Fotogrammetria con drone: i 5 errori che rovinano un rilievo

Un rilievo fotogrammetrico si rovina in campo, non al computer. Quando il software restituisce una nuvola rumorosa, un modello che si "piega" ai bordi o quote che non tornano con la livellazione, la causa è quasi sempre una decisione presa in venti secondi prima di premere "avvia missione". Cinque errori spiegano la maggior parte dei lavori da rifare.

1. Overlap insufficiente

L'algoritmo di Structure from Motion ricostruisce la scena cercando punti omologhi tra fotogrammi diversi. Se due immagini contigue condividono poca superficie, la ricostruzione diventa fragile: buchi nella nuvola, deformazioni, allineamenti che falliscono su intere strisciate.

L'errore tipico non è impostare un valore basso per risparmiare: è usare il valore standard in un contesto che non lo è. Un bosco, un campo appena arato, un tetto uniforme e un muro di cemento hanno lo stesso problema, poca tessitura, e chiedono più sovrapposizione.

2. La quota scelta a sentimento

La quota di volo determina il GSD, la dimensione al suolo di un pixel, ed è il parametro che stabilisce quanto vale il prodotto finale. Il rapporto è lineare: con la maggior parte delle camere consumer, volare a 100 metri dà circa 2,5-3 cm/px, a 50 metri circa 1,2-1,5 cm/px.

Il punto che sfugge è il costo dell'altra direzione. Dimezzare la quota dimezza il GSD, ma quadruplica il numero di foto necessarie, e con esso tempo di volo, batterie e ore di elaborazione. Volare "il più basso possibile per sicurezza" trasforma un lavoro di due ore in uno di due giorni, senza beneficio per il committente.

Il metodo corretto è inverso: parti dal dettaglio che devi rappresentare, ricava il GSD necessario e da quello la quota. Il conto si fa con il calcolatore GSD.

3. GCP messi male (o senza check point)

I Ground Control Point sono punti materializzati a terra con target ad alto contrasto e misurati con GNSS RTK topografico: servono a georeferenziare il modello e a verificarne l'accuratezza. Il numero conta meno di come li distribuisci.

Le regole di posizionamento sono tre e si violano tutte per pigrizia: distribuzione uniforme sull'area, mai concentrati in una zona comoda; mai in linea retta, perché una configurazione allineata perde il controllo geometrico; target grandi almeno cinque volte il GSD, tipicamente 30-60 centimetri.

E poi c'è l'errore che nessuno vede finché non arriva la contestazione: usare tutti i punti nell'aggiustamento. Alcuni vanno tenuti fuori come check point, per misurare l'errore residuo.

Vale anche in RTK: con RTK o PPK si ottengono 2-5 centimetri senza punti a terra, abbastanza per moltissimi lavori, ma per ingegneria, confini e verifiche indipendenti restano necessari almeno i check point. I due metodi sono spiegati nella voce di glossario su RTK e PPK.

4. Luce che cancella la tessitura

L'algoritmo cerca dettaglio, e la luce è il fattore più sottovalutato perché non compare in nessun parametro di missione. Due situazioni opposte danno lo stesso problema. Con luce completamente piatta, cioè cielo coperto uniforme su superfici già povere di tessitura, come sabbia, neve, asfalto nuovo o un prato rasato, i punti omologhi si trovano male. Con sole basso e ombre nette, invece, la stessa porzione di terreno cambia aspetto tra un fotogramma e l'altro man mano che il drone si sposta, e le ombre proiettate finiscono per essere ricostruite come geometria. A questo si aggiunge il tempo: se la missione dura abbastanza da spostare il sole, la prima e l'ultima strisciata non sono più coerenti tra loro.

5. Rolling shutter dove serve un otturatore meccanico

È l'errore più costoso perché non si vede in campo, e nemmeno guardando le foto singole. Con un otturatore rolling il sensore viene letto riga per riga: se la camera si muove durante la lettura, righe diverse registrano istanti diversi e l'immagine risulta deformata. Un drone che vola a 10 m/s con un tempo di lettura di 30 millisecondi si sposta di 30 centimetri durante l'acquisizione di un singolo fotogramma: ogni foto è distorta in modo leggermente diverso, e l'errore si propaga nel modello.

I software moderni hanno modelli di correzione del rolling shutter e in molti casi funzionano. Ma per lavori a precisione centimetrica l'otturatore meccanico o globale non è opzionale: è la ragione per cui i droni da rilievo costano molto più di un consumer con lo stesso numero di megapixel. I tipi di otturatore sono spiegati nella guida su gimbal e camera.

Un corollario utile: più megapixel non significa più precisione. Un sensore da 100 MP con rolling shutter e senza controllo a terra è meno accurato di un 20 MP con otturatore meccanico e GCP.

Per approfondire: la guida alla fotogrammetria con drone, la voce sul GSD e la guida su topografia e catasto.