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restituzióne (topografia)

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Generalità

La restituzione costituisce il normale procedimento di utilizzazione delle fotografieper scopi cartografici ed è fondamentale per il rilevamento topografico fotogrammetrico in alternativa al rilevamento topografico diretto con tavoletta pretoriana largamente usato nel passato per l'allestimento di cartografia topografica e catastale. Gli strumenti utilizzati nella restituzione sono i restitutori. La restituzione si sviluppa attraverso due fasi fondamentali: il piazzamento dei fotogrammi e la restituzione vera e propria. La prima fase consiste nella ricostruzione per ciascun fotogramma della stella dei raggi proiettanti orientata rispetto alla terna di riferimento assoluta X, Y, Z, come lo era al momento della presa. Solo in tale situazione ciascun raggio proiettante omologo si intersecherà in un punto e il luogo dei punti di intersezione sarà la ricostruzione dell'oggetto nella sua forma a una determinata scala. Solo dopo aver completato questa fase si può effettuare la restituzione vera e propria, cioè determinare le coordinate dei punti dell'oggetto nel sistema di riferimento assoluto X, Y, Z, e rappresentarlo graficamente. Queste fasi valgono sia per la fotogrammetria terrestre (macchina da presa a terra e assi di presa orizzontale) sia per la fotogrammetria aerea (macchina da presa su aereo o navetta spaziale o satellite artificiale e assi di presa verticali) sia per la fotogrammetria del vicino sia per quella speciale che è simile a quella terrestre con una base di presa di limitate dimensioni. Per poter piazzare i fotogrammi occorre ripristinare prima l'orientamento interno, successivamente quello relativo infine quello assoluto. Nella fotogrammetria terrestre e in quella del vicino e speciale gli elementi relativi all'orientamento relativo e assoluto sono noti al momento della presa, mentre in quella aerea sono tutti incogniti e quindi il piazzamento dei fotogrammi è molto più laborioso.

L'orientamento interno

Consiste nel posizionare il diapositivo del fotogramma nella camera di proiezione o nel portalastre dello strumento di restituzione nella stessa posizione che aveva al momento dell'esposizione fotografica all'interno della camera da presa. Per ottenere questo si utilizzano le marche di riferimento impressionate sui quattro vertici del fotogramma e si impone il valore della focale della camera da presa. È sottinteso che nell'orientamento interno fondamentale importanza assume il supporto della pellicola fotografica, che deve avere la minore deformazione possibile in quanto contribuisce, unitamente alla grana del materiale sensibile, alla precisione di tutto il sistema di restituzione.

L'orientamento relativo

L'orientamento relativo rappresenta l'intersezione dei raggi omologhi, che al momento della presa erano complanari, per ciascuno dei due fasci proiettanti e non necessita della conoscenza delle coordinate di punti noti a priori. L'orientamento relativo è completato quando al minimo cinque coppie di raggi omologhi sono complanari. Per fare ciò occorre definire cinque dei dodici parametri relativi ai gradi di libertà delle due prese considerato che ciascuna di esse ne ha sei (tre lineari: bx, by, bz e tre angolari: φ, ω, κ; vedi restitutore). L'orientamento relativo avviene collimando a cinque punti specifici (in realtà i punti sono sei di cui due, quelli nadirali, sono simmetrici). Su ciascuno dei cinque punti considerati va eliminata la parallasse o mediante il calcolo (orientamento numerico) o mediante una successione di operazioni manuali sui comandi del restitutore (orientamento strumentale). In questo secondo caso le parallassi si eliminano agendo solo alle camere di proiezione o ai portalastre a seconda del tipo di restitutore. Per fare questa operazione si può procedere o su una camera lasciando ferma l'altra o su tutte e due le camere. I gruppi di movimenti da fare sono nel primo caso agendo su φ, ω, κ, e by e bz (gruppo asimmetrico) e nel secondo caso muovendo φ, ω, e κ di una camera e φ e κ dell'altra (gruppo simmetrico). Dopo aver ripetuto due o tre volte le operazioni sullo strumento, si ottiene l'eliminazione delle parallassi e quindi l'orientamento relativo dei fasci proiettanti e di conseguenza la ricostruzione del modello metrico dell'oggetto, che al termine dell'orientamento relativo non è ancora né orientato al Nord né topograficamente posizionato in piano e in quota. Per ottenere ciò, occorre conoscere nel riferimento assoluto delle coordinate X, Y, Z la posizione di cinque punti di appoggio determinati sul terreno o ricavati mediante le osservazioni e i calcoli della triangolazione aerea ed effettuare una sequenza di operazioni che prendono il nome di orientamento assoluto. I punti di appoggio comunque determinati sono “frecciati” cioè indicati sui fotogrammi e “puntinati” cioè riportati con le loro coordinate sul supporto destinato alla restituzione della carta.

L'orientamento assoluto

Prevede tre distinte operazioni: il dimensionamento, l'orientamento planimetrico e quello altimetrico; per fare ciò occorrono almeno le coordinate (X, Y, Z) di due punti e la quota di altri tre non allineati (sette parametri almeno). Infatti per giungere all'orientamento assoluto del modello metrico occorre definire i sei gradi di libertà del modello nello spazio più un settimo che è la scala voluta. Il dimensionamento consiste nell'imporre al modello la scala, dando una correzione alla base di presa (principalmente al movimento bx, ma anche subordinatamente a by e bz). L'orientamento planimetrico si ottiene facendo coincidere i punti di appoggio A, B e C, D sui fotogrammi con i corrispondenti punti puntinati sul supporto per la restituzione della carta. L'ultima operazione è l'orientamento altimetrico, detto anche “orizzontamento”, che consiste nel far coincidere la quota strumentale nei punti A-C-D e B-C-D (il punto E è di controllo) con quelle sul terreno dei rispettivi punti d'appoggio. Tale orientamento si ottiene agendo sui movimenti φ, ω e κ. Anche in questo caso le operazioni vanno reiterate più volte per ottenere dei residui sufficientemente piccoli.

La restituzione numerica e grafica

Una volta realizzato il piazzamento della coppia di fotogrammi (l'operazione richiede due o tre ore a seconda del tipo di terreno), si procede alla restituzione vera e propria, che può essere numerica o grafica. La restituzione numerica registra le sole coordinate dei punti del modello, mentre la restituzione grafica consente la rappresentazione grafica dell'oggetto. In questo caso si inizia dalla restituzione della planimetria e idrografia (strade, corsi d'acqua, manufatti in genere) per poi restituire l'altimetria tracciando le curve di livello con l'equidistanza voluta. Nella restituzione di una carta occorrono parecchi modelli per cui particolare attenzione va posta negli “attacchi” fra un modello e quelli contigui. La restituzione deve essere sempre accompagnata dalla ricognizione sul terreno durante la quale vengono tra l'altro eliminate le incertezze nell'interpretazione fotografica dei particolari, definite le classifiche stradali, raccolte le informazioni relative alla toponomastica, ecc.