FOTOGRAMMETRIA
FOTOGRAMMETRIA (XV, p. 811)
Nel periodo intercorso tra il 1931 e il 1948, la fotogrammetria, in particolare quella aerea, ha compiuto notevoli progressi e il suo campo d'impiego si è assai ampliato.
Fotografie. - L'impiego delle pellicole si è molto esteso, anche per grandi formati come 30 × 30 cm. Le macchine fotografiche multiple sono ormai poco adoperate perché la costruzione di obiettivi grandangolari (campo anche di oltre 900 e apertura relativa di 1:4,5 con correzione sufficiente) ha consentito di sostituirle convenientemente con macchine semplici, sempre automatiche. Le fotografie sono frequentemente corredate in modo automatico da indicazioni ausiliarie: posizione delle bolle di due livelle in croce, fotografie dell'orizzonte, indicazione dello statoscopio (barometro differenziale sensibilissimo che fornisce le variazioni di quota tra una presa e la successiva), fotografia del Sole col periscopio solare Santoni (fig. 1).
Voli fotogrammetrici. - Per poter restituire un terreno di conformazione orografica generica (vale a dire che non sia o non si possa considerare piano) occorre possedere due fotogrammi di ciascuna delle sue porzioni, presi da punti diversi. Nell'occasione di voli fotogrammetrici, o - come anche si dice - delle strisciate aeree, si eseguono fotografie successive debitamente intervallate, in modo che la sovrapposizione di ciascuna di esse con la precedente e con la seguente, detta ricoprimento, valga una certa frazione del fotogramma stesso. L'intervallo di tempo dipende, come è ovvio, dalle caratteristiche della macchina fotografica usata (distanza principale e formato), dalla quota relativa di volo, dalla velocità dell'aereo e dal ricoprimento: esso si determina e si mantiene e modifica in modo molto semplice. Il ricoprimento è variabile a seconda dei metodi e degli scopi, da 0,7 a 0,5 circa, ma può anche raggiungere il valore 1,0 se, invece di eseguire fotografie tutte con l'asse presso a poco verticale, s'inclina la macchina una volta in avanti e la successiva indietro di un piccolo angolo: questo procedimento viene applicato nel metodo Nistri. Ha importanza il rapporto tra la base (distanza tra due punti di presa successivi) e la quota relativa, rapporto che varia tra 0,25 e 0,50 circa.
Doppio vertice di piramide. - Quando da una coppia di fotogrammi parzialmente o totalmente ricoprentisi si deve ripristinare l'orientamento esterno (assoluto) per ottenere il modello ottico del terreno e quindi la sua restituzione, si possono seguire due vie. Una (indicata in XV, p. 813) consiste nel determinare, con riferimento ad almeno tre punti noti del terreno, l'orientamento esterno di ciascuno dei fotogrammi e quindi nell'accoppiarli ottenendo il modello ottico e perfezionandolo: questo procedimento si attua, in particolare, col fotocartografo Nistri e con i multipli, apparati restitutori a proiezione ottica diretta appoggiati allo stesso principio.
Una seconda via, che viene impiegata nei restitutori stereoscopici, consiste invece nel ripristinare dapprima l'orientamento relativo dei due fotogrammi, ottenendo che i raggi omologhi s'incontrino due a due in modo da costituire un modello ottico, il quale si riduce alla scala giusta e quindi si orienta tutto in blocco in modo assoluto rispetto al terreno (fig. 2). Per eseguire l'orientamento relativo è sufficiente far incontrare 5 coppie di raggi omologhi, mentre per orientare assolutamente il modello, oltre la riduzione in scala, occorrono 6 movimenti (tre rotazioni e tre traslazioni). Si ha così un totale di 12 elementi che appunto corrispondono alla risoluzione di due vertici di piramide isolati.
L'orientamento relativo si effettua dunque determinando e annullando, con opportuni movimenti dei fotogrammi nel restitutore, le cosiddette parallassi di altezza (minime distanze tra i raggi omologhi non ancora concorrenti) di 5 punti opportunamente scelti sui fotogrammi, punti dei quali non occorre conoscere le coordinate sul terreno.
Nella fig. 2 per chiarire tutti gli elementi dell'orientamento esterno sono segnati, secondo uno schema meccanico, i movimenti che le due camere debbono subire una rispetto all'altra (orientamento relativo) e insieme (orientamento assoluto), per ripristinare il loro orientamento esterno. - a) Orientamento relativo. - Le due lastre l1 ed l2 ruotano nel loro piano intorno ai loro punti principali per ottenere gli sbandamenti τ1 τ2; i due portalastre ruotano intorno agli assi m1 e m2 affinché gli assi a1 e a2 abbiano le obliquità δ1 e δ2; il portalastre di destra deve inoltre ruotare intorno ad m3 perché l'asse assuma una differenza di inclinazione ν2 rispetto a quello di sinistra. - b) Variazione di scala. - La camera di destra deve scorrere parallelamente a sé stessa in modo che V2 si mantenga su m3, fino a che la base b = V1 V2 assume il valore che le compete. - c) Orientamento assoluto. - L'insieme delle due camere viene poi traslato parallelamente ai tre assi coordinati del terreno, fino a che V1 non ha assunto le coordinate X1, Y1, Z1, che gli competono. Le due camere ruotano infine intorno ai tre assi m3, m4, m5, in modo che il modello ottico viene orientato correttamente rispetto al terreno.
Apparati restitutori. - Alcuni degli apparati descritti a p. 816 hanno subìto sviluppi e perfezionamenti notevoli. Citiamo, in particolare, i nuovi modelli dell'autografo Wild (A 5) e dello stereocartografo Santoni (mod. IV; fig. 3), illustrando quest'ultimo.
Al mod. II (1927), ha fatto seguito nel 1937 il mod. III, apparecchio assai pregevole, sempre fabbricato dalle officine Galileo, di cui molti esemplari sono in funzionamento presso l'Istituto geografico militare italiano e l'Ente italiano rilevamenti aerofotogrammetrici di Firenze. Il mod. IV differisce notevolmente dal III, riprendendo - ma attuando con altri sistemi - procedimenti usati nel mod. II, ed estendendo notevolmente le possibilità di impiego.
Si tratta sempre di apparati a restituzione meccanica, nei quali cioè delle aste, girevoli polarmente nello spazio intorno ai punti rappresentativi di quelli di presa, sostituiscono i raggi luminosi. Nel mod. IV ciascun fotogramma è suscettibile di spostarsi nel proprio piano, conservando l'orientamento iniziale, di fronte all'elemento terminale del sistema ottico di osservazione; e quindi, poiché il sistema ottico risulta immobile in ogni sua parte durante la restituzione, le condizioni di rettifica per esso richieste sono molto ridotte rispetto alla disposizione precedente. Un invertitore ottico, congiunto alla possibilità d'imporre la componente principale della base in fuori anziché in dentro, consente di mantenere al suo posto il secondo fotogramma quando, dopo restituita la prima coppia, lo si deve unire al terzo per ottenere la seconda coppia: ciò è molto utile nelle triangolazioni aeree. I portalastre consentono d'introdurre un formato qualsiasi fino al massimo di 20 × 20 cm; la distanza principale può variare tra 10 e 21 cm.; un opportuno dispositivo serve a correggere la distorsione degli obiettivi di presa; la rotazione dei gruppi portalastre, largamente superiore a 90°, consente di passare con continuità dalle prese nadirali a quelle terrestri.
Triangolazioni aeree. - Costituiscono l'argomento di studio oggi più interessante e promettente, ma già consentono lavori di grande mole. Le triangolazioni radiali (generalmente a punto nadirale) si attuano su terreni piani; quelle spaziali, per le quali si usa il metodo detto di concatenamento, servono per terreni qualunque. Le prime, come già si è detto, si effettuano con opportuni triangolatori radiali (cui si è aggiunto il comparatore-triangolatore stereoscopico OMI, fig. 4, costruito nel 1940), passando, quando occorre, attraverso un raddrizzamento; per le seconde si usano i restitutori stereoscopici, in particolare quelli Santoni, Wild e Zeiss e i multipli.
Nelle triangolazioni ha particolare importanza la presa dei dati ausiliarî (v. sopra) intesi a definire la giacitura approssimata del fotogramma, e da ciò si distinguono metodi diversi come l'impiego delle fotografie dell'orizzonte e quello del periscopio solare Santoni: tali dati hanno lo scopo di ridurre gli errori sistematici.
Molto interessanti sono appunto le ricerche teoriche e sperimentali sulle cause producenti errori accidentali e sistematici e sulla propagazione di questi: ricerche le quali già consentono di effettuare compensazioni di strisciate abbastanza lunghe (80 ÷ 100 km.) con riduzioni notevolissime dell'ammontare degli errori stessi.
Per le triangolazioni aeree e rilevamenti a piccola scala è allo studio e riceve già anche pratica utilizzazione l'impiego del radar. Esso consente di determinare la posizione dei punti di presa con errori (accidentali) di poche decine di metri, senza che l'errore commesso nella posizione di uno di essi influisca su quella degli altri. A questo procedimento è riservata senza dubbio una funzione importantissima nel prossimo avvenire.
Bibl.: C. F. Baeschlin e M. Zeller, Lehrbuch der Stereophotogrammetrie, Zurigo e Lipsia 1934; P. Dore, Fondamenti di fotogrammetria, Bologna 1938; G. Cassinis e L. Solaini, Lezioni di fotogrammetria, 3ª ed., Milano 1939; B. B. Talley e P. H. Robbins, Photographic Surveying, New York e Chicago 1945; G. Cassinis e L. Solaini, Note di fotogrammetria, 2ª ed., Milano 1946; M. Zeller, Lehrbuch der Photogrammetrie, Zurigo 1947; M. Hotine, Surveying from air photographs, Londra 1931. Vedi inoltre le riviste: Archivio internazionale di fotogrammetria, VIII e IX, l'ultimo in 4 fasc., 1942-48 e Photogrammetric Engineering.