GCP e QCP

GCP e QCP

Ground Control Points e Quality Control Points

Un modello elaborato con la tecnica fotogrammetrica può essere estremamente accattivante, ricco di dettagli, fedele nei colori, può rappresentare aree estremamente vaste come piccoli oggetti.

Può essere, insomma, un modello esteticamente validissimo per presentazioni, valutazioni di inserimento architettonico, estrazione di informazioni su materiali, disposizione di elementi strutturali. Si pensi ad un modello di un campo fotovoltaico di cui voglio conoscere il numero e la disposizione dei pannelli, una struttura in acciaio di cui voglio conoscere numero dei controventi e se sono imbullonati o saldati, un immobile da presentare ad un potenziale acquirente.

Può essere tutte queste cose, ma senza un’attività topografica appositamente progettata e realizzata non avrà mai una valenza metrica.

In effetti, potresti obiettare che questa affermazione non è universalmente valida, perciò cercherò di spiegarmi meglio.

Tutto parte dall’obiettivo del rilievo, cioè dalla commessa che stiamo svolgendo e, quindi, dalle informazioni che il cliente vorrà e potrà estrarre dal modello.

Dotare un modello di informazioni topografiche, significa dire al modello che ci sono (ad esempio) 20 delle sue centinaia di migliaia di punti che sono in una posizione fissa, immodificabile. Il software potrà cercare di stressare, stirare e ruotare sé stesso secondo sofisticatissimi algoritmi, ma i 20 punti da lì non si devono muovere.

Anzi! Dopo averli inputati, il modello dovrà riadattarsi attorno ad essi.

Risultato immagini per sarto

Immagina un sarto che prende le misure per un vestito, fatto solo per noi. Ad un certo punto del lavoro metterà degli spilli in alcuni punti specifici, esteticamente fondamentali per avere un vestito perfetto. La manica avrà la lunghezza corretta, il tessuto sarà teso nei punti giusti e largo in altri (ahimè). Da quel momento il buon sarto saprà dove tagliare e dove cucire, ma gli spilli di lì non si muoveranno più ed il vestito si adatterà ad essi, per rispettare i canoni estetici (che guarda un po’ sono metrici!!!) scelti da noi.

GCP

Ground Control Point

Il vestito rappresenta il modello tridimensionale, mentre gli spilli rappresentano i GCP.

Il modello, come ben sai, si può realizzare partendo da più fotografie tramite la tecnica fotogrammetrica; i GCP devono essere dei punti specifici dell’area rilevata, dei quali dovrai conoscere la posizione nelle tre dimensioni, tramite strumentazione topografica quale GNSS e/o TPS.

Il modello, dovrà adattarsi ad essi, nel senso che ogni punto scelto quale GCP, andrà misurato topograficamente e, una volta individuato nel modello, dovrà essere in esso fissato come lo spillo nel tessuto.  

QCP

Quality Control Point

I QCP, invece, sono dei punti del rilievo di cui conosco la posizione topografica, ma che utilizzo non per “fissare” il modello, ma per confrontare la loro posizione con la posizione del corrispettivo punto del modello, già scalato, orientato e roto traslato con i GCP.

Ma il mio APR scatta delle foto che contengono i dati GNSS! Posso fare a meno di GCP e QCP?

Domanda lecita!

Ci sono diverse tipologie di rilievo, tante quante sono le possibili applicazioni successive; non esiste, pertanto, un’accuratezza valida sempre o sempre necessaria. Se l’oggetto dell’ispezione è l’andamento plano altimetrico di un terreno di 150 ettari, difficilmente occorre un modello accurato al centimetro; se invece il rilievo serve a valutare le pendenze di un piazzale di 1000 m2 dove è stata realizzata una rete di raccolta delle acque meteoriche, occorre spingere l’accuratezza del modello, anche al di sotto del centimetro.

C’è un “ma”. Un modello che in una sua parte è accurato a 5 millimetri ma in un’altra lo è a 1 metro (è deformato!) è inservibile per molti scopi.

La tecnica fotogrammetrica, proprio per come è realizzata, “trasferisce” al modello delle rotazioni, delle deformazioni e delle traslazioni generali o localizzate, che possono dipendere da svariati fattori; uno su tutti è la non calibrazione delle nostre fotocamere, circostanza per cui i software desumono, cioè calcolano dalle immagini le informazioni geometriche delle lenti e del sensore. Queste informazioni vengono riutilizzate dal software nella rigenerazione del modello.

Ad esempio questa immagine, realizzata con una lente da 17mm (focale e, quindi angolo di campo, rapportata al sensore 35mm) estremizza il concetto, ma rende chiaro il fattore di distorsione di cui il software deve tener conto nella ricostruzione del modello. So che la lente è da 17 mm ma tanto questa quanto il sensore non sono calibrati, motivo per cui la lunghezza focale reale potrebbe essere diversa, oppure il fuoco dell’obiettivo potrebbe (e certamente non lo è) non essere in asse con il centro del sensore. A queste incertezze il software fa fronte calcolando questi fattori geometrici.

Quindi? Quale valenza ha un modello generato senza GCP e QCP?

…ti chiederai…

Quando provo a realizzare un modello tridimensionale utilizzando le sole informazioni GNSS del mio APR, questo sarà georeferenziato, scalato, orientato e roto traslato secondo la bontà delle informazioni del GNSS dello stesso APR, che può essere oltre dieci volte meno preciso (se va bene) del GNSS topografico che lavora in nRTK. Il software non ha altre informazioni che lo aiutino a migliorare il risultato.

Il vero problema poi, posto che per il mio lavoro e per il mio cliente può essere accettabile un’accuratezza di 1 m, è che non ho strumenti per dire con certezza qual è questa accuratezza.

Solo i GCP, escludendo volutamente i dati GNSS dell’APR, possono consentire al software di orientare, scalare e rototraslare correttamente il modello.

Solo i QCP, punti del rilievo di cui conosco la posizione topografica, utili per confrontare la loro posizione con la posizione del corrispettivo punto del modello, già scalato, orientato e roto traslato con i GCP, possono determinare l’accuratezza del modello.

GCP e QCP nel modello qui sopra sono l’insieme delle bandierine che puoi distinguere sul campo di calcio.

Quanti come e dove?

I punti a terra che saranno misurati e diverranno GCP o QCP devono essere visibili nelle fotografie e possono essere scelti tra segnaletica orizzontale, tombini, manufatti o target artificiali. Questi sono i target che utilizzo:

Il numero e la posizione dei GCP dipende da svariati fattori, le regole d’oro sono queste:

  • Devono essere disposti uniformemente su tutta l’area del rilievo;
  • Devono essere posizionati nei cambi di quota;
  • Devono essere ben visibili nelle fotografie;
  • Devono essere ben fermi tra il rilievo topografico ed il volo dell’APR;

Per quanto riguarda i QCP valgono le stesse regole, ma possono essere in numero inferiore rispetto ai GCP e soprattutto DEVONO essere all’interno della maglia formata da tutti i GCP. Questo perché solo in quell’area il modello sarà stato correttamente adattato ad essi, come il vestito di cui parlavamo prima.

In conclusione, può esserti utile un elenco delle fasi del lavoro:

  1. Progettazione del rilievo;
  2. Scelta numero e posizione GCP e QCP;
  3. Posizionamento di GCP e QCP;
  4. Misurazione topografica GCP e QCP;
  5. Volo APR con scatti fotografici;
  6. Elaborazione modello tridimensionale a partire dalle foto con i dati GNSS del solo APR;
  7. Imputazione dei dati topografici di GCP e QCP al modello;
  8. Seconda elaborazione del modello fissando in esso i soli GCP;
  9. Controllo dei QCP per definire l’accuratezza del modello;

Spero che la lettura sia stata chiara e leggera, ognuno degli argomenti appena accennati merita uno specifico approfondimento.

Se hai un qualsiasi quesito o vuoi contribuire a migliorare questo articolo, con esitare a contattarmi.

A presto

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ing. Giancarlo Ciaccia

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