqua e parallela: è unasoluzione particolare adottata quandola distanza tra camera e oggettofotografato è molto piccola. Inquesto caso si possono inclinare gliassi delle camere rispetto alla base,conservando però il loro paral-lelismo.

21

Scala dei fotogrammi

N = (24)NDIS

Distanza di presa

NpD

Abbraccia-mento

NlL 1

Base dipresa

)μ1(1

p

DlB

Controllo )10

1(

5

1

3

1B/D

22

Nelle operazioni di orientamento esterno dei fotogrammi vengono utilizzatipunti di appoggio, la cui posizione viene determinata con tradizionalistrumentazioni e tecniche topografiche, ottenendo le loro coordinate in base aun opportuno sistema di riferimento.

I punti di appoggio, preferibilmente, vanno materializzati mediante opportunisegnali su cartoncino rigido, incollati provvisoriamente all’oggetto.

Quando non è possibile (o è molto scomodo) materializzare i punti d’appoggiocon i precedenti segnali, è possibile individuare, al loro posto, dei particolariarchitettonici sull’edificio, ben visibili sui fotogrammi e facilmente collimabili(angoli di finestre e di architravi di porte ecc.).

23

SISTEMA DI RIFERIMENTO USATO:

origine nel primo centro di presa O1,

asse delle X diretto positivamente alsecondo centro di presa O2,

asse delle Y coincidente con l’asseottico della camera in O1, pertantonormale alla base di presa B.

asse delle Z (naturalmente)perpendicolare al piano XY.

21

1

xx

xBX A

21 xx

pBYA

21

1

xx

zBZ A

Equazioni di collinearità della presa normale:

24

Le coordinate lastra x1;z1 (sul primo

fotogramma) e x2;z2 (sul secondo

fotogramma), di A1 e A2 (necessarie

alle precedenti formule) devono essere

misurate in stereoscopia con grande

precisione (al millesimo di millimetro),

utilizzando i fotogrammi positivi

sviluppati su pellicola in poliestere

trasparente in uno strumento (pre-

sente in tutti i restitutori) detto

stereocomparatore.

La quantità (x1–x2) che compare al

denominatore di tutte le tre formule di

restituzione della presa normale, è

detta parallasse stereoscopica

lineare.

25

L’impiego della fotogrammetria terrestre tradizionale nel rilievoarchitettonico degli edifici, a fronte di buone precisioni, nel tempo èrimasto limitato, per le seguenti ragioni:

notevole costo che richiede la strumentazione necessaria (cameremetriche e restitutori);

necessità di personale altamente specializzato;

necessità di ottenere prese stereoscopiche, dunque con operazionidi presa spesso lunghe e laboriose.

Per superare questi ostacoli, nell’ambito del rilievo architettonico,sono stati concepiti e messi a punto svariati sistemi di fotogrammetrianon convenzionale che possono essere utilizzati anche da tecnici nonspecializzati, e con costi adeguati alle esigenze specifiche di tale rilievo.

Il problema del rilievo in questo ambito, viene risolto, sia nella presasia nella restituzione, in modo non convenzionale attraverso la rinunciaalla stereoscopia senza avere, per questo, una soluzione menorigorosa di quella tradizionale (anche se in generale meno precisa).

26

Rinunciare alla stereoscopia significa rendere più rapide e flessibili le operazioni di presa e gli assi delle camere possono essere convergenti(quindi non rigidamente parallele o pseudo-parallele).

In sede di orientamento e restituzione, le misure sui fotogrammi avvengono in monoscopia (un singolo fotogramma alla volta) dunque con collimazioni meno precise (che condizionano, come detto, la precisione globale del rilievo).

Inoltre, la distanza tra la camera e l’oggetto, è libera e può variare a ogni presa; ne consegue che i fotogrammi ottenuti hanno valori diversidella scala media, senza che ciò condizioni la procedura.

27

Le camere utilizzate nelle prese non convenzionali possono essere comuni

camere fotografiche, oppure, meglio, camere semimetriche dotate di un reticolo

calibratore (reseau), come nella Rolleiflex (formato della pellicola 60x60 mm),

costituito da una griglia di piccole croci la cui posizione è nota al centesimo di mm

(nella camera precedente sono presenti 11 righe x 11 colonne).

Il restitutore, nella fotogrammetria non convenzionale, è limitato a un normale

computer non dedicato, sul quale, naturalmente, è stato caricato un opportuno

software, e di una tavoletta digitalizzatrice con la quale avviene la collimazione

(assistita dal software) sia dei punti immagine sui fotogrammi stampati, sia degli

elementi del sistema (reticolo di calibrazione).

28

FOTOGRAMMI PROSPETTO