Acquisire le immagini: pianificare il volo per la fotogrammetria

La maggior parte dei problemi che vedrai in WebODM o in OpenDroneMap Desktop (buchi nell'ortofoto, modelli deformati, "poche feature", elaborazioni fallite) nasce nel volo, prima di accendere il computer. Questa guida ti dà le regole per acquisire immagini adatte alla fotogrammetria: quanto alto, quanto fitto, come orientare la camera, quando volare e come impostare lo scatto. Valgono con qualsiasi motore fotogrammetrico e con qualsiasi drone dotato di GPS.

Il principio: ogni punto del terreno in molte foto#

La fotogrammetria ricostruisce la geometria confrontando lo stesso dettaglio visto da posizioni diverse. Ogni punto dell'area deve comparire in più immagini, da angolazioni leggermente diverse, con luce e nitidezza costanti. Quota, sovrapposizione, griglia e otturatore sono al servizio di questo principio.

Sovrapposizione (overlap)#

La sovrapposizione (overlap) è la percentuale di immagine in comune tra due scatti consecutivi (frontale, lungo la linea di volo) e tra due linee adiacenti (laterale). I valori consigliati:

Il 75/65 è il compromesso di base: ridondanza sufficiente senza raddoppiare le foto. Con edifici e vegetazione la sovrapposizione va alzata, perché i dettagli cambiano molto da un punto di vista all'altro (facciate che compaiono e scompaiono, foglie che si muovono) e il software fatica a trovare corrispondenze. Più sovrapposizione significa più immagini, più RAM e più tempo: la guida Requisiti hardware ti dice quanto.

Se il drone salta scatti per vento o batteria, la copertura reale è inferiore a quella pianificata: il report di qualità di WebODM mostra la sovrapposizione effettiva (Leggere il report di qualità).

Quota e GSD#

Il GSD (Ground Sampling Distance, distanza di campionamento al suolo) è la dimensione reale di un pixel proiettato sul terreno: con 2,5 cm/px ogni pixel copre un quadrato di 2,5 cm di lato. Determina il dettaglio dell'ortofoto e la precisione ottenibile: non puoi misurare meglio di qualche GSD.

La formula, con la larghezza del sensore in millimetri, la quota in metri, la focale in millimetri e la larghezza dell'immagine in pixel:

GSD (m/px) = (larghezza sensore × quota) / (focale × larghezza immagine in pixel)

Esempio con una camera da 1 pollice, valori tipici: sensore largo 13,2 mm, focale 8,8 mm, immagini larghe 5.472 px. A 100 m di quota:

GSD = (13,2 × 100) / (8,8 × 5.472) = 1.320 / 48.153,6 = 0,0274 m/px ≈ 2,7 cm/px

Con un piccolo drone da meno di 250 g (sensore largo circa 6,3 mm, focale 4,5 mm, immagini da 4.000 px) a 60 m di quota:

GSD = (6,3 × 60) / (4,5 × 4.000) = 378 / 18.000 = 0,021 m/px = 2,1 cm/px

La formula si inverte per trovare la quota necessaria a un GSD desiderato: quota = GSD × focale × larghezza in pixel / larghezza sensore. Per ottenere 2 cm/px con la prima camera: 0,02 × 8,8 × 5.472 / 13,2 ≈ 73 m. Focale e dimensioni del sensore le trovi nella scheda tecnica del drone o nei dati EXIF di una foto.

Regole pratiche:

• Per un'ortofoto generica, 2–3 cm/px (quote tra 70 e 120 m con camere da 1 pollice) è un buon equilibrio tra dettaglio e numero di foto.
• Per misure di cantiere e volumi, 1–2 cm/px.
• La quota è relativa al terreno, non al punto di decollo: su un pendio il GSD cambia da una parte all'altra dell'area. Le app con quota adattiva al terreno mantengono il GSD costante.
• In Italia, in categoria aperta, il limite è 120 m dal suolo e il volo deve restare in vista (VLOS). Le regole complete, con i rimandi a ENAC e D-Flight, sono nella guida Normativa droni per il rilievo in Italia. Informazioni indicative: verificare sempre le fonti ufficiali aggiornate.

Schema di volo e orientamento della camera#

Griglia singola con camera nadir (ortofoto e DEM)#

Per ortofoto, DSM e DTM di terreni, campi e cantieri basta una griglia singola: linee parallele con la camera puntata verticalmente verso il basso (nadir, 90°). È lo schema più efficiente per numero di foto e tempo di volo. Estendi la griglia oltre i bordi dell'area di interesse di almeno una linea per lato: i margini del modello sono sempre i più deboli e WebODM li ritaglia con l'opzione --crop.

Doppia griglia con camera obliqua (modelli 3D)#

Per un modello 3D di edifici, monumenti o pendii ripidi la vista dall'alto non basta: le facciate non compaiono. Usa una doppia griglia (due passate incrociate a 90°) con la camera inclinata tra 60° e 70°, e se possibile una passata nadir. Aspettati da due a tre volte le foto della griglia singola.

Orbite intorno a un oggetto#

Per un singolo edificio o manufatto, le orbite a quote diverse con camera puntata verso il centro completano la doppia griglia. Non usare solo orbite per un'area estesa. Il preset Point of Interest di WebODM è pensato per questo tipo di acquisizione (Preset e opzioni base).

Luce, orario e superfici#

La fotogrammetria vuole luce uniforme e costante per tutta la durata del volo.

• Cielo coperto uniforme è la condizione ideale: nessuna ombra netta, colori omogenei, nessun cambiamento tra inizio e fine.
• Sole alto (ore centrali) è accettabile: ombre corte. Evita alba e tramonto per i rilievi: ombre lunghe che si spostano durante il volo creano incoerenze tra le foto.
• Nuvole in movimento sono il caso peggiore: la stessa zona chiara in una foto e in ombra nella successiva confonde il matching.

Alcune superfici sono difficili per natura:

Il trattamento di questi casi in fase di elaborazione è nella guida Casi particolari.

Impostazioni di scatto#

Formato e metadati#

Scatta in JPG con i metadati EXIF completi, inclusa la posizione GPS che il drone scrive in ogni foto: è ciò che permette a WebODM di georeferenziare il modello senza punti di controllo. Non passare le foto attraverso app di messaggistica o servizi che rimuovono i metadati e non convertirle prima del caricamento. Il RAW non serve.

Velocità e otturatore: il motion blur#

Durante l'esposizione il drone si muove. Se percorre una distanza paragonabile al GSD, l'immagine è mossa e le feature diventano inaffidabili. La distanza è velocità per tempo di esposizione: a 5 m/s con otturatore a 1/1.000 s il drone si sposta di 5 mm, molto meno di un GSD di 2,7 cm; a 1/200 s si sposta di 25 mm, quasi un pixel intero.

Regole pratiche:

• Tempo di esposizione 1/1.000 s o più breve quando la luce lo consente; mai oltre 1/500 s.
• Velocità moderata (4–6 m/s) sui rilievi che richiedono precisione; le app calcolano la velocità massima in base all'intervallo di scatto.
• ISO bassi, messa a fuoco all'infinito fissa, bilanciamento del bianco fisso (non automatico) per colori coerenti tra le foto.
• Le camere con otturatore rolling shutter deformano le immagini in movimento: WebODM ha l'opzione --rolling-shutter per correggerle, ma rallentare aiuta di più.

Prima del decollo#

1. Scheda con spazio per il doppio delle foto previste, lente pulita.
2. GPS agganciato prima del primo scatto.
3. Impostazioni manuali verificate con uno scatto di prova a terra.
4. Batterie sufficienti per completare la griglia senza pause lunghe.

App di pianificazione#

Volare a mano non funziona: la sovrapposizione regolare richiede un'app che generi la griglia e comandi gli scatti. Alcune opzioni diffuse, libere e commerciali, in ordine alfabetico e senza preferenze. La compatibilità dipende da marca e modello di drone: verifica sempre il supporto per il tuo drone sul sito dell'app e su quello del produttore.

Nessuna di queste app è collegata a WebODM o a OpenDroneMap e questo sito non ne consiglia una in particolare. Qualunque app tu scelga, deve mostrarti GSD, numero di foto e tempo di volo prima del decollo e permettere di impostare l'angolo della camera.

Prossimi passi#

• Il primo progetto passo passo: carica le foto appena scattate e ottieni la prima ortofoto.
• Leggere il report di qualità: verifica dal PDF se il volo era davvero buono.
• Punti di controllo GCP: quando il GPS del drone non basta e serve precisione centimetrica.