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Fotogrammetria: dalla foto al modello 3D
Come da fotografie da drone sovrapposte nasce un modello 3D misurabile: orientamento, nuvola di punti, modello del terreno e ortofoto, su un volo reale.
Pubblicato il · 7 min di lettura · di Markus Linke
La fotogrammetria è il procedimento con cui da molte fotografie sovrapposte nasce una rappresentazione tridimensionale e in scala di un terreno. Nessun sensore misura una distanza. La geometria è contenuta unicamente nelle immagini, e il software la estrae confrontando gli stessi punti su riprese diverse. Questo articolo percorre la strada dallo scatto della camera fino al modello finito, con i numeri di un volo reale.
Il principio di base: la profondità da due punti di vista
Due occhi vedono in modo spaziale perché lo stesso oggetto viene proiettato in modo leggermente spostato sulle due retine. Da questo spostamento e dalla distanza nota fra gli occhi si ricava la distanza dell'oggetto. La fotogrammetria fa lo stesso, solo con una camera in molte posizioni invece di due occhi in una.
Perché funzioni, ogni punto al suolo deve essere visibile su più immagini. Per questo il drone vola lungo strisciate parallele e scatta così di frequente che le immagini consecutive si sovrappongono ampiamente. Nel volo sulla discarica, che esaminiamo più sotto nel dettaglio, la sovrapposizione era del 92 percento nella direzione di volo e dell'85 percento fra le strisciate. Un punto al centro della superficie compare così su più di dieci immagini da angolazioni diverse.
Questa ridondanza non è un lusso. È il motivo per cui il procedimento è robusto rispetto a singole immagini scadenti e per cui il software è in grado di decidere quale corrispondenza fra punti sia corretta.
Passo 1: dove si trovava la camera?
Il primo passo di calcolo si chiama orientamento delle immagini, o Structure from Motion. Il software cerca in ogni fotografia elementi caratteristici, cioè spigoli, bordi, motivi di tessitura, e ritrova gli stessi elementi nelle immagini adiacenti. Da migliaia di corrispondenze di questo tipo calcola contemporaneamente due cose: la posizione e la direzione di ripresa di ogni singola camera e una prima nuvola di punti, ancora rada.
È qui che entra in gioco la georeferenziazione. I nostri droni portano un ricevitore RTK che conosce la posizione di ogni scatto con una precisione di pochi centimetri. Senza RTK il modello sarebbe coerente al proprio interno, ma si troverebbe in un punto qualsiasi dello spazio e dovrebbe essere inserito tramite punti di appoggio a terra. Con l'RTK si colloca fin dall'inizio in coordinate nazionali.
Un effetto collaterale di questo passo: il software calibra anche la camera. Distorsione dell'obiettivo, lunghezza focale e centro del sensore vengono stimati dai dati stessi, invece di essere assunti come noti.
Passo 2: la nuvola di punti densa
La nuvola di punti del passo 1 contiene solo gli elementi caratteristici, quindi alcune decine di migliaia di punti. Per un modello utilizzabile è troppo grossolana. Nel secondo passo il software calcola quindi una profondità per praticamente ogni punto immagine, confrontando le immagini a coppie e riunendo i risultati.
Da 443 fotografie sono nati così 384 milioni di punti, ciascuno con posizione nelle tre dimensioni e con il colore ricavato dalla fotografia. Questo è il vero patrimonio di dati: tutto ciò che viene dopo è derivazione.
Passo 3: separare suolo e non-suolo
Una nuvola di punti grezza non conosce differenze fra terra, veicolo, cespuglio e container. Per i volumi e per le forme del terreno è però proprio questa distinzione a essere decisiva. Per questo sulla nuvola viene eseguita una classificazione del suolo, da noi con il metodo SMRF, che passa progressivamente un setaccio sempre più fine sui punti ed elimina tutto ciò che si trova in modo troppo brusco al di sopra dell'intorno locale.
Ne nascono due modelli altimetrici:
- DSM, il modello digitale di superficie, con tutto ciò che sta sul suolo.
- DTM, il modello digitale del terreno, solo il suolo stesso.
La differenza fra i due è del resto esattamente ciò che valuta un calcolo dei volumi.

Passo 4: mesh e ortofoto
Dalla nuvola di punti si calcola una rete di triangoli, la mesh, e su questa rete vengono stese le fotografie originali come tessitura. Il risultato è il modello 3D esplorabile, che si può ruotare nel browser nello showcase.

Per l'ortofoto il software riproietta ogni fotografia sul modello altimetrico e unisce le immagini raddrizzate in un mosaico continuo. Poiché il raddrizzamento utilizza il modello altimetrico, la qualità dell'ortofoto è direttamente legata alla qualità della nuvola di punti. Una copertura ricostruita male si manifesta nell'ortofoto come un bordo spalmato.
Cosa determina la precisione
Tre grandezze che vengono spesso confuse:
- Risoluzione al suolo — quanto è grande un pixel sul terreno. Dipende da quota di volo e camera. Nel volo sulla discarica 1.6 cm a 68 metri dal suolo.
- Precisione relativa — quanto il modello è coerente al proprio interno. Deriva da sovrapposizione, nitidezza delle immagini e tessitura.
- Precisione assoluta — quanto bene il modello si colloca in coordinate nazionali. Deriva dalla georeferenziazione.
Per il livello RTK senza punti di appoggio garantiamo nell'offerta cinque centimetri in posizione e dieci centimetri in quota. Il rapporto di elaborazione del volo sulla discarica indica circa tre centimetri in assoluto. Questo numero è il valore atteso del procedimento con RTK-Fix, non il risultato di un controllo indipendente: durante il volo non sono stati posati punti di appoggio e quindi non sono stati misurati nemmeno punti di controllo contro i quali il modello avrebbe potuto essere verificato. Chi ha bisogno di una precisione documentata sceglie il livello con punti di appoggio e punti di controllo rilevati; in quel caso gli scostamenti misurati sono riportati nel rapporto.
Dove il procedimento incontra i suoi limiti
La fotogrammetria ha bisogno di tessitura. Dove l'immagine non offre elementi distinguibili, il software non trova corrispondenze:
- Le superfici d'acqua forniscono solo riflessi e non si ricostruiscono.
- Neve fresca, sabbia nuda, superfici di asfalto nuove sono troppo uniformi.
- Vetro e coperture metalliche lucide riflettono in modo diverso a seconda dell'angolo di vista.
- La vegetazione fitta copre completamente il suolo.
- Le ombre dure e la nuvolosità variabile durante il volo generano differenze fra le immagini che non hanno nulla a che vedere con la geometria.
La maggior parte di questi aspetti si può attenuare con la pianificazione: luce uniforme, sole non troppo basso, vento calmo, se necessario riprese oblique aggiuntive sugli spigoli critici. Ciò che non si può attenuare viene riportato nel rapporto.
Il volo sulla discarica in cifre
Una discarica attiva sull'Altopiano, volata il 1° agosto 2026 con un DJI Matrice 4E:
- 7.0 ettari di superficie, rilievo da 428 a 533 metri
- 68 metri dal suolo, 92 percento di sovrapposizione longitudinale e 85 percento trasversale
- 443 fotografie in sette minuti di volo effettivo, 1.6 cm di risoluzione al suolo
- georeferenziazione via RTK-Fix, nessun punto di appoggio a terra, circa 3 cm in assoluto secondo il rapporto
- 384.3 milioni di punti, da cui DSM, DTM, mesh testurizzata e ortomosaico
- 24 gigabyte di dataset complessivo, elaborato con OpenDroneMap in modalità Ultra
I sette minuti di volo sono la punta di un'intera giornata di lavoro: trasferta, ricognizione del terreno, pianificazione della missione, allestimento, volo, smontaggio, poi l'elaborazione e il controllo dei risultati. Lo showcase mostra i dati originali nel browser.
Cosa significa per il Suo progetto
Nessuno di questi passaggi va eseguito dal committente. Conta solo ciò che ne consegue: la qualità della consegna si decide il giorno del volo, non al computer. Sovrapposizione, quota di volo, luce e la questione se servano punti di appoggio stabiliscono che cosa sarà possibile alla fine. Per questo al momento della richiesta chiediamo superficie, oggetto e scopo prima di proporre una data.
Come si svolge un incarico e quali prodotti ne nascono è descritto nella pagina Rilievi con drone.
Domande frequenti
- Quante fotografie servono per una superficie di un ettaro?
- Come orientamento di massima da 50 a 80 fotografie per ettaro con una risoluzione al suolo da 1 a 3 cm. Il nostro volo sulla discarica ha prodotto 443 fotografie per 7.0 ettari, quindi poco più di 60 per ettaro. Il numero esatto dipende da quota di volo, sovrapposizione e forma del terreno: un rilievo movimentato richiede più immagini di una superficie pianeggiante.
- Perché non basta da sola la posizione fornita dal drone?
- Il drone sa dove si trovava, ma non com'è fatto il terreno. La forma nasce solo dalla sovrapposizione: lo stesso punto al suolo deve essere visibile su più immagini da angolazioni diverse, perché il software possa calcolarne la posizione nello spazio. La posizione RTK fa sì che il modello si collochi poi nel punto giusto in coordinate nazionali.
- La fotogrammetria riesce a vedere attraverso la vegetazione?
- No. Vede solo ciò che è stato fotografato, cioè la superficie. Sotto una chioma chiusa il suolo resta invisibile. Con vegetazione rada interviene la classificazione del suolo, che separa i punti sulla vegetazione dai punti a terra e ne ricava un modello digitale del terreno. Per il bosco sotto le fronde serve il rilievo laser.
- Qual è la differenza rispetto a una scansione laser?
- La fotogrammetria calcola la geometria dalle fotografie e fornisce necessariamente anche il colore. Uno scanner laser misura le distanze direttamente e arriva al suolo attraverso i vuoti nella vegetazione; il colore lo fornisce solo se vola anche una camera RGB e la nuvola di punti viene colorata a posteriori. Il rilievo laser costa nettamente di più. Per superfici aperte, cantieri, discariche e coperture la fotogrammetria è la scelta più conveniente e di norma sufficiente.
- Quanto dura l'elaborazione?
- Il calcolo di un dataset di queste dimensioni richiede alcune ore sul nostro cluster GPU e avviene senza sorveglianza. Determinante per la data di consegna non è il tempo di calcolo, ma il controllo successivo. Di regola consegniamo entro una settimana dal volo.