Droni e altezza di scatto: quanto sono affidabili i dati EXIF?

Aprendo i metadati di una fotografia scattata da un drone si trovano coordinate, quota, altezza rispetto al decollo e orientamento della fotocamera, spesso con tre cifre decimali. Viene naturale leggerli come la descrizione esatta del punto da cui è stata scattata l'immagine. Il problema è che un numero scritto al millimetro non è per forza giusto al millimetro. Per capire quanto ci si possa fidare di questi valori ho preso alcune foto che ho scattato io stesso con il mio DJI Mavic 4 Pro durante un volo su Bari, il 3 ottobre 2026, e le ho confrontate con l'orizzonte e con riferimenti visibili nelle immagini. La lezione principale è semplice da dire e meno da applicare: il valore registrato dal drone, il significato che gli diamo e la posizione reale della fotocamera sono tre cose diverse, e vanno verificate una per volta.

EXIF o XMP? Dove stanno davvero i dati

Nel linguaggio comune si dice «dati EXIF» per indicare tutto quello che una foto si porta dietro. Nei droni DJI, però, molti dei campi più interessanti non sono EXIF in senso stretto: stanno nei metadati XMP, in un gruppo che ExifTool chiama XMP-drone-dji. Lì si trovano, fra gli altri, AbsoluteAltitude, RelativeAltitude, GimbalPitchDegree, GimbalRollDegree e GimbalYawDegree (documentazione dei tag DJI di ExifTool).

Per vederli basta una riga:

exiftool -G1 -a -s -XMP-drone-dji:all DJI_0001.JPG

Il fatto che un campo esista e abbia un valore ci dice cosa ha scritto il dispositivo, non quanto sia accurato. E prima ancora dell'accuratezza c'è una domanda più banale, che quasi nessuno si fa: rispetto a cosa è stata calcolata quella quota?

Quota sul mare, altezza dal decollo, altezza dal suolo

Sono tre grandezze diverse, e confonderle è l'errore più comune.

• La quota sul livello del mare (AMSL) colloca il drone rispetto a un riferimento altimetrico.
• L'altezza rispetto al decollo dice quanto il drone è salito dal punto in cui è partito.
• L'altezza sul terreno (AGL) è la distanza verticale dalla superficie che il drone ha sotto in quel momento.

Un esempio concreto: decollo da un terrazzo che sta 20 metri sopra la strada e salgo di altri 10. L'altezza dal decollo è 10 metri, quella dalla strada circa 30. Se poi mi sposto sopra un palazzo, l'altezza dal suolo cambia anche se il drone resta esattamente alla stessa quota.

DJI, nel manuale del Mavic 4 Pro, è piuttosto chiara: l'altezza H mostrata nella vista camera di DJI Fly è misurata dal punto di decollo. Nella sezione sulla Geo-Awareness aggiunge che le zone geografiche possono avere limiti espressi in AMSL o in AGL, e che nessuno dei due è supportato dal Mavic 4 Pro: l'altezza dal decollo può servire come approssimazione, ma può discostarsi dal limite reale e la responsabilità resta di chi pilota (manuale DJI Mavic 4 Pro, pagine 89-90). Attenzione, però: quella frase descrive cosa mostra l'app, non stabilisce di per sé quale riferimento abbia ciascun campo scritto dentro la foto.

Non è una sottigliezza da geodeti. Il limite dei 120 metri della categoria aperta, nel regolamento europeo, si misura dal punto più vicino della superficie terrestre, non dal punto di decollo: chi decolla da una collina e vola verso valle può superarlo senza che il numero sul radiocomando se ne accorga. Ne ho parlato più in dettaglio nella pagina sulle regole dell'aria per i droni.

In sintesi: leggere «40 metri» senza sapere rispetto a cosa equivale ad avere metà dell'informazione.

Perché una quota GNSS può sembrare sbagliata di decine di metri

Il posizionamento satellitare ragiona su un riferimento geometrico, l'ellissoide: nel caso di WGS84 è una superficie matematica che approssima la forma della Terra. Le quote che chiamiamo «sul livello del mare», invece, si riferiscono al geoide, una superficie fisica legata al campo di gravità. Le due superfici non coincidono e la distanza fra loro cambia da luogo a luogo: in certe zone del mondo è di qualche metro, in altre supera ampiamente i quaranta.

La relazione che le lega, descritta fra gli altri dal National Geodetic Survey statunitense (NOAA, Guidelines for Establishing GPS-Derived Orthometric Heights), è:

H ≈ h − N

dove H è la quota ortometrica (quella «sul mare»), h l'altezza ellissoidica e N l'ondulazione del geoide in quel punto. Per applicarla bisogna scegliere un modello di geoide coerente con il dato di partenza: EGM96, EGM2008 o, in Italia, il modello ITALGEO dell'Istituto Geografico Militare non danno esattamente lo stesso valore, e la differenza fra un modello e l'altro può valere qualche decimetro.

Prima di fare qualunque conto, però, c'è un passaggio che si salta troppo spesso: bisogna accertarsi che il valore registrato sia davvero ellissoidico. Il nome AbsoluteAltitude da solo non dice quale riferimento o quale procedimento abbia usato il firmware, che può combinare GNSS, barometro e correzioni proprie. Sottrarre il geoide a un numero che è già stato corretto significa introdurre un errore nuovo, non toglierne uno vecchio.

Il caso di Bari: 45 metri nei metadati, quasi a livello del mare

In una delle foto analizzate i metadati riportavano questi valori:

Ero sul lungomare e sono decollato da un punto che stimo attorno a un metro sul livello del mare; la foto è stata scattata quando il drone era appena due metri e mezzo più in alto. Leggere il primo numero come «45 metri sopra il mare» avrebbe prodotto una ricostruzione semplicemente incompatibile con la scena.

Nel punto considerato l'ondulazione del geoide secondo EGM96 risultava di +45,926 metri. Se si assume che il valore assoluto sia ellissoidico, la conversione dà:

45,075 − 45,926 = −0,851 m

Il risultato è compatibile con l'ipotesi che quei 46 metri circa siano una differenza di riferimento, ma non dimostra che la fotocamera fosse sotto il livello del mare. La conversione cambia il riferimento del numero; non ne corregge gli errori e non ne verifica l'origine. Un valore negativo di quasi un metro, per un drone che vola sopra la banchina, è proprio il genere di risultato che dovrebbe far venire dubbi invece di chiudere il discorso.

Va detto anche il limite di quello che sto scrivendo: ho i file originali e le coordinate, ma non una quota del punto di decollo misurata sul posto con uno strumento indipendente. Anche il metro sul livello del mare è una mia stima. Questi numeri sono quindi il risultato di un'analisi, non una certificazione della posizione.

Si può ricavare la quota del punto di decollo?

Sulla carta è una sottrazione:

quota del decollo = quota della fotocamera − altezza relativa

Funziona se i due dati sono compatibili e abbastanza accurati, ma non può rendere preciso un valore di partenza incerto. Nel caso analizzato:

45,075 − 2,564 = 42,511 m

Applicando anche la correzione ipotizzata del geoide si arriva a circa −3,4 metri, che non torna con la quota da cui so di essere decollato. La conclusione che mi sento di trarre è circoscritta: da questi metadati non esce una stima attendibile della quota di decollo. Non vuol dire che sia impossibile determinarla: vuol dire che servono un rilievo indipendente o dati di qualità diversa.

L'altezza relativa: utile, ma da controllare

L'altezza riferita al decollo è spesso il dato più comodo per ricostruire un volo, perché non richiede di conoscere in anticipo la quota del punto di partenza. Nei quattro scatti esaminati la differenza fra quota assoluta e relativa restava praticamente costante:

Un millimetro di scarto in undici minuti di volo. È una coerenza interna notevole, ma non è una verifica indipendente: è proprio quello che ci si aspetta se i due campi condividono la stessa componente variabile e differiscono solo per un riferimento iniziale fisso. Un errore comune ai due, in quella sottrazione, sparisce e non lo si vede più.

Per avere un riscontro esterno ho usato il fanale all'estremità del molo Sant'Antonio, nel porto vecchio, visibile in una delle foto. Il procedimento ha dato una quota della fotocamera di circa 8,1 metri; togliendo l'altezza relativa di 6,204 metri si ottiene un decollo a circa 1,9 metri, vicino alla mia stima. È un buon segnale, ma dipende dalle altezze di riferimento scelte, dai punti individuati nell'immagine e dal modello della fotocamera.

Ed ecco un dettaglio che mostra quanto conti la scelta del riferimento: la scheda della Marina Militare per il segnalamento n. 3742 riporta per lo stesso fanale una torre alta 14 metri e un piano focale a 17 metri sul livello del mare. Sono due numeri diversi per due punti diversi della stessa struttura, e usare l'uno al posto dell'altro sposta il risultato di tre metri prima ancora di cominciare il calcolo.

Conta anche dove guarda la fotocamera

Per ricavare distanze o dislivelli da una fotografia la quota non basta: bisogna ricostruire la direzione dei raggi che hanno formato l'immagine. Entrano in gioco inclinazione e rollio della fotocamera, focale, centro ottico, distorsione dell'obiettivo e qualunque trasformazione applicata al file.

In uno degli scatti l'orizzonte marino osservato non coincideva con quello previsto dal valore di GimbalPitchDegree: lo scarto stimato era di circa 1,34 gradi, presente anche nel file originale, non post-prodotto. Sembra poco, ma a cento metri di distanza un grado e un terzo corrisponde a più di due metri in verticale.

Questo dice che c'è un'incoerenza fra l'immagine e il modello costruito dai metadati, ma non dice da dove venga. Una delle ipotesi rimaste aperte riguarda la focale effettiva. Per questo trovo importante essere chiari su un punto: l'orizzonte è un ottimo controllo geometrico, ma da solo non prova che i metadati siano sbagliati, né tantomeno alterati. Prima di dare la colpa al gimbal vanno esclusi tutti gli altri parametri.

Anche ritagli e rotazioni vanno trattati con attenzione, perché cambiano le coordinate dei punti nell'immagine. Una foto ruotata si può ancora misurare, ma la rotazione deve entrare nella ricostruzione.

Misurare da una fotografia richiede riferimenti verificabili

Con due punti di altezza nota e gli angoli sotto cui li vede la fotocamera si possono stimare distanza e posizione del punto di scatto. La formula c'è; il problema è scegliere i punti. La cima di una torre, il piano focale di un fanale e il bordo superiore di una lanterna hanno quote diverse, e confonderli vuol dire mettere l'errore dentro il calcolo prima di averlo iniziato.

Lo stesso vale per i modelli altimetrici. Copernicus DEM, per esempio, è un modello digitale di superficie: comprende edifici, infrastrutture e vegetazione, quindi non restituisce la quota del suolo in un punto preciso. In più usa come riferimento verticale EGM2008, cosa da tenere presente quando lo si confronta con altri dati (descrizione di Copernicus DEM, documentazione sul riferimento verticale). Un valore cartografico aiuta a scoprire un'incoerenza grossolana, ma non certifica l'altezza di un molo o di un marciapiede.

E nei video?

Tutto quello che ho scritto riguarda le fotografie: sui video non ho fatto controlli equivalenti e non ho niente di sperimentale da aggiungere. Posso solo dire cosa andrebbe verificato. ExifTool documenta campi di quota e assetto anche nei metadati video di diversi modelli DJI, ma la loro presenza non garantisce che ogni fotogramma abbia una misura propria e perfettamente sincronizzata. Bisogna controllare la corrispondenza temporale fra telemetria e fotogrammi, la frequenza con cui i dati vengono registrati e le trasformazioni introdotte dalla stabilizzazione elettronica, che per definizione sposta e ruota l'immagine.

Le conclusioni ottenute sulle foto, quindi, non si trasferiscono automaticamente ai video.

Come scrivere correttamente un'altezza

Una frase come «la fotografia è stata scattata a 45,075 metri di quota» lascia impliciti tre aspetti: il riferimento, l'origine del valore e la sua accuratezza. Una formulazione più onesta, che uso anche quando devo mettere questi dati per iscritto, è questa:

I metadati della fotografia riportano AbsoluteAltitude = 45,075 m e RelativeAltitude = 2,564 m. Il secondo valore indica l'altezza registrata rispetto al punto di decollo. Il riferimento verticale e l'accuratezza del primo vanno verificati prima di interpretarlo come quota sul livello del mare.

Se poi si applica una conversione o si fa una ricostruzione geometrica, vanno dichiarati anche il modello usato, le ipotesi e i riferimenti di controllo. Mi aiuta tenere separate tre categorie:

• dato registrato: il valore così come compare nel file;
• dato derivato: il risultato di una conversione o di un calcolo;
• dato verificato: il risultato confrontato con un riferimento indipendente, con un'incertezza dichiarata.

Una lista di controllo prima di fidarsi di una quota

1. Leggere i campi con ExifTool, compreso il gruppo XMP-drone-dji, conservando il file originale e la sua impronta hash.
2. Stabilire per ciascun campo il riferimento: decollo, ellissoide, geoide o suolo.
3. Controllare la coerenza interna fra scatti dello stesso volo, sapendo che non sostituisce una verifica esterna.
4. Cercare almeno un riferimento indipendente: un punto quotato, un manufatto con altezza documentata, l'orizzonte marino.
5. Prima di attribuire uno scarto ai metadati, verificare focale, distorsione, ritagli e rotazioni.
6. Riportare i risultati distinguendo dato registrato, derivato e verificato.

I metadati dei droni sono una fonte preziosa per interpretare una fotografia e ricostruire un volo. Per usarli come base di una misura, però, bisogna sapere a cosa si riferiscono e quanto sono accurati. Le cifre decimali descrivono il formato del numero; la fiducia nel risultato viene dai controlli.

Se devi analizzare foto o video di un drone per una perizia, una contestazione o semplicemente per capire cosa è successo durante un volo, puoi aprire un ticket e ne parliamo.