Fotogrammetria

La fotogrammetria è una tecnica di rilievo che permette l'acquisizione dei dati metrici di un oggetto (forma e posizione) tramite l'acquisizione e l'analisi di immagini fotografiche a prospettiva centrale.

Indice

[modifica] Generalità

La fotogrammetria, dunque, permette di identificare la posizione spaziale di tutti i punti d'interesse dell'oggetto considerato. Questa tecnica, per quanto originariamente nata per essere utilizzata nel rilievo architettonico, è attualmente utilizzata in massima parte per il rilevamento topografico del territorio, sviluppandosi principalmente nella forma della fotogrammetria aerea.

Uno dei maggiori ostacoli che fino a poco tempo fa non ne hanno permesso il pieno utilizzo è stato sicuramente l'elevato costo delle attrezzature necessarie alla fotogrammetria. In seguito lo sviluppo di calcolatori in grado di gestire una grande quantità di dati e della grafica computerizzata ne hanno permesso un utilizzo più semplice e rapido e con costi minori. L'avvento di queste tecnologie, infatti, hanno reso obsolete le vecchie apparecchiature ottiche. In seguito a questi cambiamenti, la fotogrammetria è ora utilizzata anche in ambiti dove raramente era utilizzata in passato.

Attualmente la fotogrammetria rappresenta una delle tecniche di acquisizione dei dati del territorio tra le più affidabili, economiche e precise. Essa è molto utile nell'analisi dei cambiamenti del territorio.

La tecnica della fotogrammetria è stata utilizzata in vari ambiti: in passato, soprattutto alle origini, era utilizzata principalmente in ambito bellico e nella cartografia, ma i settori in cui è ora utilizzata sono molteplici: dall'architettura all'ingegneria, dalla geologia all'archeologia, dall'utilizzo per operazioni di polizia alla cinematografia (esempio di questo utilizzo può essere Fight Club).

[modifica] Cenni storici

La storia della fotogrammetria è molto legata alla storia della geometria descrittiva, che ne ha determinato i principi teorici, e naturalmente all'ottica e alla fotografia. L'immagine fotografica, infatti, è assimilabile al concetto di prospettiva centrale. La tecnica della fotogrammetria, quindi, ha sfruttato le conoscenze di queste due discipline sintetizzandole in una tecnica che ci permette l'analisi del territorio con buona approssimazione.

Le basi per la nascita della futura fotogrammetria, dunque, furono gettate con la scoperta della prospettiva e delle sue leggi per legare la posizione spaziale di un punto alla sua posizione in un'immagine: nel 1759 Johan Heinrich Lambert, nella sua opera Perspectiva liber, definì le leggi matematiche su cui si basa la fotogrammetria, ma bisogna aspettare il 1883 per avere il primo studio sulle relazioni tra geometria proiettiva e fotogrammetria.

Nel 1837 si ebbero i primi sviluppi nel campo della fotografia: Louis Daguerre realizzò la prima immagine fotografica con quello che può essere considerato il progenitore della fotografia: il dagherrotipo.

Nel 1849 si ha il primo esempio di fotogrammetria, cioè di analisi di immagini fotografiche per la realizzazione di mappe topografiche. Aimé Laussedat, che usò un processo definito "iconometria", viene considerato il fondatore della fotogrammetria. Nove anni dopo, nel 1858, sperimentò perfino la fotogrammetria aerea, tecnica che consiste nel fotografare l'area interessata dall'alto. La sua tecnica venne ufficialmente accettata dall'Accademia delle Scienze di Madrid nel 1862, primo riconoscimento di una tecnica fondamentale ai giorni nostri.

In seguito si perfezionò la tecnica della fotogrammetria aerea, realizzata soprattutto dall'alto di mongolfiere, molto utile per scopi militari. Un esempio di questo utilizzo può essere la Battaglia di Solferino, in cui Napoleone III ordinò che fosse compiuta una ricognizione con questa tecnica.

Ma il termine "fotogrammetria" è stato utilizzato per la prima volta nel 1893 da Albrecht Meyedenbauer, fondatore e direttore fino al 1909 dell'Istituto Reale Prussiano di Fotogrammetria.

Nel 1924 Otto von Gruber perfezionò le leggi matematiche applicate alla fotogrammetria dando origine alla fotogrammetria analitica, cioè quel tipo di fotogrammetria che utilizza principalmente un metodo analitico, e rendendo più veloce il processo.

In seguito la fotogrammetria ebbe numerosi passi avanti, ma questa tecnica rimaneva molto costosa a causa della complessità delle apparecchiature utilizzate. Il progresso tecnologico permise l'utilizzo di macchinari digitali, che abbassarono notevolmente i tempi necessari alle operazioni e i costi.

La fotogrammetria aerea fu utilizzata anche nel Programma Apollo per mappare la superficie lunare. Questa tecnica viene utilizzata anche per la mappatura dei pianeti da parte delle sonde spaziali.

[modifica] Tipi di fotogrammetria

È possibile differenziare i diversi tipi di fotogrammetria secondo due criteri fondamentali.

[modifica] Differenziazione in base alla distanza della ripresa

A seconda degli strumenti utilizzati nella fotogrammetria, le immagini fotografiche sono ricavate da distanze differenti. In base a questo criterio la fotogrammetria si divide in:

Fotogrammetria al suolo, caratterizzata da una distanza tra il sensore e l'oggetto da osservare di al massimo 15 metri. Questa tecnica viene utilizzata principalmente per il rilievo architettonico (rilievo che, comunque, è possibile eseguire anche con il Laser Scanner) e per la taratura e la calibrazione degli strumenti per le riprese da aereo o da satellite, soprattutto per correggere l'effetto di distorsione dell'atmosfera.

Fotogrammetria aerea, che viene realizzata montando delle apparecchiature fotografiche su aerei che volano al di sopra del territorio da osservare. A seconda dell'estensione dell'area da rilevare si passa da altezze di 300 metri ad un massimo di 20.000 metri.

Fotogrammetria satellitare, realizzata da Space Shuttle, satelliti meteorologici o per lo studio delle risorse terrestri. Questa tecnica è utilizzata principalmente per aree estese da rilevare.

[modifica] Differenziazione in base al tipo di dato in output

In funzione delle attrezzature utilizzate è possibile anche differenziare i diversi tipi di fotogrammetria in base ai dati in uscita, i dati che il processo ci fornisce in output. Sulla base di questo criterio la fotogrammetria si divide in:

Fotogrammetria tradizionale, tecnica che fornisce in output un dato disponibile su un supporto fotografico tradizionale.

Fotogrammetria digitale, tecnica il cui dato in uscita è digitalizzato. In questo tipo di fotogrammetria le immagini sono gestibili attraverso il calcolatore.