Dall'ortofoto al DXF senza perdere la scala

Dove sta la scala di un'ortofoto

La scala di un'ortofoto è una sola informazione: la dimensione reale del pixel, il GSD (Ground Sample Distance). Se sai che un pixel vale 3 mm, l'immagine è misurabile; se non lo sai, no. Tutto il resto — coordinate, sistema di riferimento, orientamento — serve al georeferenziamento, non alla misura.

Quel numero può trovarsi in tre posti, con affidabilità decrescente.

Nell'header del file

Un GeoTIFF porta la dimensione del pixel e il sistema di riferimento nei propri tag interni. È l'unico caso in cui l'informazione viaggia insieme all'immagine e non può essere separata da uno spostamento di file.

In un world file affiancato

È un file di testo di sei righe con lo stesso nome dell'immagine ed estensione derivata: `.tfw` per un TIFF, `.jgw` per un JPG, `.pgw` per un PNG. Le sei righe sono, nell'ordine: dimensione del pixel in X, rotazione Y, rotazione X, dimensione del pixel in Y (negativa), coordinata X del centro del pixel in alto a sinistra, coordinata Y dello stesso. La prima riga è ciò che ti interessa.

0.003000000000
0.000000000000
0.000000000000
-0.003000000000
2291455.847000
5034120.219000

Il world file funziona solo se resta nella stessa cartella dell'immagine e con lo stesso nome. Non è incorporato: è un foglietto attaccato con lo scotch, e si stacca.

Nel report di restituzione

Metashape, RealityCapture e 3DF Zephyr producono un report di elaborazione in cui il GSD è dichiarato esplicitamente, insieme all'errore sui punti di appoggio. Anche se l'immagine ha perso ogni metadato, quel numero è recuperabile da lì — motivo più che sufficiente per archiviare sempre il report accanto agli elaborati.

I cinque punti in cui la scala si rompe

Export in JPG senza world file

Il caso più comune. Il JPG non ha un header georiferito: se il software non scrive il `.jgw` affiancato, o se l'opzione non è spuntata, l'informazione non esiste più nel momento stesso dell'esportazione.

Spostamento del file senza il world file

L'immagine viene mandata via mail, caricata su un drive condiviso, trascinata in un'altra cartella. Il `.tfw` resta indietro, perché nessuno lo vede e nessuno pensa che serva.

Ricampionamento

Ridurre l'immagine per alleggerirla — da 8000 a 4000 px — raddoppia la dimensione reale del pixel. Se il world file non viene aggiornato di conseguenza, contiene un numero che non corrisponde più all'immagine, ed è peggio dell'assenza di informazione: è un dato sbagliato che sembra valido.

Ritaglio

Qui la conseguenza è meno grave di quanto si teme, e vale la pena capirlo bene. Un ritaglio non cambia la dimensione del pixel: cambia solo quale porzione dell'immagine stai guardando. Il world file avrà coordinate di origine sbagliate, quindi il georeferenziamento salta, ma la scala sopravvive. Per portare un disegno in CAD serve la dimensione del pixel, non la posizione assoluta: un'ortofoto ritagliata resta pienamente misurabile.

Screenshot

Sembra ovvio ma succede continuamente: si cattura a schermo la vista di QGIS o del software di restituzione invece di esportare. Il risultato è un'immagine alla risoluzione del monitor, con scala persa e risoluzione degradata in un colpo solo.

Come verificare se l'immagine ha ancora la scala

Il controllo più rapido è da riga di comando, con GDAL:

gdalinfo immagine.tif

Le righe che interessano sono `Pixel Size`, che riporta la dimensione reale del pixel nelle unità del sistema di riferimento, e `Coordinate System`, che dice in quali unità è espressa. Se `Pixel Size` compare, il dato c'è.

Senza riga di comando, l'alternativa è trascinare l'immagine in QGIS: se si posiziona da sola nello spazio e misurando con lo strumento distanza si ottengono valori plausibili, è georiferita. Se atterra in un angolo con i lati di lunghezza pari al numero di pixel, non lo è.

Il controllo che conta davvero, però, non è nessuno di questi. È misurare sull'immagine una distanza di cui conosci il valore reale — presa in cantiere, non ricavata da un disegno — e verificare che coincida entro la tolleranza della scala a cui devi restituire. Un metadato presente ma sbagliato è il rischio più insidioso di tutta la catena, ed è l'unico modo per intercettarlo.

Ricostruire la scala quando è persa

Se il GSD è noto dal report di restituzione, la larghezza reale dell'immagine si ricava direttamente:

larghezza reale = GSD × larghezza in pixel

Un'ortofoto da 4000 px con GSD di 3 mm copre 12 m. Da qui la scala del disegno è determinata, e non serve altro.

Attenzione a una condizione: vale solo se l'immagine non è stata ricampionata dopo l'export. Se non sei sicuro, verifica che il numero di pixel corrisponda a quello dichiarato nel report.

Se il GSD non è recuperabile, resta la misura di cantiere. È l'unico riferimento sempre valido, e il criterio con cui si sceglie è quello che determina la precisione del risultato:

• base il più lunga possibile. L'errore relativo di scala è il rapporto tra l'incertezza della misura e la sua lunghezza: 5 mm di incertezza su 1 m danno lo 0,5% di errore, su 10 m lo 0,05%.
• estremi materialmente netti. Spigoli vivi, non bordi di intonaco sfrangiati.
• distanziometro, non rotella.
• seconda misura su asse diverso, usata per verifica e non per calibrazione. Se dopo aver applicato la scala la seconda misura si discosta oltre la tolleranza, il problema non è la calibrazione: è la restituzione a monte.

Il passaggio al CAD

Un'ortofoto correttamente scalata può ancora produrre un DXF fuori scala, per due motivi entrambi banali e entrambi frequenti.

Il primo è la variabile `$INSUNITS` del DXF. Se non è impostata, il file importato in un altro ambiente può essere riscalato di un fattore 10, 100 o 1000 senza alcun avviso. Impostare l'unità del disegno prima di esportare e dichiararla negli elaborati.

Il secondo è che la maggior parte degli strumenti di vettorializzazione, generici o specializzati, non legge i metadati georiferiti dell'immagine. Ricevono un raster, restituiscono vettori in coordinate pixel, e la scala va ripristinata a valle comunque — anche partendo da un GeoTIFF perfettamente riferito.

È il caso in cui si colloca la calibrazione di CVCAD: dopo la conversione, prima del download, si selezionano due punti di snap sull'anteprima e si assegna la distanza reale in millimetri, centimetri o metri. Il DXF e l'SVG che scarichi sono già in scala. Se vieni da un flusso fotogrammetrico e il GSD lo conosci, la distanza da assegnare non la devi nemmeno misurare: la calcoli dai pixel tra i due punti scelti.

Procedura consigliata

• Esportare l'ortofoto in GeoTIFF, non in JPG. Se il JPG serve per ragioni di peso, verificare che il `.jgw` venga scritto e tenerlo insieme all'immagine.
• Annotare il GSD dal report di restituzione e conservarlo nella stessa cartella. È l'unico dato che nessun passaggio di file può corrompere.
• Non ricampionare. Se serve alleggerire, ritagliare: il ritaglio conserva la dimensione del pixel, il ridimensionamento no.
• Prendere in cantiere almeno due distanze di controllo su elementi con estremi netti, con distanziometro.
• Dopo la conversione in CAD, verificare una delle due distanze sul disegno prima di cominciare a lavorarci sopra.
• Riportare in tavola la misura usata per la calibrazione, il punto in cui è stata presa e lo strumento. È ciò che rende il rilievo verificabile da terzi.

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