Mappatura termica con droni utilizzando Metashape: flusso di lavoro RGB e IR

La mappatura termica con i droni tramite Agisoft Metashape può trasformare centinaia o migliaia di immagini aeree RGB e a infrarossi in prodotti spazialmente coerenti: un ortomosaico RGB, un ortomosaico termico radiometrico, un modello digitale di superficie, un modello 3D e livelli georeferenziati per ispezioni o analisi GIS. La parte difficile non è semplicemente unire dei termogrammi colorati. Un flusso di lavoro valido deve preservare la geometria, le informazioni sulla temperatura e il contesto fisico in cui le immagini sono state acquisite.

Le telecamere RGB e termiche osservano la stessa scena in modi fondamentalmente diversi. Le immagini RGB offrono di solito una risoluzione spaziale più alta e una maggiore texture visiva per l’allineamento fotogrammetrico. Una termocamera radiometrica misura la radiazione infrarossa e può associare i pixel dell’immagine a valori di temperatura apparente, ma le sue immagini sono spesso più piccole, meno ricche di texture e più sensibili al tempo di acquisizione, all’emissività della superficie, ai riflessi e alle condizioni ambientali. Combinando correttamente entrambe le fonti, i dati RGB supportano la geometria e l’interpretazione, mentre i dati infrarossi rivelano i modelli spaziali di temperatura.

Principio fondamentale: usa immagini RGB per costruire la struttura geometrica più solida possibile, mantieni i valori termici radiometrici originali e verifica in modo indipendente l’allineamento spaziale e l’andamento della temperatura. Una mappa termica visivamente accattivante non è automaticamente un risultato affidabile dal punto di vista metrico o radiometrico.

Questa guida presenta un flusso di lavoro professionale completo per l’elaborazione di immagini RGB e all’infrarosso scattate con i droni in Agisoft Metashape Professional. I nomi dei menu si riferiscono al flusso di lavoro attuale di Metashape Professional 2.3; le opzioni esatte potrebbero variare leggermente a seconda delle versioni del software e dei sistemi di ripresa.

Indice

• Cosa si ottiene davvero con la mappatura termica tramite droni
• Immagini termiche RGB contro immagini termiche radiometriche
• Pianificazione delle missioni per le campagne di rilevamento in RGB e nell’infrarosso
• Preparazione e verifica del set di dati
• Scegliere un flusso di lavoro sincronizzato o con voli separati
• Flusso di lavoro A: telecamere RGB e termiche sincronizzate
• Flusso di lavoro B: immagini RGB e termiche provenienti da voli distinti
• Valori radiometrici, tavolozze e conversione della temperatura
• Controllo qualità e risoluzione dei problemi
• Risultati attesi consigliati
• Domande frequenti

Cos’è la mappatura termica con i droni?

La mappatura termica con droni consiste nel creare una rappresentazione con riferimenti spaziali dei modelli di temperatura superficiale a partire da immagini a infrarossi sovrapposte, acquisite da un velivolo senza pilota. A seconda del sensore e del flusso di lavoro, l’immagine raster finale può contenere valori di temperatura calibrati o apparenti, dati numerici grezzi o semplicemente colori. Questi risultati non sono intercambiabili.

Un ortomosaico termico corregge la prospettiva dell’immagine e proietta le informazioni all’infrarosso su un modello di superficie. Questo permette di confrontare le posizioni, individuare le anomalie e integrare i risultati con livelli CAD o GIS. Tra le applicazioni tipiche ci sono:

• ispezione dei moduli solari e delle infrastrutture elettriche;
• ispezioni di tetti, facciate e involucro edilizio;
• teleriscaldamento e verifica delle condutture;
• ispezione di impianti industriali;
• valutazione del ponte e delle infrastrutture in calcestruzzo;
• irrigazione, stress idrico delle colture e monitoraggio ambientale;
• Indagini su discariche, incendi, energia geotermica e dispersione termica.

Le anomalie termiche sono indicatori che richiedono un’interpretazione. Un’area calda o fredda può essere causata da un difetto, ma può anche derivare dall’ombra, dall’umidità, da materiali diversi, dalla contaminazione della superficie, dal riflesso, dai cambiamenti meteorologici o da un diverso angolo di osservazione. Ad esempio, l’Amministrazione Federale delle Autostrade degli Stati Uniti descrive la termografia a infrarossi come un metodo non distruttivo per rilevare i modelli di temperatura associati alla delaminazione dell’impalcato dei ponti, sottolineando al contempo l’importanza delle condizioni di acquisizione e dello stato della superficie. La sua panoramica tecnica sulla termografia a infrarossi per l’ispezione dei ponti è un riferimento utile per capire sia le possibilità che i limiti di questo metodo.

Immagini RGB, immagini all’infrarosso e dati radiometrici

In questo articolo, per “infrarosso” si intende l’infrarosso termico, di solito l’infrarosso a onde lunghe (LWIR). Non va confuso con la banda del vicino infrarosso usata da molte fotocamere agricole multispettrali. Il vicino infrarosso misura l’energia solare riflessa; l’infrarosso termico rileva la radiazione emessa legata alla temperatura superficiale.

Proprietà	Immagini RGB	Immagini termiche radiometriche
Informazioni principali	Colore e consistenza visibili	Radiazione infrarossa e temperatura apparente
Risoluzione spaziale tipica	Relativamente alta	Di solito molto più bassa
Corrispondenza delle caratteristiche	Spesso efficace su superfici ruvide	Può risultare poco efficace su superfici a temperatura uniforme
Ruolo principale nella fotogrammetria	Allineamento, geometria, DSM o mesh, interpretazione visiva	Mappatura dei profili termici e analisi delle anomalie
Principali rischi di misurazione	Errori di sfocatura, esposizione, calibrazione e georeferenziazione	Tutti i rischi geometrici, oltre a quelli legati all’emissività, ai riflessi, all’atmosfera e alla deriva termica

Un file JPEG termico visualizzato con una tavolozza Iron, Rainbow o White Hot può sembrare ricco di informazioni, ma in realtà contiene solo colori renderizzati. Al contrario, un file radiometrico conserva le informazioni di misurazione per ogni singolo pixel, che possono essere convertite o corrette in base al modello del produttore della termocamera. Assicurati sempre di capire cosa contengono i file prima di elaborarli. L’estensione del file da sola non basta: due immagini che finiscono con .jpg potrebbero contenere metadati radiometrici completamente diversi.

Pianificazione della missione per un rilevamento termico affidabile

La qualità di una mappa termica dipende in gran parte da ciò che viene fatto prima ancora di aprire Metashape. Un flusso di lavoro di elaborazione non può ricostruire dettagli spaziali che il sensore termico non ha mai rilevato, recuperare le sovrapposizioni mancanti o eliminare tutte le ambiguità ambientali.

1. Per prima cosa, definisci la domanda dell’ispezione

Annota l’anomalia minima che deve essere rilevata, l’incertezza posizionale accettabile, se è richiesta la temperatura assoluta e quale decisione verrà presa in base al risultato. Mappare i modelli relativi di caldo e freddo è un compito diverso dal riportare una temperatura superficiale assoluta con un’incertezza specificata.

Per le analisi quantitative, documenta il modello del sensore, lo stato di calibrazione, l’intervallo di temperatura, l’ipotesi di emissività, la temperatura apparente riflessa, la temperatura atmosferica, l’umidità relativa, la distanza tra la termocamera e il bersaglio, il vento, la copertura nuvolosa e il tempo di acquisizione. I parametri rilevanti variano a seconda della termocamera e dell’applicazione, quindi segui le indicazioni radiometriche del produttore.

2. Calcola il GSD termico, non solo il GSD RGB

La distanza di campionamento al suolo deve essere calcolata separatamente per ogni sensore. Per un’immagine quasi nadirale su un terreno approssimativamente pianeggiante:

GSD ≈ (distanza dal bersaglio × larghezza del sensore) ÷ (lunghezza focale × larghezza dell’immagine)

La forma equivalente con il pixel-pitch è:

GSD ≈ distanza dal bersaglio × passo dei pixel ÷ lunghezza focale

Prendiamo una termocamera con un pixel pitch di 12 µm e una lunghezza focale di 13,5 mm. A una distanza di 50 m dal bersaglio, la sua GSD termica approssimativa è di 4,4 cm/pixel. A 100 m diventa di circa 8,9 cm/pixel. Questi valori indicano la distanza di campionamento, non la precisione posizionale né la dimensione minima dei difetti rilevabili. Le cifre riportate si basano sulle specifiche pubblicate per la termocamera radiometrica DJI Zenmuse H30T, puramente a titolo di esempio.

Una fotocamera RGB ad alta risoluzione montata sullo stesso carico utile può avere una GSD molto più piccola. Esportare l’ortomosaico termico finale con la dimensione dei pixel RGB non aggiunge ulteriori dettagli termici; si tratta semplicemente di un ricampionamento delle misurazioni a risoluzione inferiore. Per una spiegazione completa, dai un’occhiata alla nostra guida sulla distanza di campionamento al suolo (GSD) nella pianificazione dei rilievi con i droni.

3. Usa una sovrapposizione sufficiente e una geometria della telecamera robusta

Le linee guida generali di Agisoft per l’acquisizione aerea utilizzano come riferimento una sovrapposizione frontale dell’80% circa e una laterale del 60% per le immagini convenzionali. I set di dati termici spesso traggono vantaggio da una maggiore ridondanza, poiché la loro risoluzione e la texture locale sono inferiori. Un punto di partenza pratico per molte missioni di mappatura termica è una sovrapposizione frontale intorno all’85% e una laterale tra il 75 e l’80%, a condizione che la velocità di volo e l’intervallo tra le immagini continuino a produrre fotogrammi nitidi e validi.

Queste percentuali non sono specifiche universali. I grandi tetti uniformi, l’acqua, la vegetazione, i materiali riflettenti e le scene con motivi ripetitivi potrebbero risultare difficili da acquisire anche con un’elevata sovrapposizione. Una griglia incrociata può rafforzare la geometria dei blocchi, mentre per le facciate, gli elementi dei ponti e le strutture industriali complesse potrebbero essere necessarie immagini oblique. Dai un’occhiata alla nostra guida dettagliata su frontlap e sidelap per Agisoft Metashape quando pianifichi la missione.

4. Mantieni stabili le condizioni di acquisto

Le condizioni termiche possono cambiare mentre il drone è in volo. Il passaggio delle nuvole, l’irraggiamento solare, il vento, l’umidità, i cicli degli impianti di climatizzazione e le ombre in movimento possono alterare la temperatura superficiale più rapidamente di quanto ci voglia per completare la missione. Questo crea differenze concrete tra le immagini sovrapposte che nessun algoritmo di unione delle immagini riesce a eliminare completamente.

• Scegli l’intervallo di tempo in base al fenomeno fisico che stai studiando.
• Evita la pioggia, le superfici bagnate e i cambiamenti rapidi delle condizioni di nuvolosità, a meno che l’oggetto dell’indagine non sia proprio la reazione all’umidità.
• Lascia che il sensore termico si stabilizzi seguendo le istruzioni del produttore.
• Usa la correzione del campo piatto come specificato per il carico utile e prendi nota di quando vengono applicate le correzioni.
• Cerca di mantenere il più possibile costanti la portata della telecamera, la modalità di guadagno e le impostazioni radiometriche.
• Se necessario, riduci la velocità di volo per preservare la nitidezza dell’immagine e la sovrapposizione.
• Effettua misurazioni di riferimento a terra quando la temperatura assoluta è importante.

5. Georeferenziazione di entrambi gli spettri

Le posizioni delle telecamere RTK o PPK possono migliorare il georeferenziamento, ma non eliminano la necessità di una verifica indipendente. Usa punti di controllo rilevati quando la precisione del progetto è importante. Se le telecamere RGB e termiche sono fisicamente separate, gli scostamenti di allineamento e di braccio di leva possono creare uno spostamento visibile, soprattutto a distanza ravvicinata o su superfici con grandi dislivelli.

I bersagli standard dipinti a terra possono essere ben visibili nelle immagini RGB, ma quasi invisibili nelle immagini termiche. I bersagli di controllo termico devono presentare un contrasto infrarosso sufficiente rispetto all’ambiente circostante al momento dell’acquisizione. Prima di completare la missione, verifica che i bersagli siano identificabili nelle immagini grezze di entrambi i sensori. La nostra guida alle impostazioni di precisione della fotocamera per i flussi di lavoro GPS, RTK, PPK e GCP spiega perché è fondamentale disporre di valori di riferimento realistici durante l’aggiustamento del bundle.

Prepara e controlla il set di dati prima dell’elaborazione

Non sovrascrivere mai i file originali della fotocamera. Crea un archivio di sola lettura e lavora su una copia di lavoro verificata. Una struttura chiara delle cartelle evita errori di abbinamento e rende il progetto verificabile:

• 01_RGB_ORIGINAL
• 02_THERMAL_ORIGINAL
• 03_RADIOMETRIC_CONVERTED
• 04_CALIBRATION_AND_REFERENCE
• 05_GCP_AND_CHECKPOINTS
• 06_METASHAPE_PROJECT
• 07_EXPORTS

Prima di importare le immagini, controlla:

1. Il numero di immagini e se ogni esposizione RGB ha la corrispondente immagine termica prevista.
2. Registra i timestamp, l’ordine delle sequenze e i fotogrammi mancanti.
3. Coordinate GNSS, riferimento altimetrico e sistema di coordinate.
4. Dimensioni dell’immagine, profondità di bit, struttura delle bande e metadati della fotocamera.
5. Che si tratti di valori termici radiometrici, dati digitali grezzi o colori visualizzati.
6. Se in qualche processo di conversione i valori di temperatura sono stati mantenuti senza normalizzazione per singola immagine.
7. Fotogrammi sfocati, saturi, danneggiati o con correzione del campo piatto.
8. Unità termica su superfici di riferimento stabili.

Non convertire le immagini radiometriche in normali file JPEG a 8 bit solo per renderle più facili da aprire. Se la conversione è necessaria, usa uno strumento o un SDK supportato dal produttore ed esporta in un formato che conservi i valori quantitativi, il fattore di scala, l’offset, la definizione di NoData e i metadati delle coordinate che ti serviranno in seguito.

Scegli la strategia corretta di elaborazione dei dati RGB e a infrarossi

Tipo di set di dati	Struttura consigliata	Vantaggio principale	Rischio principale
Sensori RGB e termici sincronizzati in un carico utile rigido	Un unico sistema multicamera in un unico blocco	Stazioni telecamera condivise e relazione stimabile tra i sensori	Accoppiamento errato o offset dei sensori
Immagini RGB e termiche acquisite durante voli distinti	Blocchi separati, allineati in un unico sistema di riferimento	Controllo indipendente di ciascun set di dati	Cambiamento di scena e registrazione cross-spettrale meno precisa
Missione singola esclusivamente termica	Un unico blocco di dati termici	Gestione dei dati più semplice	Punti di collegamento deboli e geometria poco dettagliata

Il manuale d’uso di Agisoft Metashape Professional 2.3 conferma il supporto per immagini RGB, termiche e multispettrali, compresi i sistemi multicamera. Descrive inoltre i formati termici come AscTec ARA, WIRIS TIFF e R-JPEG contenenti dati FLIR. Questo non significa che tutte le varianti R-JPEG dei vari produttori vengano decodificate allo stesso modo. Verifica la compatibilità con il tuo specifico sensore e con la versione attuale di Metashape prima di iniziare un progetto di produzione.

Flusso di lavoro A: telecamere RGB e termiche sincronizzate

Di solito questo è l’approccio più efficiente quando i sensori RGB e termici sono montati in modo rigido, vengono attivati insieme e forniscono file accoppiati per ogni stazione di ripresa.

Passo 1: Metti le immagini accoppiate nella giusta posizione

Metti i file di ciascun sensore in una sottocartella separata all’interno di una cartella principale. Le cartelle dovrebbero contenere lo stesso numero di immagini nell’ordine di acquisizione corrispondente. Evita di rinominare o ordinare i file in modo da compromettere la corrispondenza tra le esposizioni RGB e quelle termiche.

Passo 2: Importa come sistema multicamera

1. Apri Metashape Professional e crea un nuovo progetto.
2. Salva il progetto in formato ” .psx ” prima di eseguire elaborazioni complesse.
3. Seleziona ” Workflow” > ” “Add Folder“.
4. Seleziona la cartella principale che contiene le sottocartelle dei sensori.
5. Scegli il sistema multicamera e crea un sensore per ogni sottocartella.
6. Controlla che ogni postazione di ripresa contenga l’immagine RGB e quella termica previste.

Per le fotocamere multisensore supportate i cui metadati vengono riconosciuti, Metashape può organizzare automaticamente le bande. Il flusso di lavoro ufficiale di MicaSense per l’elaborazione dei dati dei sensori in Agisoft Metashape è un utile esempio di organizzazione multicamera basata sui metadati.

Passo 3: Scegli il sensore principale o il canale primario

Usa il canale più nitido e dettagliato come base per l’elaborazione fotogrammetrica. In un carico utile convenzionale RGB più termico, di solito sarà il sensore RGB o pancromatico, piuttosto che il canale LWIR a bassa risoluzione. Agisoft consiglia di scegliere un canale principale che sia nitido e ricco di dettagli. Allo stesso modo, MicaSense consiglia la propria banda pancromatica come canale principale per l’elaborazione dei modelli Altum-PT e RedEdge-P supportati.

Apri Tools >, calibra la fotocamera e verifica:

• il numero e l’identificativo dei sensori;
• dimensioni dell’immagine e numero di pixel;
• lunghezze focali e gruppi di calibrazione;
• quale sensore è configurato come master;
• posizione del sensore slave e offset di rotazione;
• se sia opportuno correggere le compensazioni per questo set di dati.

Se sono disponibili i valori di braccio di leva o di allineamento ottico calibrati in fabbrica, inseriscili con un grado di precisione realistico. Se gli offset vengono stimati durante l’allineamento, verifica la loro stabilità dopo l’ottimizzazione. Un sistema di montaggio della telecamera fisicamente rigido non dovrebbe produrre variazioni eccessive nelle posizioni relative dei sensori.

Passaggio 4: Allinea le immagini

Scegli “Workflow” > “Align Photos“. Un’elevata precisione è un punto di partenza ragionevole per molti progetti di ispezione, quando l’hardware e le dimensioni del set di dati lo consentono. La preselezione generica può accelerare l’abbinamento; la preselezione di riferimento può essere utile quando le coordinate della fotocamera sono affidabili. Non usare ipotesi di riferimento troppo rigide solo perché sono presenti etichette RTK.

Dopo l’allineamento, controlla:

• il numero e la distribuzione delle postazioni delle telecamere allineate;
• componenti della telecamera separati o collegati in modo non completo;
• copertura dei punti di collegamento su tutto il sito;
• residui delle immagini e schemi ricorrenti;
• calibrazione stimata del sensore;
• Spostamento da RGB a termico in corrispondenza di confini ben definiti.

Non andare avanti automaticamente solo perché tutte le foto sono contrassegnate come allineate. Anche un blocco con distorsione interna può comunque produrre un ortomosaico di bell’aspetto.

Passo 5: Aggiungi i comandi e ottimizza le telecamere

Importa i punti di controllo rilevati, assegna il sistema di riferimento coordinato corretto e contrassegna ogni punto in diverse immagini RGB ben distribuite. Se i bersagli sono visibili nelle immagini termiche, verifica la loro posizione anche in quelle. Tieni i punti di controllo indipendenti esclusi dall’ottimizzazione, così da poter misurare l’accuratezza esterna.

Esegui l’ottimizzazione della telecamera utilizzando parametri adeguati al modello della telecamera e alla geometria del blocco. Verifica l’evoluzione dell’errore dei punti di controllo, dei residui della telecamera e dei coefficienti di calibrazione. Ottenere l’errore dei punti di controllo più basso possibile non è l’unico obiettivo; una calibrazione stabile e punti di controllo indipendenti e affidabili sono più importanti.

Passo 6: Crea la geometria partendo dalla fonte più affidabile

Crea la nuvola di punti, la mesh o il modello digitale di elevazione utilizzando principalmente le informazioni di allineamento e profondità ricavate dalle immagini RGB. Le immagini termiche contengono in genere meno dettagli spaziali e non ci si deve aspettare che producano una geometria pari a quella di una fotocamera RGB ad alta risoluzione.

• Usa un DSM per il terreno, i tetti, gli impalcati dei ponti e le superfici approssimativamente orizzontali.
• Usa una mesh 3D per facciate, parti inferiori, tubazioni, impianti industriali e strutture complesse.
• Evita di usare un DTM “bare-earth” per ortorettificare le temperature misurate su edifici, vegetazione o attrezzature.

Passo 7: Crea e controlla l’ortomosaico termico

Scegli la banda termica o il sensore appropriato, seleziona la superficie di proiezione corretta e crea l’ortomosaico. Controlla le linee di giunzione in corrispondenza dei confini termici ad alto contrasto. Le variazioni di temperatura tra le linee di volo potrebbero apparire come strisce o macchie; spesso si tratta di effetti legati all’acquisizione piuttosto che di errori geometrici.

La fusione migliora la continuità visiva, ma può modificare i valori estremi dei pixel in corrispondenza delle giunture. Se la temperatura massima o minima è importante dal punto di vista operativo, conserva i fotogrammi radiometrici originali e confronta i valori dei punti caldi con quelli. Un ortomosaico termico è una sintesi spaziale, non sostituisce le prove fornite dalle immagini originali.

Flusso di lavoro B: immagini RGB e termiche da voli separati

I voli separati sono comuni quando si utilizzano droni o carichi utili diversi. Richiedono un maggiore controllo perché le posizioni delle telecamere non sono sincronizzate e la scena potrebbe cambiare da una missione all’altra.

Passo 1: Elabora il blocco RGB in modo indipendente

Crea un blocco RGB, allinea le immagini, aggiungi elementi di controllo, ottimizza le telecamere e crea il miglior DSM o modello 3D possibile. Consideralo come il riferimento geometrico del progetto. Verificalo con punti di controllo indipendenti prima di utilizzarlo a supporto del prodotto termico.

Passo 2: Lavorare il blocco termico separatamente

Crea un blocco termico separato e importa i file radiometrici originali supportati o le immagini convertite correttamente. Allinea il set termico utilizzando i propri metadati, una sovrapposizione sufficiente e una preselezione adeguata. Un contrasto basso può essere dovuto a telecamere non allineate o ad aree poco definite; aumentare i limiti dei punti chiave non può compensare una scena priva di caratteristiche stabili e distinguibili.

Fase 3: Stabilisci un riferimento comune

Usa lo stesso sistema di coordinate, gli stessi marcatori rilevati e gli stessi punti di controllo indipendenti in entrambi i segmenti. Se la visibilità diretta dei bersagli termici è scarsa, usa elementi geometricamente stabili e identificabili in entrambi gli spettri, oppure bersagli termici appositamente realizzati. L’allineamento dei segmenti tramite marcatori o punti di riferimento permette poi di integrare i set di dati nello stesso quadro di progetto.

L’abbinamento automatico basato sulle immagini tra immagini RGB e LWIR potrebbe non funzionare, poiché lo stesso oggetto può apparire completamente diverso a seconda dello spettro. Non forzare una trasformazione visivamente plausibile senza un controllo misurabile.

Passaggio 4: Usa la superficie RGB convalidata

Se opportuno, importa o duplica la superficie derivata dall’RGB già convalidata nel flusso di lavoro termico e usala per l’ortorettifica. Questo può migliorare il dettaglio spaziale rispetto a una superficie ricostruita solo da immagini termiche a bassa risoluzione. Tuttavia, gli orientamenti delle termocamere devono essere già corretti; un DSM RGB di alta qualità non può correggere termocamere allineate in modo errato.

Fase 5: Misura l’errore di co-registrazione

Controlla lo spostamento tra gli strati RGB e termici in diversi punti indipendenti del sito, comprese diverse quote e i bordi dell’immagine. Uno spostamento orizzontale costante suggerisce un problema legato al sistema di riferimento o al braccio di leva. Uno spostamento che varia in base all’altezza o alla posizione può indicare errori di orientamento, calibrazione, parallasse o del modello di superficie.

Valori radiometrici, tavolozze e conversione della temperatura

Metashape può visualizzare i valori di temperatura utilizzando tavolozze di pseudocolori ed è compatibile con i formati termici supportati. La tavolozza è solo un livello di visualizzazione. Passare da “Iron” a “Rainbow” non modifica la misurazione sottostante, mentre l’esportazione di uno screenshot renderizzato potrebbe eliminare definitivamente le informazioni radiometriche.

Assicurati sempre di:

• l’unità di misura memorizzata nel raster di origine o in quello convertito;
• la scala e l’offset necessari per ottenere la temperatura;
• se i valori indicano la temperatura calibrata, la temperatura apparente o valori numerici;
• come sono stati applicati l’emissività e i parametri atmosferici;
• se vengono identificati i pixel “NoData” e quelli saturi;
• se il mosaico e il ricampionamento alterino la statistica desiderata.

La conversione della temperatura dipende dal sensore. Ad esempio, MicaSense specifica che i dati della banda termica dell’Altum sono memorizzati in centi-Kelvin e fornisce la conversione:

Temperatura (°C) = (valore del pixel ÷ 100) − 273,15

Questa formula non va copiata su sensori non correlati. Consulta la documentazione del produttore per ogni termocamera. Dai un’occhiata alla guida ufficiale di MicaSense su come convertire i valori termici di Altum in gradi Celsius.

Per l’analisi, esporta un GeoTIFF con una profondità di bit adeguata — spesso un intero a 16 bit con scala/offset documentati oppure un numero in virgola mobile a 32 bit — anziché un’immagine colorata a 8 bit. Esporta una mappa stilizzata separata per la comunicazione. Tenere separati i prodotti analitici da quelli di presentazione evita misurazioni accidentali dovute ai colori della tavolozza.

Controllo di qualità di un ortomosaico termico

Un rapporto professionale sulla mappatura termica con drone dovrebbe valutare tre tipi distinti di qualità:

1. Qualità geometrica: quanto sono precisi il posizionamento del modello RGB e della mappa termica.
2. Qualità della co-registrazione: quanto le anomalie termiche coincidono con i corrispondenti oggetti RGB.
3. Qualità radiometrica: quanto i valori dei pixel rappresentano in modo affidabile la temperatura apparente o corretta desiderata.

Tra i controlli consigliati ci sono:

• RMSE dei checkpoint indipendenti e residui individuali;
• grafici dei residui relativi alla posizione e all’orientamento della telecamera;
• offset termico-RGB nei punti di controllo distribuiti;
• ispezione dei telai grezzi per individuare ogni anomalia critica;
• confronto con misurazioni di riferimento dirette o calibrate, se del caso;
• istogrammi e intervalli di valori prima e dopo l’esportazione;
• ispezione dei modelli di cucitura e di linea di volo;
• verifica del sistema di coordinate, del sistema di riferimento verticale, delle unità di misura, della scala e dell’offset;
• documentazione delle condizioni meteorologiche e dello stato del fondo.

Non indicare il GSD termico come precisione di mappatura. Non indicare i residui dei GCP come precisione indipendente quando gli stessi punti sono stati utilizzati per ottimizzare la soluzione. Non etichettare ogni anomalia termica come difetto senza prove a sostegno.

Problemi comuni e misure correttive

Problema	Probabile causa	Azione consigliata
Molte immagini termiche non sono allineate	Bassa risoluzione, sovrapposizione insufficiente, immagini sfocate o metadati errati	Controlla i fotogrammi grezzi e l’abbinamento; usa dati di riferimento più affidabili; ripeti l’acquisizione se mancano dei punti di vista
Lo strato termico è sfalsato rispetto all’RGB	Offset del sensore, discrepanza dei timestamp, parallasse o sistema di coordinate errato	Controlla l’accoppiamento, la calibrazione dell’impianto, il braccio di leva, l’allineamento ottico e i punti di controllo condivisi
Strisce tra le linee di volo	Variazioni del carico solare, del guadagno, della correzione del campo piatto o delle condizioni meteorologiche	Controlla il registro di acquisizione e i fotogrammi sorgente; evita di considerare la variazione radiometrica come un semplice problema estetico di giunzione
I valori di temperatura non sono plausibili	Unità, scala, offset, emissività o conversione errati	Torna ai file radiometrici originali e applica la conversione esatta specificata dal produttore
Gli hotspot scompaiono nel mosaico	Ricaampionamento, fusione o GSD termico grossolano	Controlla i fotogrammi originali; mantieni la risoluzione nativa; valuta l’utilizzo di un prodotto analitico a valore massimo nel GIS
Falsi segnali su metallo, vetro o acqua	Bassa emissività e radiazione riflessa	Cambia la geometria di osservazione, verifica le proprietà del materiale del documento e conferma con un altro metodo
I bordi degli edifici sembrano doppi	Superficie errata, orientamento della telecamera non corretto o parallasse	Usa una mesh derivata dall’RGB o un DSM migliorato e ricontrolla l’allineamento della termocamera

Scegliere un DSM, un DTM o una mesh 3D per la proiezione termica

La superficie di proiezione deve rappresentare le superfici di cui sono state misurate le temperature:

• DSM: adatto a tetti, terreni, chiome vegetali e infrastrutture relativamente orizzontali.
• DTM: da utilizzare solo quando le osservazioni termiche si riferiscono al terreno nudo rappresentato dal DTM.
• Mesh 3D: ideale per facciate, elementi di ponti, impianti industriali e strutture con geometria verticale o a sbalzo.

Un ortomosaico termico proiettato su una superficie sbagliata potrebbe risultare localmente spostato anche se il georeferenziazione complessiva sembra corretta. Per le strutture complesse, usa più piani di ortoproiezione o un modello 3D con texture, invece di forzare ogni superficie in una mappa convenzionale dall’alto verso il basso.

Interpretare le anomalie termiche in modo responsabile

La mappatura termica misura i modelli di radiazione superficiale, non i difetti nascosti direttamente. Per interpretare i risultati, devi conoscere i principi del trasferimento di calore, i materiali, le condizioni operative e la storia ambientale.

Edifici e tetti

Tra le possibili cause ci sono discontinuità nell’isolamento, comportamenti termici legati all’umidità, perdite d’aria o dispersioni termiche attive. Bisogna tenere conto del materiale di copertura, dell’esposizione al sole, del vento e delle condizioni interne dell’impianto di climatizzazione. Materiali di copertura diversi possono presentare temperature apparenti diverse anche se la loro temperatura fisica è simile.

Impianti solari fotovoltaici

Le anomalie termiche possono aiutare a individuare i moduli o le celle che richiedono un’ispezione più approfondita. Per ottenere risultati utili, bisogna tenere conto del carico elettrico, dell’irraggiamento, dell’angolo di osservazione ed evitare i riflessi solari. Il livello RGB aiuta a identificare il modulo esatto e fornisce un contesto utile alle squadre di manutenzione.

Calcestruzzo e impalcati dei ponti

Le discontinuità nel sottosuolo possono influire sulle velocità di riscaldamento e raffreddamento, creando contrasti superficiali in condizioni favorevoli. Umidità, strati di copertura, detriti e la durata dell’acquisizione possono generare immagini fuorvianti. I risultati termici dovrebbero guidare un’ispezione mirata ed essere confermati con adeguati metodi ingegneristici o di prova non distruttiva.

Agricoltura e vegetazione

La temperatura della chioma può aiutare a valutare lo stress idrico e a analizzare l’irrigazione, ma la risposta termica varia anche a seconda della specie, dello stadio di crescita, della radiazione solare, del vento e della struttura della chioma. Le immagini termiche possono essere combinate con indici multispettrali, ma la calibrazione della riflettanza e quella termica rimangono operazioni distinte.

Risultati finali consigliati per un progetto professionale

Un trasferimento completo dovrebbe includere sia le misurazioni originali che i risultati interpretativi:

• immagini RGB e termiche radiometriche originali;
• Progetto Metashape .psx con report di elaborazione;
• Ortomosaico RGB;
• DSM, DTM o mesh utilizzati per l’ortorettifica termica;
• GeoTIFF termico analitico con unità di misura, profondità di bit, scala e offset documentati;
• mappa termica colorata con legenda, tavolozza e intervallo di temperatura fisso;
• Schema di confronto tra immagini RGB e termiche;
• poligoni di hotspot o di anomalia come vettori GIS;
• Rapporto GCP e checkpoint;
• registro delle acquisizioni, compresi i parametri ambientali e radiometrici;
• limiti, incertezze e ispezioni di controllo consigliate.

La mappa termica elaborata non dovrebbe mai essere l’unico file di archivio. Conserva il raster numerico sottostante, così da poter modificare soglie, tavolozze e classificazioni senza dover rielaborare i dati o stimare le temperature in base ai colori.

Riepilogo pratico del flusso di lavoro

1. Definisci l’obiettivo dell’ispezione e la sensibilità termica richiesta.
2. Calcola il GSD RGB e quello termico in modo indipendente.
3. Prevedi una sovrapposizione adeguata, la geometria di volo e i tempi di acquisizione delle termiche.
4. Acquisisci i dati radiometrici originali e le informazioni di riferimento ambientali.
5. Archivia i file sorgente e verifica l’abbinamento delle immagini, i metadati, le unità di misura e la profondità di bit.
6. Importa i sensori sincronizzati come un sistema multicamera oppure elabora i voli separatamente in blocchi distinti.
7. Usa immagini RGB o pancromatiche come fonte geometrica principale, quando è opportuno.
8. Georeferenziazione con livelli di precisione realistici della fotocamera, punti di controllo e punti di verifica indipendenti.
9. Crea un modello DSM o una mesh che rappresenti le superfici misurate.
10. Genera l’ortomosaico termico mantenendo i valori radiometrici.
11. Verifica separatamente la geometria, l’allineamento tra immagini RGB e termiche e l’andamento della temperatura.
12. Esporta i prodotti analitici e di visualizzazione come risultati finali distinti.

Domande frequenti

Agisoft Metashape è in grado di elaborare immagini termiche scattate con i droni?

Sì. Metashape Professional supporta le immagini termiche e i sistemi multicamera. La compatibilità con i metadati radiometrici dipende dal modello specifico della telecamera e dal formato del file. Il manuale attuale menziona esplicitamente AscTec ARA, WIRIS TIFF e R-JPEG con i dati FLIR. Verifica gli altri formati specifici dei vari produttori prima di usarli in produzione.

Le immagini RGB e termiche dovrebbero essere elaborate nello stesso blocco?

Usa un unico blocco multi-camera quando i sensori sono montati in modo rigido, sincronizzati e correttamente abbinati. Usa blocchi separati quando le immagini RGB e termiche provengono da voli diversi o non possono essere abbinate in modo affidabile; in tal caso, allinea entrambi i prodotti tramite un sistema di coordinate e un controllo condivisi.

Quale canale dovrebbe essere quello principale in Metashape?

Di solito si sceglie il canale più nitido, con la risoluzione più alta e più dettagliato — spesso RGB o pancromatico — come fonte principale per l’allineamento e la geometria. Le immagini termiche possono rimanere associate al sistema di telecamere per la generazione e l’analisi dell’ortomosaico.

Un ortomosaico RGB e un ortomosaico termico possono avere la stessa risoluzione?

Possono essere esportati con la stessa dimensione in pixel, ma questo non significa che le loro informazioni spaziali effettive siano uguali. Il livello di dettaglio termico è limitato dal rilevatore, dall’obiettivo, dalla distanza di volo, dalla messa a fuoco, dal movimento e dall’elaborazione. Ricampionare una mappa termica alla GSD RGB crea più pixel, non più dettagli misurati.

Un file JPEG termico contiene sempre i dati relativi alla temperatura?

No. Potrebbe contenere misurazioni radiometriche, metadati specifici del produttore o solo colori renderizzati. Verifica il formato consultando la documentazione della fotocamera e controlla i metadati prima di elaborare le immagini.

Perché l’ortomosaico termico presenta delle giunture visibili?

Le giunture possono derivare da variazioni meteorologiche, irraggiamento solare, stabilizzazione della fotocamera, correzione flat-field, variazioni di guadagno, angolo di visione o variazioni effettive della temperatura della scena. La fusione può nascondere visivamente alcune giunture, ma può anche modificare i valori estremi, quindi controlla prima le immagini originali.

L’RTK può eliminare la necessità di un punto di riferimento termico a terra?

L’RTK migliora il posizionamento della telecamera, ma non verifica la calibrazione della telecamera, l’offset del sensore, il sistema di riferimento verticale né l’allineamento tra immagini RGB e termiche. I punti di controllo indipendenti rimangono il modo migliore per quantificare le prestazioni di posizionamento esterno.

Un ortomosaico termico può dimostrare che una struttura è difettosa?

Non da solo. Serve a individuare anomalie termiche spaziali. Per confermarne la causa potrebbero essere necessarie una valutazione tecnica, rilievi ripetuti, misurazioni a contatto o prove non distruttive complementari.

Raccomandazioni finali

Un flusso di lavoro affidabile con dati RGB e a infrarossi in Agisoft Metashape si basa su tre aspetti distinti:

1. La geometria è corretta?
2. Gli strati RGB e termici sono allineati correttamente?
3. I valori termici hanno ancora un significato fisico documentato?

Se non riesci a rispondere a una di queste domande, il risultato va considerato come esplorativo piuttosto che quantitativo. Una solida geometria RGB, una corretta organizzazione delle telecamere, un georeferenziazione realistica, la conservazione dei dati radiometrici e una validazione indipendente trasformano una raccolta di termogrammi in un prodotto di mappatura termica attendibile.

Per flussi di lavoro più tecnici, dai un’occhiata alla Knowledge Base sulla fotogrammetria di Drone Emotions e ai prossimi webinar su Agisoft Metashape. Se hai bisogno degli strumenti di georeferenziazione, multispettrali, ortomosaici e di misurazione professionale descritti in questa guida, dai un’occhiata ad Agisoft Metashape Professional Edition.

Nota tecnica e di sicurezza: questa guida descrive un flusso di lavoro fotogrammetrico generale. La configurazione dei sensori, le procedure di misurazione termografica, i requisiti aeronautici e gli standard di ispezione devono essere adattati all’attrezzatura, alla giurisdizione e all’applicazione. Le anomalie termiche dovrebbero essere interpretate da professionisti adeguatamente qualificati.