giovedì 17 dicembre 2020

STEP #16 - Anatomie

FAR EMERGERE I COMPONENTI:

The Fourcade-Type plotter, Thompson, USA, 1936


Alcuni componenti del restitutore di fotogrammetrai realizzato da Thompson nel 1936: 
- Binocoli = meccanismi di mira 
- Telaio per specchio
- Specchio
- Aste di scorrimento
- Prismi 
- Aste metalliche 
- Matita 
- Spazio di disegno 
- Viti  
- Giunti cardanici


Fonti:

STEP #15 - I numeri

I NUMERI
 
1
La marca mobile che si ottiene dalla sovrapposizione dei fotogrammi.
 
2 I fotogrammi usati per la restituzione fotogrammetrica.

3 Le dimensioni del sistema che viene ottenuto dalla restituzione fotogrammetrica.
 
40 Numero Abbe del vetro Flint, materiale utilizzato nei prismi dei restitutori.
 
60 Numero Abbe del vetro Crown, materiale utilizzato nelle lenti dei dispositivi di mira.
 
1604 Kepler inventa la camera oscura il primo attrezzo che serviva come restitutore di immagine.

1759 Viene pubblicato Perspectiva liber, di Johann Heinrich Lambert, che definisce le leggi matematiche su cui si basa la fotogrammetria.
 
1838 Ignazio Porro esegue il rilievo della zona Bardonecchia/Modane.
 
1849 Aimé Laussedat è la prima persona ad utilizzare la fotogrammetria terrestre per la creazione di mappe topografiche.
 
1855 primi tentativi di rilevamento fotografico eseguiti da Ignazio Porro.
Prima foto aerea scattata in francia da Nadar.

1859 Napoleone ordina una ricognizione aerea tramite fotogrammetria nella battiglia di Solferino.
 
1867 In un articolo del giornale tedesco dell'architettura il Dr. Albrecht Meydenbauer è il primo ad utilizzare il termine fotogrammetria.
 
1883 Pio Paganini pubblica il primo studio sulle relazioni tra geometria proiettiva e fotogrammetria.
 
1896 Il primo restitutore di fotogrammetria fu inventato da Edouard Deville.
 
1933 Il tenente Silvestro inventa il fotodiottra, un restitutore di fotogrammetria terrestre compatto, presso le officine IGM. 
 
1957 Vilho Helava crea il primo restitutore di fotogrammetria analitico.

giovedì 19 novembre 2020

STEP #13 - La pubblicità

Pubblicità del restitutore di fotogrammetria Wild A8, 1952


L'azienda svizzera Wild Heerbrugg, nel 1952 inizia a produrre un nuovo modello di restitutore di fotogrammetria, il Wild A8.
La sua produzione durò fino al 1980, vendendo 1070 esemplari.
Questa pubblicità mostrava la possibilità di potenziare lo strumento con strumenti di lettura dati e di restituzione di dati digitali, rispettivamento i due macchinari più a sinistra, mentre a destra è presente un coordinatografo.
L'era del Wild A8 Durò fino al 1980, questo perchè ci furono aggiornamenti al kit di base, come si vede nella pubblicità, le loro capacità si sono evolute dal semplice tracciamento di dati cartografici, alla triangolazione delle strisce, la lettura e la registrazione delle cordinate elettroniche, la triangolazione dei modelli in maniera indipendente, l'immissione di dati CAD, la sovrappposizione di immagini e movimenti semi automatici.

 
Pubblicità di uno stereoscopio tascabile della Air Photo Supply Corp., 1963
 
Lo stereoscopio venne ampiamente utilizzato nella fotogrammetria, soprattutto nella fase di orientamento prima di passare alla restituzione.
 
 
Fonti:

STEP #12 - Nel cinema

 


https://www.youtube.com/watch?v=yO-eduvo904

Prometheus è un film del 2012 facente parte della serie di film iniziata nel 1979 con il capitolo Alien.

In questa scena gli scienziati della astronave Prometheus, si ritrovano ad indagare su un pianeta dove era stata trovata la possibile esistenza di una razza aliena, chiamata gli "Ingegneri", questa indagine gli porterà a scoprire segreti oscuri e riscoprire la brutalità della sopravvivenza umana.

Gli scienziati si avventurano in una struttura sconosciuta, apparentemente vuota di vita, composta da una serie di tunnel come in una caverna.
Ritrovandosi a un bivio decidono di mappare, ricreando un modello 3D, le caverne circostanti.
Estraggono delle sfere volanti da uno zaino e lanciando in aria questi droni che iniziano a volare in ogni direzione usando dei laser per mappare le aree circostanti.
 

 
 
La scena successiva vediamo i restanti scienziati sulla astronave Prometheus osservare il modello 3D che si sta creando tramite gli scan dei droni.
 
 
 


I droni sono riferibili alle macchine fotografiche con cui viene effettuata la presa fotogrammetrica mentre il tavolo è riferibile ai restituitori di fotogrammetria terrestre.
 

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 2 novembre 2020

STEP #7 - Il mito B

Il mito dei droni e di Pegaso:

Pegaso è un cavallo alato nato dalla morte di Medusa per mano di Perseo.

Perseo decapitò medusa e dalla sua testa il sangue che fuoriusciva creò Pegaso e Crisaore (un guerriero).

Successivamente Pegaso venne domato da Bellerofonte che fu il suo padrone, finchè non tentò di scalare l'olimpo per diventare immortale, ma Zeus vedendo quest'uomo su un cavallo alato tentando di fare l'impossibile decise di fermarlo, mandò un tafano a pungere Pegaso che sgroppò facendo cadere Bellerofonte.

Successivamente Pegaso resto con zeus, che lo utilizzò per trasportare il suo carro contenente le Folgori.

I droni, come "moderni cavalli alati", al posto delle folgori trasportano sofisticate tecnologie e sono impiegati in svariati ambiti, dalla realizzazione di video ad operazioni di ricerca e salvataggio ma anche nella fotogrammetria aerea rendendo le operazioni di analisi dei siti archeologici e degli edifici dei lavori semplici e sopratutto precisi.

 
Il cavallo Pegaso


Droni, I nuovi cavalli alati


 
Fonti:

STEP #7 - Il mito A

Il mito di Castalia:

Castalia era un personaggio della mitologia Greca, era una ninfa mutata in fonte dal dio Apollo: chiunque ne bevesse le acque o ne ascoltasse il mormorio diveniva sensibile al genio della poesia e della bellezza.

Gli strumenti informatici, se adeguatamente utilizzati e opportunamente diffusi, possono svolgere, nell’ambito della fruizione del bene culturale o dei dati, lo stesso ruolo che aveva nella mitologia la fonte Castalia. 
Inducono nel fruitore un senso di scoperta e della bellezza senza il quale ogni “visita” a un museo o a un monumento rimane una semplice, magari gradevole, passeggiata ma non si muta, come invece dovrebbe, in occasione di crescita culturale e di affinamento intellettuale.
Il Fotodiottra permise di accelerare qualsiasi tempo necessario alla restituzione fotogrammetrica, rendendo molto più istantaneo il processo per ottenere i dati necessari alla visualizzazione di oggetti e luoghi.

Il mito di Castalia rappresenta una metafora alla funzione del nostro strumento che permette di integrare foto a dati mostrando ciò che si vuole rappresentare senza dover per forza portare nel luogo chi visualizza queste immagini.

La fonte di Castalia, Delfi



Castalia, dipinto di Giampaolo Parilla



Fonti:

giovedì 29 ottobre 2020

STEP #6 - Il simbolo

Questo simbolo è stato creato da me personalmente.

Il simbolo rappresenta un occhio con al suo interno un oggetto di 3 dimensioni (la piramide), che viene proiettato su dei piani virtuali rappresentati dai 3 occhi interni.

La fotogrammetria si riassume nel scattare diverse fotografie da punti diversi nello spazio che venendo riunite in un ambiente 3D virtuale ricreano l'oggetto nelle sue dimensioni e proporzioni.

L'occhio grande riassume tutti i processi che ci portano alla restituzione dell'oggetto come dato tangibile e forma nelle 3 dimensioni, i 3 occhi interni rappresentano la presa e l'orientamento che costituiscono le prime due fasi della fotogrammetria.

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

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 1759,  Johann 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.

domenica 25 ottobre 2020

STEP #3 - Un glossario

L'operazione di restituzione, ovvero della rappresentazione grafica o numerica dell'oggetto, può essere condotta in vari modi in dipendenza della strumentazione utilizzata (solitamente stereorestitutori), ma sostanzialmente si seguono gli stessi procedimenti per tutti gli strumenti usabili.
 

Orientamento: L'operazione di orientamento consiste nel ricostruire il luogo delle intersezioni tra le infinite coppie di raggi ottici omologhi dei due fasci in questione, ovvero ricostruire un modello ottico simile al nostro oggetto.
Per ricreare un modello nello spazio sono necessarie due immagini diverse, prese da punti diversi e disposte tra di loro nella stessa posizione di presa.

Stereofotogramma: In topografia, coppia di fotogrammi di una medesima zona di terreno, presi da due centri di vista diversi e impiegati per un rilievo stereofotogrammetrico, possono essere di 4 tipi diversi:

-Normale: quando i piani di presa dei due fotogrammi sono contenuti in un medesimo piano verticale e i centri di vista sono alla stessa quota

-Obliquo: se i piani di presa giacciono in due piani verticali distinti ma paralleli

-Convergente: se giacciono in piani verticali distinti e non paralleli

-Nadirale: di impiego normale in fotogrammetria aerea, ottenuto mantenendo pressoché verticale l’asse ottico della camera da presa.

 
Modello stereoscopico: Il modello (modello ottico o stereoscopico) è ottenuto con la parte comune dei due fotogrammi della coppia stereoscopica


 
 
Marca mobile:   
La marca mobile è un immagine unica che viene visualizzata quando vengono uniti due fotogrammi tramite dei riferimenti comuni, che coincidono con punti corrispondenti, nella osservazione stereoscopica, così il
cervello riceve di essi una sola immagine, detta appunto "marca mobile", che potrà spostarsi:
  • Nella direzione parallela alla base di ripresa, muovendo in sincronia, i riferimenti lungo l'asse delle ascisse del sistema cartesiano fissato sul fotogramma 1 ;
  • Nella direzione degli assi ottici delle camere, variando la distanza reciproca degli stessi riferimenti 2 ;
  • Nella direzione ortogonale alle precedenti, spostando i riferimenti nella direzione dell'asse delle ordinate del sistema cartesiano dei fotogrammi 3.
 
Schema di spostamenti dei 3 descritti sopra e funzionamento della marca mobile:
 
Spazio tridimensionale virtuale: Luogo dove la marca mobile, composta da due marche che si muovono indipendentemente l'una dalla l'altra, darà la sensazione di vedere questo indice spostarsi in tutte le direzioni spaziali.
 
 
 
Fonti:

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: 

STEP #1 - Il nome

La definizione:  
Il fotodiottra è uno strumento ottico che funge da restitutore di fotogrammetria terrestre secondo il metodo Paganini sostituendo i settori e gli squadri grafici di Paganini usati in precedenza con un'immagine. 

I fotogrammi impiegati nella realizzazione delle immagini sono restituiti su una pellicola fotografica, munita di riferimenti per l’individuazione degli assi x e y nel quadro.

Il fotodiottra è un restitutore di fotogrammetria, ossia uno speciale stereoscopio utilizzato nell'osservazione di fotogrammi stereometrici.

In altre lingue: 
Fotodiottra,  Photodiopter, Photodioptrique, Fotodioptría, фотодиоптрия,  屈光度照片, dioptrie foto
 
L'etimologia:
Il termine fotodiottra deriva da due parole, foto e diottra. 
Foto significa luce o indica una relazione con essa, in questo caso la fotografia tramite un ottica. 
Diottra, dal greco διόπτρα, composto da διά, "attraverso" e da ὀπ- , "osservo", è uno strumento ottico utilizzato in geodesia e nei dispositivi di mira di armi e macchine fotografiche.
 
 
Fonti: