Un rilievo è preciso solo se ogni numero si può verificare: ecco come, su un tratto del Grande Raccordo Anulare, abbiamo dimostrato al centimetro la coerenza tra due antenne GNSS, il software di fotogrammetria e l’ortofoto finale.
Il caso
Un tratto di circa 1,3 km del Grande Raccordo Anulare, rilevato con drone, con un’ortofoto a 2 cm per pixel. A terra, due serie di punti battute con due antenne GNSS diverse. L’incarico e il volo erano di un collega geometra, che ci ha chiesto di affiancarlo: nostre la pianificazione del volo e l’elaborazione dei dati. Abbiamo partecipato anche al rilievo in campo, posizionando i target in modo da lavorare in sicurezza e senza interferire con il traffico.
Sembra una garanzia in più. In pratica, due serie di dati, due sistemi di coordinate e un software di fotogrammetria che ne usa altri due moltiplicano i punti in cui un errore può entrare senza che nessuno se ne accorga. Il risultato può essere un’ortofoto bellissima e sbagliata di qualche decimetro.
La trappola dei sistemi di coordinate
Nello stesso progetto convivevano tre modi di scrivere la stessa posizione. Nessuno era sbagliato, ma confonderli sposta i dati di centinaia di metri o li rende inutilizzabili.
| Come appare l’Est | Sistema | Dove lo abbiamo incontrato |
|---|---|---|
| 32.784.630 m | ETRS89 / UTM 32N con il fuso davanti (EPSG:5652) | punti GNSS, sistema del progetto fotogrammetrico, ortofoto |
| 286.166 m | RDN2008 / UTM 33N (EPSG:6708) | output di nuvola e modello 3D, seconda serie di punti |
| −503 m | piano locale del software | primo export dei punti, senza georeferenziazione |
I software di fotogrammetria distinguono il sistema in cui si lavora da quello in cui si esporta, e alcuni prodotti, come l’ortofoto, possono uscire nel primo anche quando ci si aspetta il secondo. Prima di confrontare qualsiasi cosa, leggiamo il sistema dichiarato dentro ogni file, non dal nome del file o dalle impostazioni ricordate.
Abbiamo anche verificato che la conversione tra i due sistemi fatta dal software fosse esatta: ricalcolata in modo indipendente, coincide entro un decimo di millimetro su tutti i punti.
Il controllo che conta: ogni punto sul suo target
L’accuratezza di un’ortofoto non si dichiara, si misura. Per ogni punto battuto a terra, un nostro procedimento automatico cerca nell’ortofoto il centro del target (scacchiera o marker colorato) e misura di quanto dista dalla coordinata GNSS.
Risultato sul GRA: RMSE planimetrico 2,4 cm su 6 target, con pixel dell’ortofoto di 2 cm. Lo scarto è di circa un pixel, cioè il limite fisico dell’immagine: oltre non si può scendere. È un controllo diverso da quello del software di fotogrammetria, che sui suoi 2 check point indipendenti dà 1,1 cm in planimetria e 2,3 cm in quota: il primo misura l’ortofoto finale, il secondo l’allineamento.
Il controllo dice anche cosa non può verificare, invece di inventare un numero: punti fuori dall’area ripresa, punti battuti su spigoli o particolari senza un target, punti con il target troppo lontano. Ognuno compare nel rapporto con il suo ritaglio d’immagine, così il cliente vede con i propri occhi dove cade ogni coordinata.
Quando due antenne non tornano
Sul confronto, un punto della seconda antenna cadeva a 30 cm dal marker misurato dalla prima. Le spiegazioni più comode erano due: un’antenna difettosa o una conversione sbagliata.
Le abbiamo escluse una alla volta, con i numeri:
- la conversione tra i due sistemi era esatta al decimo di millimetro;
- la differenza c’era già nei dati di partenza, prima di qualsiasi elaborazione;
- l’immagine mostrava la coordinata della seconda antenna sul bordo del new jersey, non sul marker.
La verifica in campo l’ha confermato: erano due punti diversi, battuti a 30 cm l’uno dall’altro. Nessun errore, solo due squadre che avevano scelto riferimenti diversi. Per questo nel confronto tra rilievi le coppie di punti le proponiamo per vicinanza, ma le conferma sempre una persona: mai abbinarle per nome, mai darle per scontate.
Il metodo in cinque regole
- Un solo sistema di riferimento per tutta la catena, deciso prima del volo e scritto nel verbale.
- Il sistema si legge dentro il file, non dal nome o dalle impostazioni che si ricordano.
- Ogni conversione si verifica in modo indipendente, almeno su un campione di punti.
- L’accuratezza si misura sui target, punto per punto, con l’immagine a supporto.
- Ogni anomalia si spiega prima di correggerla: un dato sistemato su un’ipotesi è un errore nascosto.
Cosa riceve il cliente
Non solo l’ortofoto, ma la prova che è giusta:
- il rilievo consultabile online, con ortofoto, modello 3D, nuvola di punti e punti a terra sovrapposti;
- misure con distanza reale, correzione della proiezione ed errore probabile dichiarato;
- il rapporto di verifica sui target, con RMSE e un’immagine per ogni punto;
- quando ci sono due rilievi GNSS, il confronto con differenze, spostamento medio e dispersione.
Precisione, per noi, vuol dire questo: ogni numero che consegniamo si può controllare.
Il rilievo da cui nasce questo articolo è il nostro caso studio Rilievo di precisione sul GRA; il passo successivo, allineare i punti nel software di fotogrammetria, è nel tutorial su RealityScan.