Visualizzazione post con etichetta Scienza. Mostra tutti i post
Visualizzazione post con etichetta Scienza. Mostra tutti i post

domenica 3 gennaio 2021

STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

La fotografia nella fotogrammetria
La fotogrammetria è possbile grazie alla fotografia, che significa "scrivere con la luce".
Nel processo della fotogrammetria è possibile utilizzare dalle due alle migliaia di fotografie per ottenere un modello tridimensionale. 
Nel mondo odierno per ottenere fotografie usabili nella fotogrammetria si utilizzano droni con sofisticate camere, macchine fotografiche apposite o scanner laser.
un tempo si avevano pochi strumenti fotografici ed erano costosi sia da comprare che utilizzare. Nei primi anni di vita della fotografia non esistevano fotocamere ma processi chimici che avvenivano grazie all'esposizione luminosa.

La storia della fotografia chimica
Fin dal Medioevo, gli alchimisti, studiavano i composti che viravano se esposti alla luce. Nel 1700 Shultze e Wedgwood fanno importanti sviluppi nel campo: durante degli esperimenti con carbonato di calcio, acqua regia, acido nitrico e argento, fu scoperto che il composto ottenuto, fondamentalmente cloruro di argento, reagiva alla luce cambiando colore.
Furono ripetuti esperimenti riempiendo una provetta di vetro con i reagenti e fu notato che i prodotti di reazione cambiavano colore solo dal lato illuminato. A tale sostanza fu dato il nome di scotophorus, portatrice di tenebre. Verso la fine del 1700 l’inglese Thomas Wedgwood sperimentò il nitrato di argento immergendovi dei fogli di carta che espose alla luce, dopo avervi deposto degli oggetti davanti.
Dove la luce colpiva il foglio, la sostanza si anneriva, mentre rimaneva chiara nelle zone coperte dagli oggetti. Purtroppo queste immagini non si stabilizzavano e perdevano rapidamente contrasto se mantenute alla luce.
Nel 1837 Daguerre inizialmente con l'aiuto di Niépce, utilizzò una lastra di rame con un sottile foglio di argento che, posto sopra i vapori di iodio reagiva formando ioduro d’argento. L’esposizione alla luce del foglio in una camera oscura trasformava lo ione argento in argento metallico. L’immagine non risultava visibile fino alla esposizione a vapori di mercurio. Un bagno in una soluzione di sale fissava, sia pur non stabilmente, l’immagine.
Louis Jacques Mandé Daguerre 

Il processo destò scalpore e si diffuse in Europa diventando il principale metodo per ottenere fotografie. Fu solo nella seconda metà dell’Ottocento che Fox Talbot perseguì l’obiettivo di ottenere una fotografia grazie all’impiego della tecnologia. L’obiettivo delle ricerche di Talbot divenne quindi quello di riuscire a ottenere delle immagini foto-chimiche.
Talbot mise a punto un procedimento fotografico che permetteva la riproduzione delle immagini con il metodo negativo/positivo tramite il quale si potevano ottenere molte copie della medesima posa. Sia il negativo che il positivo erano costituiti da una carta impregnata di cloruro di argento.
La strada della fotografia era aperta ed ebbe grande diffusione in tutto il mondo.
 
William Henry Fox Talbot e una sua macchina fotografica, John Moffat, 1864


I processi 
Da allora molto tempo è passato, ma ancora oggi, la tecnica fotografica tradizionale, si basa su queste quattro tappe fondamentali:

1)     Fotoreazione iniziale 

2)     Sviluppo

3)     Fissaggio 

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 #4 - La scienza

Il fotodiottra e il rilievo del territorio   

La fotogrammetria è un metodo di rilevamento planimetrico e altimetrico del terreno, che impiega determinate vedute fotografiche del terreno stesso. Si parla di fotografia terrestre e di fotografia aerea (o aerofotogrammetria) a seconda che la camera fotografica sia posta in stazione sul terreno oppure sia montata su un aeromobile.

La 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.

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 1759Johann Heinrich Lambert, nella sua opera Perspectiva liber, definì le leggi matematiche su cui si basa la fotogrammetria, ma bisogna aspettare I primi tentativi di rilevamento fotografico eseguiti nel 1855 da Ignazio Porro e nel 1878 da Pio Paganini e poi il 1883 per avere il primo studio sulle relazioni tra geometria proiettiva e fotogrammetria.

  Johann Heinrich Lambert

La tendenza attuale sta portando all'abbandono dei tipi analogici e analitici per orientarsi verso le tecniche digitali. Queste ultime comportano, oltre che ad una riduzione di attrezzature specialistiche, anche una maggiore automazione delle procedure, con una diminuzione dei tempi e una riduzione dei costi.
La precisione di ogni metodo sarà legata ovviamente agli strumenti, ma in prima istanza alla capacità dell'operatore a stimare, attraverso la visione stereoscopica, la posizione dei punti di interesse attraverso l'indice della marca mobile.  


"Lo strumento costruito nel 1933 dal nostro tenente si posiziona in un momento storico in cui ci doveva essere una grande richiesta di cartografia, di semplificazione delle metodologie per i rilievi topografici e sicuramente di sviluppo di strumentazioni. Avevano anche dovuto battagliare per dimostrare che aveva la stessa validità del rilevamento topografico in campo... 
Vedo un po' una similitudine fra quel periodo, in cui lo sviluppo dell'aviazione ha aperto nuove strade per tutta una serie di riprese aeree e possibilità, e la disponibilità dei droni usati per telerilevamento (o, in senso più ampio, i nuovi set di dati raccolti dalle varie missioni dei satelliti Sentinel e programma Copernicus ecc ecc) di oggi.
Ci doveva essere un grande fermento!"
 
Estella B. , dipendente ARPA Piemonte

 

Fonti:

Ringraziamenti:
Ringrazio Estella B. per la sua partecipazione nella mia ricerca e per tutti i dati forniti.