#9 - L'inventore

 L'invenzione dello stereomicrometro, insieme ad altri strumenti di restituzione nel campo della fotogrammetria, risale ai primi del Novecento, precisamente al 1901, anno in cui Carl Pulfrich presenta il progetto alla Zeiss per la produzione.

Carl Pulfrich

Il destino può essere ironico in alcune circostanze, nel caso di Pulfrich infatti abbiamo un uomo cieco dall'occhio sinistro che dedica la propria vita alla ricerca della visione stereoscopica e delle sue proprietà e, nonostante la sua cecità, si occupa di rifrattometria, stereometria e fotometria per un totale di oltre 100 innovazioni nel campo dell'ottica.

Nel 1890 viene assunto alla Zeiss dove continuerà a lavorare fino all'anno della sua morte, il 1927, come capo della divisione strumenti di misura dell'azienda dove supervisionerà la produzione di buona parte degli strumenti utilizzati in fotogrammetria, cartografia e topografia.

In suo onore è stato istituito il premio Pulfrich assegnato per meriti speciali nel campo della fotogammetria a cadenza biennale.

Vincitori del premio Pulfrich 2019

Fonti:

https://www.isprs.org/news/newsletter/04-May-2011/51_Application_Criterion_of_Carl_Pulfrich_Award_2011.pdf

https://it.wikipedia.org/wiki/Carl_Pulfrich

#8 - Il materiale

 Dopo la seconda metà del XIX secolo, periodo che ha visto la seconda rivoluzione industriale e la nascita e sviluppo di nuove discipline scientifiche sulla base delle nuove teorie nel campo della fisica, si ha un fiorente sviluppo delle industrie adibite alla produzione e distribuzione di strumenti di misura.

Un esempio di questo percorso è l'azienda tedesca fondata nel 1846 da Carl Zeiss, da cui prende il nome, come società per la produzione di apparecchi ottici, poi estesa a quasi tutti gli oggetti utili nel campo della nascente fotogrammetria, tra cui anche lo stereomicrometro.

Nel 1901 infatti Carl Pulfrich si rivolge proprio all'azienda di Jena per assemblare la propria invenzione che, utilizzata con uno stereoscopio, serviva proprio a integrare le funzioni di quest'ultimo in laboratorio in fase di misura.

Stereomicrometro con stereoscopio a riflessione del 1965

Il materiale perciò doveva essere qualcosa di resistente e affidabile nel lungo periodo, quindi si optò per uno dei metalli che veniva impiegato ampiamente per buona parte della produzione industriale tedesca, l'acciaio. Questo permette di aggiungere appendici aggiuntive per migliorarne stabilità e precisione come piani inclinati o strutture per tavoli e superfici di sostegno, oltre che predisposizioni per stereoscopi e altri strumenti dell'analisi fotogrammetrica. Progressivamente si preferì una struttura in alluminio per ridurne il peso e permetterne l'uscita dai laboratori, rendendo lo strumento disponibile per rilevamenti preliminari eseguibili sul campo.

Fonti:

https://www.isprs.org/society/history/Hobbie-The-development-of-photogrammetric-instruments-and-methods-at-Carl-Zeiss-in-Oberkochen.pdf

https://webthesis.biblio.polito.it/13338/1/tesi.pdf

https://it.wikipedia.org/wiki/Carl_Zeiss_(azienda)

#7 - Il mito

 Come abbiamo avuto modo di constatare in alcuni dei post precedenti, la fotogrammetria viene inizialmente utilizzata principalmente per scopi bellici: dalla fine dell'Ottocento agli inizi del Novecento molti conflitti diventano una sfida tecnologica ed industriale tra due Nazioni che si contendono il controllo di aree ricche di risorse o fortemente industrializzate.

Nei primi anni della Prima Guerra Mondiale infatti, dopo l'iniziale spinta da parte dei tedeschi, si delinea immediatamente uno scenario di guerra di logoramento ben diverso dagli schemi bellici del secolo precedente che vedevano i due schieramenti affrontarsi a viso aperto in ampi spazi. Per questo motivo la conoscenza del territorio e della sua topografia si rivela da subito un aspetto cruciale per massimizzare lo sforzo militare e ottimizzare l'elaborazione strategica e anche in questo caso la Grande Guerra si comporta come un banco di prova per gli ingegneri delle forze dell'Alleanza e dell'Intesa alla ricerca di ogni vantaggio possibile.

Fotografo inglese a bordo di un aereo di ricognizione

È così che nasce un ramo che fino a questo momento nella Storia non ha mai avuto nessun esercito al mondo: l'aviazione, un nuovo settore in rapido sviluppo impiegato nelle ricognizioni e sorveglianza sui territori nemici. Naturalmente una visuale dall'alto aiuta nell'analisi topografica del territorio ai fini citati in precedenza, tuttavia entrambi gli schieramenti non permetteranno mai una facile ricognizione fotogrammetrica all'esercito nemico, per questo inizia la corsa agli armamenti per la conquista dei cieli.

Fotografia aerea di un campo di battaglia

Analisi, eserciti, strategia e tecnologia però sono concetti molto lontani dal mondo della narrazione e non si prestano bene alla scrittura di un racconto, tuttavia una persona che nasce da questo contesto storico è Manfred Von Richthofen, un nome che a primo impatto può essere un altro dei nomi che si possono comunemente trovare in un libro di Storia. 

Manfred Von Richthofen

La leggenda infatti ricorda l'asso dell'aviazione noto come Barone Rosso, tanto che anche chi non ha nessuna conoscenza storica a riguardo ha già associato questo nome in codice ad echi del mito tramandati da più di cento anni: aviatore, coraggio, astuzia, velocità, superamento dei limiti sono invece concetti che in una storia hanno sicuramente più impatto sul pubblico ed ecco che un'altra insipida storia di guerra diventa invece immortale.

Il Barone Rosso con il triplano Fokker Dr.1

Manfred Von Richthofen, nome in codice Barone Rosso (Rote Kampfflieger, il combattente rosso in tedesco), comandante del famigerato squadrone del Circo Volante, sulle orme dei piloti dei primi anni della guerra porta la strategia formulata dall'aviazione tedesca su nuovi livelli arrivando a vantare 80 abbattimenti confermati e raggiungendo lo status di leggenda. In pochi anni spinse la macchina bellica tedesca a nuovi livelli tecnologici costringendo inglesi e francesi a inseguire per non perdere il fronte aereo. A soli 25 anni era già famoso in tutto il mondo, aveva ricevuto la Pour le mérite, la più alta onoreficenza militare tedesca e alla morte ricevette dai soldati inglesi un funerale con tutti gli onori militari ma a quel punto era già diventato leggenda.

Fonti:

https://marcocrupi.it/2016/07/la-fotografia-aerea-origini-ed.html

https://it.wikipedia.org/wiki/Terra_di_nessuno

https://it.wikipedia.org/wiki/Manfred_von_Richthofen

#6bis - Il simbolo

 Questa seconda parte della ricerca di simboli legati allo stereomicrometro è dedicata interamente a quei gruppi che hanno fatto dell'analisi stereometrica il loro credo e come in molti casi hanno aiutato le popolazioni locali, ma anche nel lungo periodo l'intera umanità poiché il loro lavoro rimarrà salvato anche in formato digitale, permettendo una consultazione dettagliata e permanente dei modelli tridimensionali di elementi architettonici di ogni tipo.

L'International COuncil on MOnuments and Sites (ICOMOS) è un'associazione non governativa volta alla protezione di monumenti e siti di interesse culturale e alla diffusione dei mezzi per perseguire questo nobile obiettivo. L'ICOMOS collabora con l'UNESCO per massimizzare la sua portata ed estendere i propri orizzonti oltre che essere in stretti rapporti con l'ISPRS e il CIPA.

L'International Society of Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS), in collaborazione con il Comité International de Photogrammétrie Architecturale sono due organizzazioni che si occupano direttamente della catalogazione, dello studio e dell'analisi di monumenti facendo largo uso di tecniche fotogrammetriche al fine di preservarne le caratteristiche a fronte di erosione da agenti atmosferici, catastrofi climatiche e distruzione, da cui il motto "information from imaginery".

Fonti:

https://www.icomos.org

https://www.isprs.org/

https://www.cipaheritagedocumentation.org/

#6 - Il simbolo

 Simboli, loghi e segni distintivi sono da sempre un modo rapido per trasmettere dei messaggi, basti pensare ai cartelli stradali che sono essenzialmente simboli per aiutare gli utenti della strada a proteggere sé stessi e gli altri. La fotogrammetria fa allo stesso modo ampio uso di segni e simboli per arricchire i fotogrammi e ottenere il massimo numero di informazioni possibile da una singola coppia di immagini.

24. Segnali numerati per il riconoscimento dei punti nei fotogrammi
25. Segnali applicati su una facciata di una chiesa 

Cominciamo da una forma estremamente semplice ma non meno importante di simboli in fotogrammetria, i segnali sono un supporto in cartoncino che si possono applicare su una superficie inquadrata per dare agli operatori in laboratorio un chiaro e ben visibile punto di riferimento nella fase di restituzione: uno stereoscopio infatti una volta centrato su questi evidenti simboli può essere calibrato in un attimo e sfruttare queste informazioni per ottenere rapidamente informazioni relative alla profondità degli elementi architettonici (o paesaggistici) vicini ai segnali.

Naturalmente è importante la dimensione dei segnali in base alla scala del fotogramma in esame: come citato poco sopra, in caso di fotogrammi paesaggistici è necessario avere segnali ben visibili anche a molti kilometri oltre che per questioni di diversa tolleranza di incertezza di misura.

Segnali per la fotogrammetria aerea

Sfortunatamente lo stereomicrometro non viene rappresentato spesso in immagini simboliche poiché la sua dimensione pragmatica ottiene il massimo riconoscimento in funzione della precisione con cui porta a compimento il suo ruolo nell'ampio campo della fotogrammetria, tuttavia ogni volta che vedete un simbolo come quello qui sopra mentre passeggiate nei campi, ricordatevi che qualcuno da qualche parte probabilmente avrà bisogno di uno stereomicrometro per fornire una corretta mappa dell'area in cui si trova.

Fonti:

Misure, rilievo, progetto. Per costruzioni, ambiente e territorio., R. Cannarozzo, 5^ Edizione, modulo disponibile online: https://online.scuola.zanichelli.it/cannarozzomisure-5ed-files/Zanichelli_Cannarozzo_La%20presa_dei_fotogrammi.pdf

Simulazione di fotogrammetria

Seguendo questo link è possibile provare a fare dei rilevamenti stereometrici nella cattedrale di Bari, molto interessante per chi volesse provare un'esperienza in prima persona (seppur simulata).

http://stereofot.it/restitutore/stereofot.php?c=41.128455&s=2

Fonti:

- Sito internet del laboratorio di fotogrammetria architettonica del Politecnico di Bari: http://rilievo.stereofot.it/

#5 - Il principio fisico

La fotogrammetria poggia le basi su un'analisi geometrica applicata su fotogrammi, fotografie scattate a fini metrici. 

Un'immagine fotografica si può approssimare senza perdite rilevanti di informazioni in una prospettiva centrale il cui centro è definito dall'asse ottico della camera e dal centro di presa, definendo un punto in cui per definizione convergono tutte le linee di profondità chiamato centro di proiezione. Tuttavia un solo fotogramma non fornisce informazioni sufficienti per l'analisi della profondità di un oggetto raffigurato, di conseguenza ci sarà bisogno di una seconda immagine scattata a una distanza nota dalla prima in modo da avere un effetto stereoscopico per percepire la profondità (il principio su cui si basa la vista umana come i più attenti avranno notato).

Schema geometrico di una fotocamera ottica

Scattati i due fotogrammi e tornati in laboratorio inizia il lavoro di studio geometrico delle immagini: tutta la procedura ruota intorno alla capacità di identificare la posizione degli oggetti sfruttando la distanza focale delle fotocamere usate, i centri di presa e gli elementi nelle immagini per acquisire i parametri geometrici necessari nella seconda fase dell'analisi in preparazione per la terza.

Modello stereometrico teorico 

L'ultimo punto di questo processo viene comunemente chiamato "fase di restituzione" in cui si effettuano le misure sul modello stereoscopico formulato nel secondo punto per ottenere i valori richiesti. È qui che entra in gioco lo stereomicrometro in quanto permette di effettuare le misurazioni di differenza di parallasse in modo incredibilmente preciso per sfruttare al meglio i dati ottenuti.

Fonti:

Misure, rilievo, progetto. Per costruzioni, ambiente e territorio., R. Cannarozzo, 5^ Edizione, Modulo T (disponibile online): https://online.scuola.zanichelli.it/cannarozzomisure-5ed-files/Zanichelli_Cannarozzo_Principi_e_strumenti_fotogrammetria.pdf

#4 - La scienza

 Ormai citata più volte nei post precedenti, la fotogrammetria è una tecnica di rilievo indiretto tramite l'analisi di fotogrammi stereometrici che fu impiegata in vari ambiti, dalla cartografia all'architettura. Quindi è doveroso un piccolo approfondimento su questa disciplina per apprezzare a pieno il ruolo che ha avuto negli anni lo stereomicrometro.

I modelli fisici che saranno alla base dello sviluppo di questa tecnica erano già noti al noto matematico, astronomo e filosofo Johann Lambert a metà del XVIII secolo, ma dobbiamo aspettare fino al 1859 per una formale definizione del concetto di fotogrammetria con Aimé Laussedat, considerato il suo fondatore.

Naturalmente buona parte dello sviluppo della fotogrammetria è imputabile al settore militare: avere informazioni più accurate circa il campo di battaglia è ovviamente un grande vantaggio e un esempio è la battaglia di Solferino e San Martino. Un fondamentale passo avanti nella crescita di questa tecnica si ebbe agli inizi del Novecento, in particolare nel 1901, anno dell'invenzione dello stereomicrometro, e nel 1915 in cui gli aerei delle aviazioni di entrambi gli schieramenti della Prima Guerra Mondiale muovevano i primi passi nel campo delle ricognizioni aeree, in aggiunta ai primi scontri aerei della Storia.

Biplano Sopwith Camel del 1917

Nel dopoguerra, una nuova tecnologia si fa spazio prepotentemente in molte tecniche di misura per la sua precisione e rapidità, stiamo parlando ovviamente degli elaboratori elettronici che anche nel campo della fotogrammetria si aggiunge all'insieme di strumenti essenziali per le misurazioni, fino a portare a piccoli passi in apparenza ma grandi salti in avanti per quello che sarà uno dei traguardi tecnologici più importanti della Storia, l'atterraggio sulla Luna, permettendo una mappatura di precisione della superficie lunare in previsione delle missioni Apollo.

Fonti:

- G. Cortese, Integrazione innovativa di termografia e fotogrammetria aeree da UAV per l'analisi del costruito storico, pp 30-31-32: https://webthesis.biblio.polito.it/13338/1/tesi.pdf

- Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Fotogrammetria

#3 - Glossario

Mini glossario a tema stereomicrometro:

Barra distanziometrica = barra in metallo utilizzata in fase di misurazione con una precisione dell'ordine di grandezza del centesimo di millimetro.

Vite micrometrica = dispositivo utilizzato per la variazione di lunghezza della barra distanziometrica durante la misura.

Vetrini = supporti per le marche di riferimento posizionati alle estremità della barra che verranno appoggiati sui fotogrammi stereometrici.

Marche di riferimento = indicatori da sovrapporre ad un punto sulla coppia di fotogrammi che permettono di regolare la lunghezza della barra distanziometrica.

Marca mobile = quando le marche di riferimento sono osservate attraverso uno stereoscopio e queste si fondono in un unico punto, questo si chiama marca mobile ed indica il punto di cui si può calcolare la quota con la lettura del valore sulla barra distanziometrica

Fotogrammi stereometrici = coppia di fotografie stereoscopiche usate per la misurazione della differenza di profondità degli elementi fotografati (o differenza di quota nel caso di fotografie aeree).

#2 - L'immagine

Dopo una breve introduzione dello stereomicrometro, un altro passaggio chiave nel nostro viaggio, seppur ancora agli inizi, è identificare l'aspetto dell'oggetto in modo da associare un'immagine alla descrizione per completare l'identikit di questo strumento.

Stereomicrometro Santoni, identificativo 321 presso il museo strumenti dell'Istituto Geografico Militare

Vi presento lo stereomicrometro Santoni, custodito nell'Istituto Geografico Militare in via C. Battisti a Firenze, un isolato di fianco all'Università degli Studi della medesima città. Come si può vedere dalla foto riportata in alto, lo strumento fa affidamento su una serie di bracci meccanici per massimizzare la precisione e la stabilità in fase di misura. Tuttavia è possibile intuire che uno stereomicrometro non permette granché senza integrazione di fotografie e apparecchi stereoscopici per poterne calibrare i riferimenti: non a caso, nel campo della fotogrammetria architettonica, lo stereomicrometro è una parte di un sistema più ampio ottenuto tramite la simbiosi dei suoi componenti. Tale interazione è facile da apprezzare nella foto in basso, in cui un tecnico dell'unità fotogrammetrica del Politecnico di Bari, attraverso l'uso di uno stereoscopio e di uno stereomicrometro, effettua delle misurazioni su una coppia di fotografie.

Stereomicrometro in azione

Fonti:

- Sito internet dell'Istituto Geografico Militare: http://www.igmi.org/museo/strumento.php?sender=catalogo&id=321

- Sito internet del laboratorio di fotogrammetria architettonica del Politecnico di Bari: http://terremoto.stereofot.it/documenti/restituzione.html#stereomicrometro

#1 - Il nome

Nel vasto mondo degli strumenti di misura, la nomenclatura è un aspetto fondamentale in quanto permette non solo di riconoscere immediatamente gli strumenti tra loro, ma anche di fornire una concisa descrizione del loro utilizzo, funzione e portata.

Non è un'eccezione lo stereomicrometro, il quale anche in ambito internazionale mantiene il nome di origine greca in quasi tutte le lingue del contesto scientifico. Come da introduzione, anche questo curioso strumento eredita il nome dall'uso che ne viene fatto: le tre parole che lo compongono infatti sonoστερεός (fermo, solido), μικρός (molto piccolo) e μέτρον (misura) che permettono ad un primo colpo d'occhio di intuire lo scopo di questo oggetto.

Lo stereomicrometro viene dunque impiegato nella rilevazione della distanza tra due punti su una coppia di fotogrammi stereometrici al fine di misurare la profondità di un elemento della fotografia, solitamente impiegato in studi di natura architettonica o paesaggistici.

>Come anticipato il nome viene mantenuto in molte altre lingue di cui vengono riportati alcuni esempi a seguire, a sottolineare come la comunità scientifica internazionale sia coordinata al meglio per permettere al meglio lo scambio di informazioni tra gruppi di diverse nazionalità:

English: stereomicrometer or parallax bar

Français: stéréomicromètre

Deutsche: Stereomikrometer

Español: estereomicrómetro o bara de paralaje