Dott. Ing. CORRADO LESCA Siamo lieti di portare a conoscenza dei nostri lettori il presente articolo pubblicato dall’Ing. Corrado Lesca nel fascicolo numero 1/1960 della Rivista « Atti e rassegna Tecnica della Società Ingegneri e Architetti di Torino ».
Ringraziamo vivamente l'Autore, nonché il Prof. Cavallari-Murat, Direttore del citato Periodico, per il cortese assenso espresso per la pubblicazione nel nostro Bollettino. I) GENERALITÀ
Lo studio dei fenomeni ondulatori è generalmente e strettamente collegato a formazioni nuvolose tipiche, che materializzano, per così dire, le correnti ondulatorie stesse o che comunque caratterizzano particolari situazioni meteo rologiche.
Data la quasi sempre rapida trasformazione e traslazione delle nubi, l’unica possibilità di effettuare analisi metrologiche ci è offerta, come è noto da tempo, dai metodi di rilevamento foto grammetrico e stereofotogrammetrico.
A questo proposito sono di note- a 6 vole interesse i rilievi recentemente la compiuti dal Prof. Koschmieder [1], i | o quali purtroppo però non possono tro- (—=S<Ètii----7 Pr vare, a causa del costo e della comples- ° > — sità delle apparecchiature impiegate, Fic. 14 — Base parallela alla direzione quella larga possibilità di diffusione, che di presa. Caso generale: noto d ed il di invece sarebbe auspicabile, se si vuole slivello fra S ed S° si procede grafica ottenere quella ricca messe di dati, che mente alla determinazione delle distanze . e delle quote. Se gli assi delle fotocamere - sola consente di comprovare o meno sono stati tenuti inclinati, occorre ope quanto ci è stato teoricamente propo- rare una successiva riduzione delle di sto, e che sola può consentire ai ricer- stanze e delle quote all'orizzonte. catori di raggiungere risultati concreti.
Come base essenziale per quanto esporremo qui di seguito, ci siamo perciò proposti di arrivare a determinare la posizione planoaltimetrica di una nube, con le seguenti approssimazioni: errore medio sulla distanza + 3 % — errore medio sulla differenza di quota + 5 %.
Tali risultati in pratica sono già più che soddisfacenti ed hanno il gra? vantaggio di richiedere apparecchiature: poco costose e l’impiego di procedi menti relativamente semplici. 2) CENNI DI METROFOTOGRAFIA. 2.1. Fotogrammetria. Consente di determinare la posizione plano alti metrica di un numero qualsivoglia di punti.
Si può realizzare partendo da uno o due fotogrammi. Nel primo casc conviene procedere graficamente, stabilendo la posizione dei punti mediante un reticolato di Moebius [2], oppure ancora mediante un reticolato prospettico. di assai più difficile attuazione del precedente in quanto richiede la determi nazione piuttosto laboriosa, oltreché dei punti di fuga, della scala delle distanze.
Sicché in generale è consigliabile procedere col metodo classico d’inter
XY sezione (fig. I a, è), che richiede la NIYXK b presa di due fotogrammi. i Una volta ingrandite le due foto grafie, riportando sul bordo inferiore di esse, le ascisse dei punti che interessa no, si effettua l'orientamento dei foto y Ù grammi stessi (utilizzando punti noti Ò compresi nel due fotogrammi oppure
S b S° = misure angolari effettuate in occasione
FIG. 16 — Determinazione dei punti per delle riprese), indi determinando le intersezione, secondo il metodo fotogram- Intersezioni dei raggi corrispondenti metrico classico. Le quote possono essere passanti dal centro di proiezione (che ricavate per via analitica o grafica. si troverà ad una distanza del quadro uguale alla distanza focale dell’obbiet tivo da presa moltiplicata per il rapporto di ingrandimento) con le proiezioni sul bordo del fotoquadro dei punti interessati.
La posizione delle due stazioni S ed S’ deve essere nota e sul disegno verrà riportata nella scala desiderata; poiché evidentemente la determinazione delle coordinate dei due punti stazione risulterebbe piuttosto laboriosa, ren dendo quindi i rilievi tutt'altro che speditivi, conviene provvedere opportu namente, scegliendoli o in corrispondenza di punti noti desumibili dalle tavo lette I.G.M. in scala 1:25.000, oppure predeterminando sul terreno (per esem pio su di una strada o su una pista di aeroporto) i punti concorrenti in modo da consentire possibilmente differenti orientamenti della base stessa.
Tuttavia il procedimento indicato non è che di una semplicità apparente: in effetti per consentire una buona intersezione, gli angoli devono essere del l'ordine di grandezza indicato in figura 1 a, db. Ne discende per esempio (caso a) che per una distanza media della nube di 5000 m, per un'altezza media di
| 15 2000 e per un è = 10°, la base risulterà lunga circa 1800 m, e per un è = 209, dovrebbe raggiungere una lunghezza di ben 2500 m circa. È chiaro come in tal caso non sia più pensabile di effettuare separatamente le due fotografie, anche in caso di velocità molto basse delle formazioni nuvo lose: occorre invece disporre di due apparecchi fotografici distinti con due operatori, i quali oltretutto devono potersi segnalare vicendevolmente il mo mento scelto per lo scatto, o ad ogni modo prestabilirlo esattamente, onde evitare che una parallasse di tempo renda le misure prive di significato.
Come già abbiamo sopra accennato, operando con semplici macchine fotografiche, è indispensabile introdurre nel quadro una striscia di terreno con alcuni punti di posizione nota onde poter ricostituire l'orientamento esterno del fotogramma (I).
Per ovviare a questa necessità occorre accoppiare le camere fotografiche ad un teodolite, in modo da poter determinare mediante lettura degli angoli azimutali e zenitali e basandosi sugli ordinari procedimenti topografici, l’o rientamento suddetto.
Poiché per tali misure angolari è sufficiente l’approssimazione di I° pos sono essere usati teodoliti relativamente poco costosi (ad esempio Galileo TG3, Askania TK, Salmoiraghi 3148, Wild TO e simili), sui quali può essere predisposto l’opportuno attacco a vite per la macchina fotografica, il cui cen tro ottico deve all’incirca coincidere con l’asse principale dello strumento, mentre l’asse ottico deve essere parallelo e verticalmente complanare con l’asse di collimazione del cannocchiale: condizioni queste che s1 possono realizzare e verificare facilmente, con gli attuali apparecchi fotografici d'uso tecnico.
In molti casi può essere sufficiente operare con un solo teodolite accoppiato con macchina fotografica, se nella seconda stazione l'operatore provvede per ogni serie di riprese a collegarsi fotograficamente con la stazione principale mediante una opportuna panoramica (occorre in questo caso piazzare l’appa recchio fotografico su un cavallo robusto, assumendo l'obbiettivo come centro li rotazione). 2.2. — Stereofotogrammetnia.
Si basa sull’impiego di due stazioni S ed S”, di quota pressoché uguale, e con gli assi Y ed Y° orizzontali e normali alla congiungente SS' = è, le quali altreché eliminare il più grave inconveniente della fotogrammetria, che è (1) L'orientamento interno è completamente determinato quando si conoscano isstanza principale e punto principale: la prima è facilmente ottenibile per similitudine :.n approssimazione di 0,1 mm. fotografando un segmento (o più semplicemente i due znti estremi, opportunamente materializzati) ortogonale e simmetrico rispetto all'asse ‘ttico della totocamera, il secondo si ricava dalle due diagonali del fotogramma, determi -andone il punto d’incrocio.
quello della incerta e laboriosissima identificazione dei punti sulle due immagini coniugate — specie se prese a notevole distanza e con forti convergenze — con sentono una notevole semplificazione per il passaggio dalle coordinate sul piano prospettico alle coordinate bi y polari sul piano d’orizzonte ed ai di x__P slivelli per i punti rilevati. | 2.2.1 — Riprese speditive da terra. | Tenuto presente quanto esposto Y in 2, si può ammettere anche in questo caso (a meno di movimenti rapidissimi f delle nubi) l’impiego di un solo appa war a . . | \\ recchio da presa, con o senza teodolite | b x accoppiato. | | . 5 L'essenziale importantissimo van |, taggio offerto dalla stereofotogramme 7 tria sta però nel ridottissimo valore F R ; che assume la base d, per cui pochi IG. 3 — Riprese stereofotogra tri- . Ani ‘è e 3 7 Ip PofotostamMmMEetr= cecondi o poche decine di secondi al che con assi convergenti. La determina- a di and d , zione delle coordinate di P avviene per più consentono di andare da un estre via analitica con le formule usuali, pre-. DIO all’altro. via misura sulle fotografie delle parallassi Ovviamente l'aumento della base orizzontali e verticali mediante stereo- _ entro certi limiti - consente di accre micrometro accoppiato allo stereoscopio. scere l’effetto stereoscopico e quindi la precisione delle misure ottenibili. Dati però i valori dell’approssimazione che abbiamo fissato in 1, la necessaria e sufficiente lunghezza della stereobase si ricava facilmente dall’ equazione ò bf Ya... il f =- distanza principale | a = parallasse lineare » . . -” . e che differenziata rispetto ada e Y ci da _ is K AY me. Aa n —— = —-,---. dove m =: Y ; db Y Î FIG. 4 — Realizzazione di una stereo base con un solo velivolo (è però necessa A d lore di A ria una precisa misura della velocità as ° SSUINEnI o ora come valore di A d soluta) oppure mediante aereo di traino valore dell'approssimazione nella de- ed aliante.
| 17 --rminazione della parallasse), il potere separatore corrispondente alle emulsioni ‘-tografiche di media sensibilità che si aggira praticamente sulle 50 linee/mm ‘ssia per un À a = 0,05 mm) avremo “er m = 40 | | AY_ 40 40 gol 37 sorso © as — 10% “er m = 80 A Y _ 80 0° 0/ YO 50.500 2500 354 10 Dal che si deduce che per restare entro i limiti da noi proposti e per nubi “stanti ad esempio 5000 m, sarebbe sufficiente una base di poco più di 60 m. Con tali distanze è chiaro che si semplifica anche notevolmente la pos abilità di riprese simultanee con due > più apparecchi fotografici in quanto sa segnalazione dell'istante di presa può “ssere comunicata con semplicissimi mezzi acustici. b 22.3 — Riprese dall'aereo. Anche in questo caso valgono gli sessi rapporti Y /b stabiliti nel para- Ò zrafo precedente, e sì opera in analogia. Utilizzando una sola fotocamera e pg + “acendo riprese con asse normale alla Fic. 5 — Impianto stereofotogramme Zrezione di volo, la base si sviluppa trico fisso realizzabile su un aereo plu 2. conseguenza dello spostamento del rimotore, lunghezza, della fusoliera ed relivolo: noto infatti il tempo inter- apertura alare di almeno 20-25 m). crso fra i due scatti successivi e cono- | | scendo la velocità assoluta .del velivolo — ricavabile dalla strumentazione = bordo (2) — la lunghezza di base è ricavabile immediatamente con la solita melazione: b=AY At. Tuttavia sarebbe auspicabile sui grandi aerei plurimotori la disposizione — = "due fotocamere con telecomando automatico (ad es. tipo Robot) poste 2) Desidero qui ringraziare sentitamente il Comandante FORRESTIER che mi ha ta-) utilissime ed aggiornate informazioni in merito alla strumentazione attualmente a libtazione sugli aerei di linea.
18 | rispettivamente a poppa ed a prua (con asse di presa normale alla direzione di volo) oppure alle estremità delle ali in appositi alloggiamenti (asse di presa parallelo alla direzione di volo): in tal modo sarebbe possibile ottenere stereo grammi, con base fissa, il cui orientamento esterno potrebbe essere registrato o fotograficamente o a mano desumendo i dati (inclinazione, sbandamento, | direzione) dalle apparecchiature di bordo.
Peraltro i due sistemi precedenti prevedono l’impiego di attrezzature radar o di velivoli di dimensioni tali, per cui essi sono preclusi ai normal: rilevatori.
Un sistema che invece si presenta di più facile attuazione nell’ambito di aeroclub e centri volovelistici, consiste nel ricorrer a due apparecchi da presa. di cui uno montato su aliante e l’altro sul velivolo di traino: la lunghezza del cavo di traino (opportunamente ridotta per tener conto dell'effetto di catenaria costituisce l'elemento fondamentale per stabilire la lunghezza della base (che in realtà è costituita dalla distanza esistente fra i due centri ottici degli ob biettivi).
Le fotografie dovrebbero essere scattate quando gli apparecchi si trovanc esattamente allineati ed alla stessa quota, condizione evidentemente non sem pre facile a realizzarsi.
Per avere quindi un orientamento esterno più rigoroso e per poter co munque effettuare fotografie in condizioni diverse da quelle accennate, si puî prevedere l’impiego di un terzo apparecchio fotografico disposto in coda ai velivolo trainante con l’asse ottico parallelo all’asse longitudinale del velivol stesso.
In tal modo sincronizzando lo scatto di questo terzo apparecchio con i due destinati alla ripresa delle nubi, sarà possibile registrare con ottima approssi mazione la posizione relativa dell’aliante, di cui sono ovviamente note le di mensioni, ricavandone con metodi grafici i dati di inclinazione e di spandamentce (rispetto al velivolo di traino). + Tale procedimento è molto più semplice di altri analoghi, come il metodc «BoyKow » che prevedeva l’impiego di due velivoli, trainanti due cervi vo lanti, che si fotografavano reciprocamente e simultaneamente [3]. ._ Gli altri dati plano-altimetrici saranno ricavati dall’osservazione e dagl strumenti di bordo: tuttavia se si riuscirà a far comparire nei fotogramm: striscie di terreno è chiaro che l’individuazione del punto di presa e la determi nazione dell’orientamento saranno notevolmente semplificate e rese soprat tutto più precise. 2.2.4 — Esame degli stereogrammi.
Può essere effettuato con vari metodi, che, pur consentendo solo determi nazioni qualitative, rendono tuttavia estremamente evidente e suggestive le caratteristiche dei vari tipi di nubi e la loro distribuzione nello spazio.
a) Osservazione con stereovisore. Consiste nella semplice osservazione di una coppia di fotogrammi di formato non superiore a 6 Xx 6 cm, possibilmente con l’ausilio di due lenti. La limitazione di formato è il più grave inconveniente di questo sistema. b) Osservazione con stereoscopio a specchi. Sistema analogo al precedente ma per l'allargamento della base conseguente alla interposizione di prismi e specchi che consentono la visione di stereocoppie di formato fino al 24 X 24 — si ha una notevole accentuazione dell’effetto di rillevo (ancora aumentato dall'impiego di cannocchiali con ingrandimento 3 - 8 X). c) Osservazione con occhiali a prismi (tipo O.M.I.). Sistema poco costoso e con apparecchiatura semplicissima e di minimo ingombro. d) Proiezione con proiettore binato e filtri polarizzatori. Ottimo procedi mento, non eccessivamente costoso, che consente la visione a più persone su zrande schermo e a colori. e) Osservazioni con un solo specchio — di due fotogrammi di cui uno, nor male, è osservato a occhio nudo, mentre il secondo, invertito, è osservato con l'intermediario dello specchietto.
In questo caso è bene eseguire un ingrandimento del negativo da invertire in quanto la stampa effettuata dal lato supporto riesce sensibilmente meno nitida (3). Con l’ingrandimento si ottiene inoltre il vantaggio di accentuare l'effetto plastico, 2.2.5 — Restituzione.
Se la stereofotogrammetria consente di effettuare prese molto più rapide ed agevoli che non 1 vecchi metodi fotogrammetrici, tuttavia presenta il suo vantaggio maggiore in fase di restituzione, quando occorre provvedere a tra durre graficamente il risultato delle registrazioni fotografiche: in tal caso ap varecchi restitutori provvedono molto rapidamente e con notevole grado di precisione al tracciamento automatico delle curve di ugual quota e dei contorni delle nubi.
Per misure e determinazioni meno impegnative è sufficiente ricorrere a stereomicrometri, accoppiati agli stereoscopi a specchi: la determinazine (3) Vedi a questo proposito le sterocopie pubblicate su « Ali» n. 23, anno VIII, pag. 373 e seguenti. .
20 | per punti, così effettuata, risulta ovviamente alquanto laboriosa, ma può essere in molti casi preferibile, sia per il minor costo, sia per la possibilità di disporre immediatamente dei dati di massima. 3) APPARECCHIATURA FOTOGRAFICA. Qualunque apparecchio fotografico di qualità è utilizzabile. Per quanto è possibile, conviene dare la preferenza ai formati maggiori (6 x 6 o meglio 6 x 09), e agli obiettivi non molto luminosi ma di massima incisione (es. Symmar Schneider, Apo Lanthar Voitglaender e simili) possibil mente quadrangolari. Occorre infatti tener conto delle incertezze di punta mento quando si opera con due operatori e con due macchine fotografiche. Nel caso della ripresa stereo in particolare conviene disporre di alcune marche disegnate nel campo mirino (ad esempio una centrale e quattro angolari) in modo da poter collimare facilmente a qualche prestabilito e lon tanissimo dettaglio del paesaggio: in tal modo è possibile realizzare un discreto parallelismo dei due assi di presa. Una piccola livella sferica, facilmente inseribile in quasi tutti gli apparecchi | moderni nell'apposito attacco standard, consente inoltre, nel caso che si lavori con treppiede, di eliminare lo sbandamento del fotogramma, semplificando ulteriormente le operazioni di restituzione. In quasi tutte le riprese è consigliabile l’impiego di filtri arancioni o rossi che ‘consentono una resa molto più contrastata delle nubi del cielo [4]. Nel caso di fotografie a colori, conviene spesso ricorrere al filtro polariz zatore, in modo da ottenere lo scurimento del cielo. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI ) [1] H. KoscHMreDER e H. MrevER, Wolkenphotogrammetrie, Atti della X Assemblea generale dell’Associazione Internazionale di Meteorologia, Londra, 1955. [2] H. KoscHMIEDER e H. ScHuLz, Wolkenwalzen, Beitrage zur Physik der Atmosphaere, 3, 1957. | [3] F. VALLE ed F. Porro, Fotografia aerea , Milano 1932. [4] M. Ponzian, Il materiale fotografico in fotogrammetria, Milano 1938.