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topografia 1 cartografia - ISIS Via Ivon de Begnac

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CARTOGRAFIA.UNO


IntroduzioneProcesso cartograficoSistemi di riferimento, datum e coordinateEquazioni <strong>de</strong>lla cartaDa 3D a 2D ?Deformazioni cartograficheProiezioniIndiceCarte di Gauss, UTMIl sistema italiano Gauss – Boaga. UTM Roma 40Il sistema europeo. UTM ED 50Il sistema mondiale. UTM WGS 84Differenze fra sistemiClassificazione <strong>cartografia</strong>Rappresentazione simbolica o reale ?Cartografia numerica


La <strong>cartografia</strong> è la scienza che si propone di <strong>de</strong>scrivere lasuperficie fisica <strong>de</strong>lla Terra, con rappresentazioni grafiche<strong>de</strong>finite carte. Le tecniche di rappresentazione variano conl’estensione <strong>de</strong>l territorio che <strong>de</strong>ve essere rappresentato e conIntroduzionele finalità <strong>de</strong>lla rappresentazione. La tradizionale produzionecartografica è resa su supporti cartacei, ma con lo sviluppo<strong>de</strong>ll’informatica a questo tipo di <strong>cartografia</strong> si è affiancata la<strong>cartografia</strong> numerica o digitale: in questo caso ad ogni puntorappresentato in carta sono associati codici elettronicimemorizzati su supporti ottici o magnetici


La rappresentazione cartografica è ridotta in quanto, non èpossibile <strong>de</strong>scrivere la superficie <strong>de</strong>lla Terra nelle dimensionireali, ma solo ricorrendo a un opportuno fattore di scala.È simbolica in quanto tutti gli elementi in essa rappresentati sonoIntroduzione<strong>de</strong>scritti con segni convenzionali, che spesso possono nonriprodurre l’esatta forma.Infine benché la <strong>cartografia</strong> possa sembrare una scienza esatta,ogni rappresentazione risulterà sempre approssimata, in quantola superficie sferica <strong>de</strong>lla Terra non sarà mai riproducibile conesattezza su di un piano senza dare luogo a <strong>de</strong>formazioni


Il processo cartografico consiste nei seguenti passi: acquisizione <strong>de</strong>l dato (rilievo) mediante osservazioni dirette sul terreno o suimmagini <strong>de</strong>l terreno (<strong>topografia</strong>, fotogrammetria); in questa fase <strong>de</strong>vono esserearchiviate informazioni sul posizionamento <strong>de</strong>i punti e sulla codifica <strong>de</strong>gli oggettiIl processocartograficoarchiviati. scelta <strong>de</strong>l sistema di riferimento (approssimazione <strong>de</strong>lla superficie terrestre,tipo di ellissoi<strong>de</strong> prescelto, scelta <strong>de</strong>l sistema di coordinate) scelta <strong>de</strong>lla rappresentazione cartografica, cioè <strong>de</strong>lle equazioni matematiche checonsentono di "proiettare" la superficie terrestre nel piano <strong>de</strong>lla carta o sulloschermo.


L’impossibilità di rappresentare globalmente sul piano la superficieterrestre senza <strong>de</strong>formazioni ha indotto i cartografi a <strong>de</strong>finire sistemilocali, validi in <strong>de</strong>terminati contesti, al fine di limitare le <strong>de</strong>formazionistesse. L’attenzione si è concentrata, oltre che sulla scelta <strong>de</strong>llaproiezione più adatta, su quella <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong> più appropriato. SonoSistemi diriferimentoDatumstati così proposti vari tipi di ellissoi<strong>de</strong>, in certi casi opportunamenteorientati per ren<strong>de</strong>rli tangenti al geoi<strong>de</strong> nel punto centrale <strong>de</strong>l campocartografico di interesse (punto di emanazione). È convenzionalmente<strong>de</strong>nominato DATUM, l’insieme <strong>de</strong>i parametri che individuano il sistemadi riferimento, di solito l’ellissoi<strong>de</strong>, <strong>de</strong>finito dai suoi semiassi, dallaposizione spaziale e dal suo orientamento. Nell’ambito di uno stessoDatum possono essere utilizzate svariate proiezioni e tutte letrasformazioni di coordinate ad esse associate


Sistemi diriferimentoDatum


Sistemi diriferimentoDatum


La posizione di un punto sull’Ellissoi<strong>de</strong> può essere<strong>de</strong>terminata fornendo il valore <strong>de</strong>l parallelo e <strong>de</strong>lmeridiano a cui appartiene. Per individuare ilparallelo sarà sufficiente conoscere la latitudinegeografica, cioè l’angolo φ formato dalla normaleSistemi di coordinateGeograficheper il punto e il piano equatoriale. Tale angolo èpositivo se il punto si trova tra l’equatore e il polonord, negativo se si trova tra equatore e polo sud.Il meridiano è invece individuato dalla longitudinegeografica, cioè dall’angolo λ che si forma tra ilpiano contenente il meridiano passante per ilpunto e il piano per il meridiano assunto comeorigine, passante per Greenwich


origine <strong>de</strong>lle coordinate coinci<strong>de</strong>nte con il centro di massa <strong>de</strong>lla Terra asse Z diretto verso il Polo Nord asse <strong>de</strong>lle X è l’intersezione tra il meridiano zero (quello passante per Greenwich) conil piano equatoriale l’asse <strong>de</strong>lle Y completa una terna ortogonale <strong>de</strong>strorsa e giace sul piano equatorialeZSistemi di coordinateGeocentrichePOZ pXY pP’Y


X = NordQ.4Q.1T (- ; +)E PP (+ ; +)N PSistemi di coordinatePiane0Y = EstR (+ ; -)S (- ; -)Q.3Q.2


Con l’espressione equazioni <strong>de</strong>lla carta o equazioni di rappresentazione,si fa riferimento a quelle relazioni che fanno corrispon<strong>de</strong>re a unqualsiasi punto <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong> di coordinate geografiche note, latitudineφ e longitudine λ, un punto preciso <strong>de</strong>lla carta con coordinaterettangolari X = Nord ed Y = Est.X = fx (φ, λ) Y = fy (φ, λ)Le equazioni <strong>de</strong>llacartaÈ possibile anche il passaggio inverso dalle coordinate cartografiche allecoordinate geograficheφ = f φ (X, Y) λ = f λ (X, Y)Si <strong>de</strong>ve prestare molta attenzione al fatto che, nelle rappresentazionicartografiche, l’ascissa e l’ordinata sono rispettivamente espresse conY (Est) e X (Nord)


Il problema di rappresentare la superficie fisica <strong>de</strong>lla Terra sul piano <strong>de</strong>lfoglio è complesso. La prima difficoltà è dovuta al fatto che si <strong>de</strong>ve passareda una superficie tridimensionale (la Terra) a un oggetto piano (la carta).Questo problema è in parte superato utilizzando tecniche che permettonoquesta trasformazione: le proiezioni.da 3D a 2D ??Le parti di superficie terrestre che vengono rappresentate <strong>de</strong>vono essere ilpiù possibile fe<strong>de</strong>li alla realtà , sebbene alcune <strong>de</strong>formazioni siano inevitabili.


Esistono tre tipi di <strong>de</strong>formazioni: lineare, angolare, superficiale, <strong>de</strong>finite darispettivi moduli:modulo di <strong>de</strong>formazione areale (μ): si ottiene dal rapporto tra l’area di unasuperficie misurata sulla carta e la corrispon<strong>de</strong>nte area misurata sull’ellissoi<strong>de</strong>.Se μ = 1, cioè se risultano inalterate le aree, la carta è <strong>de</strong>finita Equivalente.Le <strong>de</strong>formazionicartografichemodulo di <strong>de</strong>formazione angolare (δ): ottenuto dalla differenza di un qualsiasiangolo misurato sulla carta e il corrispon<strong>de</strong>nte angolo misurato sull’ellissoi<strong>de</strong>. Seδ = 0 la carta è <strong>de</strong>finita Conforme o Isogonica.modulo di <strong>de</strong>formazione lineare (m): si ottiene dal rapporto tra la lunghezza di unsegmento misurato sulla carta (moltiplicato per il fattore di scala) e lacorrispon<strong>de</strong>nte lunghezza reale misurata sull’ellissoi<strong>de</strong>. Se m = 1, la carta è<strong>de</strong>finita Equidistante.


Si <strong>de</strong>finisce proiezione l’operazione di trasporto e di riproduzione <strong>de</strong>lreticolato sferico su una superficie piana. Le proiezioni possono avere o menole seguenti proprietà: Equivalenza: le aree <strong>de</strong>lle maglie rappresentate risultano proporzionali allecorrispon<strong>de</strong>nti aree misurate sulla superficie terrestre. Si mantengono quindiProiezioniinalterati i rapporti tra le aree ma non le figure che risultano <strong>de</strong>formate Conformità o isogonia: gli angoli misurati tra le intersezioni fra meridianie paralleli rimangono inalterati sulla carta; ciò comporta però l’impossibilità dirispettare la proporzione tra le distanze Equidistanza: tutte le distanze misurate sulla carta sono proporzionali allecorrispon<strong>de</strong>nti distanze misurate sul terreno


Poiché una proiezione non potrà posse<strong>de</strong>re contemporaneamentepiù di una di tali proprietà, essa dovrà essere scelta in baseall’uso a cui la carta è <strong>de</strong>stinata. Non esiste una carta in cui m =Proiezioni1, δ = 0, μ =1. Nella pratica si cerca di realizzare una carta con ilmiglior compromesso possibile tra i tre moduli, ovvero chepresenta tutte e tre le <strong>de</strong>formazioni, ma con valori minimi. Unacarta di questo tipo e <strong>de</strong>finita Afilattica.


Possono essere:Proiezioni prospettiche se la superficieterrestre è proiettata su una superficieProiezionipianaProiezioni per sviluppo se le parti <strong>de</strong>llasuperficie terrestre vengono proiettate suuna superficie avvolgente di sviluppo, (peresempio un cono o un cilindro)


Le proiezioni prospettiche possono essere classificate in base alla posizione <strong>de</strong>lpiano su cui vengono proiettati i punti e in funzione <strong>de</strong>lla posizione <strong>de</strong>l centro diproiezione. Per la posizione <strong>de</strong>l piano possono essere: - polari se il piano è tangenteai poli; - equatoriali, se il piano è tangente all’equatore; - oblique, se il piano èinclinato rispetto all’asse di rotazione terrestre.ProiezioniprospetticheIn funzione <strong>de</strong>l centro di proiezione si hanno proiezioni: - centrografiche, se ilpunto di proiezione coinci<strong>de</strong> con il centro <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong>; - stereografiche, se ilpunto si trova sulla superficie <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong> opposto al piano di rappresentazione;- scenografiche, se il punto è esterno; - ortografiche, se il punto è postoall’infinito con i punti proiettati perpendicolari al piano di rappresentazione


Nelle proiezioni per sviluppo, i punti <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong> vengono proiettati suun cilindro o su un cono che possono essere tangenti o secantiall’ellissoi<strong>de</strong>. Cilindri e coni sono poi sviluppati su di un piano. Le proiezioniper sviluppo possono essere:Dirette o normali: se l’asse <strong>de</strong>l cilindro o <strong>de</strong>l cono coinci<strong>de</strong> con l’asseProiezione persviluppopolare terrestreTrasverse: se l’asse <strong>de</strong>l cilindro o <strong>de</strong>l cono è normale all’asse polareterrestreOblique: se l’asse <strong>de</strong>l cilindro o <strong>de</strong>l cono è inclinato di un angolo qualsiasirispetto all’asse polare terrestre


Proiezione persviluppoProiezione conica<strong>ISIS</strong> “<strong>Via</strong> Yvon <strong>de</strong> <strong>Begnac</strong>, 6 Ladispoli _ Prof. Dagore Ristorini


Nelle proiezioni cilindriche le maglie <strong>de</strong>l reticolo risultanorettangolari. A mano a mano che ci si allontana dal circolo ditangenza si verifica una dilatazione <strong>de</strong>lle aree se il centro diproiezione è posto nel centro <strong>de</strong>l globo.Di conseguenza laProiezione persviluppodistanza tra i paralleli risulterà in aumento proce<strong>de</strong>ndodall’equatore verso i poli. I meridiani sono invece tutte retteparallele equidistanti. La proiezione cilindrica per sviluppo èisogona, cioè mantiene inalterati gli angoli passando dallasuperficie sferica a quella piana <strong>de</strong>lla carta.


È una <strong>de</strong>lle proiezioni cilindriche più utilizzate. Il suo inventore è stato nel 1569l’olan<strong>de</strong>se Kremer, Mercatore in italiano. È una proiezione cilindrica diretta,ottenuta proiettando i punti dal centro <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong> su un cilindro tangenteall’equatore, successivamente sviluppato su di un piano. La rappresentazione èstata poi resa conforme, modificando le equazioni <strong>de</strong>lla carta.Proiezione diretta diMercatoreI meridiani, in questa proiezione sono rettilinei, paralleli ed equidistanti mentre iparalleli sono rettilinei, perpendicolari ai meridiani e posti tra loro a distanzacrescente con l’allontanarsi dall’equatore, cioè con l’aumento <strong>de</strong>lla latitudine. Ilimiti di questa rappresentazione sono l’impossibilità di rappresentare i poli e lamaggiore dilatazione che hanno le regioni di maggiore latitudine rispetto a quellepiù vicine all’equatore.


Proiezione diretta diMercatore


Questo tipo di rappresentazione è una proiezione cilindrica inversa è si ottieneproiettando i punti dal centro <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong> su un cilindro orizzontale tangente a unmeridiano. La proiezione è stata resa conforme modificando le equazioni <strong>de</strong>lla carta.Solo il meridiano tangente al cilindro e l’equatore sono rettilinei e tra loro ortogonali.Con questo tipo di proiezione, il modulo di <strong>de</strong>formazione lineare, aumenta di molto manmano che ci si allontana dal meridiano di tangenza.Proiezione inversa diMercatore oCarta di Gauss


Per passare dall’ellissoi<strong>de</strong> al piano, sono state imposte da Gauss leseguenti condizioni:l'equatore si trasforma nell'asse <strong>de</strong>lle ascisse Est (Y);il meridiano assunto come origine <strong>de</strong>lle longitudini si trasforma nell'asseProiezione inversa diMercatore oCarta di Gauss<strong>de</strong>lle ordinate Nord (X);un arco di lunghezza m sul meridiano origine diventa un segmento diuguale lunghezza sull'asse <strong>de</strong>lle ordinate N;l'angolo formato da due direzioni uscenti da un punto sull'ellissoi<strong>de</strong> èuguale a quello <strong>de</strong>lle corrispon<strong>de</strong>nti direzioni riportate nella carta;il coefficiente di <strong>de</strong>formazione, pur variando da punto a punto, è ugualein tutte le direzioni uscenti da un punto.


Il problema legato alle <strong>de</strong>formazioni lineari puòessere limitato divi<strong>de</strong>ndo il globo in tanti fusi, ognuno<strong>de</strong>i quali è rappresentato su un cilindro tangente almeridiano centrale. In questo modo si può realizzareUTMUniversale Trasversadi Mercatoreuna carta in cui la <strong>de</strong>formazione lineare sia contenutaentro il limite <strong>de</strong>ll’errore di graficismo.Partendo da queste consi<strong>de</strong>razioni, si è giuntiall’utilizzo di una rappresentazione cartografica alivello internazionale, i<strong>de</strong>ale per rappresentare tuttala superficie terrestre. Tale rappresentazione e<strong>de</strong>nominata UTM (Universal Trasverse Mercator)


Nel sistema UTM l’ellissoi<strong>de</strong> è diviso in 60 fusi ognuno <strong>de</strong>lla larghezza di6° di longitudine, numerati da 1 a 60, proce<strong>de</strong>ndo da Ovest verso Est. Ilfuso numero 1 è quello compreso fra 180° e 174° Ovest a partireUTMUniversale Trasversadi Mercatoredall’antimeridiano di Greenwich. L’aggiunta di mezzo grado fornisce lanecessaria zona di sovrapposizione tra fusi adiacenti. Questo tipo dirappresentazione è adottata per latitudini comprese tra – 80° e + 80°(per le calotte polari viene invece utilizzata una proiezione stereograficapolare UPS). L’ellissoi<strong>de</strong> utilizzato per rappresentare la superficieterrestre è quello internazionale di Hayford


Ogni fuso è stato suddiviso in 20 fasce di ampiezza pari a 8° di latitudine ciascuna,individuate da una lettera maiuscola; ciascuna zona, individuata dall’intersezione diun fuso con una fascia, viene ulteriormente suddivisa in quadrati di 100 Km di lato,con rette parallele agli assi N ed E individuati da due lettere maiuscole.Un punto viene i<strong>de</strong>ntificato mediante coordinate alfanumeriche (numero <strong>de</strong>l fuso eUTMUniversale Trasversadi Mercatorelettera <strong>de</strong>lla fascia, coppia di lettere <strong>de</strong>l quadrato ed infine dalle sue coordinatepiane). Nella <strong>cartografia</strong> UTM la coordinata Nord ha origine sull’equatore, mentre,allo scopo di eliminare l'uso <strong>de</strong>i numeri negativi per le ascisse <strong>de</strong>i numeri posti adOvest <strong>de</strong>i rispettivi meridiani centrali, si è ricorso allo spostamento fittizio<strong>de</strong>ll'origine <strong>de</strong>lle ascisse, istituendo una falsa origine e attribuendo ai punti sulmeridiano centrale di ogni fuso un valore convenzionale dalla coordinata Est pari a500 km. Si vengono quindi a <strong>de</strong>terminare le coordinate E (Est) e N (Nord), <strong>de</strong>finiteda: N = y ; E = 500 ± x


A-B QUASICONVEXITY AND IMPLICIT PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS 29Also, the function'( 1 ; 2 ; 3 ) := 1 2 3 + j 1 jsatis…es (6.7), and taking h e := (1; 0; 0) then (0; 0; 1); (0; 0; 1) 2 Z, and we conclu<strong>de</strong>that 0 2 co Z. Note, however, that ' =2 C 1 .(ii) The anisotropic energy <strong>de</strong>nsities ' consi<strong>de</strong>red by Landau and Lifschitz in[16] satisfy property (6.7) with ' 2 C 1 . Note that although 0 =2 co Z, we may stillhave existence of minima for the energy E, as illustrated by the example treated byJames-Kin<strong>de</strong>rlehrer [15] and addressed in the Introduction where h e = Dm 1 and'(m 1 ) = 0. In<strong>de</strong>ed, it is easy to prove that here Z = fm 1 g, and James-Kin<strong>de</strong>rlehrer[15] provi<strong>de</strong> a solution with induced magnetic …eld h m 6= 0.Proof. If 2 Z thenand so'() hh e ; i = () ( ) = '( ) + hh e ; i = '() + hh e ; i ;(6.8) Z f 2 S 2 : hh e ; i 0g; co Z f 2 B(0; 1) : hh e ; i 0g:If h e 6= 0 it follows immediately that 0 =2 int co Z.Assume now that ' satis…es (6.7) and that h i e 6= 0 for all i 2 f1; 2; 3g. If 0 2 co Zthen4X4X0 = t i i ; i 2 Z; t i 0; t i = 1:i=1By (6.7) we have that for i 2 f1; 2; 3; 4g'( i 1; i 2; i 3) he ; ( i 1; i 2; i 3) '( i 1; i 2; i 3) he ; ( i 1; i 2; i 3) = '( i 1; i 2; i 3) he ; ( i 1; i 2; i 3) ;and thus h 1 e i 1 0; more generally(6.9) h j e i j 0 for all j 2 f1; 2; 3g; i 2 f1; 2; 3; 4g:We have0 = hh e ; 0i =i=14X t i he ; iwhich, together with (6.8), yields h e ; i = 0 for all i 2 f1; 2; 3; 4g. In view of (6.9)we now have that h j e i j = 0 for all j 2 f1; 2; 3g; i 2 f1; 2; 3; 4g, hence i = 0 for alli 2 f1; 2; 3; 4g, contradicting the fact that 2 S 2 . We conclu<strong>de</strong> that 0 =2 co Z.Finally, consi<strong>de</strong>r the case where h e 6= 0, and ' 2 C 1 satis…es (6.7). Without lossof generality we assume that h 1 e > 0. We claim that Z fx > 0g, from what itwill follow that co Z fx > 0g, and hence 0 =2 co Z. Let = (x; y; z) 2 Z. Sincei=1'(x; y; z) hh e ; (x; y; z)i '( x; y; z) hh e ; ( x; y; z)i ;by (6.7) we <strong>de</strong>duce that 2h 1 ex 0, i.e. x 0. If x = 0 then there exists a Lagrangemultiplier =2 2 R such thatr (0; y; z) + 2 rjidj2 (0; y; z) = 0;and so@'@x (0; y; z) h1 e = 0:


I quadrati di 100 km sono, a loro volta,suddivisi in quadrati minori di 1 km diUTMUniversale Trasversadi Mercatorelato; disegnati sulle carte topograficheformano il reticolo chilometrico esostituiscono efficacemente il reticologeografico.


UTMUniversale Trasversadi Mercatore


La rappresentazione di Gauss – Boaga è fu adottata in Italia nel 1940 utilizzando comesuperficie di riferimento l’ellissoi<strong>de</strong> internazionale di Hayford. La <strong>cartografia</strong> utilizza,come il sistema UTM, la rappresentazione di Gauss, ma preve<strong>de</strong> unicamente l'utilizzodi due fusi, <strong>de</strong>nominati fuso Ovest e fuso Est, coinci<strong>de</strong>nti approssimativamenterispettivamente con i fusi 32 e 33 <strong>de</strong>l sistema UTM, e aventi rispettivamente imeridiani 9° e 15° ad Est di Greenwich come meridiani centrali.Come punto di emanazione (luogo geometrico origine <strong>de</strong>l Datum in cui la normaleIl sistema italianoGauss – BoagaUTM - ROMA 40all'ellissoi<strong>de</strong> e la verticale al geoi<strong>de</strong> sono coinci<strong>de</strong>nti) per il calcolo <strong>de</strong>lle coordinategeografiche di tutti i vertici <strong>de</strong>lla rete geo<strong>de</strong>tica italiana fu assunto il vertice di RomaMonte Mario (Roma 40), al quale in seguito ad accurate osservazioni astronomiche,erano state attribuite le seguenti coordinate geografiche:φ = 41°55'25”.51 - λ = 12°27'08”.40La rappresentazione Gauss – Boaga differisce da quella di Gauss per l’introduzione diun coefficiente di contrazione, che serve a rimpicciolire tutta la rappresentazione; diconseguenza il modulo di <strong>de</strong>formazione lineare risulta mediamente dimezzato e le<strong>de</strong>formazioni sono uguali o inferiori all’errore di graficismo.


Per ciascun fuso, fu istituita una falsa origine, attribuendo ai punti sul meridianocentrale <strong>de</strong>l fuso Ovest un valore convenzionale pari a 1500 km, ed a quelli sulmeridiano centrale <strong>de</strong>l fuso Est un valore di 2520 km. Si venivano quindi a <strong>de</strong>terminarele coordinate N e E, <strong>de</strong>finite da:Entrambi i fusi: N = YFuso Ovest: E = 1500 ± xFuso Est E: = 2520 ± xIl sistema italianoGauss – BoagaUTM - ROMA 40L’ascissa corrispon<strong>de</strong> alla distanza dal meridiano centrale <strong>de</strong>l fuso, mentre l’ordinatacorrispon<strong>de</strong> alla distanza presa dall’Equatore. In tal modo la prima cifra <strong>de</strong>llacoordinata Est corrispon<strong>de</strong> sempre al numero <strong>de</strong>l fuso ed è quindi pari a 1 per il fusoOvest e a 2 per il fuso Est. Per collegare le rappresentazioni nei due fusi nazionali èstata creata una zona di sovrapposizione esten<strong>de</strong>ndo il fuso Ovest <strong>de</strong>ll'ampiezza di30' in longitudine; in tale zona i vertici trigonometrici sono riferiti sia al fuso Est siaal fuso Ovest, e sulla <strong>cartografia</strong> che rappresenta tale zona vengono impressi iriferimenti <strong>de</strong>i due sistemi. Per consentire poi l'intera rappresentazione <strong>de</strong>l territorionazionale in soli due fusi, anche il fuso Est è stato esteso di 30' in modo dacompren<strong>de</strong>re la Penisola Salentina che altrimenti sarebbe stata rappresentata su unterzo fuso


Il sistema italianoGauss – BoagaUTM - ROMA 40


Il sistema europeoUTM – ED 50Negli anni successivi alla Seconda Guerra Mondiale, le nazioni <strong>de</strong>ll’Europa occi<strong>de</strong>ntale<strong>de</strong>cisero di unificare le loro reti geo<strong>de</strong>tiche fissando a Postdam, una località inprossimità di Berlino, il punto di emanazione per il calcolo <strong>de</strong>lle coordinategeografiche. In particolare, proprio in tale punto venne imposta la coinci<strong>de</strong>nza tra lanormale all'ellissoi<strong>de</strong> e la verticale (normale al geoi<strong>de</strong>). Essendo tale punto diverso daquello adottato dal sistema Roma 40, ci si trova di fronte a <strong>de</strong>gli sfasamenti irregolaritra i due sistemi. Di conseguenza, le coordinate geografiche di Roma Monte Mariohanno subito <strong>de</strong>lle piccole variazioni, risultando di:φ = 41°55'31”.49 λ = 12°27'10”.93Questa differenziazione nell’orientamento <strong>de</strong>ll’ellissoi<strong>de</strong> fa sì che uno stesso punto<strong>de</strong>lla rete italiana presenta coordinate differenti nei due sistemi. Questo nuovosistema i<strong>de</strong>ntificato con il nome di ED 50 (European Datum 1950), ha adottato comemeridiano fondamentale (longitudine 0°) il meridiano di Greenwich. Analogamente alsistema Roma 40, venne istituita una falsa origine, attribuendo ai punti sul meridianocentrale <strong>de</strong>i fusi 32 e 33 un valore convenzionale di + 500 Km, in maniera tale daottenere coordinate sempre positive anche ad ovest <strong>de</strong>l meridiano. Il sistema ED 50ha inoltre in comune con quello di Roma 40 l’ellissoi<strong>de</strong> di riferimento (ovverol’ellissoi<strong>de</strong> di Hayford), la proiezione di Gauss con assi cartesiani rappresentatidall’equatore e dai meridiani.


Al fine di superare le limitazioni connesse alla possibilità di rappresentare soloparzialmente la superficie fisica <strong>de</strong>lla Terra <strong>de</strong>i prece<strong>de</strong>nti sistemi di riferimento qualiil Roma 40 e l’European Datum (ED 50), nel 1984 venne creato un nuovo sistema diriferimento geo<strong>de</strong>tico in grado di coprire tutto il globo terrestre, il World Geo<strong>de</strong>ticSystem 1984 (WGS84). Si tratta di un sistema globale geocentrico, <strong>de</strong>finito attraversoosservazioni spaziali e costituito da una terna cartesiana <strong>de</strong>strorsa con originecoinci<strong>de</strong>nte con il centro di massa <strong>de</strong>lla Terra, l’asse Z diretto verso il polo Nord, l’asseIl sistema mondialeUTM - WGS 84X ortogonale al prece<strong>de</strong>nte e intersecante il meridiano di Greenwich al 1984 e l’asse Ydiretto in modo da completare una terna <strong>de</strong>strorsa


A differenza di altri sistemi di riferimento, che si appoggiano all’ellissoi<strong>de</strong> diHayford, questo nuovo sistema è associato all’ellissoi<strong>de</strong> WGS84, con centro e assicoinci<strong>de</strong>nti con quelli <strong>de</strong>lla terna cartesiana.La rappresentazione piana <strong>de</strong>l sistema WGS84 avviene attraverso il sistemacartografico UTM. Il sistema WGS84 rappresenta normalmente il sistema diIl sistema mondialeUTM - WGS 84riferimento per i posizionamenti effettuati con strumenti GPS e la suarealizzazione su scala mondiale è stata curata dal Dipartimento <strong>de</strong>lla Difesa <strong>de</strong>gliStati Uniti.In Europa, la realizzazione <strong>de</strong>l sistema WGS84 è costituita dall’ ETRS89, mentrein Italia il sistema WGS84 è stato realizzato con l’istituzione <strong>de</strong>lla rete geo<strong>de</strong>ticatridimensionale di alta precisione, <strong>de</strong>nominata IGM95, rilevata con strumenti diposizionamento GPS differenziale.


I due sistemi hanno in comune: L’Ellissoi<strong>de</strong> internazionale di Hayford La proiezione Gauss Gli stessi assi cartesianiDifferenze traRoma 40 e ED 50Differiscono invece per: Punto di emanazione: Monte Mario per Roma 40 e Potsdam per ED 50 Meridiano fondamentale: Monte Mario per Roma 40 e Greenwich per ED 50 False origini <strong>de</strong>lle coordinate EstLa <strong>cartografia</strong> italiana riporta normalmente gli elementi necessari per <strong>de</strong>terminare lecoordinate piane di un punto nei due sistemi di riferimento


Differenze traRoma 40 e ED 50 eWSG 84


Differenze traRoma 40 e ED 50 eWSG 84


TIPO SCALA (S) UTILIZZOPiante o mappe S < 1:5000particelle di terreno,azien<strong>de</strong>, centri urbaniTopografiche 1:5000 < S < 1: 100.000Piccole zone <strong>de</strong>llasuperficie fisicaClassificazione<strong>cartografia</strong> infunzione <strong>de</strong>lla scalaCorografiche 1:100.000 < S < 1:1.000.000Regioni, parti di Stati,ContinentiGeografiche S > 1:1.000.000


Carte fisiche in cui vengono rappresentati solo gli Generalielementi naturali: fiumi, laghi, coste, …Carte politiche: con confini amministrativi e politici,città , stra<strong>de</strong>, ferrovie, …Classificazione<strong>cartografia</strong> infunzione <strong>de</strong>i contenuti SpecialiCarte costruite per uno scopo preciso; per esempio lecarte idrografiche che comprendono le carte marine onautiche, oppure le carte aeronautiche, turistiche, … TematicheCarte che mettono in risalto particolari aspetti fisici,biologici, antropici ed economici. Ad esempio le carte <strong>de</strong>lsuolo, le carte <strong>de</strong>lla vegetazione, …


Nella <strong>cartografia</strong> di media o piccola scala ragioni di graficismo obbligano talvoltaad adottare segni convenzionali e a modificare dimensioni e posizione <strong>de</strong>glielementi. Di conseguenza gli oggetti non rappresentano in scala l’oggetto reale. Lescale comprese tra 1:500 – 1:10000, invece, sono caratterizzate dal fatto che tuttigli elementi sono rappresentati in vera proiezione, senza subire <strong>de</strong>formazioni.Questa <strong>cartografia</strong> è ovviamente la più a<strong>de</strong>guata per le attività di progettazioneUna rappresentazionesimbolica o reale ? Rappresentazione convenzionale in scala 1:50.000 Rappresentazione proporzionale in scala 1:500


La <strong>cartografia</strong> numerica è costituita da una sequenza di numerimemorizzati su supporto magnetico e strutturati secondo lelogiche <strong>de</strong>lle banche dati. Tali numeri rappresentano leCartografia numericacoordinate <strong>de</strong>i punti in un certo sistema di riferimento, ed unaloro codifica, che stabilisce una relazione tra il punto in esamee gli altri punti memorizzati, stabilisce cioè, ad esempio, se ilpunto sia isolato o se appartenga ad un contorno poligonale.


appresenta una evoluzione <strong>de</strong>lla <strong>cartografia</strong> tradizionale ha il vantaggio di concentrare una mole di dati nel computer,lasciando alla rappresentazione grafica solo il compito <strong>de</strong>scrittivo fornisce le informazioni qualitative e metriche sotto due aspetti:Cartografia numericacaratteristichequello numerico, e quello grafico riportando la <strong>cartografia</strong> suvi<strong>de</strong>ografico o su supporto cartaceo elimina gli elementi di soggettività che caratterizzano le operazionidi misura e i problemi di <strong>de</strong>formabilità e usura <strong>de</strong>i supporti cartacei consente di incrociare il dato numerico con altre banche dati


L’introduzione <strong>de</strong>lla <strong>cartografia</strong> numerica fa <strong>de</strong>ca<strong>de</strong>re il concetto tradizionaledi scala <strong>de</strong>lla carta, che viene sostituito da quello di scala nominale. Perconvenzione si assume che una <strong>cartografia</strong> numerica, con un certo rapporto discala nominale, abbia almeno le stesse caratteristiche di precisione metrica, dirisoluzione e di contenuti che generalmente ha la <strong>cartografia</strong> tradizionale dipari scala.Cartografia numericascala nominaleLa necessità di realizzare una <strong>cartografia</strong> numerica è legata alla possibilità,fornita dal computer, di visualizzare la <strong>cartografia</strong> su schermo in un rapportodi scala che può essere molto superiore a quello nominale. Il corrispon<strong>de</strong>nte ditale operazione per la <strong>cartografia</strong> tradizionale è l’ingrandimento fotograficoche aumenta il rapporto di scala, ma che rovina <strong>de</strong>finitivamente la qualità <strong>de</strong>llame<strong>de</strong>sima. Con la <strong>cartografia</strong> numerica, invece, l’operatore può permettersi diutilizzare una <strong>cartografia</strong> in scala 1:1000, presentandola su vi<strong>de</strong>o in scala1:500 o 1:200, senza per<strong>de</strong>re la qualità <strong>de</strong>lla <strong>cartografia</strong> d’impianto.


L’informazione necessaria allo sviluppo <strong>de</strong>lla <strong>cartografia</strong>numerica può essere ottenuta mediante: rilievo diretto sul terreno restituzione fotogrammetricaCartografia numerica digitalizzazione di una mappa preesistente

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