08-Il rilevamento fotogrammetrico terrestre

Rilievo dell’architettura. Il rilevamento fotogrammetrico terrestre
Il rilevamento fotogrammetrico terrestre
La fotogrammetria è una tecnica di rilevamento che
consente di determinare attraverso immagini fotografiche,
realizzate osservando opportuni accorgimenti in fase di
ripresa, le caratteristiche dimensionali del soggetto
dell’indagine.
Sotto la denominazione di fotogrammetria sono raccolte
generalmente varie tecniche che comportano
l’utilizzazione di prese fotografiche con caratteristiche
proprie e che necessitano dell’impiego di vari tipi di
specifiche strumentazioni per la procedura di restituzione
dei dati metrici (stereorestitutori, camere metriche ecc.).
Uno degli ambiti di ricerca maggiormente indagati dagli
operatori nel campo dell’architettura è quello che studia
le relazioni che si instaurano fra la realtà oggettiva, un
edificio, un complesso edilizio od urbano, e le relative
rappresentazioni in proiezione centrale, in particolare le
immagini fotografiche, attraverso le quali è possibile,
utilizzando i principi della proiettiva, risalire alla
conoscenza oggettiva della realtà stessa, dotata di un
sufficiente grado di affidabilità.
La fotogrammetria altresì non è soltanto un semplice
metodo per ricavare misurazioni dotate di una qualche
affidabilità, ma è anche un potente strumento per indagare
e conoscere la realtà nei suoi aspetti maggiormente
complessi e costituisce quindi uno strumento
fondamentale per la lettura critica della stessa.
Fra le applicazioni di tali metodologie risultano
particolarmente vantaggiose, per le operazioni di rilievo
dell’architettura, gli impieghi delle tecniche del
fotoraddrizzamento che, sfruttando i criteri delle proiezioni
prospettiche, permettono la restituzione di fotopiani dalle
caratteristiche dimensionali note.
L’applicazione di alcuni principi della geometria proiettiva,
con il solo supporto di alcune misurazioni dirette, permette
pertanto la ricostruzione dei dati metrici di un oggetto,
mediante la opportuna elaborazione di immagini
fotografiche.
Secondo le leggi della geometria proiettiva, in una
proiezione centrale, una volta determinato centro della
proiezione, posizione del quadro, direzione dell’asse
ottico, posizione dell’oggetto, si costituisce un rapporto
biunivoco fra l’oggetto e la propria immagine sul quadro
(fig.1).
Nello specifico, nel caso di una ripresa con fotocamera,
il quadro prospettico si trova a coincidere col piano della
pellicola, mentre il centro di proiezione, coincidente con
la focale della lente, si trova interposto fra quadro ed
oggetto. Si otterrà pertanto un’immagine capovolta sul
piano della pellicola, che rispetterà tuttavia il rapporto
67-68.Esempi di fotopiano di alcuni monumenti rupestri
dell’area di Petra in Giordania, realizzati mediante
procedure di raddrizzamento di immagini fotografiche.
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69.Schema della costruzione geometrica per la
restituzione fotogrammetrica.
70.Esempio di restituzione fotogrammetrica mediante il
procedimento della prospettiva inversa (restituzione
grafica e schizzo di rilievo delle misure fondamentali).
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con l’oggetto reale.(fig.2)
La definizione di un sistema di riferimento mensorio
sull’oggetto reale consente, tramite opportune procedure,
di rendere esplicito tale rapporto sull’immagine fotografica.
Questa tecnica sfrutta le proprietà geometriche della
proiezione con centro proprio definendo, sulla base del
sistema di riferimento i cui dati essenziali sono stati rilevati
dal vero sull’oggetto, le caratteristiche geometriche della
prospettiva dell’immagine fotografica e consentendo,
tramite la applicazione delle regole della costruzione
inversa, di ricavare tutti i dati geometrici necessari a
trasformarla, attraverso l’applicazione dei principi
dell’omologia, in una proiezione ortogonale.
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Esistono vari software di grafica e trattamento delle
immagini che hanno reso di agevole utilizzo questa tecnica
producendo lo stesso risultato che si può ottenere tramite
procedimenti grafici di tipo tradizionale,
I software in commercio per la fotogrammetria
monocamera, o per fotoraddrizzamento sono diversi
(Archis, Digicad 3D, alcuni plugin di Photoshop, ecc…),
ma sostanzialmente lavorano sfruttando gli stessi concetti
di base.
Questi programmi consentono, in sintesi, di operare in
due modi:
il primo è solitamente detto “procedimento geometrico”
in quanto si basa sull’individuazione di alcune linee
verticali ed altrettante orizzontali, su di uno stesso piano
rappresentato nell’immagine fotografica, e
sull’individuazione di un rapporto fra due misure prese
rispettivamente sulle ascisse e sulle ordinate ( x/y). Il
sistema produce una immagine omologa dove soltanto il
piano preso in considerazione, vale a dire quello
contenente le rette di riferimento precedentemente
individuate, presenterà un prospetto non in vera misura,
ma ridotto in rapporto proporzionale, cosicché basterà
solo scalarlo sulla giusta dimensione grazie ad una delle
due dimensioni che hanno consentito l’individuazione del
richiesto rapporto x/y, per ottenere l’immagine in scala
adeguata esistono vari software di grafica e trattamento
delle immagini, che hanno reso di agevole utilizzo questa
tecnica.
Il secondo metodo, detto generalmente “procedimento
analitico” ha il vantaggio che produrrà un’immagine
direttamente in vera grandezza, adeguatamente scalata,
perché si fornirà al programma una serie di coordinate,
relative ad un poligono costituito da mire disposte
appositamente su di un piano dell’oggetto del rilievo,
direttamente in scala; una volta inseriti questi dati nel
programma, si andrà ad individuare i punti corrispondenti
ai vertici del poligono sull’immagine fotografica originale
ed automaticamente verrà prodotta una immagine
omologa contenente il raddrizzamento del piano stesso.
In allegato sono descritte le relative procedure di dettaglio
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per il programma ARCHIS.
Le due metodologie descritte possono eseere utilizzate
indifferentemente a seconda dei casi oggetto dello studio.
Il metodo geometrico si utilizza prevalentemente per piani
che contengono già riferimenti verticali ed orizzontali quali
ad esempio facciate con lesene o cornicioni; è altresì
preferibile utilizzare la seconda metodologia perché evita
una serie di problemi che possono nascere dalla scala
dell’immagine prodotta in fase di raddrizzamento, inoltre
è un sistema maggiormente flessibile che può essere
utilizzata in qualsiasi tipo di rilievo, anche quello
archeologico dove si riscontrano con difficoltà linee
certamente verticali od orizzontali.
Le immagini prodotte, tramite opportuni accorgimenti,
possono essere direttamente trasferite in AUTOCAD e
sfruttate come base per “lucidare” i contorni e gli elementi
di dettaglio.
Ovviamente, il semplice fotoraddrizzamento di una
immagine, essendo costituito da una applicazione di un
algoritmo, andrà a deformare qualsiasi oggetto che non
si trovi sul piano considerato, per cui presenterà delle
sensibili deformazioni per aggetti e rientranze quali i tetti,
i balconi, le mazzette delle finestre, ecc… e quindi
l’immagine andrà ritoccata in un secondo momento per
poterla comporre con i fotoraddrizzamenti dei dettagli
delle parti non in vera dimensione nell’immagine risultante
dal primo procedimento.
Esiste altresì la possibilità di montare tramite procedure
dette di “mosaicatura” più immagini relative ad uno stesso
piano, oppure a più piani di riferimento, inseriti in uno
stesso elaborato finale, ottenendo mediante opportuni
trattamenti di scalatura cromatica ,
ottimi risultati di fotopiani che consentono la lettura e la
registrazione di tutta una serie di caratteristiche
qualitative, cromatiche e materiche dell’architettura
oggetto di studio
Dopo questa panoramica, si vuole sottolineare come il
fotoraddrizzamento sia solo un metodo complementare
al rilievo diretto e non completamente sostitutivo, anche
perché non sempre è di agevole applicazione
Presenta altresì notevoli vantaggi per le caratteristiche
della restituzione, sostanzialmente come immagine
fotografica in prospetto, conferendo spesso agli elaborati
di restituzione del rilievo un impatto di presentazione
migliore.
Esempio delle quattro fasi di un rilievo fotogrammetrico:
71.Presa fotografica della facciata
72.Fotoraddrizzamento della facciata
73.Rilievo quotato del sistema di riferimento (mire)
74.Restituzione grafica del rilievo
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