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venerdì 8 gennaio 2021

STEP #28 - La sintesi finale

Come tutti i percorsi anche quello del fotodiottra termina.
è tutto cominciato da un nome Fotodiottra, foto di luce e diottra di attraverso e osservo. 
Subito scopriamo che il fotodiottra è stato costruito dall'IGM in Italia ed è un pezzo unico osservabile in una sola foto per nostra sfortuna.
Esso è parte di una famiglia più grande di strumenti scientifici utilizzati per la fotogrammetria, questi strumenti sono chiamati restitutori di fotogrammetria. 
La fotogrammetria pone le sue basi già dal Vi secolo grazie ai primi studi sulla geometria descrittiva svolti da Aristotele, Euclide e Mo Ti.
Solo nel 1759 con l'opera Perspectiva liber di johann Heinrich Lambert vennero definite tutte le leggi matematiche su cui si basa la fotogrammetria.
Naturalmente per la nascita della fotogrammetria fu essenziale la nascità della fotografia per mano di una serie di scienziati e visionari quali Daguerre e Niépce.
Essa ha 3 fasi fondamentali: la presa (Fotografare), l'orientamento (determinare le posizioni) e la restituzione (ricavare le cordinate).
I restitutori sono divisi in 3 categorie: analogici, analitici, digitali.
Il primo restitutore di fotogrammetria venne inventato nel 1896 dal canadese Edouard Deville, Mentre il primo restitutore di fotogrammetria prodotto a livello industriale e seeriale fu lo Stereo Comparatore Prodotto da Carl Zeiss nel 1901. Questi strumenti vennerò prodotti da poche aziende che nel tempo si aggregarono apportando sempre più migliorie ai loro strumenti a volte anche solamente progettando potenziamenti rendendo alcune azioni analitiche o addirittura digitali, alcune di queste aziende sono Kern Aarau, Wild Heerbrugg, Leica e Zeiss.
Possiamo vedere alcuni modelli e i loro componenti e le loro evoluzioni negli anni sia a livello materico sia a livello di velocità e precisione del lavoro. Naturalmente i testi e i manuali seguono il progresso e si aggiornano con le nuove tecnologie che compaiono nel XX secolo, specialmente a metà del XX secolo dove conosce il suo massimo splendore come abbiamo visto con Google Ngram Viewer diventa quasi protagonista della topografia e viene implementata anche per l'uso architettonico, per questo motivo le venne dedicato nel 1972 un francobollo dal Canada per commemorare il progresso delle attività dell'uomo sul pianeta, ormai questo strumento era diventato parte della strumentazione scientifica globale e c'era comunque una crescente competitivita tra le aziende vedendo alcuni esempi di pubblicità di quei decenni.
Tuttavia questi strumenti rimaserò di notevoli dimensioni e comunque molto complicati da riparare anche se i processi si reserò tutto sommato semplici come abbiamo visto nel manuale d'uso.
Oggi nel XXI secolo l'evoluzione della fotogrammetria è incredibile, questo viene già visto dalle norme ISO/UNI/ecc che fanno parte delle moderne strumentazioni fotogrammetriche.
Al giorno d'oggi la fotogrammetria viene effettuata da droni, da me paragonati a Pegaso nel mito di Pegaso.
I droni tolgono la necessità di imponenti e costosi aerei, questi droni sono guidati da delle lastre ove è presente un simbolo che permette di determinare la posizione del drone e la camera in un sistema 3D.
Sono stati inventati anche scanner che utilizzano laser per determinari dati dell'ambiente circostante come possiamo vedere nel fumetto Virtual Virtuoso.
Nel remoto futuro sarà possibile spingere la fotogrammetria fino ai livelli Del Film Prometheus? Questo non posso saperlo, ma se seguiamo la strada del progresso su cui ci siamo già incamminati sono sicuro che la fotogrammetria rimarrà sempre di meno un termine di nicchia e inizierà a rivoluzionare il mondo come ha già fatto nel XX secolo.

Abbiamo scoperto insieme i numeri della fotogrammetria, trovato quali parole di questa disciplina si possono trovare nel nostro alfabeto, immaginato ed inventato insieme nuovi simboli, costruito tassonomie, creato mappe concettuali e siamo finalmente qui alla fine dell'analisi finale.
Negli ultimi momenti mi avete anche conosciuto meglio grazie agli oggetti che hanno fatto parte della mia vita e dal libro che ho deciso di portare su questo blog, Il cavaliere inesistente di Italo Calvino.
Per Questo motivo mi sento anche obbligato a ringraziarvi per il vostro tempo dedicato a leggere il mio blog, spero che tutto questo sia stato per voi un avventura tanto quanto lo è stato per me.



 

sabato 2 gennaio 2021

STEP #23 - La normativa

Le normative che regolano la standardizzazione di qualsiasi produzione sono definite da enti normatori internazionali, uno è l'ISO (Organizzazione internazionale per la standardizzazione) L'ISO ha pubblicato dal 1946 oltre 22.000 standard.
In Italia l'ISO è rappresentata dall'UNI (Ente italiano di unificazione)


NORMATIVE DELLA FOTOGRAMMETRIA

ISO/TC 42 = Fotografia

ISO/TC 211 = Informazioni geografiche
 
ISO/TS 19159 = Informazioni geografiche 
Validazione e calibrazione dei dati e dei sensori delle camere remote parte 1: sensori ottici

ISO/TS 19130 = Informazioni geografiche  
modelli d'immagine di sensori per il geoposizionamento Parte 1: Fondamenti

ISO/TS 19130-2 = Informazioni geografiche 
modelli d'immagine di sensori per il geoposizionamento, parte 2: SAR, InSAR, lidar (droni) and sonar 

ISO/TC 172 = ottica e fotonica

ISO/TS 19101-2 = Informazioni geografiche  
Modelli di riferimento, parte 2: immagini
 
ISO/CD 19115-2 = Informazioni geografiche 
Metadati, parte 2: estensioni per l'aquisizione e la lavorazione di metadati

TS= "Specifiche tecniche"
TC= "Comitato tecnico"
CD= "Progetto di commisione"
 
Fonti:

lunedì 21 dicembre 2020

STEP #17 - I brevetti

12 dicembre 1893 - C. B. Adams - Primo metodo di fotogrammetria aerea

Nel suddetto brevetto viene spiegato non direttamente la costruzione di uno strumento ma di un metodo.
il metodo consiste nell'utilizzare 2 o più foto aeree per creare una cartina topografica. 
È interessante notare come già nel 1893 si pensasse alla possibilità di utilizzare foto aeree scattate da mongolfiere e macchinari per creare mappe topografiche.  
Ricordiamo che Orville e Wilbur Wright nel 1903 (10 anni più tardi) inventarono il primo aereo, in quei decenni volare era un'attività costosa ma sopratutto rischiosa e quindi veniva preferita l'analisi terrestre per la creazione delle cartine.
 
 
 
1901 - Carl Zeiss - Stereo Comparatore
Uno dei primi strumenti costruiti a livello seriale e industriale, questo strumento fu ampiamente utilizzato anche nell'astronomia e nell'architettura e negli anni venne aggiornato per automatizzarsi.
 
 
 
18 agosto 1964 - G.L. Hobrugh - restitutore di fotogrammetria automatico

Un chiaro esempio di come la fotogrammetria nel XX secolo abbia cercato per la maggior parte di aggiornarsi sopratutto nell'automazione dei processi, nel input e output digitali e non più analogici e nella riduzione dell'errore umano
 
 
 
22 Agosto 2017 - Micheal Leon Scott - drone per il riconoscimento di difetti nei materiali e ricostruzione di un modello 3D 
Nel nuovo secolo abbiamo avuto una rivoluzione dell'AI, dei droni e degli strumenti in generale, la fotogrammetria non richiede più aerei, lavori manuali che durano ore o faticosi disegni delle mappe.
Già dagli anni 80 la restituzione delle mappe avveniva con l'ausilio di computer ma i processi di presa erano i medesimi, con queste ultime invenzioni nel campo la fotogrammetria diventa un metodo utilizzabile in modo più semplice più ampio e con meno costi.


 
 
Fonti:

martedì 17 novembre 2020

STEP #11 - I costruttori

Nell'inizio del XX secolo i restitutori di fotogrammetria terrestre erano macchinari costosi ed enormi, ciò li rendeva rari e quindi difficilmente le aziende si dedicavano a costruirne o pubblicizarle.
Le eccezioni esistevano però e oltre a vari scienziati che già ne avevano creati di personali e unici c'erano due aziende svizzere, le principali nel settore.
Kern Aarau e Wild Heerbrugg erano i rispettivi propietari delle aziende che per tutto il XX secolo lavorarono sulla fotogrammetria creando macchine fotografiche, teodoliti e strumenti di varia natura.
(http://www.wild-heerbrugg.com/photogrammetry1.htm , Qui potete visionare un catalogo complessivo)
Nel 1988 Kern Aarau chiuderà la propria fabbrica e si unirà al gruppo Wild Leitz, e due anni dopo si consolideranno con la Leica Geosystem AG.
 
 
 
Altri due casi di inventori che si crearono da loro i propri strumenti sono il I° Tenente Silvestro ed
Edouard Deville.
 
Il I° Tenente Silvestro nel 1933 inventerà nelle officine meccaniche dell'IGM (Istituto Geografico Militare) un esemplare unico di restitutore chiamatò fotodiottra.
 
Nel 1896, in Canada, Edouard Deville inventerà il primo restitutore di fotogrammetria
 


Fonti:

lunedì 16 novembre 2020

STEP #9 - Gli inventori

Il primo restitutore di fotogrammetria (1896) e il suo inventore Edouard Deville

La fotogrammetria non è un discorso così moderno come crediamo, le sue basi si pongono già ai tempi di Aristotele, Euclide e il filosofo cinese Mo Ti (IV secolo a.c.) che teorizzaronò già i principi della camera oscura, successivamente inventata da Kepler nel 1604.

Il grande salto venne fatto nel 1826 da Joseph Nicephone Niépce (1765-1833), il primo uomo che riusci a scattare una fotografia di Nièpce, dando così inizio alla fotografia, l'ingrediente base della fotogrammetria.

La prima fotografia, Nièpce 1826

Nel 1859 Nadar (1820-1910), per conto di Napoleone, scattò delle foto aeree topografiche per la battaglia di Solferino.

Paolo Ignazio Pietro Porro (1801-1875) nel 1838 realizzo il rilievo topografico del territorio compreso fra Bardonecchia e Modane, e nel 1864 realizzò il fotogoniometro.  

Dicembre 1867, in un articolo del giornale tedesco dell'architettura il Dr. Albrecht Meydenbauer (1834-1921) è il primo ad utilizzare il termine fotogrammetria, termine successivamente utilizzato a livello globale.   

Il primo restitutore di fotogrammetria fu inventato nel 1896 da Edouard Deville (1849-1924), da quel momento chiamato "Il padre della fotogrammetria Canadese" anche per i suoi lavori di analisi geografica delle Montagne Rocciose in Canada.
 
 
 
Fonti:

venerdì 13 novembre 2020

STEP #8 - I materiali

 Autografo Wild A7 restitutore di fotogrammetria – Museo Tecnico Vienna

 

Aste cilindriche: Le aste di regolazioni delle marche sono realizzate solitamente in acciaio inox, raramente in ottone.

Lenti: utilizzate nei dispositivi ottici, realizzate in vetro crown, un vetro con un basso indice di rifrazione (Numero Abbe 60). 

Prismi: utilizzati per realizzare i dispositivi ottici di mira, prodotti in vetro Flint, vetro con un alto indice di rifrazione (N. Abbe 35-40).

Livella a bolla: Necessaria per essere il più precisi possibili nelle regolazioni, sono dei cilindri in vetro riempiti di etere o alcool in cui viene lasciata una bolla d'aria.

Manopole microscopiche: Realizzate in acciaio inox, una lega realizzata contenente Cromo dal 13% al 30%, resistente sia a livello meccanico che chimico.
Alcuni usi dell'acciaio inox sono nell'architettura, nel pentolame, per la coltelleria, la strumentazione medica e altri.

Telaio esterno: Realizzato solitamente in acciaio, essendo uno strumento molto complesso e soggetto a difetti sistemici dati dai componenti era necessario prottegerre il più possibile i suoi componenti da danni ambientali e/o accidentali, difficilmente erano sprovvisti di telaio.

Matita: Nei primi restitutori del XX secolo il risultato veniva rappresentato da una matita la cui punta scrivente più comune è in grafite, ma in base all'utilizzo e l'ambiente in cui viene utilizzata si utilizzano altri materiali, come punte di gesso o altre sostanze coloranti e altre ancora.


Fonti:

lunedì 26 ottobre 2020

STEP #5 - Il principio fisico

LA FOTOGRAMMETRIA

É l'insieme di tutti i procedimenti analitici, grafici, ottici, meccanici e digitali mediante i quali tramite vari fotogrammi di un oggetto ripresi da punti diversi, é possibile ricostruire un modello dell'oggetto stesso o determinate sue proiezioni.

La determinazione della posizione e forma degli oggetti è fatta attraverso un insieme di procedure capaci di passare dalle immagini fotografiche, che rappresentano delle prospettive, a una sua descrizione metrica; ne deriva che il suo funzionamento deve ricercarsi nel campo della geometria proiettiva.
Geometricamente, infatti la fotografia può assimilarsi con sufficiente approssimazione ad una proiezione centrale, ottenuta proiettando su un piano, da un dato centro di proiezione (o di vista), i punti dell'oggetto. Le intersezioni tra le rette proiettanti del fascio e il piano di proiezione rappresentano i punti-immagine.

Risolvere un problema fotogrammetrico significa relazionare le grandezze dello spazio oggetto da rilevare, con quelle dello spazio immagine della fotografia. Bisogna rapportare le coordinate tridimensionali (X,Y,Z) dei punti dello spazio reale, con quelle bidimensionali (x,y) dell'immagine fotografica.
I due sistemi di coordinate sono legati tra loro dai parametri dell'orientamento, cioè dalle caratteristiche della camera da presa e dalla sua posizione nei due spazi.

Distinguiamo così tre sistemi connessi mutuamente tra loro a due a due dal terzo sistema. Si ottengono tre combinazioni che corrispondono alle tre fasi del processo fotogrammetrico:

  1. Presa, dall'oggetto nello spazio (X,Y,Z) e con una macchina di parametri noti si giunge alla definizione dell'immagine (x,y);
  2. Orientamento, dall'oggetto nello spazio (X,Y,Z) e dall'immagine (x,y) si determinano i parametri dell'orientamento;
  3. Restituzione,dall'immagine (x,y) e dai parametri dell'orientamento si ricavano le coordinate spaziali dell'oggetto (X,Y,Z).
Fonti:

STEP #3 - Un glossario B

Le 3 principali tipologie di restituizione:

- Restituizione analogica:
Lo stereogramma, ottenuto da tecniche fotografiche analogiche (fotografia chimica), viene montato su uno stereorestitutore, che tramite meccanismi di tipo ottico e meccanico, effettua le operazioni di orientamento relativo, di visualizzazione e misurazione del modello. I movimenti della marca mobile sono trasmessi ad un sistema meccanico tracciante che restituisce la rappresentazione grafica del modello.

- Restituizione analitica
E' analogo al caso analogico con l'aggiunta di una unità di elaborazione che, attraverso relazioni geometriche, permette la determinazione delle coordinate tridimensionali del modello partendo da quelle bidimensionali della coppia di immagini. Le coordinate potranno essere utilizzate per la rappresentazione vettoriale e per la misurazione dell'oggetto.
 
- Restituizione digitale:  
Tutte le fasi fotogrammetriche sono effettuate in ambiente digitale tramite immagini acquisite con fotocamera digitale o scanner (immagini raster). Visualizzando in rilievo il modello e ripercorrendolo con la solita marca mobile, mediante software che tengono conto delle relazioni proiettive che legano le due immagini digitali si ricavano le coordinate tridimensionali e congiuntamente una rappresentazione vettoriale.

 

Fonti:
- https://www.unirc.it/documentazione/materiale_didattico/598_2008_71_2237.pdf
- https://it.wikiversity.org/wiki/Marca_mobile

lunedì 19 ottobre 2020

STEP #2 - L'immagine

Fotodiottra "Silvestro", Dal museo strumenti dell'istituto geografico militare, 1933

Bibliografia: Suppl Cat Strumenti IGM 1941 pag 106

 

Restitutore analogico Wild A40, Wild Herbruug, 1954

Bibliografia: Strumenti dell'università di Bari, Antonio Daddabbo, 2005

Fonti: