Ripensare il ripristino: come avviene la fotogrammetria dei coralli

"Dieci metri per cinque non sembrano molti, ma è un'area piuttosto ampia quando si nuota avanti e indietro, su e giù e poi trasversalmente", spiega Kate Craggs. Ma perché mai stava nuotando a scacchiera? La risposta in una sola parola sarebbe "fotogrammetria", ma se avete seguito la storia della nostra collaborazione con Coral Spawning International e Nature Seychelles, saprete che la vera risposta è molto più avvincente.

Non lasciatevi scoraggiare dal nome: la fotogrammetria è davvero affascinante e lo è ancora di più quando viene applicata alle barriere coralline delle Seychelles. "Consiste nello scattare moltissime fotografie e poi unirle tra loro utilizzando un software di elaborazione immagini", spiega il dott. Jamie Craggs. "Il software sovrappone le immagini scattate, consentendo poi di combinare tutte queste immagini bidimensionali in una vista tridimensionale."

Già da questa breve spiegazione si può probabilmente intuire perché sia uno strumento così utile per il dott. Craggs e i suoi colleghi scienziati marini: permette loro di trasferire tutto il lavoro svolto sott'acqua sulla terraferma per esaminare, valutare e, soprattutto, misurare ogni aspetto delle barriere coralline che stanno cercando di ripristinare. Nel tempo, possono anche constatare chiaramente l'impatto del loro lavoro, al di là della bellezza della crescita dei coralli. In pratica, però, la fotogrammetria avviene proprio alla fine del processo e, come ha detto Kate, può essere molto impegnativa.

"Abbiamo selezionato sei aree da studiare nella Cousin Island Special Reserve. In tre di queste abbiamo posizionato un telone sulla barriera corallina e poi abbiamo iniettato nuove larve di corallo al di sotto di esso per favorire l'insediamento in quell'area", spiega il dott. Craggs. Kate e il team di Nature Seychelles hanno quindi misurato meticolosamente ciascuna di queste aree, utilizzando delle corde per creare delle linee di transetto e posizionando dei marcatori di scala, in modo tale da avere dei punti di riferimento per la misurazione. "Ogni marcatore ha uno schema codificato univoco che permette al software di fotogrammetria di riconoscere e scalare con precisione il modello 3D in un secondo momento", aggiunge il dott. Craggs. Una volta completate le immersioni di misurazione, inizia l'immersione fotografica.

Ogni centimetro dell'area deve essere catturato dalla fotocamera, e non è così semplice come potrebbe sembrare. "È un lavoro difficile perché non si possono prevedere le correnti e le onde", spiega Kate. "Quindi, cercare di mantenere una velocità e un'altezza costanti sopra la barriera corallina è stato complicato. Con coralli di diversa altezza, bisogna regolare costantemente la profondità mentre si nuota sopra di essi con la fotocamera." La precisione è fondamentale, quindi disporre delle attrezzature giuste fa la differenza.

La dottoressa utilizza un obiettivo grandangolare su una Canon EOS R5 Mark II inserita all'interno di una custodia impermeabile e, come ci si potrebbe aspettare, le immagini che scatta, una al secondo, sono nitide, precise e con colori accurati. "Ci offre un livello di dettagli straordinario", aggiunge il dott. Craggs. "E questo è davvero entusiasmante". Ma non si tratta solo di immagini belle da vedere. I dettagli fini forniscono anche caratteristiche distintive, migliorando la precisione della ricostruzione. Come spiegato dal dott. Craggs, la prima cosa da fare è unire i dettagli e creare quella che viene chiamata una "nuvola di punti sparsa". È una sorta di bozza grezza composta da punti, ognuno dei quali rappresenta una caratteristica della barriera che compare in più immagini sovrapposte. Questo permette al software di calcolare la forma di base dello spazio. In questa fase ci sono pochi dettagli, da qui il termine "sparsa".

"Quindi applichiamo alcuni filtri per creare la "nuvola di punti densa", che genera molti più punti, spesso milioni, e fornisce molte più informazioni. Infine, creiamo la "mesh" che collega i gruppi di punti e conferisce al modello 3D la sua texture superficiale." Raggiungere questo risultato richiede uno sforzo computazionale molto intenso ma, ingrandendo l'immagine, si possono osservare i coralli con dettagli straordinari. "Possiamo arrivare fino a un paio di millimetri di diametro, ottenendo così una risoluzione incredibile. La qualità è così elevata che i bordi sono chiaramente definiti e ciò renderà i nostri metodi di misurazione ancora più accurati."

Pensare che misurare la crescita dei coralli significhi semplicemente dire "sì, è cresciuto" o "no, non è cresciuto", è un grosso sbaglio. La fotogrammetria è uno strumento fondamentale per il monitoraggio di ciascuna delle sei aree e aiuta il dott. Craggs e gli scienziati marini di Nature Seychelles a seguire e a comprendere cosa sta accadendo: se i coralli si sono adattati al nuovo ambiente, i tassi di sopravvivenza e l'evoluzione della forma, delle dimensioni e della struttura della barriera corallina. Viene utilizzata insieme ad altre misurazioni, come la qualità e la temperatura dell'acqua o la penetrazione della luce, per delineare un quadro dello stato di salute della barriera corallina nel tempo.

La fotogrammetria fornisce anche un altro metodo importante per effettuare confronti nel tempo. I rendering 3D possono essere "appiattiti" e trasformati nel cosiddetto "ortomosaico". È qui che entrano in gioco i marcatori di scala codificati, posizionati da Kate e i suoi colleghi subacquei in ciascuna area di misurazione. "Questi servono a garantire che tutto sia allineato correttamente per creare un'immagine bidimensionale da centinaia di fotografie", spiega il dott. Craggs. Le aree di misurazione sono una presenza permanente sulla barriera corallina, poiché permettono al team di acquisire periodicamente repliche della "mappa piatta". "In questo modo possiamo sovrapporle e misurare direttamente la crescita di una porzione di corallo nell'arco di sei mesi, un anno o più."

Kate e il team di Nature Seychelles ripeteranno regolarmente questa attività, nuotando su e giù, da sinistra a destra, fotografando metodicamente le sei aree di coralli, in metà delle quali sono state introdotte delle larve aggiuntive. "Potremo quindi ingrandire l'immagine, individuare i nostri coralli appena nati e iniziare il processo di misurazione", dichiara il dott. Craggs. "In definitiva, l'obiettivo principale è quello di estrarre i dati, analizzarli e, se necessario, modificare il nostro approccio. Si tratta di provare, testare, modificare e migliorare, in modo continuo."

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