DSM, DTM e curve di livello con WebODM

Il modello digitale di elevazione (DEM, Digital Elevation Model) è il secondo prodotto per importanza dopo l'ortofoto ed è quello che serve per volumi, pendenze, sezioni e curve di livello. WebODM ne produce due tipi, DSM e DTM, e la scelta sbagliata è la causa più comune di volumi e quote errati. Questa guida spiega come ottenerli bene. Termini nel glossario.

1. DSM e DTM: due superfici diverse#

Il DSM (Digital Surface Model, modello digitale delle superfici) rappresenta la prima superficie che il drone vede dall'alto: tetti, chiome degli alberi, veicoli, cumuli. È ciò che la fotogrammetria misura direttamente.

Il DTM (Digital Terrain Model, modello digitale del terreno) rappresenta il suolo nudo. La fotogrammetria non lo vede sotto la vegetazione o sotto gli edifici: il DTM è quindi il risultato di un filtro che classifica i punti "terreno" e interpola il resto.

Un volume di scavo calcolato sul DSM include la vegetazione e i mezzi parcheggiati. Una curva di livello estratta dal DSM disegna il contorno dei tetti. Prima di chiedere un DEM, chiediti quale superficie ti interessa.

2. Attivare DSM e DTM in WebODM#

Nelle opzioni del task attiva --dsm, --dtm o entrambi (predefinito: disattivati). Il preset "DSM + DTM" li accende insieme e imposta valori ragionevoli per il resto; i preset restano modificabili.

Le opzioni che governano il risultato:

Sulla risoluzione vale lo stesso ragionamento fatto per l'ortofoto: il DEM è interpolato dalla nuvola di punti e non può essere più dettagliato della nuvola stessa. Una --dem-resolution molto fine con --pc-quality medio produce un raster grande ma "liscio", perché tra un punto e l'altro il software interpola. Se ti serve un DEM più fitto, alza prima la qualità della nuvola (guida alla nuvola di punti), poi la risoluzione.

--dem-gapfill-steps controlla quanto il software si sforza di riempire le celle vuote (zone d'acqua, superfici senza punti). Con 0 i buchi restano come "no data"; con valori più alti vengono chiusi interpolando da distanze crescenti. Per un DTM da consegnare conviene un valore basso e dichiarare le zone senza dati, piuttosto che un riempimento che inventa terreno.

3. Il filtro SMRF e i suoi quattro parametri#

Per costruire il DTM, ODM/ODX usa l'algoritmo SMRF (Simple Morphological Filter). L'idea: il terreno è una superficie relativamente continua, mentre oggetti e vegetazione sono "rilievi" che sporgono bruscamente da essa. Il filtro apre una finestra mobile sulla nuvola, stima la superficie del suolo e scarta ciò che sta troppo sopra.

I quattro parametri hanno un significato qualitativo che puoi usare per orientarti:

I valori predefiniti sono pensati per un caso generico; li trovi nella documentazione delle opzioni (link in fondo). Le regolazioni tipiche:

• Terreno pianeggiante con capannoni grandi: aumenta --smrf-window finché i tetti scompaiono dal DTM.
• Collina o cava con fronti ripidi: aumenta --smrf-slope, altrimenti il filtro "taglia" le scarpate credendole oggetti.
• Vegetazione erbacea bassa: abbassa --smrf-threshold per non includerla nel terreno.

Non esiste una combinazione che funziona ovunque. Il metodo corretto è cambiare un parametro alla volta, rielaborare dal passo del DEM con --rerun-from e confrontare il DTM con quote note (i tuoi GCP o check point). La guida alle opzioni e quella sui casi particolari approfondiscono.

4. Le quote: ellissoidiche o ortometriche?#

I valori nel DEM sono nell'unità e nel sistema di riferimento del task. Senza GCP, le quote derivano dal GPS del drone e sono ellissoidiche WGS 84; i capitolati e le carte italiane usano quote ortometriche (livello medio del mare), che in Italia stanno circa 37–50 m più in basso, a seconda della zona. Se il DEM ti sembra "troppo alto" di una quarantina di metri rispetto alla CTR, è quasi sempre questo.

La soluzione robusta sono GCP misurati in quote ortometriche; l'alternativa è la correzione in QGIS. Entrambe sono spiegate nella guida ai sistemi di riferimento italiani. L'opzione --gps-z-offset applica solo un offset costante e non sostituisce un modello del geoide.

5. Curve di livello con il plugin Contours#

WebODM include il plugin Contours, che estrae le isoipse direttamente dal DSM o dal DTM del task e le mostra sulla mappa 2D.

1. Apri la mappa 2D del task e cerca il pulsante del plugin Contours nella barra degli strumenti.
2. Scegli il DEM di partenza (DSM o DTM: per le curve del terreno serve il DTM).
3. Imposta l'intervallo tra le curve, in metri. Un intervallo inferiore alla precisione verticale del rilievo produce curve rumorose e non aggiunge informazione: con un volo senza GCP raramente ha senso scendere sotto 1 m.
4. Imposta la semplificazione, che smussa le linee eliminando i vertici superflui; più alta, curve più leggere e meno fedeli.
5. Genera l'anteprima. Se il risultato ti convince, esporta.

I formati di esportazione previsti dal plugin includono formati vettoriali GIS (per esempio GeoJSON) e formati CAD (DXF); l'elenco esatto e le opzioni disponibili vanno verificati nel pannello del plugin della tua versione e nella documentazione di WebODM. Se ti serve un GeoPackage e il plugin non lo offre, esporta in GeoJSON e converti in QGIS.

Il plugin Elevation Map, sempre in WebODM, colora il DEM sulla mappa 2D con una scala di quote e una legenda: è utile per una lettura rapida, non sostituisce l'analisi in QGIS.

6. Curve di livello in QGIS#

Se preferisci lavorare fuori da WebODM, o vuoi controllare ogni parametro, QGIS fa la stessa cosa con GDAL.

1. Carica dtm.tif in QGIS.
2. Menu Raster → Estrazione → Curve di livello.
3. Imposta la banda (1), l'intervallo tra le curve e il nome dell'attributo quota (per esempio ELEV).
4. Salva in GeoPackage, Shapefile o DXF.

Prima dell'estrazione conviene lisciare il DTM (Raster → Analisi → filtri, oppure il plugin SAGA/GRASS) per evitare curve frastagliate; dopo, puoi semplificare le linee con Vettore → Geometria → Semplifica. Un vantaggio di QGIS è che puoi etichettare le curve con la quota e distinguere le curve direttrici (ogni 5 o 10 m) con uno stile diverso. Il dettaglio dello stile è nella guida esportare in QGIS.

Problemi frequenti#

Nel DTM restano i tetti dei capannoni. La finestra SMRF è più piccola dell'edificio: aumenta --smrf-window.

Il DTM ha "crateri" al posto degli edifici. Il filtro ha tolto l'edificio ma il riempimento è insufficiente o l'area è troppo grande per interpolare: alza --dem-gapfill-steps oppure accetta il no data e gestiscilo in QGIS.

Le scarpate della cava sono state spianate. Il filtro le ha interpretate come oggetti: aumenta --smrf-slope.

Il DEM ha un effetto "ciotola" (bordi curvati). Non è un problema di filtro ma di calibrazione della camera; vedi risultati scadenti e la guida ai GCP.

Le curve di livello sono a "scalini". L'intervallo è troppo fine rispetto alla risoluzione o al rumore del DEM: aumentalo o liscia il raster.

Prossimi passi#

• Sistemi di riferimento italiani: quote ellissoidiche e ortometriche, EPSG per la consegna.
• Esportare in QGIS: stile ipsometrico, ombreggiatura, layout con curve etichettate.
• Misurare aree e volumi: usare il DEM giusto per cumuli e scavi.