Scala di Rappresentazione e Risoluzione delle Immagini

Guida alla richiesta di Quotazione - AEROFOTOGRAMMETRIA

Scala di Rappresentazione e Risoluzione delle Immagini

Scala di Rappresentazione e Risoluzione delle Immagini 1024 591 Luca Tafuro

Questo articolo è rivolto principalmente ai nostri clienti, che utilizzano abitualmente il servizio di richiesta di quotazione ONLINE (accessibile da questo link), ma può ritornare utile a chiunque voglia approfondire questo argomento.

Quando si parla di rilievi, non si può non parlare di accuratezza. Un grande professore diceva:
“in geometria, la somma degli angoli interni di un triangolo è sempre pari a 180°, in topografia QUASI”
Si “quasi”, perché ogni volta che eseguiamo una misura, questa è sempre soggetta ad errori, e misurando i tre angoli non avremo mai una somma esatta di 180°.
L’obiettivo del topografo, non è eseguire una misura esatta, ma eseguire una misura e stimarne il grado di errore, l’accuratezza.
La conseguenza diretta dell’accuratezza, è che non possiamo mai rappresentare un rilievo topografico in scala 1:1. Significherebbe dichiarare l’assenza di errori nella lettura del disegno.
Minore è l’accuratezza del rilievo, maggiore dovrà essere il denominatore del rapporto di scala, e viceversa.

Ma qualcuno potrebbe dire, bene, allora eseguiamo un rilievo con la massima accuratezza possibile.
Ma nella realtà non funziona così.
Perché, richiedere un accuratezza eccessivamente severa, significa allungare i tempi di acquisizione ed elaborazione del rilievo, con inutile aggravio dei costi.

Ma come faccio a stabilire l’accuratezza in un rilievo aerofotogrammetrico? Quale è la sua scala di rappresentazione in base all’accuratezza?

Per rispondere a queste due domande dobbiamo introdurre, molto brevemente, il concetto di Ground Sample Distance.

Il Ground Sample Distance (abbreviato GSD), rappresenta la risoluzione a terra del nostro rilievo aerofotogrammetrico.
In Aerofotogrammetria di prossimità, si esprime in cm/pixel, e rappresenta la quantità di cm del terreno, rappresentati all’interno di ogni singolo pixel dell’immagine.
Questo parametro è essenziale in Geomatica e viene calcolato dai software di Mission Planning, prima di eseguire il rilievo.
Il GSD, avrebbe bisogno di maggiore approfondimento, ma per lo scopo del presente articolo, vi basti sapere che:
– a parità di fotocamera, il GSD aumenta con l’aumentare della quota di volo e viceversa
– a parità di fotocamera, un GSD basso richiede un maggiore tempo di volo
– a parità di fotocamera, un GSD basso produce un maggior numero di foto
– in fase di post-processing, il GSD calcolato preventivamente, subisce delle alterazioni

Torniamo ora alla precedente domanda. Come posso stabilire l’accuratezza di un rilievo aerofotogrammetrico?

Premesso che il rilievo sia stato eseguito a regola d’arte, con un numero sufficiente di Ground Control Points, con una sovrapposizione adeguata, ecc., l’unico parametro disponibile per poter determinare l’accuratezza, è proprio il Ground Sample Distance.
Una volta stabilito il GSD, potremmo calcolare anche il rapporto di scala con cui rappresentare i nostri rilievi.

Semplice direte? Niente affatto. O meglio, risulta molto semplice se parliamo di rappresentazione planimetrica 2D, per esempio un ortofoto e simili, ma si complica notevolmente per tutte le rappresentazioni su tre dimensioni, dalle curve di livello ai profili, dal Digital Elevation Model ai calcoli di volumi.

La motivazione di questa differenza, è riconducibile alla stessa tecnica, con cui la procedura aerofotogrammetrica calcola un punto nello spazio. La triangolazione. Infatti, si riescono a calcolare le coordinate nello spazio di un punto, se e soltanto se, questo punto è visibile da almeno due immagini, acquisite da due punti di presa differenti.
I lati del triangolo da sviluppare, saranno costituiti: dalla distanza tra le due foto e dalle due relative distanze tra le foto ed il punto a terra. L’altezza del triangolo potrebbe essere approssimata alla quota di volo.

La forma di questo triangolo, giustifica in maniera molto esaustiva, la differenza di accuratezza tra la misura sul piano, ossia le coordinate X/Y o Nord / Est, e la misura in Quota. Infatti, il triangolo, risulta sempre notevolmente allungato, lungo la quota, formando sul terreno un angolo acuto molto stretto. In queste condizioni di forma, l’errore di misura per triangolazione lungo l’altezza del triangolo, appunto in quota, non può che essere maggiore dell’errore di misura sul piano.
Quindi possiamo essere certi che in ogni rilievo aerofotogrammetrico, avremo sempre una accuratezza maggiore sulla componente X-Y o E-N e minore sulla Z o Q.
Click sull’immagine per ingrandire

Ma quindi, esiste un metodo per calcolare il rapporto di scala in funzione del Ground Sample Distance?

Per quello che riguarda il piano X/Y o N/E, potremmo partire dagli standard cartografici, con cui si stabiliva per convenzione che l’errore di graficismo su di un foglio, è pari a 0,2 mm. Ne consegue che con un GSD pari a 10 cm, il rapporto di scala massimo raggiungibile sarebbe pari a 1:500. In realtà, avendo a disposizione il GSD originario (quello calcolato in fase di programmazione del volo), bisogna tener presente anche delle alterazioni subite in fase di elaborazione, pertanto anche questa equazione deve essere adattata.

In merito alla rappresentazione dell’altimetria Z o Q, la questione si complica notevolmente ed andare a standardizzare una formula diventa quasi impossibile. C’è chi utilizza i concetti della fotogrammetria classica, della stereoscopia, ma la moderna fotogrammetria ha un approccio di acquisizione totalmente diverso. I moderni software, infatti, lavorano con alte sovrapposizioni e ogni singolo punto a terra viene inquadrato da un numero di fotogrammi notevolmente superiore rispetto al passato. Tradotto, misure sovrabbondanti e maggiore controllo del risultato con angolo a terra spesso più aperto.

In conclusione possiamo affermare che, a parità di risoluzione a terra delle immagini, l’accuratezza del rilievo sarà sempre notevolmente maggiore sugli assi X ed Y, rispetto alle misure sull’asse Z.
Ovvero, il rapporto della scala di rappresentazione sarà sempre maggiore sul piano XY (p.e. 1:500), rispetto all’asse Z (1:2’000)

Con il tool seguente, avrete la possibilità di calcolare il Ground Sample Distance, in funzione della scala di rappresentazione voluta.
Sono valori, desunti da regole empiriche ma poi rettificati in base alle considerazioni sopra esposte, all’esperienza professionale ed al confronto con i nostri clienti.

Il tool potrà esservi di aiuto per richiedere correttamente un preventivo per un rilievo aerofotogrammetrico.
La scala di rappresentazione infatti è la prima opzione da impostare nel nostro servizio di quotazione online.
Clicca sull’immagine ed accedi alla pagina dedicata

Lascia una risposta