Fotointerpretazione: arte divinatoria o attendibile fonte

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GEOforUS
Geography & Technology Network
di Giovanni Biallo
FOTOINTERPRETAZIONE:
ARTE DIVINATORIA O
ATTENDIBILE FONTE INFORMATIVA?
di
Petronio Malagoli
Articolo estratto da:
GEOforUS
il social network dedicato al mondo delle tecnologie geografiche
a cui tutti partecipano proponendo e pubblicando articoli e news
pubblicato su www.geoforus.it da febbraio 2010
GEOforUS
FOTOINTERPRETAZIONE:
ARTE DIVINATORIA O
ATTENDIBILE FONTE INFORMATIVA?
PREMESSA
Per secoli la rappresentazione del territorio fu eseguita con il rilievo diretto sul terreno. Il
topografo, determinate le misure, eseguito il disegno sulla tavola pretoriana, annotava
scrupolosamente la natura, la funzione ed il toponimo degli elementi naturali o artificiali
rappresentati; nei casi dubbi, si rivolgeva alle persone del luogo che incontrava durante le
operazioni. Qualche errore talvolta era possibile, in quanto l'intervistato era normalmente
l'unico sfaccendato che seguiva incuriosito i rilievi, mentre i suoi compaesani erano intenti
ai faticosi lavori dei campi: "lo scemo del villaggio" ...o forse no ?
Fu Felix Tournachon detto Nadar che, dopo aver eseguito le prime aerofoto da una
mongolfiera, librata nel cielo della periferia di Parigi nel 1858, intuì che quelle immagini
potevano essere impiegate in topografia e, in un tempo relativamente breve, la
fotogrammetria risolse il problema della rigorosa restituzione geometrica degli oggetti
ripresi; anche se solo con l'avvento dell'aeroplano si poterono eseguire rilievi nelle zone
scelte dall'uomo secondo le proprie necessità, anzichè dal vento notoriamente volubile. Le
"istantanee" di Nadar suscitarono in effetti pareri contrastanti: molti affermavano che si
trattava di una delle tante stramberie dei "pallonari" e che quelle immagini, dove
apparivano solo i tetti delle case, le chiome degli alberi, il dorso dei cavalli e le cappotte
delle carrozze, non potevano competere con la pittura che già rappresentava il paesaggio
a "vol d'oiseau". Qualcuno invece ritenne che l'osservazione e la registrazione delle porzioni di terreno nascoste alla vista di chi aveva i piedi per terra, potevano costituire una
fonte d'informazioni utili in diverse attività. I più interessati erano gli agenti delle tasse ed i
militari.
FOTOINTERPRETAZIONE: ARTE DIVINATORIA O ATTENDIBILE FONTE INFORMATIVA?
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I primi fecero notare al loro ministro che quell'impostore del Marchese De la Colombière - il
nome è modificato per questione di privacy - affermava che nel suo dominio pascolavano
72 capi di bestiame, mentre dalle foto ne risultavano almeno 450. II Signor Ministro, ed in
seguito il fisco, burocrati di altri Stati, chiesero un po' di tempo per fare valutare la nuova
opportunità ad una commissione "ad hoc". Dopo circa 130 anni alcuni organismi
autorizzarono l'uso della fotografia aerea a scopi fiscali. I militari invece non persero tempo; pochi mesi dopo, nel 1959, il Colonnello Laussedat effettuò il primo rilievo aereo a scopo topografico e nello stesso anno, nella battaglia di Solferino, i Franco-Piemontesi
eseguirono la prima ricognizione fotografica da aerostato.
La ricognizione a vista era utilizzata dai vari eserciti sin dalla battaglia di Fleurus del 1794,
ma la precarietà e la vulnerabilità dei palloni determinavano spesso un'osservazione
frettolosa, e conseguentemente imprecisa, da parte degli osservatori, generalmente
spaventatissimi ufficiali, esperti in armamento nemico. La fotografia risolveva in modo
soddisfacente il problema: l'obiettivo era veramente tale, registrava senza patemi d'animo
l'effettiva situazione delle forze avversarie in campo ed inoltre la missione poteva
essere eseguita da... un semplice soldato, munito di apparecchio fotografico. Al riparo
dalle cannonate i fotointerpreti analizzavano le immagini e segnalavano al comando i
risultati.
Solo dopo vari decenni, salvo rare eccezioni, la fotografia aerea fu impiegata per scopi non
militari: archeologia, ricerca mineraria e di idrocarburi, cartografia, e gradatamente la
fotointerpretazione sostituì il rilievo diretto riducendo gli interventi a pochi sopralluoghi per la
"verifica in campagna" a campione o in zone coperte dalla vegetazione. I militari, a cui non
erano concessi i sopralluoghi, affinarono necessariamente i metodi d'indagine ed ancora
oggi le migliori scuole di fotointerpretazione sono le loro.
In tutte le discipline la scuola è in effetti determinante per la formazione del personale che
dovrà svolgere una specifica attività. Purtroppo la recente pressante domanda di persone
specializzate per la compilazione di carte della copertura e uso del suolo, è stata ed è
soddisfatta, con risultati spesso mediocri, da fotointerpreti improvvisati: agronomi,
geologi, forestali, architetti che hanno frequentato un breve corso "complementare" di
lettura delle foto inerenti la facoltà frequentata.
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Si tratta di una carenza particolarmente grave anche per un altro motivo. In questi ultimi
anni la produzione dei documenti che rappresentano il territorio - carte al tratto ed
ortofoto – è stata automatizzata o lo sarà tra breve: plotter che disegnano, senza
sporcarsi le dita d'inchiostro; correlatori d'immagine che nottetempo generano curve di
livello o modelli digitali del terreno, senza arrossamento degli occhi; digitizer che
inseguono e memorizzano segni grafici con la mano ferma, priva di quei tremori che
caratterizzano gli operatori dediti a libagioni clandestine; piattaforme inerziali che
registrano rollio, beccheggio e deriva in fase di ripresa aerea, riducendo l'osservazione
dei fotogrammi in quell'orrendo instrumento di tortura chiamato restitutore; ricevitori GPS;
camere digitali.
Persino la distribuzione dei prodotti non avviene più nell’“Ufficio Vendite”, salotto
culturale e luogo d'incontro dei tecnici del settore ma attraverso un sito Web. La fotointerpretazione è forse la sola fase produttiva in cui la macchina ed il computer non
hanno sostituito l'uomo. I correlatori d'immagine, basati su sistemi esperti, dotati di
intelligenza artificiale non sono ancora operativi e non lo saranno per diverso tempo.
Ma che cosa è la fotointerpretazione? Scienza? Non mi sembra il caso! Disciplina scientifica? Nemmeno! Si tratta semplicemente di una tecnica per l'acquisizione dei
dati geotopografici contenuti nelle immagini aerofotografiche. Rispetto alle osservazioni
dirette "in campagna", l'indagine analitica e sistematica dei documenti fotografici offre
diversi vantaggi:
o visione globale del territorio,
o studio dinamico dell'ambiente,
o riduzione dei costi,
o descrizione di aree inaccessibili,
o evidenziazione di particolari fenomeni.
II processo di acquisizione dati è articolato in tre fasi:
FOTOLETTURA: riconoscimento degli oggetti visibili sulla foto;
ANALISI: determinazione delle caratteristiche fisiche e geometriche degli oggetti
riconosciuti;
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INTERPRETAZIONE: definizione dei rapporti spazio-temporali tra i singoli oggetti
analizzati; individuazione di fenomeni e situazioni non visibili direttamente sulla
foto;
in cui intervengono tre fattori:
UMANO,
INFORMATIVO,
TECNICO.
Il fattore umano è costituito da:
-
formazione professionale,
-
esperienza di lavoro,
-
doti personali.
Per la formazione professionale è necessario un corso di almeno cento giorni lavorativi
presso una buona scuola. I tempi di tirocinio, per acquisire una completa autonomia e
fornire un apprezzabile rendimento, variano da soggetto a soggetto, mediamente diciotto
mesi.
Le doti intrinseche richieste sono:
•
fisiche
o buona vista generale (acutezza, adattamento, accomodamento)
o visione stereoscopica
•
culturali
o conoscenza geografica di vari tipi di ambiente
o conoscenza storico-socio-economica di vari tipi di insediamenti antropici
o conoscenza specifica delle attività e delle realizzazioni umane nei vari settori
•
intellettuali
o memoria visiva
o intuizione
o spirito analitico deduttivo
o spirito analitico induttivo
o capacità di sintesi
o capacità di estrazione
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•
di carattere
o calma
o tenacia
•
di temperamento
o fantasia
o curiosità
Il fattore informativo è costituito da:
-
fotografie aeree,
-
carte topografiche,
-
materiale attendibile di qualsiasi provenienza: dépliant, guide turistiche,
opuscoli, cartoline illustrate, monografie... ecc.,
-
chiavi fotointerpretative.
Le chiavi fotointerpretative, raccolte organiche di fotografie di vari elementi naturali o
artificiali, sono utili agli inizi della professione, soprattutto nella classificazione di oggetti
con la stessa funzione ma con caratteristiche molto diverse; basti pensare alle varie
tipologie di case agricole come il maso dell'Alto Adige, la corte lombarda, la masseria
pugliese, il ranch del Texas, la fazenda argentina o l'isba russa.
In seguito la migliore raccolta di chiavi interpretative sarà quella che ognuno avrà
memorizzato con l'esperienza nella propria mente.
È consuetudine tra i fotointerpreti inviare ai colleghi cartoline illustrate raffiguranti
vedute insolite come la raccolta dei capperi a Pantelleria, l'essiccatura del merluzzo alle
Isole Lofoten, il cimitero tibetano o la nave-faro ancorata al largo della Cornovaglia.
Il fattore tecnico è costituito dagli strumenti di lavoro:
stereoscopio, dal più semplice a specchi con 2 -4 ingrandimenti al minirestitutore
con zoom
fino a 30 ingrandimenti,
lente micrometrica da 4- 10 ingrandimenti con graduazione al 1/10 0 1/20 di
millimetro,
lente da tavolo,
compasso a riduzione,
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calcolatrice tascabile,
squadre, righelli, matite vetrografiche, pennarelli,
coordinatometro manuale o digitale,
lucidi di vario tipo per il calcolo statistico della densità degli oggetti sulla foto,
barra di paralasse o stereomicrometro se non si dispone di minirestitutore.
La borsa del fotointerprete ricorda quella di Mary Poppins. Ogni analista è sempre alla
ricerca, quasi maniacale, di nuovi aggeggi che ritiene utili, anzi indispensabili, per il suo
lavoro. Uno dei momenti più belli della giornata è sicuramente quello iniziale in cui il
fotointerprete estrae dalla borsa il suo armamentario e lo espone in bell'ordine sul
tavolo suscitando l'invidia dei colleghi.
FOTOLETTURA
Il riconoscimento di alcune classi di oggetti senza l'uso dello stereoscopio può essere effettuato
anche a video: urbanizzato, terreni coltivati, terreni incolti, linee di comunicazioni stradali e
ferroviarie, idrografia principale, ecc.
Analisi metrica delle immagini
SIMBOLOGIA
d' = lato della foto
d = campo abbracciato sul terreno
ck = distanza focale della camera
hg =quota relativa (distanza aereo - terreno)
h0 = quota assoluta (distanza aereo - livello
medio del mare)
h = elevazione terreno (quota geoidica)
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DETERMINAZIONE DELLA QUOTA DI VOLO RELATIVA (HG)
DETERMINAZIONE DEL CAMPO ABBRACCIATO (D) AD UNA DETERMINATA QUOTA DI
VOLO RELATIVA (HG)
DETERMINAZIONE DELLA QUOTA ASSOLUTA (HO), NECESSARIA PER OTTENERE UN
DETERMINATO CAMPO ABBRACCIATO (D)
Esempio
d'
d
ck
h
= 23 cm
= 3.000 m
= 153 mm
= 324 m
hg = 3.000 x 0,153 = 1.996 m
0,23
h0 = 1.996 + 324 = 2.320 m
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DETERMINAZIONE DELLA SCALA DI UNA FOTO
1 ° Metodo: Rapporto focale (c k) - quota relativa (hg )
ck = distanza focale
hg = quota relativa (distanza aereo - terreno)
Sf = ck / hg
Esempio
ck = 153 mm
hg = 2.320 m
Sf = 0,153 / 2.320 = 1 / 15.163
2° Metodo: Confronto con un oggetto di cui si conos cono le dimensioni (scartamento
ferroviario, campi da tennis, pallavolo, baseball, area di rigore campo da calcio, carrozze
principali treni ES e IC, monumenti o opere d'ingegneria celebri... ecc.).
s = dimensione nota di un oggetto sul terreno
s' = dimensione dello stesso oggetto sulla foto
Sf = scala della foto
DSf = denominatore della scala della foto
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3°Metodo: Confronto foto- carta topografica
s' = distanza sulla foto
sk = distanza sulla carta
DSk = denominatore della scala della carta
DETERMINAZIONE DELL'ALTEZZA DEGLI OGGETTI SULLA FOTO
1 ° Metodo: Spostamento radiale
r' = distanza del centro della foto alla sommità dell'oggetto
∆r' = lato verticale dell'oggetto
hg =quota relativa
∆h = altezza da determinare
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2° Metodo: Comparazione delle ombre
∆h1 = altezza nota
∆h2 = altezza da determinare
l1 = lunghezza ombra di ∆h1 sulla foto
l2 = lunghezza dell'ombra di ∆h2 sulla foto
∆h2 = ( l2 / l1 ) x ∆h1
3° Metodo: Fattore ombre (Tan - Alt)
(usare le apposite tabelle)
α = angolo determinato dall'altezza del sole (latitudine e ora)
l = lunghezza dell'ombra
∆h = altezza da determinare
∆h =l x tan α x DSf
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4° Metodo: Differenza delle parallassi (consigliabile l'uso della barra di parallasse o
stereomicrometro)
DETERMINAZIONE DELLA VELOCITA’ DI UN OGGETTO
Viene valutato lo spazio percorso nel tempo indicato dal cronometro registrato su due
fotogrammi consecutivi.
A = posizione dell'oggetto su foto 1
B = posizione dell'oggetto su foto 2
s' = distanza sulla foto 1
s = distanza percorsa sul terreno
∆t = intervallo di scatto
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FOTOINTERPRETAZIONE
Definisce la natura, le dimensioni e la funzione degli oggetti fotografati individuandone i
rapporti spazio - temporali. Il processo prevede l'analisi dei parametri che li caratterizzano,
secondo determinate regole. Deve necessariamente essere effettuata con l'uso dello
stereoscopio.
Parametri della fotointerpretazione
- Forma
- Dimensione
- Tono o colore
-Ombra
- Tessitura
- Elementi associati
Di seguito si riportano alcuni esempi in cui uno dei parametri può essere determinante.
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Regole della fotointerpretazione
Il processo di fotointerpretazione avviene secondo un metodo basato su alcune regole:
dell'evidenza: accettare solo ciò che è evidente per conoscenza diretta o acquisita;
dell'analisi: suddividere fino al limite ogni elemento unitario nelle sue parti
costitutive;
della sintesi: partire dal semplice per giungere al complesso;
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del controllo: effettuare sempre la verifica generale per controllare di non aver
trascurato nulla.
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E sbagliando s'impara
Vengono riportati di seguito alcuni esempi aneddotici di errori in cui sono incappati dei
fotointerpreti nella loro pur brillante carriera.
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Esiti della fotointerpretazione
L'oracolo di Delfi trasmetteva agli utenti i suoi responsi su una foglia di fico.
Quel mezzo da tempo non è più in uso.
Gli esiti della fotointerpretazione possono essere redatti in varie forme:
• risposta ad una precisa richiesta;
• rapporto circostanziato scritto (Figura 6);
•
riporto diretto sulla foto di aree, linee e punti contrassegnati da codici e scheda
esplicativa;
• riporto su lucido sovrapponibile alle foto o alla carta topografica e scheda esplicativa;
• riporto diretto a video e inserimento dei dati codificati.
I riporti grafici vanno eseguiti:
• secondo i criteri di selezione e rappresentazione fissati dal capitolato, • in una forma compatibile con il programma di digitalizzazione che sarà usato;
• riportando i contorni degli elementi a livello suolo e non quelli determinati dalla prospettiva
fotografica.
Gli errori più frequenti sono quelli determinati dall'imprecisione dei capitolati o specifiche,
redatti da "tecnici" che considerano la fotointerpretazione un'arte divinatoria. Richiedere la
separazione della roverella dal querciolo o l'individuazione dei tombini stradali, su foto al
40.000, significa non conoscere i limiti dei parametri fisici dei sensori:
•
risoluzione geometrica;
•
risoluzione radiometrica;
•
risoluzione spettrale;
•
risoluzione temporale.
Ma c'è di peggio!! Nelle istruzioni per la selezione e la rappresentazione delle classi dell'uso
e copertura del suolo, si può trovare:
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"zone urbane densamente abitate": circoscrivere gli edifici, le strade, i cortili, i parcheggi, gli
orti ed i giardini e tutte le aree di pertinenza. Risultato: Manhattan e la periferia di
Zagarolo, ridente paesino in provincia di Roma, saranno nella stessa classe.
Oppure: "zone umide": circoscrivere le zone coperte permanentemente o saltuariamente
da acqua. Risultato: gli uadi dei deserti africani sono zone umide.
In altri casi la selezione è affidata al buon cuore del fotointerprete; ad esempio:
"vegetazione": oltre i boschi densi, riportare i gruppi di alberi se significativi;
"cave": riportare solo quelle importanti.
Un buon metodo per valutare un capitolato è quello di contare quante volte compaiono le
parole: grande, piccolo, alto, basso, lungo, corto, importante, trascurabile, molto, poco,
temporaneo, eterogeneo, vario, parziale, denso, rado... ecc. Normalmente la sua bontà è
inversamente proporzionale alla quantità degli aggettivi di quel tipo.
Decifrare un'immagine aerofotografica e riscrivere il testo in una lingua comprensibile ai
tecnici preposti alla gestione del territorio ed alla macchina che essi usano, è
sostanzialmente il compito del fotointerprete che quasi sempre non si limita a tradurre ma,
coinvolto nell'attività in cui presta la sua opera, fornisce una preziosa collaborazione, per il
raggiungimento degli scopi per cui quelle immagini furono realizzate.
FOTOLETTURA E FOTOINTERPRETAZIONE
Riportiamo di seguito un esempio semplificato di classificazione.
Le aree urbane possono essere suddivise per altezza o densità delle costruzioni; delle chiese, aree di servizio, piscine, rappresentate con un punto, possono essere calcolate le dimensioni e possono essere individuate varie sottoclassi per la vegetazione o per altri elementi
analizzati sulla foto.
Le descrizioni in nero sono state desunte da una semplice lettura della foto, mentre quelle
in bianco derivano da interpretazione effettuata con un modesto stereoscopio da campo.
La zona A della foto è sovrapponibile al fotogramma 4297, la zona B al fotogramma 4299.
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AUTORE
Petronio Malagoli
Esperto di fotointerpretazione e telerilevamento
[email protected]
Il presente articolo è tratto dal libro:
AA.VV., L’evoluzione della Geografia, MondoGIS Editore, Roma 2004
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