Modello 1977

Per poter georeferenziare il modello si è scelto di appoggiarsi al modello del 2009, anch’esso ricavato da volo aereo. Non avendo il sistema di ripresa un sistema GPS montato a bordo del velivolo non è stato possibile applicare i principi della fotogrammetria diretta, che richiedono la conoscenza delle coordinate dei centri di presa della camera.

L’unica differenza nel workflow di realizzazione di questo modello rispetto agli altri è stata la collimazione delle marche fiduciali; come già detto nel paragrafo 3.1.1, la collimazione delle marche è stata svolta manualmente poiché il software non riusciva a identificare correttamente le marche impresse sulle pellicole, in quanto deteriorate.

Per calibrare la camera si è impostato Frame come camera type, è stata inserita una lunghezza focale di 153.26 mm (valore riportato sul certificato di calibrazione della camera) e si è calcolata una dimensione del pixel di 0.021 x 0.021 mm.

La georeferenziazione del modello è avvenuta automaticamente importando le coordinate dei GCP e check-points precedentemente selezionati sul modello del 2009. Il sistema di coordinate usato è WGS84 UTM 32 N.

Durante la fase di collimazione dei GCP, tutti i 10 punti scelti come riferimento nel modello del 2009 sono stati identificati sul set di fotografie del modello in questione. È stato possibile individuare su questi fotogrammi solo 17 dei 20 check-points selezionati dal modello del 2009. Questo poiché alcune rocce selezionate come check-points, nelle immagini relative all’anno 1977 risultano essere coperte dalla neve e, quindi, invisibili. Infine, l’edificio su cui è stato posizionato il check-point 18c non esisteva ancora (Figura 3.18).

Costruzione dei modelli 3D del Ghiacciaio del Belvedere

Figura 3.18 – L’edificio su cui è stato posto il check-point 18c (2009) nel 1977 non esisteva ancora.

L’allineamento è stato impostato su qualità Medium, ovvero Metashape scala le immagini di un fattore 2 per ogni direzione. Questa è un’ottima opzione per ottenere un buon risultato in tempi di computazione accettabili, cosa fondamentale in quanto il processo di allineamento verrà ripetuto molte volte per ogni modello. Nel pannello Reference Settings si è impostata una Marker Accuracy di 0.3 m. Dopo un primo allineamento si è svolta l’ottimizzazione della camera e dopo aver consultato la matrice delle covarianze dei parametri di calibrazione si è scelto, tramite un’analisi di sensitività, di ottimizzare i parametri f, cx, cy, k1, k2, k3, p1 e p2. Va detto che i valori stimati per le correzioni dei parametri usati nell’ottimizzazione della camera per questo modello e per i successivi, sono molto bassi; solitamente, specialmente nella fotogrammetria da drone questi parametri sono molto più rilevanti. Ciò testimonia la qualità dell’apparecchiatura utilizzata per digitalizzare le fotografie analogiche. Per esempio, i parametri b1 e b2 che governano la simmetria e l’affinità del pixel, in questa ottimizzazione non sono stati utilizzati perché trascurabili.

I punti sono stati successivamente collimati nuovamente per ottenere valori di errore più bassi. Si è cercato di ottenere, dove possibile, un errore tridimensionale inferiore ai 2 m. Dopo alcune iterazioni del processo di collimazione, allineamento e ottimizzazione della camera si è deciso di utilizzare come criterio di scelta per i check-points quello di scartare i punti che avessero un errore planimetrico o altimetrico superiore a 3 volte il valore del GSD. Questo modello è caratterizzato da un GSD di dimensione 53.4 cm/pixel e dunque il valore limite adottato per gli errori altimetrico e planimetrico è di circa 160 cm. Molti punti sono, quindi, stati scartati a causa del loro errore altimetrico, pur avendo un’ottima precisione planimetrica. Ciò è imputabile alla posizione di alcuni check-points scelti; per esempio, i punti posti sugli spigoli dei tetti hanno il vantaggio di essere molto facili da collimare in una visione nadirale, ma

occorre essere estremamente precisi in questa operazione per non collimare invece il terreno sottostante lo spigolo e generare così un elevato errore altimetrico che si propaga poi all’errore totale del punto. Altri check-points facilmente individuabili a causa di alcune peculiarità geometriche, come per esempio rocce aguzze o dalla forma strana, hanno purtroppo generato errori altimetrici insoliti, proprio a causa della loro geometria irregolare. Anche in questo caso, un piccolo scostamento planimetrico nella collimazione del punto genera una variazione altimetrica considerevole. O ancora, piccole rocce su pendii molto ripidi se non collimate con precisione causano errori altimetrici elevati (Figura 3.19).

Figura 3.19 – Esempio di come un errore planimetrico possa generare un elevato errore altimetrico a causa della topografia del paesaggio o di particolari caratteristiche

morfologiche.

Dei 10 GCPs scelti inizialmente, ne sono stati usati 8 per georeferenziare il modello finale, mentre sono stati utilizzati solamente 8 dei 20 check-points iniziali (Tabella 3.8).

Costruzione dei modelli 3D del Ghiacciaio del Belvedere GCPs Label Errore 3D [m] Errore X [m] Errore Y [m] Errore Z [m] Errore XY [m] A 0.911 -0.041 0.438 0.798 0.440 C 0.519 0.319 -0.182 -0.366 0.367 D 0.677 -0.322 -0.540 -0.252 0.629 E 0.177 0.114 -0.135 0.004 0.177 F 0.399 -0.392 0.003 0.075 0.392 H 0.611 -0.116 0.432 0.416 0.447 I 0.729 0.518 0.026 -0.513 0.519 L 0.185 -0.079 -0.041 -0.162 0.089 RMSE 0.580 0.288 0.301 0.403 0.416 Check-points Label Errore 3D [m] Errore X [m] Errore Y [m] Errore Z [m] Errore XY [m] 2c 1.358 -0.598 -0.598 -1.062 0.846 3c 1.248 -0.585 -0.861 -0.688 1.041 7c 1.799 -0.899 -0.937 1.245 1.299 8c 1.195 -0.123 0.024 1.188 0.125 10c 0.484 -0.283 -0.338 -0.199 0.441 13c 0.887 0.063 0.866 -0.178 0.868 14c 1.518 -0.190 0.597 1.383 0.627 20c 0.751 0.428 0.593 0.169 0.731 RMSE 1.222 0.478 0.666 0.907 0.820 Tabella 3.8 – GCPs e Check-points usati nel modello 1977

Nella seguente tabella è rappresentato la variazione degli errori dei GCPs e dei check-points a seguito della selezione degli stessi:

Confronto RMSE GCPs

 3D [m]  X [m]  Y [m]  Z [m]  XY [m]

0.848 0.759 0.378 0.292 0.831

 3D [%]  X [%]  Y [%]  Z [%]  XY [%]

59.41 72.52 55.69 41.98 66.64

Confronto RMSE check-points

 3D [m]  X [m]  Y [m]  Z [m]  XY [m]

1.405 1.175 1.743 5.024 2.020

 3D [%]  X [%]  Y [%]  Z [%]  XY [%]

53.47 51.43 30.09 59.57 40.14

Tabella 3.9 – Variazione degli errori nel modello 1977

Per calcolare la nuvola di punti si è scelto di impostare la qualità su High, in modo da migliorare i futuri confronti tra modelli, mentre come opzione di filtraggio è stata lasciata l’impostazione di default. La Dense Cloud creata presenta una numerosità di 83,480,791 punti. Sia per la costruzione del DEM sia dell’ortofoto si sono mantenuti i valori di default proposti dal software e come base per la costruzione di questi prodotti si è scelto di utilizzare la Dense Cloud.

Per questo modello si è raggiunta una precisione di 57.9 centimetri e la GSD media risulta essere pari a 45.2 centimetri/pixel.

La monografia dei GCPs e check-points, la Dense Cloud, l’ortofoto e il DEM di questo modello si trovano nell’appendice A.