disegno e rilievo archeologico - Portale di Archeologia Medievale

Anno Accademico 2003-2004 Prof. Giuseppe Bartolini
Prof. Federico Salzotti
DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO
MEDIANTE STRUMENTAZIONE
INFORMATICA
CORSO DI LAUREA IN CONSERVAZIONE, GESTIONE E
COMUNICAZIONE DEI BENI ARCHEOLOGICI
SEDE DI GROSSETO

INDICE
1. OPPORTUNITÀ, OBIETTIVI E PROBLEMATICHE NELLA GESTIONE
DEI DATI ARCHEOLOGICI ATTRAVERSO LO STRUMENTO
INFORMATICO
2. LO STRUMENTO GIS (GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM)
• IL GIS IN ARCHEOLOGIA
• PREROGATIVE E CARATTERISTICHE DEI GIS
STRUTTURA DEI GIS
PRINCIPALI APPLICAZIONI DEI GIS
1) Applicazioni per la redazione di cartografia numerica
2) Applicazioni per la monitorizzazione di valori o elementi
3) Applicazioni per la gestione degli spazi geografici, antropici, economici e produttivi
e per la gestione dei dati rilevati sul territorio
FUNZIONI OPERATIVE DELLO STRUMENTO GIS
1) Funzioni di acquisizione dei dati
2) Funzioni di correzione e trasformazione della geometria dei dati grafici
3) Funzioni di manipolazione ed analisi dei dati
4) Funzioni di visualizzazione e presentazione dei dati
3. LA CARTOGRAFIA NUMERICA
• LE TIPOLOGIE DEI DATI
• LE STRUTTURE DEI DATI
La struttura raster
La struttura vettoriale
• L’ACQUISIZIONE DEI DATI E I PROCEDIMENTI DI GEOREFERENZIAZIONE DEI DATI ANALOGICI
CONVERTITI IN DIGITALE
Approfondimento 3.a: il DTM
Approfondimento 3b: la cartografia tridimensionale: proprietà e limiti nella sua attuale fruizione
4. LE BASI CARTOGRAFICHE
• LA CARTOGRAFIA IGM
• LA CARTOGRAFIA TECNICA REGIONALE (CTR)
• LA CARTOGRAFIA CATASTALE
• LA CARTOGRAFIA ORTOFOTOGRAFICA
• LA CARTOGRAFIA TEMATICA
5. LA SCELTA DELLE SCALE DI RAPPRESENTAZIONE
6. METODI E STRUMENTI DI RILEVAMENTO PER LA REDAZIONE DI NUOVA
CARTOGRAFIA
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6A. IL RILEVAMENTO TOPOGRAFICO NUMERICO MEDIANTE STAZIONE
TOTALE: LA CELERIMENSURA
• LA POLIGONAZIONE
• LA POTHENOT
• L’APERTURA A TERRA
• L’ORIENTAMENTO SU DUE PUNTI FISSI
6B. IL RILIEVO FOTOGRAMMETRICO
• LA FOTOGRAFIA: CONSIDERAZIONI GENERALI
Gli obiettivi e le distorsioni
Le tecniche di ripresa
L’inquadratura
L’esposizione
La profondità di campo
Archiviazione delle immagini
Annotazione
Catalogo
Conservazione
• LA FOTOGRAFIA COME MEZZO AUSILIARIO ALLE OPERAZIONI DI RILEVAMENTO
• LA FOTOGRAFIA PER IL RILIEVO METRICO
• IL RILIEVO TRAMITE RADDRIZZAMENTO FOTOGRAFICO
Ripresa fotografica
Composizione di fotomosaici
Le immagini dalla fotocamera al computer
Il rilievo dei punti di attacco
Trattamento dei dati del rilievo
Sovrapposizione dei dati raster dei fotogrammi e dei dati numerico-vettoriali delle
coordinate dei punti di attacco: il fotoraddrizzamento
La ricomposizione del fotomosaico e alcune applicazioni possibili
6C. IL SISTEMA DI POSIZIONAMENTO GLOBALE SATELLITARE (GPS)
6D. LA FOTOINTERPRETAZIONE
6E. LE INNOVATIVE TECNICHE DI LASER SCANNING PER IL RILIEVO
TRIDIMENSIONALE DI REPERTI, SCAVI, MONUMENTI ARCHITETTONICI E PER
LA PRODUZIONE DI MODELLI DIGITALI DELLA SUPERFICIE
7. LA GEOREFERENZIAZIONE DEI DATI: TIPOLOGIA ED AFFIDABILITÀ DELLA
RAPPRESENTAZIONE
• TIPOLOGIE GRAFICHE
• CRITERI DI GEOREFERENZIAZIONE
• GRADO DI AFFIDABILITÀ DELLE LOCALIZZAZIONI CARTOGRAFICHE DELLE EMERGENZE
8. LA PRODUZIONE DI NUOVA CARTOGRAFIA PER L’ANALISI INTEGRATA DI
UN COMPRENSORIO STORICO: IL CASO DI CHIUSDINO
9. BIBLIOGRAFIA
• BIBLIOGRAFIA
• BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE PER ARGOMENTI
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1. OPPORTUNITÀ, OBIETTIVI E PROBLEMATICHE
NELLA GESTIONE DEI DATI ARCHEOLOGICI
ATTRAVERSO LO STRUMENTO INFORMATICO
L’affermazione dell’informatica nei processi di gestione dei dati archeologici è
stata piuttosto lenta e difficoltosa, soprattutto in ambito italiano. Fra i principali motivi
del ritardo accumulato rispetto ad altre scuole (principalmente quelle statunitensi e
britanniche ma, in parte anche quelle slovene e francesi) possiamo citare la prolungata
ed ostinata diffidenza della comunità archeologica italiana nell’adozione dello strumento
informatico. Tale ritardo si è manifestato con particolare evidenza soprattutto
nell’approccio ai sistemi GIS, dei quali ancora oggi non tutti hanno percepito con
chiarezza le potenzialità e le reali possibilità d’applicazione. Un altro freno è costituito
dalla mancanza, sul mercato, di softwares appositamente concepiti per l’archeologia. E’
stata necessaria una lunga fase di sperimentazione e di verifica dei vari programmi,
mirata alla scelta di quelli ritenuti più funzionali alle esigenze della ricerca. Alcuni
gruppi di lavoro sono andati oltre la semplice adozione di un applicativo specifico,
sforzandosi di progettare sistemi che integrassero più architetture software, mediante i
quali controllare l’intero processo di catastazione e gestione dell’informazione. Si tratta
della costruzione (attraverso programmazione) di sistemi GIS, basati principalmente
sull’integrazione fra programmi d’archiviazione (alfanumerica e in alcuni casi
multimediale) e piattaforme GIS. Il LIAAM (Laboratorio di Informatica Applicata
all’Archeologia Medievale), gruppo di lavoro sviluppatosi in seno all’area di
Archeologia Medievale (Prof. Riccardo Francovich e Prof. Marco Valenti)
dell’Università di Siena, ha adottato questa soluzione. Nello specifico, è stato concepito
e costantemente sviluppato negli anni un sistema di gestione e di interrogazione dei dati
denominato OpenArcheo. Quest’ultimo può essere definito come il “prototipo di un
sistema integrato ed aperto per la gestione del dato archeologico che, tramite
un’interfaccia semplice, permette di collegare vari tipi di dati (cartografici, planimetrici,
alfanumerici, grafici, multimediali, ecc.) in modo multidirezionale fra le diverse
applicazioni usate” 1 . Come già accennato, la costruzione di simili soluzioni richiede
avanzate competenze informatiche, in particolare conoscenza approfondita degli
applicativi in questione e dei linguaggi di programmazione. E’ importante che siano gli
stessi archeologi ad acquisire il know-how richiesto per la creazione di sistemi ad hoc;
solo in questo modo, infatti, potranno sfruttare al meglio i programmi utilizzati,
1 FRANCOVICH-VALENTI 2001, p. 109. Per una esauriente descrizione del sistema OpenArcheo si
rimanda a VALENTI 1998a, p. 312 e pp. 326-328; FRANCOVICH-VALENTI 2001, pp. 109-114;
VALENTI-ISABELLA-SALZOTTI 2001, pp. 37-41 e VALENTI et alii 2001. E’ inoltre disponibile in
rete una sezione dedicata, consultabile a partire dall’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it.NewPages/LABORATORIO/home.html.
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piegandoli alle proprie esigenze. Il ricorso a tecnici esterni, in grado di garantire un
prodotto molto affidabile dal punto di vista tecnico-informatico, nasconde infatti almeno
due grossi svantaggi. Non essendo progettate direttamente da un’utenza archeologica,
queste soluzioni difficilmente assicurano un uso mirato alle esigenze dell’indagine
storico-archeologica. Inoltre, si tratta di pacchetti preconfezionati sui quali l’archeologo,
rimanendo estraneo alle fasi di costruzione, non sarà in grado di apportare correttivi o
aggiornare un sistema destinato a diventare obsoleto nel giro di pochi anni. In altri
termini, la soluzione esterna non assicura quell’autonomia che è invece fondamentale
per un corretto ed appropriato uso dello strumento di gestione informatica.
Nell’ultimo decennio, il sempre più intensivo ricorso alle tecniche informatiche
(almeno da parte di alcune realtà di ricerca) ha consentito un notevole miglioramento
delle metodologie di gestione e documentazione dei progetti di cartografia archeologica.
In particolare, si è registrato un salto di qualità nella fruizione delle basi topografiche di
supporto e nel campo delle tecniche di registrazione, trattamento e restituzione delle
evidenze archeologiche.
Il lavoro a tavolino è stato quasi completamente sostituito dall’impiego dei computers.
Questo non significa una totale automazione delle procedure d’indagine, ma sicuramente
è garanzia di completezza e rigore nella compilazione delle informazioni acquisite.
L’utilizzo della macchina, quindi, non rappresenta solo un cambiamento di comodo, ma
piuttosto un’imprescindibile esigenza per garantire uno standard di documentazione
avanzata. Nello specifico, l’uso di piattaforme GIS, nelle quali il dato viene registrato
senza conversione di scala, ha finalmente permesso di fornire una rappresentazione del
dato molto precisa ed accurata, basata sulla restituzione planimetrica e georeferenziata
delle evidenze. Inoltre, includendo la dimensione spaziale del dato, hanno finalmente
facilitato ed implementato l’applicazione di tecniche d’analisi spaziale e statistica
finalizzate alla comprensione dei fenomeni socio-economici e politico-insediativi nello
spazio.
Vale la pena di soffermarsi su tre proprietà basilari che non riguardano
esclusivamente il trattamento dell’informazione archeologica, ma più genericamente la
gestione dei processi informatici:
a) POLVERIZZAZIONE DEI TEMPI DI LAVORO. Con l’adozione delle tecniche
informatiche sono stati drasticamente ridotti i tempi della ricerca, in ciascuna
delle sue fasi operative. Operazioni per la cui realizzazione erano richieste ore (se
non giorni) se eseguite manualmente, vengono oggi effettuate dal calcolatore
elettronico nell’arco di pochi secondi 2 .
b) CAPACITÀ DI GESTIONE DI GROSSI QUANTITATIVI DI DATI. La ricerca archeologica
si è spesso arenata sulle difficoltà legate all’impossibilità (o incapacità) di gestire,
in tempi accettabili, i grossi quantitativi di dati prodotti nel corso delle indagini.
Questi problemi hanno spesso comportato la rinuncia alla pubblicazione dei
risultati delle ricerche, venendo meno ai propositi di sviluppo e di allargamento
del dibattito negli ambienti scientifico-accademici. L’informatica, in questo
2 Da una sperimentazione effettuata nell’ambito della Carta archeologica della Provincia di Siena, è
emerso come una ricerca tematica, realizzabile nel giro di pochi minuti su piattaforma GIS, richieda oltre
quaranta ore se eseguita manualmente. (FRANCOVICH 1999, p. 56)
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senso, ha rappresentato una provvidenziale soluzione, facilitando la
memorizzazione, e a seguire la consultazione e l’analisi, di corpose banche dati
grazie alle sue grandi capacità di memoria e di calcolo. L’esponenziale aumento
di disponibilità degli hard disk permette oggi di catastare la documentazione di
interi progetti d’archeologia, anche quelli svolti in anni passati (prima
dell’avvento dell’informatizzazione). In questo modo, è possibile implementare
lo stato della conoscenza archeologica collettiva e soprattutto dotare gli enti
pubblici di materiale utile ad un’efficace politica di tutela e valorizzazione.
c) F ACILITÀ DI VEICOLAZIONE DELLE INFORMAZIONI. L’affermazione
dell’informatica ha avuto ampie ripercussioni anche sui criteri e sugli strumenti
della comunicazione. A tal proposito è sufficiente ricordare l’importanza
acquisita dallo sviluppo delle reti telematiche che consentono, tramite un
qualsiasi terminale, la condivisione e la comunicazione delle informazioni su
scala mondiale in tempo reale. L’archeologia, così come qualsiasi altro ambito
disciplinare, deve riuscire ad inserirsi all’interno degli odierni sistemi di
comunicazione, pena la sua esclusione dai principali circuiti di comunicazione.
Pertanto è fondamentale, per gli archeologi, adeguarsi agli standard informatici e
telematici, elaborando un linguaggio in grado di proporre i contenuti maturati ad
un pubblico più vasto ed eterogeneo possibile (da un’utenza scientifica agli enti
pubblici o ancora al semplice appassionato). Gli strumenti informatici si sono
rivelati perfetti allo scopo. Essi consentono la restituzione dell’informazione ad
una pluralità composita di soggetti e secondo tecniche di comunicazione
differenziate per tipologia di linguaggio e per bacini d’utenza. La crescita del
movimento dovrà quindi passare dalla sua capacità di sfruttare gli attuali canali di
comunicazione (internet su tutti) e, quindi, di far circolare rapidamente i propri
dati condividendoli con il “villaggio globale”.
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2. LO STRUMENTO GIS (GEOGRAPHICAL
INFORMATION SYSTEM)
Dal punto di vista semantico, GIS è l’acronimo dell’inglese Geographical
Information System, traducibile in italiano come Sistema Informativo Geografico (SIG)
o Territoriale (SIT) 3 . Un’interpretazione ragionata dei significati dei singoli termini
consente di capire che si tratta di un insieme di parti interagenti, atto a produrre
informazione riferibile al territorio e quindi georeferenziata 4 .
Al di là di questa prima chiave di lettura non è semplice riuscire a fornire una
definizione unica ed onnicomprensiva di GIS. Allo scopo è opportuno operare,
preliminarmente, una differenziazione fra il software GIS, ossia lo strumento
informatico, e la “soluzione GIS”, che presuppone l’integrazione di diverse componenti,
tecnologiche ed umane.
Per quanto concerne la prima accezione, “il GIS è un software in grado di
presentare, analizzare e gestire elementi grafici ma soprattutto geografici, cioè una
rappresentazione della realtà che permette l’archiviazione di dati ed attributi legati agli
elementi rappresentati.” 5
La tecnologia GIS si fonda sull’integrazione fra grafica e cartografia computerizzata da
una parte, ossia applicativi CAD 6 (Computer Aided Design ) e CAM 7 (Computer Aided
3 Una questione mai risolta con chiarezza, in ambiente italiano, è la frequente confusione che viene
operata fra le sigle GIS e SIT. In realtà, si tratta degli acronimi relativi alla stessa espressione, in lingua
inglese ed italiana. Nonostante ciò, alcuni autori tendono ad operare una distinzione fra i due termini. C.
Schenone, ad esempio, distingue tra Sistema Informativo Geografico (SIG, corrispondente all’inglese
GIS) e Sistema Informativo Territoriale (SIT). Con il primo intende indicare esclusivamente gli strumenti
informatici (hardware e software), con il secondo il risultato dell’integrazione del SIG (l’apparato
tecnologico) con dati e procedure applicative richieste per l’elaborazione delle informazioni (SCHENONE
1997, p. 4; pp. 124-125). Si tratta, in pratica, di quella che definiremo “soluzione GIS”.
Anche G. Azzena distingue fra SIT, dall’inglese LIS (Land Information System), e SIG, dall’inglese GIS.
Egli individua l’origine del SIT nell’ambito amministrativo, mentre definisce il SIG (o GIS) come lo
strumento che ”può utilmente supportare ogni tipo di analisi socio-politica ed economica su scala macrocomprensoriale
che riguardi fenomeni per i quali è sì necessario disporre di contestualizzazione
geografica, ma certamente non di lunghezza, larghezza e profondità…”. Nel primo caso, gli strumenti
saranno funzionali alla gestione di grandi masse di dati con alta precisione cartografica e facilità di
fruizione da parte dell’utenza pubblica. Nel secondo caso, dovranno invece essere idonei all’analisi
statistica, all’elaborazione numerica e alla visualizzazione selettiva di analisi territoriali su aspetti
morfologici e soprattutto su fenomeni sociali, economici e politici (AZZENA 1997, pp. 39-40).
4 La georeferenziazione è il “processo attraverso il quale un dato oggetto è posizionato su una carta
secondo un sistema di coordinate”. (FAVRETTO 2000, p. 165)
5 NARDINI 2001b, p. 2.
6 “La funzione primaria dei sistemi CAD è essenzialmente quella di mostrare ed elaborare le informazioni
visuali e grafiche” (FONDELLI 2000, p. 239). Il CAD offre la possibilità di realizzare cartografia
vettoriale, potendone gestire, in qualsiasi momento, l’aggiornamento, la riproduzione e l’archiviazione. La
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Mapping), e tecniche di gestione delle banche dati alfanumeriche dall’altra, ossia la
tecnologia Database Management. Alle origini del GIS sta l’integrazione, oltre che delle
citate tecnologie, anche di varie discipline quali la cartografia, la fotogrammetria 8 , la
geodesia 9 e il remote sensing 10 , con i rispettivi campi correlati.
I softwares GIS sono concepiti come pacchetti contenenti vari moduli operativi,
autonomi ed interagenti, in grado di gestire tutte le fasi di un processo di lavoro su
elementi spaziali, dall’acquisizione del dato (funzioni di input) alla sua restituzione
(funzioni di output), passando per le operazioni d’archiviazione, trattamento ed
elaborazione delle informazioni. Si tratta dunque di una tecnologia modulare, le cui
varie parti sono utilizzate secondo le esigenze e le finalità dell’utenza interessata.
Relativamente alla “soluzione GIS”, la sua applicazione ad ambiti di ricerca, di
pianificazione e di analisi differenti non permette di andare oltre ad una formula
generalizzante, che esuli dalle specifiche forme di fruizione e dalle particolari esigenze
di un’utenza sempre più diversificata. In questa prospettiva, riteniamo che la definizione
più appropriata sia quella fornita da N. Chrisman ed adottata da A. Favretto: “un sistema
di software, hardware, dati, persone, organizzazioni e accordi istituzionali per
raccogliere, registrare, analizzare e distribuire informazioni sulle aree del pianeta terra”.
Altri autori hanno fornito definizioni più o meno differenti, spesso frutto di una
concezione più settoriale di GIS. Su un aspetto concordano tutte le versioni: la necessità
di coniugare la tecnologia informatica con le risorse umane (competenze tecniche,
impostazione logica dei sistemi, gestione istituzionale e finanziaria), considerate a
ragione l’anima di qualsiasi sistema informativo. La capacità dell’utenza di costruire,
interrogare e sfruttare un GIS rappresenta, di fatto, l’unico limite alla sua fruizione.
mappa viene costruita su vari livelli (layers) di disegno elettronico, memorizzati mediante digitalizzazione
delle coordinate delle “primitive grafiche” (linee e punti) cui sono associati gli elementi geometrici più
complessi.
7 “Sinonimo di cartografia assistita dall’elaboratore, cioè di formazione di cartografia generale e tematica
avvalendosi delle potenzialità offerte da un centro di calcolo” (FONDELLI 2000, p. 239).
Il CAM è quindi una tecnica che permette la produzione di mappe, con buona resa grafica, in velocità ed
economia. Consente l’archiviazione dei dati, il loro trattamento attraverso limitati metodi statistici e la
restituzione grafica per mezzo di periferiche di stampa. Essendo le funzioni di analisi molto limitate, le
finalità primarie rimangono quella di archiviazione e rappresentazione; rispetto al GIS, inoltre, non
consente la creazione di nuove informazioni a partire dai dati già catastati al suo interno. (GAFFNEY-
STANCIC 1996, pp. 15-16)
8 “Si definisce fotogrammetria l’insieme dei processi che utilizzano le prospettive fotografiche centrali per
la formazione di cartografie topografiche e documentazioni di beni culturali” (FONDELLI 2000, p. 263);
la fotogrammetria digitale “costituisce l’evoluzione più recente della metodologia fotogrammetrica e
prende in esame, al posto dei tradizionali fotogrammi, la loro conversione in forma numerica”
(FONDELLI 2000, p. 264).
9 La geodesia è “la scienza che si occupa della determinazione della figura e del campo esterno della
gravità della Terra, e di determinarne i relativi parametri ellissoidici dimensionali”; quando applicata alla
topografia si occupa “dei rilevamenti di interesse topografico, catastale, urbanistico e di ingegneria”
(FONDELLI 2000, p. 265).
10 Il termine “Remote Sensing” designa l’insieme delle tecniche non distruttive applicate all’indagine
territoriale (trattamento di immagini satellitari e foto aeree, prospezioni geofisiche ed elettromagnetiche,
ecc.). Per una visione generale delle tematiche e delle problematiche di ricerca del remote sensing si rinvia
a FORTE-CAMPANA 2001a.
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IL GIS IN ARCHEOLOGIA
Tre sono i principali ambiti d’applicazione del GIS in archeologia:
processamento e archiviazione delle informazioni; produzione di informazioni ed ipotesi
di interpretazione dei dati; supporto per l’analisi, la decisione o la programmazione di
interventi. Secondo le esigenze e le finalità, è possibile scegliere su quale tipo
d’applicazione improntare la costruzione del sistema.
I fruitori del sistema GIS, in archeologia, possono essere ricondotti a due
categorie. La prima è costituita dai ricercatori, che, da questo strumento, possono
ricavare informazioni utili per pianificare gli interventi archeologici. Ci riferiamo, in
particolare, all’individuazione delle aree campione in un progetto di ricognizione
topografica, o all’apertura di aree di scavo, in contesti di indagine stratigrafica. La
seconda categoria va invece individuata negli organi di amministrazione e di tutela, al
fine di favorire la gestione, la salvaguardia e la valorizzazione della risorsa archeologica.
Considerate le potenzialità dello strumento, la comunità archeologica si è impegnata
nella ridefinizione delle metodologie di ricerca, plasmandole sulla base delle possibilità
e delle esigenze dei sistemi GIS. Gli sforzi principali, in tale direzione, si sono
concentrati sulle fasi di catastazione e catalogazione dei dati all’interno delle
piattaforme. Queste rappresentano, di fatto, una “cartina tornasole impietosa
nell’evidenziare le carenze di documentazione” in quanto necessitano di una
registrazione del dato precisa e completa, che ha richiesto un progresso anche nelle
metodologie d’indagine sul campo.
In ambito italiano è maturata una grande attenzione poprio per gli aspetti della
registrazione e della catastazione del dato, di primaria importanza per garantire la
salvaguardia della risorsa archeologica e del suo bagaglio informativo. Sono state
elaborate varie metodologie di acquisizione e restituzione del dato, sia cartografico sia
informativo, mentre sono state gioco forza trascurate, fino a tempi recenti, le fasi di
elaborazione dati e di interpretazione dei modelli. Tale tendenza risulta evidente
passando in rassegna i principali progetti di cartografia archeologica gestiti mediante
GIS. Il progetto Carta Archeologica d’Italia – Forma Italiae 11 e il progetto Mutina 12
risultano improntati alla fornitura di un apparato informativo e cartografico che, oltre ad
11 Il Sistema Informativo Territoriale della Carta Archeologica d’Italia – Forma Italiae è gestito, dagli anni
Ottanta, da P. Sommella e G. Azzena, della cattedra di Topografia Antica dell’Università di Roma. Il
progetto ha contribuito in maniera decisiva all’introduzione della tecnologia GIS in Italia, fornendo anche
importanti contributi nel dibattito nazionale sulle tecniche e sulle metodologie di catastazione del dato e di
rilievo topografico delle emergenze (tramite GPS e stazioni totali). In proposito si rimanda ad AZZENA
1989, SOMMELLA 1989, SOMMELLA-AZZENA-TASCIO 1990, AZZENA 1992, SOMMELLA 1992,
AZZENA-TASCIO 1996, AZZENA 2001.
12 Il progetto Mutina, coordinato da A. Cardarelli e M. Cattani, è nato dalla collaborazione fra Comune di
Modena, Soprintendenza Archeologica e Museo Archeologico Etnologico di Modena, per la redazione di
una carta archeologica comunale aggiornabile in tempo reale, con le informazioni provenienti da
un’attività di ricognizione costante e sistematica. Le informazioni acquisite ed introdotte all’interno del
sistema di gestione vengono contemporaneamente messe a disposizione del Settore Pianificazione
Territoriale dell’amministrazione comunale, allo scopo di favorire i processi di tutela e valorizzazione
della risorsa archeologica all’interno delle dinamiche di programmazione territoriale. Riferimenti
bibliografici: CATTANI 1997, GUERMANDI 1997, pp. 147-149, CARDARELLI-CATTANI et alii
2001.
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adempiere alle esigenze della ricerca scientifica, funga prioritariamente da supporto per
le operazioni di tutela e di pianificazione. Si è sviluppato così un lungo dibattito sulle
modalità di registrazione delle informazioni, mentre si sono finora trascurate le fasi
d’elaborazione e di modellizzazione.
PREROGATIVE E CARATTERISTICHE DEI GIS
I GIS moderni possono essere classificati in tre tipi, secondo i formati numerici
supportati ed utilizzati per l’analisi:
1) VETTORIALI (MAP-BASED): impiegati nell’analisi dei confini, delle relazioni fra
oggetti e nelle rappresentazioni tematiche. Assolvono funzioni d’archiviazione ed
interrogazione degli attributi associabili agli oggetti grafici. Si rivelano preferibili
qualora sia richiesta un’alta qualità cartografica (precisione e definizione degli
elementi) e per le analisi infrasito (quindi per ambiti d’indagine circostanziati
come i contesti di scavo archeologico);
2) RASTER (IMAGE-BASED): impiegati in particolar modo nei settori del Remote Sensing
e dell’image-analysis. Rappresentano una forma d’archiviazione molto semplice,
ma altrettanto dispendiosa in termini di memoria richiesta. Sono particolarmente
indicati per le analisi a larga scala su superfici continue e per l’individuazione
delle interazioni fra dato archeologico e dato ambientale;
3) MISTI (RASTER VERSUS VECTOR): a questa tipologia appartengono la maggior parte
dei software GIS attualmente in distribuzione. Lo sviluppo degli applicativi e delle
esigenze dell’utenza fanno sì che sia preferibile poter gestire, all’interno della
stessa piattaforma, tutti i tipi di dato, applicandone le varie metodologie di analisi
e trattamento.
All’interno di un GIS le coordinate sono memorizzate senza conversione di scala.
Questo significa poter visualizzare i dati a qualsiasi scala, combinando nello stesso
spazio di visualizzazione informazioni ricavate anche da carte a differente scala
d’acquisizione. Quest’ultima diventa semplicemente un parametro per stabilire il grado
di dettaglio della rappresentazione. E’ inoltre possibile la conversione di proiezioni
cartografiche e sistemi di riferimento dei dati, consentendo l’utilizzo contemporaneo di
cartografia redatta in paesi diversi o semplicemente con criteri fra loro differenti.
Altra prerogativa é la capacità d’aggiornamento dei dati, grafici e alfanumerici, che pone
l’utente nella possibilità di gestirli anche nella loro dimensione temporale. In qualsiasi
momento è possibile procedere a correzioni o integrazioni della banca dati,
mantenendola aggiornata e, al tempo stesso, conservando memoria dei cambiamenti dei
sistemi territoriali indagati.
Un’ultima considerazione riguarda le funzionalità cartografiche dello strumento. La
diffusione dei GIS ha consentito ad un’eterogenea utenza di diventare produttrice di
cartografia. Se fino a vent’anni fa la produzione di supporti cartografici era prerogativa
di cartografi professionisti, oggi qualsiasi ricercatore che abbia dimestichezza con lo
strumento GIS è in grado di produrne autonomamente. Questa è una grande conquista
soprattutto per ambienti, quale quello archeologico, che fanno del territorio il loro
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oggetto di studio ed hanno quindi necessità di supportare le indagini con adeguate
restituzioni cartografiche.
STRUTTURA DEI GIS
La progettazione di sistemi informativi richiede una struttura aperta e flessibile di
tipo modulare, tramite la quale sia possibile modificare o implementare parti del sistema
senza alterarne l’assetto generale. Questo consente il dialogo con altri sistemi, anche
diversi, e con applicativi esterni. Grazie a questa struttura, sono più semplici
l’adeguamento degli strumenti tecnologici, considerati i rapidi ritmi d’evoluzione del
mercato informatico, e l’aggiornamento delle banche dati dei sistemi geografici trattati,
soggetti ai continui cambiamenti delle strutture territoriali.
Complessivamente, possiamo ricondurre la struttura di un GIS a quattro principali
ambiti operativi: l’acquisizione dei dati (cartografici ed informativi), la loro gestione, il
trattamento (spaziale e statistico) e, infine, la restituzione.
Le attuali tendenze di sviluppo dello strumento prevedono una consistente
implementazione delle componenti di analisi spaziale, che hanno sancito il superamento
della concezione di GIS come strumento per la sola produzione di cartografia, ridotto ad
un semplice archivio di dati georeferenziati. Le funzioni cartografiche rimangono
ovviamente di fondamentale importanza, ma non più fini a se stesse, bensì come
momento di sintesi delle elaborazioni statistico-analitiche, più facilmente interpretabili
nella loro forma grafica.
PRINCIPALI APPLICAZIONI DEI GIS
I sistemi informativi possono essere utilizzati per molteplici applicazioni, privilegiando,
a seconda dei casi, l’uso delle funzioni più idonee alla loro realizzazione.
In campo archeologico, tali funzioni sono riassumibili in tre categorie: archiviazione e
processamento delle informazioni, supporto per analizzare e prendere decisioni o
programmare interventi, produzione di informazioni ed ipotesi di lettura dei dati. Più in
generale, un sistema informativo comprende una vasta gamma di operazioni, finalizzate
a favorire le capacità interpretative, gestionali, critiche e decisionali dell’utenza. Fra le
tante:
1) Applicazioni per la redazione di cartografia numerica. Nati proprio in
seguito ad applicazioni nell’ambito della cartografia numerica, i GIS continuano
ancora oggi ad esserne strumenti fondamentali. L’utenza, in questo campo, è
costituita ovviamente dagli enti cartografici, fra i quali bisogna includere le
amministrazioni pubbliche. Per le fasi di redazione è necessario prevedere anche altre
applicazioni, quali il volo aereo, la ripresa aerofotogrammetrica, la stereorestituzione,
il rilievo topografico sul terreno e la digitalizzazione di carte e dati già noti.
2) Applicazioni per la monitorizzazione di valori o elementi. Gli esempi
più comuni sono legati al controllo degli agenti atmosferici (meteorologia) o dei tassi
di inquinamento atmosferico, idrico, acustico, etc., Simili applicazioni, legate però ad
elementi materiali, si possono avere anche per attività di controllo del patrimonio
fisico-naturalistico, storico-architettonico ed archeologico. Si avvalgono di tali
applicazioni i vari istituti per la tutela, intesa nella più larga accezione del termine.
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3) Applicazioni per la gestione degli spazi geografici, antropici,
economici e produttivi e per la gestione dei dati rilevati sul territorio.
In questi casi i principali fruitori sono le pubbliche amministrazioni (per la redazione
di piani territoriali di coordinamento (PTC), di piani paesistici regionali e, più in
generale, per la costruzione di quadri conoscitivi), le aziende (gestione dei servizi alla
clientela) e qualsiasi ente o privato che intenda gestire informazioni distribuite nello
spazio e nel tempo (in questo gruppo rientra l’utente archeologo).
FUNZIONI OPERATIVE DELLO STRUMENTO GIS
Le funzioni operative di un GIS ne rispecchiano la struttura e prevedono una
vasta tipologia di operazioni e comandi funzionali al genere di applicazione richiesta.
Nell’ambito della cartografia archeologica, oggetto del corso, vanno considerate
essenzialmente le seguenti funzioni:
1) Funzioni di acquisizione dei dati
a) CODIFICA E ACQUISIZIONE DEI DATI. Tale funzione viene adoperata nelle fasi
di redazione della cartografia numerica, cioè di digitalizzazione grafica dei
dati e d’inserimento dei relativi attributi. Per la cartografia vettoriale, sono
generati due file ASCII che contengono rispettivamente le coordinate di
punti, linee o poligoni, e le stringhe degli attributi da associare a ciascun
elemento grafico. Per la cartografia raster, il file di georeferenziazione, o
direttamente il file immagine, sono compilati con valori che determinano la
dimensione dei pixel, il numero di righe e colonne, le coordinate di uno dei
quattro vertici dell’immagine e l’orientamento della griglia. Grazie alle
operazioni di codifica e acquisizione sarà possibile, in seguito, non solo
visualizzare i dati, ma altresì interrogarli, elaborarli e procedere alla
creazione di tematismi.
b) CONVERSIONE. Considerata l’eterogeneità dei dati che confluiscono in un
sistema informativo; è spesso opportuno procedere alla loro conversione. Il
primo tipo di conversione è quello che permette di passare dal dato
analogico a quello digitale, attraverso la digitalizzazione, per i supporti
vettoriali, o la scannerizzazione, per i dati raster. Il secondo tipo consente
l’acquisizione di dati dal rilevamento topografico diretto sul terreno (GPS e
stazioni totali), per mezzo di tecniche di coordinate geometry (COGO), cioè
d’input di coordinate. Infine, ci può essere conversione di dati digitali fra
differenti strutture (tabulare, raster e vettoriale) o tipologie (puntuale,
lineare, poligonale, areale).
2) Funzioni di correzione e trasformazione della geometria dei dati
grafici. Acquisiti i dati, si può procedere, se necessario, alla correzione
geometrica degli elementi grafici, che rappresenta un caso particolare di
trasformazione di coordinate. Tale funzione è utilizzata per il posizionamento delle
basi numeriche sul riferimento della proiezione cartografica piana. Per effettuare
l’operazione è fondamentale far corrispondere alle coordinate assolute della
proiezione (ad esempio sistemi di riferimento Gauss-Boaga o UTM) altrettanti
punti noti nelle loro coordinate strumentali (digitalizzazione CAD su piano
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 12

cartesiano con coordinate locali x, y). I recenti sviluppi dei software GIS hanno
sveltito e facilitato tali mansioni. Quando sono particolarmente sviluppate le
funzioni di CAD, è possibile esercitare queste operazioni anche con il semplice
spostamento e la rotazione manuale degli elementi geometrici fino alla perfetta
corrispondenza con la relativa griglia di punti per i quali si dispone delle
coordinate assolute. In ambito archeologico, tali operazioni permettono la
georeferenziazione dei rilievi topografici cartacei (ad esempio la documentazione
grafica di scavo) facendo corrispondere la rete della picchettatura tracciata sul
campo, digitalizzata in sistema locale, con la griglia degli stessi punti battuti a
stazione totale e restituiti in coordinate chilometriche.
3) Funzioni di manipolazione ed analisi dei dati
a) CONVERSIONE. Le funzioni di conversione sono state già trattate nel
paragrafo relativo all’acquisizione dei dati. Tuttavia, è opportuno
considerare le funzioni di conversione pertinenti anche all’ambito analitico,
essendo strumento fondamentale per il trattamento di specifiche forme di
dati. In particolare, sono utili le conversioni in formato raster-grid, idoneo al
trattamento dei dati per applicazioni di analisi spaziali.
b) MISURAZIONI DI DISTANZE, PROSSIMITÀ ED AREE. Tale funzione consente di
calcolare lunghezze, perimetri ed aree pertinenti agli oggetti geometrici delle
cartografie digitali. Per quanto concerne il concetto di distanza, esso può
essere espresso, oltre che in base all’accezione euclidea, anche in termini di
tempo impiegato, di costi di percorrenza o di energia necessaria. Riuscire a
calcolare tali valori significa poter tracciare percorsi minimi in termini di
rapporto fra distanza, tempo e costo.
c) MODULI DI ANALISI SPAZIALE. I vari GIS in commercio comprendono,
all’interno dei pacchetti di vendita, appositi moduli per il trattamento dei
dati, al fine di elaborare analisi di tipo spaziale. Fra le applicazioni più
comuni in ambito topografico si possono annoverare:
- Operazioni di interpolazione. Si tratta di procedure adottate per “la
stima di valori relativi ad elementi non censiti in un’area di riferimento,
per la quale sono invece disponibili altri valori osservati“ 13 . E’ bene
sottolineare che, tramite queste procedure, e indipendentemente da
quanto possano essere sofisticati gli algoritmi impiegati, vengono fornite
delle stime e non dei valori reali. I principali tipi di interpolazione sono:
IDW (Inverse Distance Weighting), Kriging, Nearest Neighbor (vicino
prossimo), i poligoni di Thiessen, le medie mobili spaziali e le
interpolazioni sui dati in elevato, che portano alla costruzione di DTM e
TIN, ecc.
- Operazioni sui dati di elevazione. Comprendono una gamma di
operazioni relative principalmente agli aspetti altimetrici: slope (analisi
dell’acclività dei versanti), aspect (analisi dell’esposizione dei versanti),
hillshade (analisi dell’illuminazione di una regione a seconda dei periodi
dell’anno e della giornata), viewshed (analisi di visibilità territoriale).
13 FAVRETTO 2000, p. 51.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 13

d) MODELLI DIGITALI DEL TERRENO. Una delle funzioni di maggior interesse dei
GIS è il trattamento delle informazioni relative alle superfici del terreno. Per
ciascun punto, oltre che le coordinate piane x, y, si può esprimere un valore
d’elevazione z, riferibile ad una serie di punti o di linee (isoipse). Da queste
si può procedere all’elaborazione di più sofisticati modelli digitali del
terreno (DTM Digital Terrain Model o DEM Digital Elevation Model)
strutturati in formato grid. L’operazione prevede l’assegnazione di un valore
altimetrico per ciascun pixel a partire dai punti quotati, tramite
interpolazione. In questo modo sono assegnati i valori più probabili, in base
a quelli certi relativi ai punti prossimi rilevati. Oltre che in formato raster, i
modelli digitali del terreno possono essere restituiti anche mediante strutture
vettoriali. E’ il caso della copertura TIN (Triangulated Irregular Network),
nella quale i punti quotati diventano i vertici di una rete poligonale costituita
da triangoli di forma irregolare. A partire dai DTM saranno possibili una
serie di operazioni, attuabili su piattaforma GIS, per l’individuazione, oltre
che dei valori di altitudine, anche di quelli di pendenza e di esposizione dei
versanti. Si potranno inoltre generare classi di curve isovalore, ad intervalli
stabiliti dall’utente, e restituzioni raster di tipo impressionistico della
morfologia, basate sulla distribuzione delle ombre sul terreno a seconda
degli angoli di visuale e di trasmissione della luce (hillshade).
e) PROCESSAMENTO DELLE IMMAGINI. Tale operazione viene esercitata su
strutture di dati di tipo raster. Le immagini digitali oggetto di elaborazione
(immagini satellitari, foto aeree, etc.) sono infatti il frutto di un processo di
rasterizzazione e quindi restituite sotto forma di matrici di pixel, ciascuno dei
quali contraddistinto da un numero intero. Il processamento ricorre a
funzioni di analisi spaziale e soprattutto di analisi statistica, applicata ai
valori numerici dei singoli pixel. Le sue finalità sono solitamente legate
all’acquisizione di informazioni relative a coperture tematiche terrestri. Le
applicazioni più frequenti sono infatti relative allo studio di aspetti
morfologici, alla misura di grandezze fisiche, all’individuazione di tipologie
vegetazionali o di forme di sfruttamento del suolo. Anche l’archeologia
beneficia di tali tecniche, con lo scopo di riuscire a leggere la presenza di
strutture nel sottosuolo, mediante la ricerca di anomalie nella crescita della
vegetazione.
4. Funzioni di visualizzazione e presentazione dei dati. Una delle
principali finalità di un’indagine territoriale svolta con lo strumento GIS è la
presentazione dei risultati. Questa può avvenire per mezzo di grafici, tabulati,
listati, report statistici e, ovviamente, carte tematiche. Queste ultime si
compongono di una serie di elementi che contribuiscono a migliorare la
rappresentazione grafica e a rendere comprensibili i suoi contenuti informativi.
Nello specifico, sono stati suddivisi da G. Peverieri in:
1. RAPPRESENTAZIONE GRAFICO-NUMERICA. E’ ovviamente l’elemento centrale
della carta, che sintetizza graficamente il contenuto informativo del sistema
(elementi grafici ed attributi).
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 14

2. LEGENDE E COMMENTI ALFANUMERICI. Rappresentano la chiave per una
corretta lettura della rappresentazione cartografica, dei suoi simboli, dei suoi
cromatismi e di qualsiasi altra informazione utile alla sua interpretazione o
comprensione. Elementi testuali vengono utilizzati come titolo della
rappresentazione o come semplice appendice, per la presentazione di
informazioni supplementari pertinenti ai tematismi rappresentati (metadati) o
alla descrizione della carta.
3. CORNICE CARTOGRAFICA. Si tratta di elementi di inquadramento topocartografico
e di riferimento spazio-dimensionale; più precisamente una carta
dovrebbe comprendere:
- il riquadro che delimita la rappresentazione grafica;
- meridiani e paralleli interni all’area cartografata;
- il grigliato chilometrico interno all’area cartografata;
- le coordinate dei quattro vertici dell’area cartografata;
- la scala di rappresentazione espressa in forma grafico-analogica o
mediante rapporto numerico;
- la proiezione cartografica adottata.
4. CARTIGLI. Contestualizzano la rappresentazione grafica centrale, fornendone
un inquadramento cartografico a scala più bassa, che consenta di visualizzare il
comprensorio d’appartenenza. E’ una rappresentazione di dimensioni ridotte,
posizionata marginalmente rispetto a quella principale, spesso in asse col
riquadro contenente la legenda.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 15

3. LA CARTOGRAFIA NUMERICA
Negli ultimi anni è stata denunciata, in più sedi, l’inadeguatezza dei tradizionali
strumenti cartografici per una precisa e funzionale rappresentazione delle emergenze
archeologiche sul territorio. La restituzione dei siti tramite simbologia puntuale, su
supporti cartacei solitamente a scala non superiore all’1:25.000, non poteva soddisfare le
esigenze di tutela e censimento del patrimonio archeologico e certo non favoriva il
concreto impiego dei dati nelle dinamiche di pianificazione e valorizzazione. La
soluzione è arrivata con il superamento della cartografia tradizionale, sostituita (quasi
completamente) da quella numerica. Lo sforzo operato in questa direzione dai vari
distributori (l’Istituto Geografico Militare, le Regioni per la Cartografia Tecnica
Regionale, gli enti cartografici e le aziende impegnate nel settore) è stato accompagnato
dalla realizzazione, all’interno delle amministrazioni pubbliche, di Sistemi Informativi
Territoriali. La cartografia numerica, di fatto, è una componente indispensabile di un
sistema informativo. Essa “non avrebbe ragione di esistere se non come base ed in
funzione di un SIT, in cui i dati cartografici sono mantenuti fisicamente distinti e perciò
elaborabili ed integrabili secondo le necessità per dar luogo, solo in fase di
rappresentazione grafica finale, alla mappa tradizionale.” 14 Nell’ambito della rivoluzione
digitale, i cambiamenti non hanno quindi interessato le basi cartografiche, che
rimangono l’IGM, la CTR, le mappe catastali e varia cartografia tematica, ma piuttosto
le strutture dei dati (raster e vettoriali), gli strumenti (CAD e soprattutto GIS) e,
conseguentemente, le modalità e le potenzialità della loro fruizione. In particolare,
l’utilizzo di piattaforme GIS ha consentito un approccio più complesso ai dati ed una
gestione più elastica e funzionale delle informazioni.
Possiamo definire la cartografia digitale come “un insieme di dati topografici
espressi in forma numerica, suscettibili di essere direttamente trasformati in
rappresentazione grafica, ma anche di essere direttamente elaborati ed integrati per la
messa a punto di un sistema informativo georeferenziato, nonché di essere utilizzati per
lo sviluppo d’analisi statistiche e ricerche operative di particolare interesse quantitativo e
qualitativo.” 15 E’ il risultato dell’applicazione, alla cartografia tradizionale, di tecniche
ed algoritmi che trasformano le rappresentazioni grafiche in archivi numerici, nei quali
sono codificate le coordinate e gli elementi che caratterizzano le figure e la qualità della
restituzione. Diversamente dai supporti cartacei, le coordinate sono memorizzate senza
conversione di scala e pertanto i dati digitali sono stampabili e visualizzabili a qualsiasi
rapporto di riduzione metrica. Ne consegue che il GIS permette di integrare nello stesso
spazio di visualizzazione dati acquisiti a scale diverse. Queste, di fatto, diventano
14 SECONDINI 1988, p. 33.
15 FONDELLI 2000, p. 243.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 16

solamente un parametro per definire il grado di accuratezza e di risoluzione degli
elementi grafici 16 .
Prerogativa della cartografia numerica all’interno di un sistema informativo è la
georeferenziazione, ossia “il processo attraverso il quale un dato oggetto é posizionato
su una carta secondo un sistema di coordinate” 17 La georeferenziazione degli oggetti del
mondo reale avviene quindi mediante loro associazione ad un’entità geometrica (punto,
linea o poligono), idonea alla sua rappresentazione e posizionata tramite assegnazione di
coordinate.
Ciascun oggetto viene inoltre classificato all’interno di un livello (layer), corrispondente
ad un tematismo, e descritto mediante attributi; la sua individuazione e classificazione è
quindi possibile attraverso un’opportuna operazione di codifica.
In definitiva, le coordinate definiscono univocamente la posizione spaziale dei punti,
mentre gli attributi ne stabiliscono la loro identità ed appartenenza ad una determinata
entità.
Altre rilevanti proprietà della cartografia numerica sono l’aggiornabilità, la
velocità d’elaborazione e la capacità d’implementazione o, viceversa, di riduzione
(mediante operazioni d’estrazione) dei dati. E’ inoltre possibile operare una
riclassificazione per categorie di attributi o per caratteristiche grafico-dimensionali. La
sovrapposizione di piani cartografici diversi per struttura di dati, scala d’acquisizione ed
oggetto, consente di derivare nuova cartografia tematica (funzioni di sovrapposizione e
derivazione). Inoltre, è opportuno ricordare le potenzialità di conversione fra strutture di
dati diverse (raster e vettoriale) e fra tipologie d’entità grafiche differenti (punti, linee o
superfici).
Per quanto concerne, infine, la circolazione e la divulgazione dei dati
cartografici, lo sviluppo delle reti informatiche (intranet ed internet), e la realizzazione
di moduli GIS dedicati all’uscita in rete, permettono oggi di consultare ed interrogare,
attraverso browser, basi di lavoro e relative banche dati.
LE TIPOLOGIE DEI DATI
La maggior parte delle applicazioni GIS separano la gestione dei dati spaziali e
dei relativi attributi in due differenti strutture dei dati, funzionanti autonomamente ed
interagenti attraverso elementi di raccordo.
I dati spaziali (o grafici) sono utilizzati per la rappresentazione di fenomeni
georeferenziabili attraverso due classi di elementi grafici:
1) LE PRIMITIVE GEOMETRICHE: punto e linea (spezzata):
a) IL PUNTO é determinato da una coppia di coordinate ed é un’entità
adimensionale;
b) LA LINEA è determinata da coppie di coordinate adiacenti e continue ed è
un’entità unidimensionale. Può essere rappresentata da:
- un segmento (retta collegante due punti);
- una stringa (serie continua di segmenti);
- un arco (serie di punti che definiscono una curva);
16 AZZARI 1996, p. IX.
17 FAVRETTO 2000, p. 165.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 17

- una catena (sequenza diretta di segmenti o archi con un nodo
all’inizio ed uno alla fine).
2) LE PRIMITIVE COMPLESSE: poligoni e nodi:
a) IL POLIGONO è una porzione del piano racchiusa da una linea di contorno;
determina un’area che è un oggetto continuo a due dimensioni;
b) IL NODO è il punto nel quale confluiscono due o più estremi di linea.
Oltre a quelli costituiti dalle primitive (punto, linea, poligono ed area), altri due elementi
contribuiscono alla generazione di dati spaziali:
a) IL PIXEL 18 , unità minima per la composizione dei dati raster;
b) IL SIMBOLO 19 , unità di rappresentazione dei dati puntuali vettoriali.
La componente spaziale contiene informazioni relative ai fenomeni georeferenziabili; in
particolare:
1) LOCALIZZAZIONE: espressa con riferimento ad un sistema di coordinate;
2) FORMA: esprimibile attraverso punti, linee, aree e superfici:
a) PUNTI: la rappresentazione puntuale può essere utilizzata per referenziare
informazioni legate al valore di un fenomeno fisico (es: la temperatura, i
punti quota, ecc.) o un fenomeno antropico (es: l’inquinamento,
l’insediamento, ecc.). Dal punto di vista topografico, si ricorre alla
rappresentazione puntiforme per la localizzazione di oggetti troppo
piccoli rispetto alla scala di rappresentazione oppure per indicare il
baricentro di un fenomeno più vasto (es: i centri urbani);
b) LINEE: la rappresentazione lineare è legata alla definizione di confini fra
valori diversi oppure per descrivere l’andamento di un fenomeno naturale
(es: l’idrografia) o antropico (es: la viabilità);
c) AREE: le aree sono definite da confini lineari e risultano soggette a
variazioni graduali nel tempo e nello spazio (es: area di spargimento di
manufatti all’interno di un campo arato);
d) SUPERFICI: sono impiegate per la descrizione della superficie terrestre la
quale, per la sua morfologia non omogenea, si presenta differente nelle
varie zone considerate (es: DTM e piani informativi da esso ricavabili
quali l’acclività o slope);
Gli attributi caratterizzano gli elementi spaziali offrendo informazioni addizionali
e fornendo il contenuto semantico del fenomeno rappresentato, tramite descrizione in
forma alfanumerica, o la sua intensità, quantificata in una misurazione.
Gli attributi possono essere:
1) METRICI: attributi riferibili alla geometria delle primitive; sono espressi mediante
numeri e forniscono l’ubicazione (mediante coppie di coordinate), la lunghezza
di linee, il perimetro e la superficie dei poligoni;
18
Il pixel (abbreviazione di picture element) costituisce la più piccola parte, indivisibile, di un’immagine;
è rappresentato da tre valori caratteristici: le due coordinate x e y e il suo valore indice. Nelle metodologie
di Remote Sensing, basate su dati raster, è la fondamentale unità di misura dei dati, indice della
definizione di un’immagine.
19
“Il simbolo è un elemento grafico che rappresenta una determinata caratteristica relativa ad un punto
sulla carta” (FAVRETTO 2000, p. 32).
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 18

2) DESCRITTIVI: informazioni in forma alfanumerica (testo o valori numerici)
associate alle primitive dall’utente per la descrizione delle loro proprietà;
3) COMPLESSI: prodotti multimediali, immagini, filmati o suoni digitali pertinenti
all’elemento rappresentato;
4) GRAFICI: sono gli attributi riferibili alla rappresentazione grafica dell’elemento
(colore e dimensioni del simbolo; colore, spessore e tratto di rappresentazione
delle linee; colore e campitura delle aree).
LE STRUTTURE DEI DATI
Nell’ambito della cartografia numerica possiamo riconoscere due differenti
strutture dei dati: quella raster e quella vettoriale. Si tratta di due formati con
caratteristiche, potenzialità e fruibilità diverse e, sotto molti aspetti, complementari. Per
questo motivo, nel corso di una ricerca, è possibile ricorrere all’una o all’altra struttura
di dati, privilegiando ora le più immediate modalità di lettura, ora le più articolate
funzioni di interrogazione o di analisi di attributi ed oggetti grafici.
La struttura raster 20 impiega una griglia regolare, suddivisa in righe e
colonne, le cui celle (pixel) sono di ampiezza uniforme determinabile dall’utente e
rappresentano elementi unitari ai quali è assegnato un valore che ne specifica le
caratteristiche. L’elemento chiave è quindi rappresentato dal pixel, avente contenuto
omogeneo e non ulteriormente suddivisibile e la cui dimensione, corrispondente ad una
precisa estensione spaziale sul terreno, esprime anche il grado di risoluzione della
rappresentazione cartografica.
All’interno della tipologia raster si possono riconoscere due differenti formati: il rasterimage
e il raster-grid.
1) IL RASTER-IMAGE rappresenta, di fatto, una mappa memorizzata esclusivamente
come immagine, una “fotocopia elettronica” inadatta a successive elaborazioni
ed utilizzabile solo per la visualizzazione, con alcune semplici funzioni di
editing. Tale formato è usato per la riproduzione e la georeferenziazione di
supporti cartacei, quali cartografia di base, cartografia storica, piante di scavo,
foto aeree zenitali o anche oblique (raddrizzate attraverso appositi softwares) ed
immagini satellitari. Cartografie e fotogrammi possono essere acquisiti
direttamente in digitale o convertiti dal formato cartaceo, attraverso periferiche
scanner. Partendo da tali supporti, è possibile, in un secondo tempo, procedere
alla loro vettorializzazione mediante digitalizzazione. Diversamente rispetto al
vettoriale, questo formato non è in grado di connettere singoli oggetti grafici (o
pixel) e relativi dati informativi. L’unica forma d’informazione che consente è
legata alla lettura diretta delle forme, dei colori, delle scritte o della simbologia
riprodotta. Pertanto, la sua utilità è proporzionale al grado di leggibilità e di
comprensione logica del supporto, nonché alla qualità ed alla definizione grafica
dell’immagine digitale. Attraverso particolari accorgimenti grafici (trasparenza)
20 Possiamo considerare raster “qualsiasi immagine” che “può essere pensata come formata da un insieme
di piccole aree uguali (pixel), ordinate secondo linee e colonne, tali da costituire una matrice. I valori
associati ad ogni cella possono esprimere sia informazioni di tipo grafico (colore, tono di grigio, ecc), sia
di tipo descrittivo (temperatura, pendenza, ecc).” (GLOSSARIO MONDOGIS)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 19

è possibile inoltre la sovrapposizione fra files differenti. Si possono così
incrociare coperture ortofotografiche e carte topografiche, riuscendo ad ottenere
visualizzazioni del territorio realistiche e codificate al tempo stesso, arricchendo
la foto aerea di riferimenti toponomastici e simbologie che ne aumentano le
potenzialità informative.
2) IL RASTER-GRID è ottenuto dalla suddivisione della superficie rappresentata in una
matrice di pixel ai quali é assegnato un valore alfanumerico, atto a tradurre
virtualmente un fenomeno od una proprietà dello spazio reale. Come già
accennato, il grado di risoluzione di questo genere di dato varia con
l’assegnazione alla singola cella di una dimensione corrispondente ad una
porzione di superficie terrestre. A ciascun pixel può essere assegnato un unico
valore rappresentativo dell’intera area coperta. La visualizzazione grafica di tali
attributi avviene, all’interno di un applicativo GIS, per mezzo di una scala di
colori corrispondente ad un predefinito intervallo di valori. Tale formato può
essere derivato anche dal passaggio da un’informazione vettoriale, puntuale o
lineare, ad una raster distribuita su un’area. Questa conversione avviene per
mezzo di interpolazioni, definite da determinati algoritmi, a partire da una maglia
(regolare o irregolare) di punti distribuiti nello spazio. Attraverso i vari metodi di
interpolazione conosciuti si riescono quindi a produrre delle superfici di
tendenza, che rappresentano la distribuzione di un fenomeno umano, o di un
aspetto geomorfologico, nello spazio.
Un classico esempio di raster-grid è costituito dal DTM (Digital Terrain Model)
che rappresenta il territorio in base ai suoi caratteri altimetrici e morfologici. Per
la sua costruzione, gli algoritmi “procedono scandendo, uno dopo l’altro, i pixel
della matrice e attribuendo a questi i valori “più probabili” in base ai valori di
quota assunti da una rosa di punti “prossimi”. Il risultato finale è apprezzabile
anche per le sue funzionalità di restituzione cromatica della terza dimensione su
un piano (quello delle piattaforme GIS) bidimensionale. In questo caso il colore,
opportunamente graduato, può quanto meno assicurare una resa impressionistica
della morfologia e dell’altimetria del paesaggio, contribuendo ad una migliore
lettura del territorio.
Altre valide applicazioni si possono avere, in fase di analisi, per la
determinazione di tendenze geografico-ambientali, socio-economiche, politicoinsediative
concernenti un determinato ambito territoriale.
Si può facilmente intuire che la principale modalità d’uso del formato è legata
all’ambito d’applicazione dell’analisi spaziale e del calcolo statistico sul
territorio e quindi alle metodologie di studio e trattamento dei dati geografici. In
archeologia, il ricorso alle strutture raster è più frequente nelle indagini a larga
scala basate su un approccio determinista, che incentra principalmente
l’attenzione sui dati ambientali, spesso in assenza di dati storici o altre tipologie
di fonti ricavabili dalle indagini preliminari.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 20

La struttura vettoriale 21 considera gli elementi della carta come un gruppo
di primitive geometriche, componenti entità spaziali, la cui accuratezza e risoluzione
sono determinate dalla scala d’acquisizione della carta stessa.
La sua principale caratteristica è permettere di arricchire gli elementi rappresentati
graficamente con attributi alfanumerici, nei quali sono catastate informazioni
consultabili ed interrogabili dall’utente. In qualsiasi momento si può procedere alla
correzione, all’eliminazione o all’implementazione dei record (grafici ed informativi),
garantendo l’aggiornamento dei dati in tempo reale. In visualizzazione, l’utente ha così
la possibilità di scegliere come rappresentare e distinguere i vari tematismi, secondo le
informazioni a loro allegate. Graficamente è consentita la rappresentazione dei dati
secondo tre tipologie distinte: puntuale, lineare e poligonale. Per la consultazione, le
prerogative di questo formato sono la possibilità di selezionare uno o più elementi,
evidenziandone le caratteristiche, e di effettuare ricerche per l’individuazione di un
record specifico o di un gruppo di records, contraddistinti da particolari proprietà. Tali
ricerche possono essere operate in due direzioni, dal dato descrittivo (database) a quello
grafico (layer) e viceversa. Infine, trattandosi di entità grafiche vettoriali, è possibile
calcolare dati statistici o geometrici (densità, distanze, lunghezze, perimetri ed aree) e,
più in generale, trattare ed elaborare i dati secondo i parametri stabiliti dal fruitore del
sistema informativo.
E’ facilmente deducibile che tale formato viene utilizzato principalmente in fase di
lettura e di studio dei dati (grazie alle funzioni di interrogazione e di ricerca) e si rivela
particolarmente utile per la costruzione di piani cartografici tematici.
In archeologia, è utilizzato per la creazione di cartografie archeologiche interrogabili
dall’utente e per la creazione di piani informativi mirati, quali le piante di fase e
qualsiasi altra carta tematica che consenta una distinzione di carattere tipologico o
diacronico della rete insediativa (per l’indagine territoriale) o del singolo insediamento
(per l’indagine stratigrafica). Rispetto ad altri ambiti d’applicazione, quali le analisi
ambientali, in archeologia le strutture vettoriali sono decisamente più sfruttate per le
funzioni di analisi spaziale, particolarmente per analisi di tipo intra-site in contesti di
indagine stratigrafica (es: carte di distribuzione dei manufatti o dei reperti). Anche a
livello territoriale, dovendo lavorare su dati relativi al popolamento e alle fonti storiche,
tale formato risulta idoneo all’analisi, mentre quello raster rimane preferibile qualora
occorra incrociare i dati storico-archeologici con quelli ambientali.
All’interno delle strutture vettoriali si comprende anche il TIN (Triangulated
Irregular Networks), “struttura topologica vettoriale spesso usata per rappresentare
l’elevazione di superfici continue” 22 . E’ un formato finalizzato alla restituzione grafica
tridimensionale del terreno, al cui interno la coordinata x viene trattata, dai comuni GIS
in commercio, esclusivamente come attributo (che consente la sola visualizzazione
tridimensionale). Questo significa che non definisce una topologia 3D né dei volumi e,
di conseguenza, che non è possibile operare calcoli sulla terza dimensione. In altri
21 La struttura vettoriale “è un sistema di archiviazione di dati grafici secondo il quale gli oggetti vengono
memorizzati in base alle coordinate cartesiane dei punti e linee che li compongono.” (GLOSSARIO
MONDOGIS)
22 FAVRETTO 2000, p. 168.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 21

termini, il TIN può essere interpretato come un involucro di spazio modellato e solo
empiricamente quantificabile.
Nello specifico, si tratta di una rete di triangoli irregolari, costruiti su una maglia di punti
altimetrici che ne determinano la composizione, l’orientamento e la pendenza sulla base
delle tre coordinate x , y,z. Come per il raster-grid, la definizione dei poligoni è
impostata dall’utente, che decide quale grado di dettaglio fornire all’architettura delle
superfici. Anche in questo caso, in fase di visualizzazione, si può ricorrere ad una scala
di colori che favorisca la percezione immediata della dimensione altimetrica.
Da quanto affermato, emerge che a tale formato si può ricorrere per una resa realistica
del terreno, nelle sue forme e profondità, ma non per un’indagine analitica sui volumi e
sulle stratigrafie verticali, almeno fin quando non verranno sviluppati softwares in grado
di trattare la topologia tridimensionale. Siamo di fronte ad un buono strumento per la
rappresentazione di paesaggi tridimensionali, impossibilitato tuttavia ad operare una
seria ed approfondita analisi di tipo spaziale e volumetrico.
Procedendo ad un confronto delle potenzialità delle due strutture di dati, possiamo così
riassumerle e classificarle:
1) LA CARTOGRAFIA RASTER presenta i seguenti VANTAGGI:
- struttura dei dati semplice;
- sovrapposizione e combinazione dei dati molto agevole;
- analisi spaziali dei dati facilitate;
- tecnologia dei dati molto sviluppata;
e i seguenti SVANTAGGI:
- il ricorso a celle più ampie riduce il volume dei dati ma ne peggiora
l’accuratezza;
- la rappresentazione dei dati lineari e puntuali, attraverso i pixel, è molto
approssimativa;
- le rappresentazioni sono poco espressive, più ridondanti e prolisse;
- il dataset 23 risulta alquanto ingombrante;
2) LA CARTOGRAFIA VETTORIALE presenta i seguenti VANTAGGI:
- ottima rappresentazione della struttura dei dati;
- struttura dei dati compatta;
- facoltà di descrivere esaustivamente la topologia dei dati spaziali;
- possibilità di aggiornare, spogliare e generalizzare 24 i dati e i relativi
attributi;
- rappresentazione grafica molto accurata e dettagliata;
e i seguenti SVANTAGGI:
- struttura dei dati molto complessa
23 Si definisce dataset un insieme di dati dello stesso tipo e formato, raccolti in uno o più files.
24 “Il contenuto di un elaborato cartografico classico può essere facilmente soggetto a trasformazioni e
riduzioni, mediante operazioni di spoglio e generalizzazione, che si realizzano sia attraverso
l’eliminazione di oggetti troppo piccoli e quindi non rappresentabili ad una scala più piccola, che
attraverso una semplificazione delle loro forme.” (FONDELLI 2000, p. 175)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 22

- trattamenti di analisi spaziale più limitati e laboriosi (ma l’indagine
archeologica, si è visto, non si allinea del tutto a tale posizione).
L’ACQUISIZIONE DEI DATI E I PROCEDIMENTI DI GEOREFERENZIAZIONE
DEI DATI ANALOGICI CONVERTITI IN DIGITALE
L’acquisizione dei dati per la costruzione di cartografia numerica può avvenire
dal formato analogico, solitamente costituito da supporti cartacei (testi, cartografia,
fotogrammi, ecc.), o direttamente da quello digitale.
IL FORMATO ANALOGICO può essere convertito in dati numerici attraverso due
principali sistemi:
1) DIGITALIZZAZIONE MANUALE: la vettorializzazione tramite tavoletta grafica è un
metodo piuttosto diffuso che non richiede particolari competenze o capacità, ma
impegna molto tempo e comporta grande cura e precisione per evitare errori
posizionali;
2) DIGITALIZZAZIONE AUTOMATICA: è un procedimento più articolato ma anche più
veloce, quindi ottimale per l’acquisizione di grandi masse di dati. Comporta,
inizialmente, la trasformazione del dato cartaceo in file immagine, tramite
scannerizzazione. Il dato digitale andrà quindi georeferenziato e,
successivamente, digitalizzato; le ultime due operazioni possono anche essere
invertite.
Un’ulteriore forma di conversione dei dati analogici in digitale contempla la
georeferenziazione di fotogrammi aerei obliqui e cartografia storica senza
necessariamente procedere alla vettorializzazione dell’immagine raster. Le tecniche GIS
di calibrazione, georeferenziazione e trasformazione di proiezione, rendono possibile il
confronto tra cartografie storiche e cartografie attuali permettendo di ridurre gli effetti di
deformazione dei supporti cartacei e quelli dovuti ai diversi sistemi di rappresentazione
e di rilievo.” L’obiettivo viene raggiunto mediante un procedimento di rettificazione
automatica dei punti della carta di partenza. Mediante tale processo, le coordinate locali
del file di input vengono convertite in coordinate cartografiche ricavate dai
corrispondenti punti di una base già georeferenziata o di misurazioni topografiche
ottenute da stazioni totali o GPS. E’ quindi necessario trovare una serie di punti,
riconoscibili sulla carta e distribuiti in forma più possibile omogenea, per i quali siano
disponibili le coordinate cartografiche nel sistema di riferimento prescelto. Attraverso
tali punti, definiti Ground Control Point (GCP), avvengono le operazioni di traslazione,
rotazione e dimensionamento della carta, che portano finalmente alla sua
georeferenziazione. Per effettuare tali procedimenti tecnici si ricorre solitamente ad
appositi software: fra i tanti, è opportuno citare Er Mapper 25 , Airphoto 26 ed Erdas
Imagine 27 ma anche comuni applicativi GIS che includono al loro interno simili funzioni
(es: ArcInfo e GeoConcept).
25 Distribuito dalla Earth Resource Mapping (http://www.ermapper.com)
26 http://super3.arcl.ed.ac.uk/baspmirror/basp.html
27 http://www.erdas.com/home.asp
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IL FORMATO DIGITALE, rispetto all’analogico, garantisce fedeltà del dato, annulla i
tempi lunghi di lavoro e le possibilità di errore durante le fasi di georeferenziazione o di
digitalizzazione. Può inoltre circolare via rete, oppure attraverso memorie esterne e
supporti magnetici (CD e DVD).
Rientrano in questa categoria anche i dati rilevati tramite tecniche di laser scanning, che
generano DTM restituiti in varie modalità (TIN, raster-grid, nuvole di punti, ecc.) e
strumenti di rilievo topografico (stazioni totali, GPS). Tali dati sono restituiti attraverso
tecniche di coordinate geometry (COGO), che consentono il trattamento di dati di
rilevamento topografico a partire da misurazioni dirette del terreno. Un metodo molto in
uso è quello che prevede l’introduzione di alcuni punti di controllo, mediante tecniche di
COGO, e l’acquisizione della massa dei dati mediante digitalizzazione. Tale metodo è
utilizzato anche all’interno del LIAAM per la vettorializzazione georeferenziata della
stratigrafia archeologica all’interno delle piattaforme GIS degli scavi. Le piante, una
volta scansionate e quindi utilizzabili come immagini raster, vengono georeferenziate,
attraverso il già descritto procedimento di rettificazione automatica fra i vertici della
picchettatura riportati in pianta e le corrispondenti misurazioni da stazione totale. In
ultimo, i digitalizzatori procedono alla vettorializzazione dell’immagine digitale
georeferenziata.
Approfondimento 3.a: il DTM
Un modello digitale del terreno, o DTM dall’inglese Digital Terrain Model, “definisce
numericamente la morfologia superficiale del terreno mediante un insieme di punti discreti, noti nelle
coordinate spaziali X, Y, Z ed opportunamente distribuiti sulla porzione di superficie terrestre interessata.”
Delle tre coordinate, le prime due rappresentano le coordinate chilometriche, mentre la terza indica la
quota, che può essere assoluta (altezza del piano di campagna rispetto al livello del mare) o relativa
(riferita ad un piano di riferimento qualunque, detto piano di zero).
Oltre alla sigla DTM sono utilizzate altre espressioni, sulle quali è opportuno specificare che non sempre
si verifica uniformità d’interpretazione. L’esempio più lampante è costituito dalla frequente confusione
ingenerata dalla distinzione fra DTM e DEM. Alcuni autori propendono infatti per un’equivalenza di
significati, considerando le due espressioni come sinonimi. Altri operano invece una differenziazione, ma
anche in questo caso le interpretazioni fornite non sono assolutamente univoche.
La costruzione di un DTM si articola in tre principali fasi:
1) ACQUISIZIONE DEI DATI. La fedeltà dei DTM è fortemente influenzata dalle caratteristiche
dei dati originari, in particolare dalla scala e dalla qualità del rilievo o della rappresentazione.
Riconosciamo cinque diverse metodologie d’acquisizione:
1) DIGITALIZZAZIONE MANUALE O AUTOMATICA DI CARTOGRAFIE AL TRATTO RIPORTANTI
CURVE DI LIVELLO O PUNTI QUOTATI.
2) RILEVAMENTO TOPOGRAFICO NUMERICO. I rilievi di campagna garantiscono alta precisione
ed affidabilità, richiedendo però tempi lunghi e non consentendo l’acquisizione di molti
punti. La disponibilità di un limitato numero di informazioni di partenza si traduce
successivamente nella bassa precisione della procedura di interpolazione. Il risultato finale
sarà anche determinato dalla qualità della strumentazione tecnica (stazione totale) utilizzata
per il rilievo.
3) RILEVAMENTO FOTOGRAMMETRICO NUMERICO. La fotogrammetria digitale consente
un’elevatissima produzione di punti con ottimale automazione. Richiede la disponibilità di
una stazione dedicata, costituita da uno stereo-digitalizzatore che opera direttamente a
partire da una coppia di fotografie aeree della stessa porzione di territorio.
4) TELERILEVAMENTO. Le riprese dallo spazio con sensore su satellite garantiscono una
quantità di punti molto elevata ed un alto grado di automazione. La precisione non è però
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particolarmente elevata in quanto le immagini del telerilevamento non hanno finalità
spiccatamente metriche.
5) RILIEVO TRIDIMENSIONALE CON TECNICHE DI LASER SCANNING. Rappresenta la tecnica più
innovativa e completa per la produzione di DTM. Assicura alta precisione, soprattutto se
integrato con misurazioni dirette sul terreno, e grande affidabilità, rilevando serie di punti a
distanza di pochi centimetri. Non è ancora una metodologia molto diffusa, anche considerati
gli alti costi dello strumento (ai quali vanno aggiunti quelli per la disponibilità di un
apparecchio aereo predisposto, con antenna GPS di alta precisione). Si affermerà
probabilmente come tecnica più utilizzata nel futuro prossimo.
Sulla base della metodologia d’acquisizione adottata, è possibile individuare due principali
sistemi per la registrazione dei dati digitali d’elevazione dai quali partire per la generazione di un
DTM:
a) PUNTUALE: collezione di punti con coordinate x, y, z nei quali la quota z è definita come
attributo descrittivo. La distribuzione di tali punti può manifestarsi attraverso una griglia
regolare, tipica del metodo fotogrammetrico per profili altimetrici. In alternativa, si può
manifestare attraverso una griglia irregolare (casuale, random) con distribuzione sparsa,
detta “a piano quotato”, tipica del rilievo topografico e della generazione automatica della
fotogrammetria digitale, del telerilevamento e del laser scanning.
b) LINEARE: isolinee (contour lines) ognuna delle quali è caratterizzata da una quota
topografica, associata come attributo descrittivo. Il valore di quota delle curve isovalore
viene stabilito dall’utente, secondo un passo incrementale costante. Tale restituzione è
caratteristica della cartografia numerica esistente e della digitalizzazione di cartografie al
tratto.
2) ELABORAZIONE DEI DATI: rappresenta la fase di costruzione di un modello digitale. Si tratta
di determinare la quota (z) per ciascun punto all’interno di un’area. Tale funzione viene realizzata
attraverso opportuni algoritmi d’interpolazione applicati a partire dagli elementi acquisiti secondo
uno dei metodi precedentemente elencati. I fattori che determinano l’accuratezza e l’affidabilità
di un DTM sono legati all’attendibilità dei dati raccolti e alla densità e disposizione topologica
degli stessi. In particolare, sulla base della distribuzione dei punti acquisiti, il DTM che si andrà
ad elaborare potrà essere:
- regolare (strutturato)
- irregolare (casuale, random)
Le procedure interpolative possono essere distinte in due principali categorie:
a) METODO A MATRICE O A GRIGLIA (GRID): l’interpolazione si sviluppa a partire da punti
disposti all’interno delle maglie di una griglia regolare, definita da celle di dimensioni
variabili secondo i parametri impostati dall’utente. Si tratta di determinare l’altezza di
ciascun nodo della griglia regolare, adottando la funzione d’interpolazione più consona
alla resa della morfologia del terreno, anche in considerazione della tipologia del dato
acquisito.
Tale metodo presenta il vantaggio di una struttura dei dati regolare, che semplifica
notevolmente la fruizione del DTM, e facilita il confronto con altre griglie.
b) METODO DI TRIANGOLARIZZAZIONE (TIN, TRIANGULATED IRREGULAR NETWORK):
l’interpolazione avviene mediante piani, dopo aver collegato fra loro i punti di partenza
(comunque disposti, secondo una distribuzione regolare o casuale) in modo da creare
una maglia di triangoli. In questo caso è lo stesso dato rilevato che definisce la forma, la
pendenza e l’altezza dei vertici del singolo triangolo, senza alcuna interpolazione.
Tale metodo, benché basato su una struttura dei dati meno immediata, assicura maggiore
precisione, adattandosi meglio a terreni con differente morfologia, e richiede minore
memorizzazione.
3) ARCHIVIAZIONE DEI DATI ORIGINALI E DI QUELLI ELABORATI. L’archiviazione dei
dati ha, ormai, una serie di requisiti di standardizzazione che rende qualsiasi tipo di DTM
interfacciabile con i programmi GIS più diffusi e con i software di produzione ortofotografica.
Sui DTM i GIS sono in grado di effettuare una serie di operazioni interne che consentono di
convertire i dati da una tipologia all’altra. Sarà così possibile passare da un DTM restituito in
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formato puntuale ad uno organizzato secondo una struttura raster o TIN e da questo ottenere
curve di livello (operazione definita di contouring, che genera isoipse a passo incrementale
costante assegnato dall’utente).
In definitiva, possiamo quindi riconoscere quattro principali tipologie di rappresentazione di un
DTM, delle quali le prime due risultano già determinate in fase di acquisizione, mentre le ultime
due necessitano di processi di elaborazione dei dati acquisiti.
1) METODO PUNTUALE: collezione di punti distribuiti secondo uno schema regolare o
casuale e determinati in planimetria ed altimetria mediante le coordinate x, y, z (quota z
definita come attributo descrittivo). Struttura dei dati vettoriale.
2) METODO LINEARE: isolinee (contour lines) caratterizzate da una quota altimetrica
(attributo descrittivo). Struttura dei dati vettoriali.
3) METODO A MATRICE O A GRIGLIA (GRID): griglia di valori di elevazione organizzati in un
file concettualmente simile a quello di un’immagine digitale. Vengono inizialmente
definiti il numero di righe e colonne, i valori minimi e massimi delle coordinate
planimetriche, il passo del grigliato (dimensione della cella, definita anche pixel).
Successivamente vengono introdotti, per ciascuna cella della matrice, i valori relativi
alla quota altimetrica corrispondente alla porzione di terreno rappresentata. Struttura dei
dati raster.
4) METODO DI TRIANGOLARIZZAZIONE (TIN): superficie suddivisa in triangoli (definiti nei
vertici da una maglia di punti quota e quindi regolari o irregolari a seconda del criterio di
acquisizione degli stessi) ciascuno dei quali viene descritto per aspetto, pendenza ed
elevazione. Struttura dei dati vettoriale.
I primi due metodi consentono una definizione molto semplificata della morfologia. Per realizzare
elaborazioni sofisticate ed estrarre dai modelli il massimo delle informazioni è però necessario passare alla
restituzione raster-grid o a quella per triangoli (TIN), strutture più complesse che i GIS sono in grado di
gestire come proprie basi di dati.
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Approfondimento 3.b: La cartografia tridimensionale: proprietà e
limiti nella sua attuale fruizione
Negli ultimi anni, la diffusione di moduli GIS per la restituzione tridimensionale della cartografia
ha ingenerato confusione, illudendo una parte dell’utenza di poter finalmente trattare la tridimensionalità
dei dati. Premesso che questo traguardo sarà raggiungibile nel giro di pochi anni, grazie al contemporaneo
sviluppo di software ed hardware, occorre constatare che è ancora prematuro parlare di GIS 3D.
Il problema, in realtà, non è individuabile nei supporti cartografici, bensì negli strumenti per la
loro fruizione, specificatamente nei GIS in commercio. E’ infatti possibile registrare i dati in 3D (DTM e
TIN costituiscono un valido esempio) ma non esistono ancora gli strumenti essenziali di analisi
tridimensionale per la loro interpretazione, non essendo stati sviluppati, al momento, pacchetti GIS con
modelli di dati 3D realmente funzionanti. I volumi e le profondità sono così registrati come una serie di
superfici bidimensionali nelle quali l’altezza viene considerata un attributo. Il problema maggiore è quindi
individuabile nel fatto che manca la topologia 3D e l’unica operazione possibile è la semplice
visualizzazione tridimensionale: per questo è più corretto parlare di GIS 2 e 1/2. Un classico esempio è il
DEM, dove l’altezza è registrata come attributo, utilizzabile per rafforzare impressionisticamente la
sensazione di tridimensionalità associando un range di colore corrispondente a predefiniti intervalli di
altezze.
Nella nostra esperienza, abbiamo avuto la possibilità di testare le potenzialità della estensione
ESRI 3D Analyst. Il modello di dati dell’applicativo in questione risulta inadeguato all’analisi ed alla
rappresentazione di superfici multiple sovrapposte in uno spazio tridimensionale, come nel caso della
stratigrafia archeologica e dei materiali in essa presenti. Nonostante ci si aspettino capacità analitiche dal
modulo ESRI, nella realtà il modello dei dati rimane superficiale proprio perché, come già descritto,
manca la topologia 3D.
La situazione attuale accomuna ArcView, con tutti i limiti nel trattamento della terza dimensione,
al resto dei software GIS disponibili in commercio. Pertanto, l’unica possibilità per la gestione del dato
archeologico in una reale tridimensionalità è quella di costruirsi in proprio l’applicativo GIS necessario.
Tale soluzione implica però grandi competenze informatiche, in particolare nel campo della
programmazione e del GIS. Non a caso, le uniche soluzioni di questo tipo sono quelle proposte da
esponenti di fama internazionale nell’ambito dell’informatica applicata all’archeologia: K. Kvamme (che
ha addirittura dei trascorsi all’interno della NASA) e D. Powlesland.
Il team di lavoro di Kvamme, per sopperire alle inadempienze di ArcView, ha elaborato un
apposito modulo, denominato Voxel Analyst dal nome dell’elemento volumetrico, rappresentato come un
cubo, che è il corrispondente del pixel nello spazio tridimensionale. Tale applicativo è, al tempo stesso,
uno strumento di visualizzazione e di analisi dei dati, che riconosce tre assi indipendenti. E’ stato
elaborato appositamente per la gestione dei dati sotto la superficie (stratigrafia) e per migliorare la
comprensione delle relazioni tra dati multidimensionali all’interno di un set di dati volumetrici. Tale
software, in grado di misurare anche i volumi e quindi la quantità di materiale all’interno di uno o più
strati, è utilizzato in modo innovativo per interpolare il modello del terreno di un sito archeologico in un
reale spazio tridimensionale.
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4. LE BASI CARTOGRAFICHE
La cartografia è il disegno di una porzione, più o meno estesa, di territorio,
codificata nei simboli e nei modi di rappresentazione delle differenti entità presenti. Di
conseguenza, possiamo definire una carta geografica come una rappresentazione ridotta,
simbolica e approssimata della superficie terrestre.” In particolare, si considera una
rappresentazione ridotta perché restituita secondo precisi rapporti metrici, espressi dalla
scala di rappresentazione, e simbolica perché costruita e codificata mediante vari simboli
e colori. Infine, approssimata in quanto, nonostante il ricorso a sofisticati metodi di
proiezione, non è possibile eliminare un benché minimo fattore di deformazione,
determinato dall’impossibilità di distendere una porzione della forma sferoidale della
Terra sulla superficie piana di un foglio.
La cartografia non ha uniformità di intenti e di applicazioni: essa viene infatti
utilizzata da una tipologia d’utenza sempre più diversificata. Per questo, il prodotto
cartografico deve differenziarsi in modo tale da rispondere alle molteplici esigenze per
le quali può essere utilizzato.
Ogni supporto cartografico è caratterizzato da una proiezione e da un sistema di
riferimento.
La proiezione cartografica esprime il metodo attraverso il quale la superficie
curva della terra è proiettata su un quadro. Questo può essere definito da un piano,
oppure da un cilindro o da un cono che verranno sviluppati su un piano (per questo sono
definite proiezioni per sviluppo o modificate). Le proiezioni più diffuse sono la
proiezione diretta di Mercatore, a sviluppo cilindrico, e la proiezione di Gauss, anche
conosciuta come proiezione trasversa di Mercatore o proiezione pseudo-cilindrica di
Lambert. Come già ricordato, il processo di proiezione comporta inevitabilmente delle
deformazioni, e quindi degli errori, ma in misura diversa secondo la proiezione utilizzata
per l’area cartografata. Per questo l’adozione di un sistema dipende sia dall’uso cui è
destinata la cartografia sia dalla zona da rappresentare.
Il sistema di riferimento permette di determinare la posizione di un punto nello
spazio; tale operazione è legata alla definizione di un piano verticale e di uno
orizzontale. I sistemi di riferimento possono essere suddivisi tra sistemi di coordinate
geodetiche (o geografiche, o sferiche) e sistemi di coordinate cartografiche (o
chilometriche, ortogonali, cartesiane o ancora rettangolari). Nell’ambito dei primi, il più
diffuso è il sistema di coordinate geografiche, diffuso in tutto il mondo ma adottato
principalmente negli USA. Esso definisce la posizione di un punto mediante la
misurazione dei suoi angoli rispetto al centro della Terra: la latitudine e la longitudine
(lat/long). Latitudine e longitudine sono misurate in gradi, a partire rispettivamente
dall’equatore e dal meridiano di Greenwich. Fra i secondi, il sistema più diffuso è
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 28

l’UTM 28 , standard europeo. Esso definisce la posizione di un punto mediante la
misurazione della distanza chilometrica dall’origine (o dalla falsa origine) di due assi
ortogonali x e y, costituenti il piano delle ascisse e delle ordinate di un ideale piano
cartesiano. In Italia, al sistema UTM 29 si aggiunge il sistema di riferimento nazionale
Gauss-Boaga 30 , caratterizzato dal medesimo tipo di rappresentazione (rappresentazione
conforme di Gauss) ma da un diverso inquadramento. Pertanto, all’interno della nostra
penisola, ciascun punto potrà essere determinato da una sola coppia di coordinate
geografiche (latitudine e longitudine) ma da due differenti coppie di coordinate
cartografiche (quelle definite dai sistemi UTM e Gauss-Boaga). Il passaggio da Gauss-
Boaga ad UTM, e viceversa, non è eseguibile con procedure di calcolo rigorose perché
la relazione tra i due sistemi è nota solo in maniera approssimativa. Vi sono comunque
formule empiriche IGM (Bencini-Surace) che consentono la trasformazione con
approssimazione dell’ordine del metro, che assicura un errore di graficismo trascurabile
fino alla scala 1:5.000.
La cartografia ufficiale italiana è redatta di norma nel sistema della
rappresentazione conforme di Gauss-Boaga. Essa prevede, nel suo repertorio, carte
geografiche, corografiche, topografiche, nautiche, aeronautiche, catastali e geologiche.
Queste sono redatte dagli organi cartografici dello Stato: l’Istituto Geografico Militare
(IGM), l’Istituto Idrografico della Marina, la Sezione Fotocartografica dello Stato
Maggiore dell’Aeronautica (oggi denominata Centro Informazioni Geotopografiche
28 “Acronimo di Universal Transverse Mercator. L’UTM definisce nei paesi anglosassoni la
rappresentazione conforme di Gauss per i territori compresi tra i paralleli di +80° e –80° di latitudine [oltre
tale latitudine viene utilizzata la proiezione stereografica polare, altro sistema di riferimento di coordinate
cartografiche], ripartita in 60 fusi dell’ampiezza di 6° in longitudine, progressivamente misurati a partire
dall’antimeridiano di Greenwich. [Ciascun fuso presenta una falsa origine, passante per il meridiano
centrale, pari al valore di 500 Km, necessaria per evitare calcoli con ascisse negative]
Le corrispondenze studiate per la rappresentazione sono del tutto identiche nei diversi 60 fusi o sistemi
cartografici, e il fattore di riduzione rimane sempre uguale a 0,9996.
Per agevolare l’individuazione delle varie regioni rappresentate, i diversi fusi sono stati suddivisi in 20
fasce parallele, generate per mezzo di paralleli geografici distanziati di 8° in latitudine a partire
dall’equatore e fino alle latitudini di 80° Nord e di 80° Sud.
Dalle due ripartizioni, quella in fusi e quella in fasce, la superficie terrestre risulta così suddivisa in 1200
zone, ciascuna delle quali ha l’ampiezza di 6° in longitudine e 8° in latitudine [ed è ulteriormente
suddivisa in quadrati di 100 Km di lato, contraddistinti da due lettere maiuscole].” (FONDELLI 2000, p.
302)
29 Il sistema di riferimento UTM ripartisce il territorio italiano in tre fusi (32-33-34) e due fasce (S e T) e
quindi si possono riconoscere 6 zone: 32S, 32T, 33S, 33T, 34S, 34T. Il fuso 34 interessa solo la parte
finale della penisola salentina (a sua volta zona di passaggio dalla fascia S alla fascia T) e quindi le zone
34 S e 34 T rappresentano il territorio italiano solo per una piccolissima parte.
30 Il sistema cartografico Gauss-Boaga divide il territorio italiano in due fusi di 6° 30’ ciascuno (risolvendo
con questa aggiunta di 30’ il problema del terzo fuso UTM che copre una piccola parte della penisola
salentina), con una falsa origine passante per il meridiano centrale dei due fusi (9° e 15°). Le coordinate
Nord (sull’asse y delle ordinate) esprimono la distanza dall’equatore (in direzione S-N). Le coordinate Est
(sulla asse x delle ascisse) testimoniano con la prima cifra l’appartenenza al primo o al secondo fuso e con
le restanti cifre la distanza rispetto al meridiano centrale. Sottraendo a tale distanza il valore della falsa
origine, sarà possibile individuare la posizione di un punto ad Ovest (risultato con valori negativi) o ad Est
(risultato con valori positivi) del meridiano centrale.
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Aeronautiche: C.I.G.A), l’Amministrazione del Catasto e dei Servizi Tecnici Erariali ed
il Servizio Geologico Nazionale.
Gli enti e gli istituti che si occupano invece di Sistemi Informativi Territoriali
sono l’Istituto Geografico Militare, l’Istituto Nazionale di Statistica, e gli enti locali, in
particolare le Regioni.
L’IGM, oltre alla produzione del proprio repertorio cartaceo, si sta impegnando
nella sua trasposizione in formato numerico: cartografia raster e vettoriale a varie scale,
tipi geografici (orografia, idrografia, limiti amministrativi) vettoriali e modelli digitali
del terreno.
Le Regioni sono impegnate nella costruzione di propri Sistemi Informativi
Territoriali 31 e nella realizzazione delle basi numeriche della Cartografia Tecnica
Regionale e di varia cartografia tematica. La Regione Toscana si propone indubbiamente
come una delle esperienze più avanzate in materia di SIT regionali e la sua vasta
produzione è suddivisa in due distinti archivi:
1) Archivi Map Oriented: comprendono la produzione numerica della Cartografia
Tecnica Regionale; viene, proprio in questi mesi, completata la mosaicatura
regionale alla scala 1:10.000, preferita a quella degli elementi in scala 1:5.000.
Intanto continua la pubblicazione di fogli a scala 1:2.000 dei nuclei urbani.
2) Archivi GIS Oriented: offrono coperture tematiche numeriche redatte a varie
scale: 1:25.000 (bacini idrografici, viabilità, aree di erosione, aree inondabili,
ecc.), 1:50.000 (aree montane, aree svantaggiate, zone depresse, ecc.), 1:100.000
(aree carsificabili, copertura del suolo, o land cover, ecc.) e 1:250.000 (litologia,
tipi climatici, sistemi di paesaggio, ecc.).
LA CARTOGRAFIA IGM
L’elemento di base della cartografia ufficiale italiana è il foglio in scala
1:100.000 della Carta Topografica d’Italia, costituito da quattro quadranti in scala
1:50.000, denominati con lettere romane in senso orario a partire da quello in alto a
destra, e sedici tavolette al 25.000 , quattro per quadrante, distinte con le direzioni dei
punti cardinali (N-E; S-E; S-W; N-W).
Il territorio italiano è coperto da 284 fogli alla scala 1:100.000 le cui date
d’aggiornamento variano fra il 1945 (per la Sardegna centro-meridionale) e il 1967-70
(per gran parte della Sicilia). Ciascun foglio è contrassegnato da un numero progressivo
(la numerazione parte dal Nord, procedendo con andamento Ovest-Est fino alla punta
meridionale della Sicilia) e dalla denominazione dell’oggetto geografico più rilevante
dell’area rappresentata. Il taglio è di 30’ in longitudine e 20’ in latitudine, definendo lati
di circa 37 Km in latitudine e fra 38 e 45 Km in longitudine; questi determinano
mediamente un’area di rappresentazione di circa 1.500 Kmq. Le curve di livello sono
restituite mediante isoipse con equidistanza di 50 metri.
La nuova serie della Carta Topografica d’Italia, progetto impostato a partire dal
1958 (foglio prototipo pubblicato nel 1964), è articolata in 636 fogli in scala 1:50.000.
Questi sono derivati dai rilievi topografici in scala 1:25.000, sottoposti ad
31 Un elenco degli indirizzi internet dei SIT regionali italiani è consultabile all’indirizzo
http://www.regione.emilia-romagna.it/sigeografici/InsiemenelGis/Index2a.htm.
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aggiornamento mediante metodo aerofotogrammetrico. L’iniziativa di una nuova carta
topografica è stata intrapresa per far fronte alle necessità di adeguamento al sistema
cartografico internazionale. In particolare, è stata adottata la proiezione conforme UTM
con reticolato chilometrico ed è stato realizzato l’inquadramento dei fogli all’interno
della Carta dell’Europa occidentale (scala 1:250.000).
Come naturale proseguimento della carta al 50.000, è stata successivamente
promossa la costituzione di una nuova Carta topografica d’Italia in scala 1:25.000. Si
tratta di 2298 elementi per un’area di 150 Kmq, contro i 100 della tradizionale tavoletta.
Sono stati redatti con metodo aerofotogrammetrico e disegno automatico nella
rappresentazione cartografica UTM. L’orografia è resa mediante isoipse ad intervallo di
25 metri.
La redazione di cartografia a scale più alte del 25.000 è di competenza degli enti
locali, in particolare delle Regioni (Cartografia Tecnica Regionale) e
dell’Amministrazione del Catasto (mappe catastali a scala variabile fra l’1:500 e
l’1:4.000). Per questo motivo, la produzione IGM, in archeologia, può essere utilizzata
esclusivamente come supporto cartografico per l’inquadramento di comprensori
territoriali mediamente estesi. Risulta infatti inadeguata alle operazioni di
georeferenziazione e di rilevamento delle emergenze, se non con considerevoli margini
d’errore e senza il grado di dettaglio richiesto allo scopo.
LA CARTOGRAFIA TECNICA REGIONALE (CTR)
Con il termine cartografia tecnica o topografica s’intende “la fedele
rappresentazione del terreno, con tutte le sue forme e accidentalità, riportando ogni
particolare naturale o manufatto nella quantità e con la precisione concessa dalla
scala” 32 . Si tratta, quindi, di un supporto elaborato su criteri oggettivi di rilievo delle
entità territoriali (fisiche ed antropiche) rappresentabili su carta tramite una simbologia
ed apposite convenzioni elaborate dai cartografi ed esposte in legenda per la loro
codificazione da parte degli utenti.
Il sistema cartografico comunemente adottato è quello nazionale Gauss-Boaga,
mentre il taglio degli elementi viene uniformato al sistema unificato ED 50 33 avente
come base la carta d’Italia al 50.000. Alcune regioni, più avanzate, hanno provveduto
alla produzione delle basi cartografiche attraverso metodo aerofotogrammetrico. Altre,
di orizzonti più limitati, hanno semplicemente provveduto alla digitalizzazione dei
corrispondenti supporti cartacei.
Il repertorio della Cartografia Tecnica Regionale prevede tre distinte produzioni,
corrispondenti ad altrettante scale di redazione:
1) S EZIONI CTR (SCALA 1:10.000): costruita mediante copertura
aerofotogrammetrica del territorio alla scala media di 1:20.000. Prevede un
errore massimo di 4 metri in planimetria e di 1,80 metri in altimetria, con una
tolleranza altimetrica per le curve di livello di 3,50 metri. Le curve di livello
hanno equidistanza di 10 metri (figure 6 e 7);
32 ABBATE 1984, pp. 479-480.
33 ED 50: “acronimo di European Datum 1950, che indica i risultati delle elaborazioni di calcolo,
conseguiti dall’unificazione delle reti geodetiche fondamentali europee” (FONDELLI 2000, p. 254)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 31

2) E LEMENTI CTR (SCALA 1:5.000): costruita mediante copertura
aerofotogrammetrica del territorio alla scala media di 1:13.000. Prevede un
errore massimo di 2 metri in planimetria e di 1,20 metri in altimetria, con una
tolleranza altimetrica per le curve di livello di 2,20 metri. Le curve di livello
hanno equidistanza di 5 metri (figure 8 e 9);
3) F OGLI CTR (SCALA 1:2.000 O 1:1.000): costruita mediante copertura
aerofotogrammetrica alla scala media di 1:7.000 o 1:8.000 (per le levate ad
1:1.000 la scala media è di 1:4.000), integrata da levate topocartografiche
numeriche. Prevede un errore massimo di 80 cm (40 cm per l’1:1.000) in
planimetria e 60 cm (40 cm per l’1:1.000) in altimetria, con una tolleranza
altimetrica per le curve di livello di 1,30 metri (0,85 metri per l’1:1.000). Le
curve di livello hanno equidistanza di 2 o 1 metro. A questa scala è
necessario effettuare la sgrondatura 34 degli edifici, affinché la corrispondente
linea indichi l’ingombro a terra dell’edificio. Questa cartografia viene spesso
prodotta dai comuni che producono supporti in scala 1:1.000 e da questi
derivano, per fotoriduzione, la cartografia al 2.000. Diversamente dalle due
precedenti serie, la cartografia al 2.000 non copre la totalità del territorio ma
si concentra sulle sole zone inurbate (centri storici, aree urbane e principali
nuclei abitati; si vedano le figure 10 e 11).
4) In alcuni casi, solitamente per i centri storici con complesso sviluppo
topografico, si redigono cartografie tecniche anche in scala 1:500. Queste
sono costruite mediante copertura aerofotogrammetrica alla scala media di
1:3.000, con errore massimo di 20 cm in planimetria e 25 cm in altimetria. Le
curve di livello hanno equidistanza media di 0,5 metri, con possibile
passaggio ad 1 metro per le aree con forte pendenza.
Gli elementi topografici rappresentati sono il frutto di una selezione operata sulla base
delle esigenze e degli scopi della rappresentazione. Un elemento che influisce
notevolmente su questa selezione è la scala di redazione della carta. Non tutti gli
elementi possono essere rappresentati a qualsiasi scala e, col mutare di questa, gli stessi
subiscono dei processi (semplificazione, generalizzazione, sfollamento o spoglio) che
inducono alla modifica della simbologia utilizzata, se non addirittura all’eliminazione
del particolare cartografico. Un discorso a parte riguarda la mancanza di un criterio di
riduzione in scala per alcuni degli elementi rappresentati, come le strade e l’idrografia.
Questi, soprattutto alle scale minori, per essere visualizzati necessitano di un tratto che,
calcolate le proporzioni, risulterebbe sovradimensionato rispetto all’effettiva dimensione
dell’elemento nella realtà.
Per la realizzazione e la codificazione di una carta tecnica è necessario tenere in
considerazione le strutture concettuali della società nella quale viene elaborata: essa è
infatti la fedele rappresentazione di un modo di considerare il territorio rappresentato. A
34 “Nella restituzione di prese fotogrammetriche aeree la delimitazione degli edifici viene definita dal
bordo delle relative coperture, e per avere la delimitazione della loro base al suolo è necessario conoscere
l’aggetto della corrispondente gronda. L’operazione che riporta al suolo la delimitazione dei vari edifici
restituiti, una volta misurato l’aggetto delle diverse gronde, prende il nome di sgrondatura.” (FONDELLI
2000, p. 292)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 32

titolo esemplificativo, può essere sufficiente illustrare l’organizzazione dei dati
impostata per il repertorio vettoriale della Cartografia Tecnica Regionale. Le entità
rappresentate sono state suddivise, infatti, in dieci categorie (o livelli) di dati 35 che
corrispondono ad una loro distinzione operata a livello teorico-percettivo e presente in
forma di codice nelle versioni numeriche:
1) COMUNICAZIONI (viabilità ed altre infrastrutture di comunicazione).
2) EDIFICI ED ALTRE STRUTTURE (con distinzioni relative alle destinazioni d’uso)
3) IDROGRAFIA (corsi d’acqua ed infrastrutture di convogliamento, distribuzione,
accumulo e razionalizzazione degli stessi)
4) INFRASTRUTTURE (percorsi e stazioni di estrazione, produzione e distribuzione
dei vari tipi di risorse energetiche, teleferiche, discariche e rottamai)
5) ELEMENTI DIVISORI E DI SOSTEGNO (mura, muri, recinzioni e siepi)
6) FORME TERRESTRI (anomalie ed elementi morfologici,geologici e naturali)
7) VEGETAZIONE (limiti di colture, boschi e aree verdi in generale, con distinzione
dei principali tipi vegetazionali riconosciuti)
8) OROGRAFIA (quote e isoipse per la determinazione delle altimetrie)
9) LIMITI AMMINISTRATIVI E VARIE (limiti militari, cartografici, reti trigonometriche,
punti noti e altri elementi particolari non classificabili in altre categorie)
10) TOPONOMASTICA
Il repertorio della Cartografia Tecnica Regionale è ideale per le esigenze
dell’indagine archeologica, offrendo basi cartografiche sufficientemente dettagliate per
georeferenziare con buona affidabilità le varie emergenze riscontrate sul territorio.
Nell’eventualità di indagini intensive in ambito urbano, la base al 2.000 rappresenta un
ottimo punto di partenza per inquadrare e contestualizzare l’area d’intervento con
precisione e dettaglio.
LA CARTOGRAFIA CATASTALE
Le carte catastali sono storicamente legate all’aspetto fiscale del governo del
territorio. Esse rappresentano infatti le particelle catastali 36 , ossia le unità di territorio
site nello stesso comune, aventi determinate qualità e classe e appartenenti ad un unico
possessore (figura 12).
Le mappe catastali sono normalmente redatte in scala 1:2.000 o 1:4.000 in zone
di scarso interesse (es: montagne) nelle quali l’area media delle particelle catastali non è
inferiore a 5 ha. Gli allegati, che si riferiscono ai centri urbani, sono al 1.000 ma, in caso
di abitati densi e frazionati, possono anche essere in scala 1:500.
Le mappe vengono formate per comune amministrativo o, se questo è suddiviso in
sezioni censuarie, per sezioni e sono suddivise in fogli. Il taglio dei fogli è normalmente
35 Per una visione completa delle codifiche delle entità del repertorio CTR numerico vettoriale si può
consultare lo sportello cartografico del sito internet della Regione Toscana (www.regione.toscana.it/carto)
o il catalogo cartografico regionale (REGIONE TOSCANA 1996).
36 Più precisamente, si può definire particella catastale “una ben delimitata porzione continua di terreno,
situata in un unico comune, appartenente ad un unico possessore, e assoggettata ad una unica specie di
coltura, con uniforme grado di opportunità, oppure, se non soggetta a coltura, riservata ad una unica
destinazione d’uso.” (FONDELLI 2000, p. 159)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 33

impostato non su elementi topografici ma su fattori locali (gruppi di isolati, viabilità,
ecc.).
La proiezione cartografica utilizzata è quella di Cassini-Soldner, che pone la scelta del
centro di sviluppo in posizione pressoché baricentrica rispetto alla zona da cartografare.
Ciò ha impedito la realizzazione di un sistema cartografico omogeneo perché il territorio
italiano è suddiviso in varie zone, ciascuna riferita al proprio centro di sviluppo. Ciò
porta a grossi problemi in caso di raffronto con la cartografia nazionale, redatta in
sistema Gauss-Boaga. Nel 1942 è stata iniziata la conversione nel sistema di riferimento
nazionale, ma l’opera non è ancora stata conclusa, creando notevoli difficoltà per l’uso
congiunto di carte catastali e tecniche.
Le reti di triangolazione catastale sono sviluppate a partire dalle reti trigonometriche
fondamentali del I, II, III ordine stabilite dall’IGM; l’inquadramento geometrico viene
distinto in reti e sottoreti catastali.
Dal punto di vista tecnico, occorre ricordare che le carte catastali forniscono
esclusivamente una rappresentazione planimetrica, non prevedendo necessariamente
informazioni relative ad aspetti morfologici ed altimetrici. Inoltre, per la loro stessa
finalità d’uso, non contemplano una dettagliata restituzione dei dati topografici.
Gli aggiornamenti, precedentemente operati a mano direttamente sul foglio interessato,
vengono ora effettuati mediante rilievi celerimetrici restituiti in formato numerico ed in
coordinate Gauss-Boaga. Questo dovrebbe indurre un progressivo miglioramento
metrico e qualitativo delle mappe, soprattutto nelle zone di maggior espansione
urbanistica.
Negli ultimi anni, il catasto sta procedendo alla digitalizzazione delle mappe;
questa avviene in alcuni casi mediante metodo aerofotogrammetrico numerico ma più
spesso con metodo topografico (celerimensura); sono comunque garantite alta precisione
ed affidabilità. L’operazione di informatizzazione si prospetta molto dispendiosa in
termini di tempo, impegno e fondi necessari, considerato che si tratta di convertire in
formato numerico un archivio di circa 300.000 fogli. Probabilmente, sarebbe stata
opportuna la decisione politica di rifare completamente la carta catastale, avvalendosi in
partenza dei moderni mezzi della fotogrammetria e della cartografia numerica. Sarebbe
stata una valida occasione anche per uniformare il repertorio ai sistemi di riferimento
italiano (Gauss-Boaga) ed europeo (UTM).
Nell’indagine archeologica, la cartografia catastale può essere utilizzata come
supporto cartografico, anche se la mancanza di dati altimetrici e la sua proiezione
cartografica anomala rispetto allo standard cartografico italiano ne rendono
sconsigliabile l’uso. Di contro, essendo redatta ad alte scale, garantisce una
rappresentazione dettagliata di zone per le quali la cartografia ufficiale non fornisce
rilievi altrettanto particolareggiati. A proposito, risulta particolarmente utile per quelle
aree urbane (e soprattutto per i centri storici) che ancora lamentano la mancanza dei
fogli CTR 1:2.000 a loro pertinenti.
Infine, va considerata la natura di memoria storica dell’archivio cartografico catastale
che può fornire informazioni storiche di tipo fondiario, anche se relativamente recenti.
Inoltre, può tornare utile al fine di operare una distinzione tipologica dell’edificato.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 34

LA CARTOGRAFIA ORTOFOTOGRAFICA
Le immagini fotografiche aeree necessitano di particolari trattamenti per costituire
documenti metrici a fini cartografici. A seconda delle procedure utilizzate e del risultato
finale conseguibile, esse possono essere distinte in due differenti tipologie:
1) FOTOPIANI O F OTOMOSAICI: vengono costruiti mediante raddrizzamento
fotogrammetrico, con una correzione unica applicata all’intero fotogramma.
Rispetto alla cartografia topografica, che opera una selezione degli oggetti da
rappresentare, i fotopiani presentano il vantaggio di mantenere inalterate tutte le
informazioni dei fotogrammi originali. Di contro, possono essere prodotti
solamente per zone che non presentino consistenti variazioni altimetriche che si
ripercuoterebbero sulla scala dei vari fotogrammi da mosaicare.
2) ORTOFOTOCARTE E ORTOFOTOPIANI (figura 13): vengono costruiti attraverso
raddrizzamento differenziale (mediante punti noti) di prese
aerofotogrammetriche. Tale operazione si presenta più complessa, rispetto a
quella dei fotopiani, perché va effettuata sulla base della conoscenza della quota
e della posizione planimetrica dei punti utilizzati per il raddrizzamento. La
correzione sarà quindi differente nelle zone del fotogramma considerato (per
questo si definisce raddrizzamento differenziale). Eseguita la procedura,
occorrerà trasformare il prodotto alla scala desiderata. Rispetto alla cartografia
tradizionale, l’ortofotocarta presenta il vantaggio di consentire la lettura di
particolari topografici che non sarebbero rappresentabili nelle carte
convenzionali. Rende inoltre più agevole ed immediata la lettura delle
caratteristiche ambientali e delle varie destinazioni d’uso del suolo.
Ciononostante, la miglior soluzione è sicuramente rappresentata
dall’utilizzazione combinata di ortofotocarte e cartografia topografica
tradizionale. La differenza tra ortofotocarte e ortofotopiani è individuabile nel
fatto che le prime sono arricchite dall’informazione altimetrica sul terreno, grazie
alla rappresentazione delle curve di livello. In definitiva, la cartografia
ortofotografica integra la principale caratteristica delle carte topografiche
(contenuto metrico) con quella delle foto aeree (contenuto informativo).
Complessivamente si tratta di prodotti meno costosi e più rapidamente producibili
rispetto alla cartografia topografica. Essi si fanno apprezzare per:
1) immediatezza, attualità e ricchezza del contenuto informativo;
2) precisione geometrica paragonabile (anche se mai uguale) a quella
propria della cartografia a pari scala.
Nell’indagine archeologica (e particolarmente in quella topografica), si rivelano
supporti molto utili soprattutto nell’attività di laboratorio, in quanto consentono la lettura
di tutti i particolari necessari ad una corretta ed affidabile opera di georeferenziazione. Il
ricognitore, infatti, ha la possibilità di rivedere ed utilizzare tutti i riferimenti che aveva
individuato sul campo per posizionare l’emergenza, qualora sprovvisto di GPS.
Inoltre permettono una lettura semplice ed immediata della copertura vegetativa e delle
diverse aree di destinazione agricola o boschiva. Questo permette di individuare, nelle
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 35

fasi preliminari della ricerca, quali siano le aree idonee ad una ricognizione sistematica e
quali le zone per le quali sarà impossibile svolgere un’indagine diretta sul terreno.
LA CARTOGRAFIA TEMATICA
La cartografia tematica si suddivide, per quanto concerne le fasi di redazione, in:
- CARTOGRAFIA TEMATICA DI BASE: costruita attraverso informazioni
direttamente rilevate.
- CARTOGRAFIA TEMATICA DERIVATA: costruita su informazioni ottenute da
rielaborazione di altre documentazioni geo-cartografiche, sulle quali
vengono sovrimpresse le informazioni tematiche. Tramite tale tecnica è di
vitale importanza la correlazione temporale fra la base cartografica e le
informazioni proprie del tema.
E’ possibile operare varie distinzioni anche relativamente al contenuto della cartografia
tematica, suddividendola in:
1) CARTOGRAFIA TEMATICA ANALITICA: contempla informazioni su estensione e
distribuzione di uno o più fenomeni simili, messi in relazione con le
caratteristiche dello spazio geografico. Appartengono a questa categoria le carte
relative a: altimetria, acclività, geomorfologia, geologia, litologia, pedologia,
erosione, franosità, effetti sismici, uso del suolo (land use), copertura naturale del
suolo (land cover), vegetazione, tipi climatici, idrografia, regimi idrici del suolo,
precipitazioni, ecc.
2) CARTOGRAFIA TEMATICA SINTETICA: illustra correlazioni fra più temi ed
individua omogeneità sulla base di specifici elementi unificanti. Quindi
rappresenta informazioni e fenomeni nella globalità delle loro interpretazioni.
Appartengono a questa categoria le carte di land capability, quelle della
vocazione naturale del suolo, dei vari tipi di vincoli (ambientale, archeologico,
architettonico, ecc.), dei piani regolatori urbani, ecc.
Inoltre, è possibile distinguere tra:
a) CARTOGRAFIA TEMATICA DI TIPO ANTROPICO (figura 15): è legata alla
rappresentazione di fenomeni antropici come la densità demografica, le
caratteristiche socio-economiche, le varie forme di uso del suolo, ecc.
b) CARTOGRAFIA TEMATICA DI TIPO FISICO (figura 14): è legata alla
rappresentazione di fenomeni fisico-ambientali quali il clima, la geologia e la
geomorfologia, la vegetazione, la fauna, ecc.
La produzione di cartografia tematica si deve principalmente agli enti privati o ai
centri di ricerca. Tra gli istituti cartografici pubblici, il più attivo in termini di
produzione di cartografia tematica è indubbiamente il Servizio geologico d’Italia (carta
geologica d’Italia alle scale 1:100.000 e 1:50.000 e carta della struttura geologica
dell’Italia alla scala 1:500.000 e 1:1.000.000).
All’interno dei vari enti impegnati nel campo vanno incluse anche le Regioni che, oltre
che nel repertorio CTR, sono impegnate anche nella produzione di varia cartografia
tematica.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 36

5. LA SCELTA DELLE SCALE DI RAPPRESENTAZIONE
Un dato di fondamentale importanza per comprendere il grado d’affidabilità delle
carte è costituito dalla scala di rappresentazione (o scala cartografica). Questa, in termini
assoluti, è definibile come il rapporto tra una distanza lineare misurata sulla carta, e
pertanto in piano, e la corrispondente distanza reale sulla terra, e quindi su di una
superficie curva. Essa costituisce, di fatto, un indice che consente di giudicare se il
livello di dettaglio del rilievo cartografico può essere ritenuto idoneo alle esigenze di
lavoro. La scala di proporzione può essere espressa tanto in forma grafico-analogica
quanto mediante rapporto numerico.
La scelta del supporto cartografico non può prescindere dallo scopo del suo
utilizzo e, in questo, l’archeologia ha necessità diverse secondo il tipo d’indagine
promossa. A ciascun settore e a ciascuna fase della ricerca vanno fatte corrispondere
particolari scale del rilievo, per la consultazione e lo studio.
Al livello di maggior dettaglio, i rilievi dello scavo stratigrafico e delle emergenze
monumentali vengono generalmente effettuati, e successivamente digitalizzati
all’interno di piattaforme GIS, a scale variabili fra l’1:1 e l’1:100. Tali supporti sono
redatti da personale archeologico specializzato, che ha elaborato ed istituito, nel tempo,
convenzioni e simbologia specifiche per la rappresentazione degli elementi
caratterizzanti le unità stratigrafiche e la struttura dei monumenti. E’ richiesto un elevato
grado di dettaglio perché, in uno scavo archeologico, è necessario un rilievo che
consenta l’individuazione e l’analisi di qualsiasi particolare utile all’interpretazione del
contesto. Tanto maggiore sarà il dettaglio del rilievo, quanto maggiori le possibilità di
interrogazione e di analisi della piattaforma GIS nella quale questo viene importato. Ciò
significa che la scala dovrà essere tale da permettere anche la caratterizzazione dei
singoli reperti e dei materiali presenti all’interno dello strato, o di una muratura.
Ad un livello successivo, dovendo inquadrare l’area dell’indagine intensiva in un più
vasto ambito territoriale, occorre operare una prima distinzione fra gli ambienti urbani e
quelli rurali. Per la realtà urbana non si può andare oltre a scale quali l’1:1.000 o
l’1:2.000 che garantiscono una più che accettabile riproduzione degli ingombri degli
stabili, dei monumenti storico-artistici di maggiori dimensioni, delle infrastrutture di
comunicazione e delle aree aperte. Per le realtà rurali possono invece essere adottate
scale minori, nella fattispecie l’1:5.000 e l’1:10.000, perché il tipo di paesaggio non si
presenta nelle forme complesse e frammentate tipiche dei centri abitati. In entrambi i
contesti, il supporto ideale è fornito dalla Cartografia Tecnica Regionale, che costituisce
il migliore mezzo per le operazioni di georeferenziazione. Questa varia appunto dai fogli
1:2.000 (solo per i nuclei urbani e i centri storici) agli elementi 1:5.000 e alle sezioni
1:10.000: fino a tali scale il supporto cartografico è definito pianta o mappa. Talvolta
però può essere utile anche elaborare basi cartografiche di raccordo fra le suddette scale
e quelle estremamente dettagliate dei contesti stratigrafici. In questi casi è lo stesso
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 37

archeologo che deve porsi in grado di eseguire un rilievo del sito (inteso come
contenitore dell’evidenza archeologica) da effettuare con strumentazione adeguata, vale
a dire teodoliti, stazioni totali e GPS. Diversamente si può ricorrere ai rilievi, operati da
geometri ed architetti, di edifici ed isolati (utili per la contestualizzazione di scavi urbani
all’interno di complessi architettonici) o alle mappe catastali. Queste ultime sono
supporti precisi ed affidabili, essendo redatte, a scala variabile fra l’1:1.000 e l’1:4.000,
per finalità di tipo giuridico e fiscale, anche se presentano il grosso limite (per l’indagine
archeologica) dell’assenza di informazioni altimetriche (curve di livello, quote…).
Un ulteriore cambiamento delle scale di rappresentazione si ha per progetti di più ampio
respiro, e particolarmente per le fasi d’analisi modellistica e di sintesi storico-diacronica.
Nello specifico, si tratta di studi su contesti provinciali o regionali, per i quali, terminata
la fase di georeferenziazione (che necessita comunque di alte scale), sono sufficienti e
preferibili scale minori, proprie delle carte definite topografiche (fino alla scala
1:100.000 o 1:150.000) o corografiche (fino alla scala 1:1.000.000). In questi casi, ottimi
strumenti sono i repertori dell’Istituto Geografico Militare che vengono redatti
dall’1:25.000 all’1:250.000, ma si può far ricorso anche alla produzione di altri istituti
cartografici, che negli ultimi anni, stanno procedendo alla conversione dei propri
repertori in formato numerico. Consideriamo queste ultime come scale di consultazione
territoriale e di supporto alla sintesi storica, dal momento che garantiscono una buona
lettura ed un discreto dettaglio anche per aree relativamente estese.
Un discorso a parte va fatto per la cartografia numerica, nel cui ambito il
concetto di scala assume valenze differenti rispetto a quelle che ha tradizionalmente. Sui
supporti cartacei, infatti, essa è correlata al graficismo, ossia alla capacità di distinguere
e di rappresentare nella proporzione prevista due elementi grafici differenti. In
cartografia numerica, invece, deve essere considerato il concetto di scala nominale 37 alla
quale viene redatta una carta digitale: questa non è legata ad una specifica proporzione
grafica e quindi non ha un’unica scala di rappresentazione. All’interno dei software GIS,
infatti, le coordinate reali sono memorizzate senza conversione di scala e questa viene
considerata esclusivamente come un parametro per definire il grado di accuratezza e la
risoluzione dei supporti utilizzati. Pertanto è possibile combinare e sovrapporre dati
derivati da basi redatte a scale differenti, purché pertinenti alla medesima area. Allo
stesso modo, in fase d’uscita a stampa, mantenendo inalterata la base d’acquisizione dei
dati, è possibile riprodurre la stessa cartografia a scale maggiori, anche se sconsigliabile,
o minori.
I cartografi stessi hanno infine introdotto, in produzione, il concetto del multiscala: si
ammette che esistano, nel moderno database topografico elementi rilevati con precisione
differente (maggiore o minore) rispetto al contenuto metrico della maggior parte dei dati
correlati alla scala nominale della carta.
37 La scala nominale della carta è “quella scala per cui la carta è stata prodotta e a cui va rappresentata; tale
scala è quella che definisce precisione e contenuto della carta stessa, come accade per la normale scala
grafica della carta al tratto” (SELVINI-GUZZETTI 1999).
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 38

6. METODI E STRUMENTI DI RILEVAMENTO
PER LA REDAZIONE DI NUOVA CARTOGRAFIA
Tutte le operazioni di rilevamento o levata topografica (o cartografica) 38 hanno
inizio da determinazioni sul terreno, per la misura diretta od indiretta delle entità
spaziali, e si concludono in laboratorio, dove si effettuano le elaborazioni di calcolo
numerico e le operazioni di disegno topocartografico. Le varie fasi del lavoro ne
rendono agevole il graduale controllo ed il collaudo finale. Le moderne tecniche di
celerimensura, di fotogrammetria e di laser scanning acquisiscono in contemporanea le
informazioni relative ai dati planimetrici ed altimetrici, col riporto ad un unico sistema
di riferimento spaziale x, y, z.
Le varie metodologie sono suddivisibili in:
1) celerimensura (mediante stazioni totali);
2) sistema di posizionamento globale (GPS);
3) telerilevamento, nel cui ambito rientrano:
a) la fotogrammetria;
b) la fotointerpretazione;
4) rilevamento tridimensionale con tecniche di laser scanning.
Ciascuno dei metodi presentati di seguito si presta a particolari tipi di rilievo e presenta
un diverso grado di complessità tecnica e metodologica, garantendo affidabilità, costi e
tempi di produzione cartografica differenti. In archeologia, risulta frequente l’uso di
stazioni totali e GPS per il rilievo delle emergenze. La fotointerpretazione, applicata alla
ricerca di strutture sepolte mediante riscontro di anomalie, rientra invece nel ramo delle
discipline afferenti al remote sensing. In questo campo viene utilizzato anche il metodo
aerofotogrammetrico, necessario per la georeferenziazione ed il raddrizzamento di foto
aeree oblique. Infine, la fotogrammetria trova applicazione per il raddrizzamento delle
foto degli elevati e quindi per lo studio delle murature e, più in generale, degli aspetti
architettonici degli edifici.
Le tecniche di laser-scanning rappresentano invece la nuova frontiera del rilevamento: a
fronte di costi d’acquisizione della strumentazione molto alti (destinati però a calare
progressivamente) esse garantiscono un rilievo estremamente dettagliato ed affidabile
delle evidenze nella loro tridimensionalità. Considerate le enormi potenzialità, il laserscanning
potrebbe affermarsi, nel giro di non troppi anni, come lo standard per la
produzione cartografica in molti ambiti operativi (con un giustificato ritardo anche in
archeologia). In questo caso sarà necessario impegnarsi non tanto nell’acquisizione di un
38 “Si definisce levata topografica, o rilevamento topografico, il processo operativo che conduce alla
rappresentazione cartografica di una porzione di territorio terrestre. Con evidente analogia, viene inoltre
talvolta detta levata, o rilevamento, anche l’elaborato grafico prodotto.” (FONDELLI 2000, p. 269)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 39

uon metodo di rilevamento (pressoché interamente automatico) quanto nella
definizione di parametri e metodologie di gestione e post-processamento dell’enorme
quantità di dati spaziali generati da ogni singola levata. La possibilità di applicare
textures fotorealistiche al rilievo consentirà di migliorare notevolmente le fasi di
caratterizzazione e di leggibilità dei soggetti rilevati.
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6.A - IL RILEVAMENTO TOPOGRAFICO
NUMERICO MEDIANTE STAZIONE TOTALE:
LA CELERIMENSURA
Il rilevamento topografico numerico completo, detto anche celerimensura, ha
come scopo la determinazione della posizione, planimetrica ed altimetrica, dei punti del
terreno mediante misurazioni dirette effettuate a stazione totale. A questo proposito
occorre rilevare come lo sviluppo tecnologico di tali strumenti garantisca un aumento
dell’efficienza operativa, il trasferimento in tempo reale dei dati, la loro immissione
all’interno dei calcolatori elettronici e l’eliminazione, almeno per le brevi distanze, dei
prismi riflettenti, grazie alla tecnologia laser. Inoltre, le tecniche di coordinate geometry
(COGO) consentono il trattamento dei dati rilevati dalle stazioni celerimetriche
garantendo alta precisione, pur costringendo a lunghi tempi e a costi piuttosto elevati.
Per georeferenziare i rilievi effettuati a stazione totale è necessario appoggiarsi ad
almeno due (in pochi casi fortunati) o tre punti noti, che permettano di determinare la
posizione della stazione. Allo scopo si utilizzano le reti geodetiche che si sviluppano su
tutto il territorio nazionale, integrate da reti di I, II, III, IV, V, VI ordine per disporre di
una distribuzione più ravvicinata di punti di riferimento. Fino al IV ordine (i cosiddetti
punti d’appoggio) le misurazioni sono state effettuate dall’IGM. Per i rilevamenti a
grande scala è invece necessario fare riferimento alle triangolazioni di dettaglio, o di
rete, (V ordine) e alle triangolazioni di sottorete (VI ordine). Queste ultime due sono
state tracciate e rilevate a cura dell’Amministrazione del Catasto che si è appoggiata, per
la loro realizzazione, alle reti tracciate dall’IGM.
LA POLIGONAZIONE
Un procedimento per raffittire i punti di coordinate note, dai quali procedere alle
operazioni di misura, è la poligonazione. Le poligonali rappresentano, infatti, una scala
di lavoro intermedia fra le grandi reti di triangolazioni e la misura dei punti di dettaglio.
Una volta georeferenziata la stazione di partenza appoggiandosi ai punti noti, è possibile
determinare sul terreno una serie di punti distribuiti sulla zona da rilevare
(corrispondenti alle stazioni per effettuare i rilievi di dettaglio ). Le spezzate che
uniscono tali punti costituiscono appunto una poligonale, e gli stessi punti vengono, in
questo caso, denominati nodi.
Una poligonale può essere:
a) aperta, qualora termini con un punto qualsiasi ; in questo caso non esistono altri
punti di controllo e pertanto è obbligo fidarsi delle misure effettuate;
b) appoggiata, qualora termini con un punto di coordinate note o comunque
calcolabili; in questo caso è possibile controllare l’affidabilità delle misurazioni
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 41

effettuate constatando lo scarto fra il punto noto d’arrivo e i risultati dell’ultimo punto
della poligonale. Qualora lo scarto sia minimo si procederà alla compensazione
dell’errore angolare in parti uguali sulle varie stazioni (o nodi). In caso di scarto
superiore ai limiti di tolleranza sarà opportuno ripetere le operazioni;
c) chiusa, qualora il punto finale coincida con quello di partenza; per questo caso vale
lo stesso discorso fatto per le poligonali appoggiate, salvo che il punto finale dovrà
avere lo stesso valore di quello di partenza o uno scarto inferiore ai limiti di tolleranza.
Le operazioni di rilievo sono comunque le stesse nei tre casi e consistono nello stabilire
il senso di percorrenza della poligonale e nell’eseguire, per ogni vertice, le letture delle
grandezze relative al punto in avanti e al punto indietro.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 42

Per georeferenziare una stazione è possibile ricorrere a tre differenti metodi:
1) POTHENOT (vedi immagine sotto)
Applicare una pothenot (indicata anche come “intersezione inversa” o “metodo di
Snellius”): consiste nel determinare le coordinate di un punto (stazione), dal quale si
vedano almeno tre punti di coordinate note (A, B, C), attraverso calcoli
trigonometrici a partire dalla sola misurazione degli angoli. Attraverso tale metodo
non è richiesta alcuna misurazione di distanze: queste vengono infatti ricavate in fase
di post-processamento dei dati. Nello specifico, la risoluzione dei vari triangoli (e
quindi delle lunghezze dei rispettivi lati) avviene con il teorema dei seni, secondo lo
schema classico basato sul calcolo degli angoli x e y.
2) APERTURA A TERRA (vedi immagine pagina seguente)
Applicare un’apertura a terra (indicata anche come “stazione fuori centro” o
“riduzione al centro”): consiste nel determinare le coordinate di un punto
(stazione), dal quale si vedano almeno due punti di coordinate note, attraverso la
misurazione di entrambi gli angoli e della distanza del solo punto noto vicinoDal
punto di stazione si misura l’angolo sul punto noto più lontano (punto
d’orientamento) e sul punto noto vicino. A seguire si misura la distanza fra il punto
stazione ed il punto noto vicino. La soluzione del problema si riconduce al calcolo
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 43

dell’angolo epsilon che si ottiene risolvendo il triangolo con il teorema dei seni dopo
aver calcolato (su carta o su GIS) la distanza fra i due punti noti. La precisione
dipende quindi dal modo in cui le misurazioni si ripercuotono sull’angolo epsilon. In
particolare, è necessario fornire una misurazione estremamente precisa della distanza
fra stazione e punto noto vicino; il calcolo della distanza del punto d’orientamente
può invece essere più grossolano.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 44

3) ORIENTAMENTO SU DUE PUNTI FISSI
Applicare l’orientamento su due punti fissi: consiste nell’orientare un rilievo di
dettaglio effettuato in coordinate locali ( stazione con coordinate: x = 0; y = 0; z = 0)
agganciandolo a due punti dei quali siano note le coordinate. In questo modo tutto il
rilievo viene georeferenziato ed orientato sulla base dei valori che sono stati forniti
dalla celerimensura dei due punti di coordinate note. E’ un metodo molto comodo in
contesti di scavo o di rilievo di strutture architettoniche, quando è necessario rilevare
le medesime aree a più riprese per seguire l’andamento dello scavo o semplicemente
per completare il rilievo di porzioni estese, che richiedono varie sessioni di battitura
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 45

Qualora non sia possibile applicare una delle tre operazioni (solitamente per
l’impossibilità di vedere i due o tre punti noti necessari) è ugualmente possibile
procedere al rilevamento, anche se solamente in sistema di riferimento locale (stazione
celerimetrica posta in coordinate x = 0, y = 0, z = 0).
Tralasciando la descrizione dettagliata delle formule per la determinazione delle
poligonali, delle pothenot e delle altre operazioni, basterà affermare che le applicazioni
per il trattamento dei dati rilevati mediante stazione totale operano tali calcoli in
automatico, con la semplice assegnazione di particolari codici alle misure (distanze e/o
angoli) dei punti rilevati.
La stazione totale è strumento molto utilizzato in ambito archeologico, in quanto
consente rilievi precisi ed affidabili di punti sparsi per un’area relativamente estesa quale
può essere quella di un sito archeologico. Nell’ambito di una giornata lavorativa è
possibile “battere” fino ad oltre mille punti. Questo significa che non è consigliabile
procedere ad un rilievo dettagliato di tutte le unità stratigrafiche, ma è possibile rilevare
una serie di punti significativi che permetteranno la georeferenziazione ed il controllo
delle piante di scavo. Il disegno manuale è infatti un’operazione più veloce e garantisce
la possibilità di caratterizzare strati, murature, oggetti e materiali, secondo la sensibilità
del rilevatore e il tipo di informazioni che deve trasmettere ed evidenziare la pianta. Esso
garantisce inoltre anche un’alta affidabilità potendo eventualmente essere corretto
tramite verifica di pochi punti della celerimensura.
La stazione totale può essere utilizzata anche per la determinazione della
morfologia del territorio. Tramite una maglia di punti distribuiti sull’area che si intende
indagare e restituire nella sua tridimensionalità, è possibile ottenere informazioni sia
altimetriche (punti quota, curve di livello e DTM in formato raster-grid o TIN) sia
morfologiche (carte di acclività e di esposizione dei versanti) utili alla creazione di
modelli di visualizzazione tridimensionale 39 .
In definitiva, questo strumento consente la produzione di cartografia altamente
affidabile e, a seconda del tempo a disposizione, più o meno dettagliata. Per questo si
rivela particolarmente prezioso in contesti di scavo (soprattutto rurali) per i quali non si
disponga, in fase iniziale, di supporti cartografici ritenuti adeguati ad un corretto
inquadramento topo-cartografico dell’area d’indagine.
39 Per la descrizione del tipo di lavoro che può essere svolto sulla morfologia e l’altimetria di contesti
territoriali o di scavo si rimanda al paragrafo 8 - La produzione di nuova cartografia per l’analisi
integrata di un comprensorio storico: il caso di Chiusdino.
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6.B - IL RILIEVO FOTOGRAMMETRICO
L’arte della misura ha origini che si confondono lontanissime. Sviluppatasi per
regolare lo sviluppo delle varie attività, essa ha stimolato il progresso delle conoscenze
umane ed è tuttora alla base della nostra evoluzione culturale e sociale. Partendo da
elementari constatazioni e semplici comparazioni antropometriche (braccia, piedi, passi,
ecc.) essa ha migliorato nel tempo le sue procedure, permettendo la scoperta dei principi
della geometria, fino ad arrivare alle moderne e sofisticate tecniche di misura e
rilevamento spaziale.
Un avanzato e affidabile strumento di misura è attualmente rappresentato dalla
fotogrammetria 40 che, traendo le sue basi teoriche dai principi della prospettiva lineare,
permette di rilevare con precisione di volta in volta i differenti oggetti considerati.
La fotogrammetria rappresenta ormai un avanzato strumento di acquisizione di dati
metrici e tematici tra i più affidabili e immediati, con un crescente numero di campi
applicativi. Essa è una procedura di rilevamento, prospezione e documentazione di rara
efficacia delle realtà territoriali, ambientali, urbane, architettoniche e archeologiche. Tali
peculiari caratteristiche, non invasive e non distruttive, la qualificano meglio di ogni
altra metodologia di rilevamento delle più minute modifiche morfologiche degli oggetti
considerati e della loro definizione spaziale. Se consideriamo che la ripresa fotografica e
la registrazione metrica dei punti (che avviene ormai impiegando rilevatori a distanza
laser) sono entrambi azioni che ci permettono di non toccare e quindi modificare
l’oggetto, allora possiamo capire perché la fotogrammetria può essere di minimo impatto
sul monumento indagato.
Il rilevamento tramite fotografia è una delle applicazioni più diffuse nel campo
dell’indagine e della valutazione dello stato conservativo delle strutture di scavo e dei
monumenti.
LA FOTOGRAFIA: CONSIDERAZIONI GENERALI
La fotografia, in generale, può, se correttamente utilizzata, rivestire una notevole
importanza nella documentazione archeologica e architettonica e costituire uno
strumento insostituibile nel rilievo sia come strumento ausiliario del rilievo, ma anche
autonomo.
40 Per meglio arrivare ad una sua corretta definizione è utile indiduare l’etimo di alcune parole chiave.
Fotografia= dal greco phos, genitivo. photos + graphia. Scrittura di luce.
La fotografia è l’applicazione tecnologica della prospettiva.
Fotogrammetria= dal greco phos, genitivo. photos+gramma dal greco gramma disegno + metria dal
greco metron misura. Misura del disegno di luce.
Una definizione di fotogrammetria che possiamo dare è quella di un metodo di rilevamento di strutture e
contesti verticali, orizzontali, o inclinati, consistente nella ripresa di più fotogrammi traducibili in
proiezioni quotate misurabili
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 47

Essa ci fornisce immediatamente e direttamente informazioni di tipo qualitativo, come il
colore, l’aspetto superficiale, lo stato di conservazione e tutte le altre caratteristiche
materiche e formali degli oggetti ripresi.
Allo steso tempo la fotografia rappresenta un supporto fondamentale nella pratica del
rilevamento, ma è anche vero che se utilizzata non correttamente per una scarsa
conoscenza della sua tecnologia, può divenire inutilizzabile, non affidabile, talvolta
inopportuna, potendo comportare aberrazioni delle immagini e il conseguente rischio di
un’erronea o travisata lettura delle caratteristiche dell’oggetto che andiamo a
documentare.
Alcune considerazioni sulla natura della fotografia 41 sono utili per comprendere quali
siano le procedure da seguire affinché la fotocamera sia nella corretta condizione di
poter eseguire esaurienti e valide documentazioni fotografiche, che rispondano alle
esigenze del rilevamento.
Gli apparecchi fotografici costituiscono un’applicazione tecnologica dei principi
scientifici e geometrici della rappresentazione prospettica. La rappresentazione
prospettica a differenza di quella fotografica è una costruzione geometrica dello spazio
elaborata senza un mezzo di ripresa, quindi “esatta” e fedele.
Diversamente la fotografia è una rappresentazione “mediata” ovvero elaborata attraverso
un mezzo di ripresa e riproduzione dell’immagine –la fotocamera- e quindi suscettibile
di aberrazioni ed errori dovuti sia alla posizione dell’apparecchio rispetto al soggetto
inquadrato che al grado di distorsione che la lente dell’obiettivo imprime ai raggi
luminosi che la attraversano. Tanto più sono contenuti questi errori tanto più è elevata la
qualità degli obiettivi.
Le distorsioni fotografiche sono principalmente di due tipi quelle radiali e quelle
lineari, le prime, dovute alle caratteristiche geometriche delle lenti impiegate, sono
difficilmente correggibili e necessitano di sofisticati ed elaborati calcoli di
compensazione; le seconde sono invece dovute dalla posizione del piano della pellicola
rispetto all’oggetto catturato e sono facilmente correggibili.
Anche nella fotografia si deve calibrare ai nostri obiettivi la corretta attrezzatura; se
vogliamo operare su un contesto ambientale o su uno scavo archeologico al fine di
registrare immagini con scopo documentativo abbiamo una scelta più ampia di
apparecchi e tecniche di ripresa, possiamo anche scegliere lenti a bassa focalegrandangoli-
con elevato grado di distorsione radiale perché ciò che ci interessa è
documentare un contesto nel suo insieme, come è inserito nell’ambiente e non le sue
caratteristiche dimensionali e metriche.
Viceversa nelle fotografie realizzate per ottenere un rilievo metrico di uno scavo,
un’architettura o qualsiasi oggetto, le distorsioni sono accettabili solo se contenute entro
precisi limiti e se si tratta di distorsioni di tipo lineare. Per questo la scelta dei mezzi e
delle modalità di ripresa si riduce notevolmente; non potremmo usare grandangoli e
dovremmo cercare punti di ripresa in grado di ridurre al minimo la distorsione
prospettica.
41 La luce è il “materiale” necessario e fondamentale con cui elaboriamo un’immagine fotografica, sia che
si tratti di stampa su carta o diapositiva sia che si elabori un’immagine digitale.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 48

Le fotocamere possono essere di due differenti tipi a seconda del supporto che la
luce impressiona: fotocamere ottiche o digitali. Entrambe si basano sullo stesso principio
ottico; nelle fotocamere ottiche tradizionali la luce impressiona una pellicola di materiale
sintetico trattata con sostanze fotosensibili-cioè in grado di cambiare il loro aspetto
cromatico a seconda della diversa intensità di luce a cui sono esposte, mentre le
fotocamere digitali utilizzano una matrice, chiamata CCD, composta da pixel, ognuno
dei quali è composto a sua volta da tre sensori fotosensibili che registrano uno il rosso
(R) uno il verde (G) e uno il blu (B), ed elabora in formato digitale RGB il segnale ottico
luminoso a cui è sottoposta. La risoluzione della camera è il numero dei pixel presenti
nel CCD, è espressa in milioni di pixel per superficie ed è calcolata moltiplicando il
numero di pixel verticali per quelli orizzontali.
Ormai le fotocamere digitali acquistabili a prezzi di mercato accessibili a tutti hanno
raggiunto una qualità sufficiente per sostituire le tradizionali fotocamere ottiche,
favorendone la diffusione anche in applicazioni di tipo scientifico.
Gli obiettivi e le distorsioni.
Le principali caratteristiche degli obiettivi sono la luminosità e la lunghezza
focale che determina l’angolo di ripresa. La luminosità è regolata dall’apertura del
diaframma, mentre la focale dalla geometria delle lenti dell’obiettivo.
L’angolo di ripresa è inversamente proporzionale alla distanza focale; per cui avremo
angoli di ripresa tanto più ampi quanto più bassa sarà la focale dell’obiettivo. Entro certi
limiti (50 mm per le fotocamere ottiche, 15 mm per le fotocamere digitali) i raggi che
attraversano le lenti subiscono una distorsione di tipo radiale, ovvero le linee rette reali
sono tanto più distorte tanto più l’oggetto ripreso è distante dal centro dell’inquadratura.
Per cui al centro avremo nulle o minime distorsioni e ai bordi massime incurvature delle
rette reali.
Viceversa le focali superiori a questi valori (50mm per le fotocamere ottiche, 15 mm per
le fotocamere digitali) non producono distorsioni di questo tipo o almeno non rilevanti al
fine di un impiego fotogrammetrico dell’immagine scattata.
Per la fotografia utilizzata come mezzo di rilevamento si devono impiegare quindi focali
alte (o almeno superiori al 50mm nelle fotocamere ottiche e ai 15mm in quelle digitali)
per evitare distorsioni radiali difficilmente correggibili in fase di elaborazione della foto.
Le tecniche di ripresa
Attualmente le case produttrici di materiale fotografico sono sempre più orientate
a dotare le loro fotocamere sia di veri e propri computer per l’impostazione di
programmi di ripresa differenziabili a seconda del soggetto inquadrato che di sistemi di
messa a fuoco automatica. Quest’ultimi nelle macchine digitali hanno sostituito quasi
completamente, soprattutto nei modelli più economici e compatti, il sistema manuale.
Questo indirizzo è stato determinato sia dall’esigenza di rapidità d’esecuzione necessaria
nella fotografia d’attualità e di reportage, sia da esigenze commerciali indirizzate a
rendere la fotografia alla portata di tutti.
Nella fotografia applicata al rilievo il controllo della qualità dell’immagine è
determinante. Per questo ogni tipo di automatismo è sconsigliabile: il suo uso infatti può
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 49

condurre erroneamente a pensare che ogni fotografia sarà correttamente eseguita, o ad
affrettare la ripresa senza concedere il tempo alla riflessione necessaria ad individuare
angoli e situazioni di ripresa più rispondenti alle esigenze.
L’inquadratura.
Quando si fotografa è importante conoscere ciò che si vede (non solo con gli
occhi, ma con tutte le altre informazioni già esistenti nella memoria e frutto di uno
specifico studio condotto) e cercare fra le infinite possibili inquadrature quella che
meglio rappresenta ciò che il fotografo vuole comunicare: l’esperienza dimostra che un
generico professionista della fotografia, solo per il fatto di conoscere la tecnica
fotografica, non è in grado di di eseguire significanti riprese.
L’inquadratura è un taglio arbitrario della scena è necessario quindi che contenga tutte le
informazioni percepite dall’occhio e dalla mente e che abbia anche quegli opportuni
margini necessari, e spesso indispensabili, in sede di utilizzazione delle fotografie.
Il punto di vista è dato dalla posizione della fotocamera rispetto all’oggetto della ripresa
e non dalla focale dell’obiettivo utilizzato, che determina solo la porzione del campo
visivo che si vuole fotografare. La ricerca del punto di vista significativo richiede tempo
e attenzione: comporre la scena che stiamo fotografare vuol dire costruire gerarchie di
piani e focali di lettura disponendo i diversi oggetti in primo, intermedio o ultimo piano,
ma pure decidere se isolare o accostare ad altri oggetti l’oggetto principale da riprendere
può avere come effetto quello di distogliere o concentrare l’attenzione su di esso.
Se l’oggetto da documentare non è contenibile all’interno di una sola immagine, è utile
poter comporre un mosaico dei fotogrammi che lo ritraggono. La condizione per cui si
può realizzare il foto mosaico è che ogni fotogramma sia sovrapponibile rispetto agli
altri ad esso contigui almeno su due punti distinti e sufficientemente distanti.
L’esposizione
L’esposizione è definibile quale prodotto dell’intensità della luce che colpisce la
pellicola o il CCD per il tempo in cui essa viene esposta alla luce. Essa è regolata dal
diaframma. Questo non è altro che un meccanismo regolabile manualmente o
digitalmente costituito da una serie di elementi che aumentano o diminuiscono il
diametro del foro attraverso cui la luce passa dall’obiettivo alla pellicola.
Quindi l’apertura del diaframma di un valore raddoppia l’intensità luminosa sulla
pellicola ma, se il tempo d’apertura dell’otturatore viene dimezzato, l’esposizione non
subisce alcun cambiamento. L’esposizione è quindi il prodotto di una serie di coppie
diaframma-tempo che producono sulla pellicola sempre lo stesso risultato.
La profondità di campo.
La coppia con diaframma minimo e tempo massimo è quella che ci permette di
ottenere la massima profondità di campo, mentre al contrario la coppia con diaframma
massimo e tempo minimo ci permette di avere minima profondità di campo.
La profondità di campo è definibile come la distanza misurabile lungo l’asse ortogonale
alla pellicola tra il piano a fuoco più vicino al punto di vista e quello più lontano.
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Maggiore è la profondità di campo maggiore saranno gli oggetti a fuoco, al contrario se
abbiamo una profondità di campo minima avremo a fuoco un solo piano di ripresa
mentre lo sfondo e gli oggetti tra questo piano e la fotocamera risulteranno fuori fuoco.
Nelle foto di rilevamento di strutture di scavo o architettonico è sempre bene lavorare
con ampie profondità di campo, e quindi utilizzando diaframmi piccoli e tempi lunghi di
esposizione. Per questo è sempre opportuno lavorare con cavalletti che ci permettono di
esporre la pellicola per tempi più lunghi senza rischiare di scattare fotogrammi mossi.
Archiviazione delle immagini
Affinché una campagna fotografica possa essere utile senza che vengano perse
preziose e indispensabili informazioni, sono necessarie operazioni sistematiche
indirizzate, da una parte, alla conservazione del materiale fotografico e, dall’altra, a
lasciare una traccia valida per una futura utilizzazione delle riprese.
Annotazione.
In sede di ripresa è necessario e indispensabile un diario delle riprese in un
registro su cui per ciascun fotogramma vengono annotati: una sommaria descrizione del
soggetto, i riferimenti a eventuali piante d’orientamento, la data della ripresa se si
svolgono più campagne in diversi giorni, il tipo di obiettivo utilizzato, il tipo di pellicola,
note aggiuntive di commento sul punto di vista l’inquadratura o altro.
Catalogo
Se dobbiamo conservare fotografie stampate su carta o diapositive si devono
accompagnare con schede opportune di numerazione progressiva del fotogramma il
titolo e la data della campagna fotografica in cui sono state effettuate, e altri dati da
desumere dalle annotazioni di campagna sopraelencate. Nel caso ci trovassimo ad
archiviare immagini digitali, caso assai frequente in questi ultimi anni, siamo aiutati da
numerosissimi programmi di catalogazione, archiviazione e gestione di immagini, dove
possiamo ordinare il materiale e associarlo a schede direttamente riferibili composte da
testo, riferimenti bibliografici e tutti i dati necessari a completare le informazioni che il
fotogramma ci deve trasmettere.
Conservazione
Trattandosi di materiale sensibile alla luce e alle sostanze chimiche, sia i negativi
che le diapositive sono soggetti ad un naturale deterioramento. E’ possibile ritardare ma
non impedire questo processo di degrado conservando il materiale proteggendolo dalla
luce e in ambienti areati e privi di umidità per evitare la formazione di muffe che
facilmente possono aggredire le sostanze chimiche presenti sulla pellicola e sulle
diapositive.
Nel caso di immagini digitali opportuni back-up su dischi ottici (cd-dvd) o altri supporti
di registrazione devono essere aggiornati compatibilmente con i tempi di durata dei
supporti stessi che variano dai due ai dodici anni.
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L A FOTOGRAFIA COME MEZZO AUSILIARIO ALLE OPERAZIONI DI
RILEVAMENTO
Al fine di effettuare dei rilievi e documentazioni di complessi architettonici o di
aree di scavo è importante procurarsi una documentazione fotografica abbondante per
evitare, nel momento della restituzione grafica e della elaborazione dei dati rilevati sul
campo, di dover tornare nuovamente sul luogo del rilievo per acquisire i dati persi o
mancanti. Per costruire questo supporto di documentazione ausiliario al rilievo metrico
tradizionale la fotografia è un mezzo importante per arricchire e completare le
informazioni offerte dai rilievi.
Affinché queste fotografie possano essere utilizzate durante le operazioni di restituzione
grafica, si devono seguire alcuni elementari criteri operativi. Tutti i fotogrammi devono
essere numerati e il loro punto di ripresa deve essere accuratamente riportato con lo
stesso numero di progressione sulle planimetrie del sito in cui si opera.
Insieme al punto di ripresa sulla pianta deve essere segnato anche la direzione del cono
ottico di ciascun fotogramma.
Dovranno essere eseguiti fotogrammi d’insieme e di dettaglio, in modo da avere una
documentazione completa dell’opera.
Le fotografie realizzate in questo modo potranno poi essere utili a completare il rilievo,
ma anche per restituzioni fotogrammetriche, qualora risulti mancante qualche misura o
si decida di procedere ad un rilievo tramite fotoraddrizzamento.
Un aspetto importante che può essere documentato solo a mezzo di una serie di
fotografie, è costituito dal rapporto che si instaura tra l’oggetto e l’ambiente o il contesto
in cui è inserito. Queste fotografie di inquadramento generale devono evidenziare le
relazioni spaziali e morfologiche tra opera e ambiente circostante. Può essere utile anche
per queste fotografie il posizionamento su una planimetria di orientamento e dei singoli
fotogrammi.
Le riprese di dettaglio hanno diversi impieghi dal documentare particolari dettagli
architettonici spesso non considerati nei rilievi a scala superiore al 1:20 fino a registrare
lo stato di degrado e conservazione dei materiali. Nel caso che i fotogrammi debbano
essere utilizzati come strumento di misura è importante disporre vicino all’oggetto
inquadrato un asta metrica con cui riportare in scala l’immagine e una livella o un filo a
piombo per posizionarla in verticale e poter eventualmente correggere errori di ripresa.
La luce diventa fondamentale a seconda che si preferisca restituire le qualità materiche
dell’oggetto inquadrato piuttosto che le sue dimensioni. Nel primo caso una luce diretta
sull’oggetto e più favorevole per accentuare i rilevi e le qualità superficiali dell’oggetto,
mentre se volessimo utilizzare il fotogramma per ricavare delle misure è meglio
effettuare la foto con luce indiretta e diffusa annientando le ombre e i contrasti.
LA FOTOGRAFIA PER IL RILIEVO METRICO
Fine essenziale del rilevamento architettonico risulta quello della interpretazione
e della rappresentazione delle forme e delle dimensioni delle architetture. Tale
rappresentazione serve a mettere in evidenza sia i diversi rapporti proporzionali degli
elementi strutturali delle architetture medesime, sia i materiali e le loro alterazioni
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 52

prodottesi sia in fase costruttiva che nel corso del tempo. Si tratta di documenti
indispensabili per definire lo stato di conservazione e consistenza delle architetture, con
la definizione delle vicissitudini storiche dall’epoca della loro edificazione a quella del
rilevamento.
Il rilevamento architettonico deve infatti consentire di analizzare le varie strutture
architettoniche nella loro essenziale funzione portante o decorativa, di studiare le
tecniche costruttive impiegate, la cronologia della loro edificazione, le eventuali
evoluzioni stilistiche subite, la geometria delle differenti forme e il corrispondente
proporzionamento dimensionale. Tale rilevamento deve altresì sorvegliare e anche
quantizzare le deformazioni in atto e gli eventuali movimenti strutturali, per prevenire i
rischi di ulteriori degradi e di distruzioni dovute a cause di carattere statico o ambientale.
Il rilevamento si rende infine necessario per la memorizzazione delle architetture, in
quanto opere deperibili, per assicurarne il restauro conservativo oppure la parziale o
totale ricostruzione.
Il rilievo si realizza sempre in due principali e distinte fasi operative, la prima in cui si
acquisiscono direttamente o indirettamente i dati sulle strutture interessate, e la
successiva di elaborazione e restituzione grafica dei dati precedentemente acquisiti.
Tale procedimento può essere sviluppato sia col metodo manuale classico che col
metodo fotogrammetrico.
L’applicazione del metodo manuale comporta l’impiego di strumenti di misura
tradizionali come livelle, longimetri, ecc. Esso consiste nel rilevamento di un numero
finito di punti caratteristici utili per la successiva interpolazione di linee e
caratterizzazione grafiche necessarie alla descrizione del manufatto rilevato.
La selezione dei punti caratteristici risulta tanto più facile quanto più semplice risulta la
conformazione dell’oggetto da rilevare, tanto meno facile quanto più complesso esso
appare. In questo ultimo caso, come per esempio nelle curvature delle volte o nei
dettagli decorativi e costruttivi particolarmente elaborati il disegno risulta spesso
impreciso e suscettibile di errori macroscopici o comunque contenibili con non pochi
tentativi di disegno e un conseguente aumento dei tempi di restituzione.
L’applicazione della metodologia fotogrammetrica e del rilievo tramite
fotoraddrizzamento, comporta invece la realizzazione di un numero finito di
fotogrammi, e di alcune misure indispensabili alla successiva restituzione dell’insieme.
Questa metodologia costituisce uno degli strumenti più efficienti per il rilevamento
architettonico e archeologico, operando in modo sicuro e immediato senza pregiudicare
in alcun modo lo stato di conservazione delle strutture.
Un procedimento di semplice applicazione, nella documentazione piana delle facciate
degli edifici o delle piante di scavo, rimane quello della costruzione di fotopiani di
riprese fotografiche inclinate successivamente raddrizzate.
Per comporre le immagini di superfici ampie come possono essere un prospetto di un
rudere o la pianta di un settore di scavo archeologico, si procede attraverso la
progressiva registrazione di fotomosaici, ovvero dalla scansione in settori contigui di
porzioni del soggetto che dobbiamo rappresentare. Il principale motivo per cui
procediamo alla elaborazione di fotomosaici è che non possiamo utilizzare obiettivi
grandangolari con distorsioni radiali per registrare in un solo fotogramma un’estesa
superficie piana. Ulteriore motivo per cui si realizzano i fotomosaici è per elaborare
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 53

attraverso i programmi di fotoraddrizzamento, tante piccole immagini ad alta risoluzione
piuttosto che una grande immagine complessiva che inquadri l’intero oggetto ad alta
risoluzione e che difficilmente potrebbe essere elaborata in tempi brevi e ragionevoli dai
normali processori di calcolo.
Attualmente, il raddrizzamento di prese inclinate può essere sviluppato con sistemi
diversi, e cioè per mezzo dei normali raddrizzatori fotogrammetrici, e mediante la
tecnica del trattamento digitale delle immagini. I tradizionali raddrizzatori
fotogrammetrici consistono in sofisticati strumenti di controllo e correzione delle
immagini e si applicano direttamente al corpo della fotocamera in modo da agire
direttamente sulla direzione dei raggi luminosi che attraversano l’obiettivo e si dirigono
al piano della pellicola. Questi apparecchi sono sempre più impiegati da utenti altamente
specializzati sia per gli elevati costi di investimento sulle attrezzature che per la
complessità delle operazioni necessarie ad ottenere decenti risultati. Al contrario, il
trattamento digitale delle immagini risulta molto più semplice e immediato. Esso
riassume in sé le proprietà caratteristiche dell’immagine fotografica con quella della
rappresentazione grafica convenzionale delle proiezioni ortogonali. Pertanto risulta in
grado di fornire preziosi contributi nella documentazione metrica delle architetture,
specialmente quando viene posto il problema della rappresentazione metrica di superfici
complesse e difficilmente raggiungibili con i tradizionali strumenti di misura per il
rilievo manuale.
IL RILIEVO TRAMITE RADDRIZZAMENTO FOTOGRAFICO
Il procedimento con cui si realizzano rilievi di questo tipo prevede alcuni
passaggi fondamentali per raggiungere correttamente e con efficienza gli obiettivi
prefigurati.
Ripresa fotografica
La superficie verticale (facciate) o orizzontale (piante di scavo) che vogliamo
rilevare deve essere fotografata utilizzando strumentazione adeguata ai fini del rilievo
come per esempio idonei obiettivi con focale non inferiore ai 50mm nel caso di
fotocamere ottiche e ai 15mm nel caso di fotocamere digitali, evitando così che si
verifichino distorsioni radiali dei fotogrammi. Un cavalletto per di lavorare con tempi
lunghi e diaframmi chiusi sarà utile sia in caso di riprese in ambienti interni e con bassa
luminosità sia per utilizzare coppie tempi-diaframma tali da sfruttare al massimo ampie
profondità di campo nella ripresa. Specialmente nel caso in cui siamo costretti ad
effettuare riprese a prospetti in condizioni per cui scattiamo fotogrammi con inclinazione
accentuata rispetto al piano della muratura, avremo la necessità di avere a fuoco sia le
porzioni di elevato più vicine a noi che quelle più lontane e quindi di lavorare con
massime profondità di campo. Se viceversa ci troviamo più o meno paralleli al piano
della muratura, allora saremo sicuri che il prospetto resterà più o meno ad una distanza
costante dalla fotocamera e possiamo quindi eseguire lo scatto senza preoccuparsi di
ottenere valori elevati di profondità di campo.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 54

La distanza d indica l’ampiezza di profondità di campo necessaria ad avere a fuoco
tutto il prospetto. Per riprese da posizioni particolarmente inclinate rispetto al prospetto
(caso in alto), per avere tutti i suoi punti a fuoco dobbiamo considerare un’ampiezza di
profondità di campo maggiore di quella necessaria nel caso in basso in cui
l’inclinazione del piano della pellicola rispetto al prospetto risulta minore.
Composizione di fotomosaici
Una volta scelti gli strumenti più adatti si passa ad elaborare un piano di
scomposizione del soggetto da rilevare in tasselli o quadranti coincidenti ognuno con un
fotogramma, da ricomporre come un mosaico dopo che avremo elaborato le immagini. Il
numero di immagini con cui componiamo il fotomosaico dipende direttamente dalla
focale che utilizziamo sulla fotocamera e dalla distanza tra il punto di presa e l’oggetto
da rilevare. La scomposizione-ricomposizione del fotomosaico deve essere fatta
procedendo per strisciate di fotogrammi orizzontali dall’alto verso il basso o viceversa
per strisciate verticali da destra verso sinistra. Per essere sicuri di comporre un
fotomosaico in grado di documentare il prospetto o lo scavo che stiamo rilevando in
ogni sua parte, è necessario procedere sovrapponendo tutti i fotogrammi a quelli
immediatamente contigui sia in orizzontale che in verticale. In questi campi di
sovrapposizione sceglieremo anche i punti discreti da rilevare successivamente con la
stazione totale, in modo da considerare uno stesso punto presente in uno, due, tre o
quattro fotogrammi diversi.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 55

La qualità cromatica del fotomosaico dipenderà dall’ uniformità di luce che avremo in
tutte le parti riprese dai diversi fotogrammi. Per ovviare a spiacevoli contrasti e
dissonanze cromatiche è sempre opportuno scattare gli scatti in un tempo relativamente
breve per evitare cambiamenti di luce dovuti a variazioni di irraggiamento o al passaggio
di nuvole, che possono notevolmente variare lo spettro della luce e di conseguenza le
condizioni cromatiche dell’oggetto fotografato. Per questo motivo è opportuno sempre
verificare su carta la successione delle fotografie da scattare e, una volta deciso quale è il
piano di sequenze fotografiche, procedere senza interruzioni tra una fotografia e un’altra.
Le immagini dalla fotocamera al computer
Le immagini così ottenute (immagini oblique), devono essere trasferite nel
computer, nel caso di macchine digitali il trasferimento avviene direttamente sia
attraverso un collegamento via cavo che attraverso schede removibili PCMCI. Se invece
abbiamo lavorato con apparecchi ottici dobbiamo prima sviluppare la pellicola e poi
attraverso uno scanner acquisire in formato digitale le immagini.
Una volta acquisite le immagini dobbiamo convertirle in formato PICT, attraverso un
programma di elaborazione grafica, per poterle importare successivamente su
programmi di fotoraddrizamento.
Il rilievo dei punti di attacco
Stabilito lo schema del fotomosaico si procede con il determinare quattro punti
discreti per ogni fotogramma scattato, disposti il più lontano possibile dal centro
dell’inquadratura e distribuiti vicino ai quattro vertici opposti di essa: in basso a sinistra,
in alto a sinistra, in alto a destra e in basso a destra. Se usiamo uno strumento a
rilevatore ottico laser, come nel caso della stazione totale, dobbiamo scegliere
strategicamente i punti di dettaglio da collimare su elementi ben riconoscibili sia in fase
di rilievo dallo lo strumento (il laser utilizzato dalla stazione totale risulta tanto più
sensibile quanto più è chiara e riflettente la superficie dell’oggetto collimato) che in fase
di elaborazione da chi dovrà riposizionarli sui fotogrammi scattati sul campo.
Per procedere correttamente la prima cosa da fare è segnare con precisione tutti i punti di
attacco che andremo a misurare su una fotografia o su un rilievo sintetico disegnato a
mano di ciò che stiamo rilevando. Ogni punto che segnamo manualmente su uno di
questi due supporti dovrà avere un codice coincidente al codice memorizzato per quel
punto dalla stazione ed eventuali commenti per identificarne l’esatta posizione (un errato
riposizionamento del punto in fase di elaborazione compromette il raddrizzamento del
singolo fotogramma e dell’intero fotomosaico).
L’ordine con cui collimiamo e misuriamo i punti, per convenzione segue l’ordine con
cui abbiamo eseguito i fotogrammi e per ogni fotogramma si registra prima il punto in
basso a sinistra per procedere in senso orario verso quello in alto a sinistra e così via.
Quando dobbiamo misurare prospetti da distanze molto ravvicinate è opportuno
utilizzare l’oculare spezzato che ci permette di collimare punti anche se incliniamo
notevolmente l’obiettivo della stazione totale.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 56

Il punto di ripresa dei fotogrammi e il punto su cui facciamo stazione con lo strumento
non devono necessariamente coincidere mentre è importante che per ogni fotogramma si
siano rilevati le coordinate di almeno quattro punti.
Se abbiamo ben chiaro lo schema geometrico di scomposizione del fotomosaico e
individuiamo tutti i campi di sovrapposizione, allora possiamo strategicamente
posizionare in questi i punti di attacco diminuendo notevolmente i punti da misurare e
quindi i tempi di rilievo. Per un fotomosaico di 9 immagini(3 fotogrammi in orizzontale
per tre in verticale) non abbiamo bisogno di 9 per 4 punti di attacco, ma di soli 16 punti
se abbiamo correttamente impostato il rilievo.
Una volta rilevati e registrati tutti i punti di attacco si possono trasferire dalla memoria
fissa interna della stazione totale ad una scheda di trasferimento del tipo PCMCI oppure
attraverso un cavo seriale trasferirli direttamente sul computer.
Trattamento dei dati del rilievo
I dati così recuperati dalla stazione totale si possono visualizzare in formato
prima di testo e poi vettoriale attraverso opportuni programmi di elaborazione
topografica (Nonio e Nonio Tools). Quest’ultimo tipo di visualizzazione ci permette di
fare alcune prime verifiche numeriche sulle coordinate dei punti e di visualizzare su un
sistema di assi cartesiani il nostro rilievo. Per far questo dobbiamo decidere alcuni
parametri fondamentali per la visualizzazione come la scala di rappresentazione e l’unità
di misura di riferimento.
Fatta questa prima verifica se non riscontriamo particolari errori di procedura possiamo
esportare dal programma (Nonio) in formato testo le coordinate di ogni singolo punto e i
codici identificativi corrispondenti al numero progressivo di registrazione dei punti (D1,
D2, D3, ecc.). Ognuno dei punti di dettaglio viene rappresentato nel sistema di
riferimento spaziale attraverso tre coordinate (x;y;z). Nel caso di un rilievo di superfici
piane come un prospetto di un palazzo si nota che una delle tre coordinate rimane
praticamente costante per tutti i punti battuti; questa è la coordinata misurata sull’asse di
riferimento parallelo all’asse di congiunzione della stazione con il prospetto e
perpendicolare a quest’ultimo. La sua misura risulta perciò costante e quindi ininfluente
sulla identificazione dei punti di attacco.
Sovrapposizione dei dati raster dei fotogrammi e dei dati numericovettoriali
delle coordinate dei punti di attacco: il fotoraddrizzamento
A questo punto abbiamo due differenti letture dell’oggetto che stiamo rilevando.
-alcuni fotogrammi, in formato raster, che visualizziamo in forma di immagine digitale;
-una serie finita di punti discreti, in formato numerico e vettoriale, per ognuno dei quali
conosciamo le coordinate precise e la posizione relativa rispetto a tutti gli altri.
Dobbiamo adesso sovrapporre i due dati attraverso un programma di fotoraddrizzamento
(Digicad 3D) per procedere alla correzione delle distorsioni lineari delle immagini e
ottenere un rilievo in fotogrammetrico in formato raster.
Aprendo il programma di fotoraddrizzamento dobbiamo prima di tutto impostare i
parametri di visualizzazione dell’immagine: scegliamo l’unità di misura uguale a quella
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 57

con cui abbiamo esportato le coordinate dal programma di elaborazione grafica del
rilievo (Nonio) e la scala con cui vogliamo elaborare le nostre immagini.
Importiamo, a questo punto, un fotogramma obliquo salvato precedentemente in formato
PICT. Il programma lo visualizza come immagine raster sullo schermo alla risoluzione
reale a cui lo abbiamo salvato.
Utilizzando lo strumento puntatore andiamo a sovrapporci esattamente sul pixel del
fotogramma importato coincidente con il primo punto di attacco misurato tramite la
stazione totale. In questa fase di elaborazione del rilievo è importante seguire gli appunti
presi sul campo dove abbiamo segnato sulla foto o sul nostro schema del prospetto a
quale preciso punto corrisponde il primo punto di attacco. Procedendo sempre in senso
orario e a partire dal punto in basso a sinistra si digitano i quattro punti di attacco sui
quattro corrispondenti pixel del fotogramma.
Attivando la procedura del programma denominata attacco dinamico si inseriscono da
tastiera i valori numerici delle coordinate specifiche di ognuno dei quattro punti di
attacco (punto di attacco n°1,n°2,n°3,n°4).
Adesso il programma è in grado di assegnare ad ognuno dei 4 pixel del nostro
fotogramma due coordinate, ovvero abbiamo sovrapposto all’immagine raster scattata
dalla fotocamera i punti discreti di attacco rilevati dalla stazione totale, cioè abbiamo
assegnato ai pixel delle coordinate planari. Interpolando tutti gli altri pixel rispetto ai
quattro di riferimento si riesce a trasformare l’immagine e ad annullare le distorsioni
lineari delle foto oblique. L’operazione che il programma esegue non è altro che una
distorsione dell’immagine per riportare i quattro pixel coincidenti con i quattro punti di
attacco su un sistema cartesiano di riferimento, cioè su un piano su cui possiamo
misurare la posizione di ogni singolo punto.
Per trasformare l’immagine dobbiamo prima impostare la risoluzione di elaborazione ed
esportazione del fotogramma. Tanto più alta sarà la risoluzione impostata tanto più lento
sarà il programma ad elaborarla dovendo interpolare, durante la trasformazione, un
numero più grande di pixel. Anche se avessimo a disposizione tanto tempo per
richiedere elaborazioni ad alte risoluzioni si deve tener comunque presente che è inutile
superare la risoluzione a cui abbiamo registrato l’immagine all’origine o al momento
dell’importazione all’interno del programma.
La ricomposizione del fotomosaico e alcune applicazioni possibili
Una volta trasformata l’immagine da obliqua a piana possiamo esportarla sempre
in formato raster PICT e archiviarla come immagine raddrizzata con il corrispondente
numero progressivo del fotomosaico.
Se ripetiamo il procedimento sopra descritto per tutti i fotogrammi registrati possiamo
poi procedere alla ricomposizione del fotomosaico su un programma di elaborazione
grafica tipo Photoshop, semplicemente accostando su livelli diversi i singoli fotogrammi
raddrizzati. Sempre su Photoshop si possono fare opportune elaborazioni grafiche per
evidenziare particolari caratteristiche del prospetto, evidenziando, ad esempio, i
materiali costruttivi, le tipologie di degrado, lo stato fessurativo, i principali interventi di
restauro, lo stato conservativo, ecc.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 58

La stessa immagine ricomposta può essere importata da programmi vettoriali come CAD
o su GIS. Su questo tipo di programmi possiamo sfruttare al meglio le potenzialità di un
fotoraddrizzamento di questo tipo perché possiamo sia utilizzarla per ricavarne misure
reali, ma anche per digitalizzare in formato vettoriale ogni singolo elemento del
prospetto ottenendo un rilievo metrico vettoriale, che, soprattutto nel caso di elevati con
altezze non raggiungibili con normali scale, non avremmo potuto altrimenti realizzare se
non investendoci molto più tempo.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 59

6.C IL SISTEMA DI POSIZIONAMENTO
GLOBALE SATELLITARE (GPS)
Un significativo contributo al rilevamento topografico è fornito dall’osservazione
dei satelliti artificiali terrestri, tecnologie che consentono l’acquisizione rapida ed
accurata della posizione, nello spazio tridimensionale, dei punti sul terreno. Si tratta del
sistema di posizionamento globale (dall’inglese Global Positioning System, abbreviato
con la sigla GPS) che si basa sull’osservazione distanziometrica fra i punti da rilevare e
la costellazione di satelliti dei quali è nota la posizione in orbita al momento della
misura.
Il sistema di posizionamento globale si articola in tre sezioni:
1) IL SEGMENTO SPAZIALE: è definito da una costellazione di 24 satelliti, orbitanti a
circa 20.200 Km dalla Terra (tempo di rotazione di circa 12 ore), distribuiti a
gruppi di tre in sei diversi piani orbitali. A questi ne vanno aggiunti altri tre di
riserva, utilizzabili in caso di necessità. Le orbite e i tempi di orbita sono studiati
in modo tale che da qualsiasi punto della superficie terrestre sia garantita la
copertura, in qualsiasi momento, di almeno quattro satelliti. Ciascun satellite
emette in continuità segnali su due diverse frequenze portanti modulate dal
segnale di navigazione che assicura anche informazioni precise relative al tempo
orario, scandito da quattro orologi atomici. Il processo di misura è unidirezionale
e procede, dal satellite al ricevitore, mediante oscillatori di alta precisione,
sincronizzati fra trasmettitore e ricevitore, che emettono (o ricevono) tale
segnale. Oltre all’emissione dei segnali, ciascun satellite ha la possibilità di
trasmettere a terra tutti i parametri relativi al suo funzionamento o alla sua
posizione od orbita. La trasmissione di tali parametri avviene ciclicamente col
nome di “Almanacco”.
2) IL SEGMENTO DI CONTROLLO: è incaricato della manutenzione del segmento
spaziale (compito interamente ricoperto dal Dipartimento della Difesa degli Stati
Uniti d’America) ed è costituito da:
a) 5 STAZIONI TERRESTRI FISSE DI TRACKING, ubicate in posizioni note ed
equidistanti lungo la fascia equatoriale. Queste seguono continuamente i
satelliti e ne rilevano la relativa orbita, definendo in questo modo il sistema
di riferimento geodetico convenzionale (WGS 84, acronimo di World
Geodetic System 1984).
b) 1 STAZIONE PRINCIPALE DI CONTROLLO MASTER, situata a Colorado Spring
(USA). Elabora i dati rilevati dalle cinque stazioni di tracking e calcola di
conseguenza le effemeridi orbitali di previsione dei satelliti.
c) 3 STAZIONI DI TRASMISSIONE. Hanno la funzione di aggiornare i satelliti con i
dati elaborati dalla stazione master.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 60

3) IL SEGMENTO UTENZA: è definito dai ricevitori GPS che, sintonizzati sulle
frequenze del sistema, percepiscono i segnali in arrivo, li decodificano e li
memorizzano per la loro successiva elaborazione finale.
La determinazione della posizione dei punti nello spazio tridimensionale si fonda su
osservazioni distanziometriche fra le stazioni terrestri (i ricevitori) ed i satelliti orbitanti
di posizione nota. Il calcolo della durata del percorso del segnale da almeno quattro
satelliti al ricevitore permette di calcolarne la relativa distanza. In tale calcolo, definito
pseudodistanza interviene un parametro del quale possiamo avere solo una misura
approssimata; il ricevitore conosce, infatti, il tempo di emissione di ciascun segnale
orario satellitare e misura il tempo di ricezione mediante il suo orologio interno. Da qui
nasce la necessità di orologi interni estremamente precisi e stabili, perché nella misura di
un segnale che viaggia alla velocità della luce, un minimo errore temporale si traduce in
un grossolano errore spaziale. Le metodologie per la determinazione della posizione
possono essere due:
1) POSIZIONAMENTO ASSOLUTO (POINT POSITIONING): definisce la posizione assoluta
di un punto, non permettendo però di pervenire ad alte precisioni, essendo
impossibile ridurre gli errori oltre una certa soglia; é il metodo più diffuso anche
perché necessita di un solo ricevitore che calcola e visualizza la sua posizione
istantaneamente.
2) POSIZIONAMENTO DIFFERENZIALE (RELATIVE POSITIONING O DIFFERENTIAL
POSITIONING): definisce la posizione relativa di un punto rispetto ad un punto
noto; sono garantite alte precisioni perché consente di ridurre gli errori in fase di
post-processamento dei dati. Con questo metodo è necessario disporre di due
ricevitori: uno (definito reference) sul punto noto, l’altro (definito rover) sul
punto da registrare. Essi rappresentano gli estremi della linea di base, o
baseline 42 . La sessione di misura dura mediamente 30 minuti – 1 ora. Si possono
utilizzare tre differenti tecniche di rilevamento differenziale:
a) RILEVAMENTO STATICO (STATIC SURVEY): utilizzato principalmente per scopi
cartografici, dal momento che garantisce una precisione centimetrica o
subcentimetrica. Sessioni di misura di almeno 30 minuti mantenendo fermi
gli estremi della baseline, ossia le due stazioni. E’ possibile altresì ricorrere
al RILEVAMENTO STATICO PER LINEE DI BASE CORTE (5-10 Km),
maggiormente utilizzato perché richiede tempi di misura due o tre volte
inferiori, pur garantendo un margine di precisione di 2-3 cm.
b) RILEVAMENTO CINEMATICO (KINEMATIC SURVEYING): consente di muoversi sul
territorio e registrare in modalità continua le coordinate spaziali del percorso,
a condizione di non perdere mai il segnale. E’ garantita una buona precisione.
Sessioni di misura prolungate, ad intervalli regolari, mantenendo fisso il
ricevitore sul punto noto, e muovendo il secondo ricevitore, denominato
rover o roving antenna, per registrare i punti sul terreno (spazio di
funzionamento ottimale entro i 10 Km). Ricorrendo a questo metodo, il
42 La baseline “costituisce il vettore di posizionamento differenziale tra due diversi punti di stazione,
definito dalla differenza delle coordinate nel sistema WGS 84, in determinazioni differenziali simultanee
GPS.” (FONDELLI 2000, p. 238)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 61

ilievo può essere restituito in formato puntuale, lineare e areale (poligoni).
c) RILEVAMENTO STOP AND GO (STOP AND GO SURVEY): prevede la stessa
procedura del metodo cinematico ma, rispetto a questo, comporta una rapida
occupazione dei punti da rilevare (solo il tempo necessario alla sessione di
misura: un secondo o poco più). Precisione minore, rispetto ai due precedenti
metodi, ma pur sempre alta. Con tale metodo è possibile il solo rilevamento
di archi e punti.
Nel corso delle misurazioni si registra uno scarto, successivamente modificabile,
determinato da una serie di errori sistematici. Questi sono facilmente correggibili, se il
rilievo è stato eseguito in modalità differenziale, tramite il post-processamento dei dati
(correzione differenziale). La precisione della misurazione può però essere alterata
anche da vari altri parametri di disturbo (nuisance parameters) 43 che introducono errori
non sistematici difficilmente eliminabili (in particolare l’errore generato dalla presenza
di copertura boschiva). Inoltre, i codici di trasmissione dei satelliti possono essere variati
in qualsiasi momento, a causa dell’importanza strategica del sistema GPS, che
assoggetta al controllo militare le due sezioni primarie: il segmento spaziale ed il
segmento di controllo.
Nell’insieme possiamo distinguere cinque diversi tipi di errore, introdotti da limitazioni
geometriche, fisiche o tecnologiche:
1) E RRORI DEL SEGMENTO SPAZIALE: sono pertinenti ai parametri orbitali
(effemeridi) e agli orologi dei satelliti. Producono errori dell’ordine di qualche
metro;
2) ERRORI DI PROPAGAZIONE DEL SEGNALE NELL’ATMOSFERA;
3) ERRORI DI PERCORSO MULTIPLO: si verificano quando il segnale subisce una
riflessione che ne prolunga il percorso ottico; non essendo questo calcolabile, è
impossibile quantificare l’errore generato. Risultano frequenti nelle coperture
boschive a fusto alto;
4) ERRORI DEL RICEVITORE: l’orologio dei ricevitori risulta meno preciso rispetto ai
corrispondenti installati sui satelliti. Genera un errore non trascurabile,
dell’ordine di 30 m.;
5) ERRORI DI DEGRADAZIONE VOLONTARIA: soppressi dal Presidente degli Stati
Uniti d’America a partire dal 1 maggio 2000, erano volontariamente introdotti
dal Dipartimento della Difesa degli USA (gestore del segmento di controllo) in
considerazione dell’importanza strategico-militare del sistema GPS. Quando
attivi, comportavano uno scarto dell’ordine di un centinaio di metri.
Il sistema GPS consente di definire la posizione dei punti terrestri nel sistema di
riferimento tridimensionale WGS 84 44 .
43
I fattori di disturbo che possono influenzare i risultati delle operazioni di misura sono riconducibili a tre
categorie:
1) disturbi del satellite;
2) disturbi della stazione;
3) disturbi dipendenti dalle osservazioni.
44
WGS 84 è l’acronimo di World Geodetic System, “il sistema di riferimento geodetico mondiale che
costituisce un moderno modello matematico della Terra dal punto di vista geometrico, geodetico e
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 62

L’impiego della tecnologia GPS come procedura di posizionamento globale dei punti
geodetici modifica radicalmente la nozione classica di rete geodetica articolata per reti
d’inquadramento progressivo di precisione decrescente (vedi paragrafo precedente). Il
sistema GPS consente infatti di operare misurazioni a partire da una rete di riferimento
più fitta e precisa di quella tradizionale.
Nel 1991, l’IGM ha iniziato, per l’Italia, la costruzione di una rete geodetica
tridimensionale GPS, definita da punti di facile accesso. Tale rete, denominata GPSNET,
consente lo studio e la definizione delle relazioni esistenti fra il sistema nazionale ed il
sistema globale WGS 84. La realizzazione di quest’opera ha comportato il
posizionamento di oltre 1200 punti GPS, distribuiti uniformemente sul territorio
nazionale ad una distanza media di 20 Km. Tali punti sono in gran parte coincidenti con
i vertici della rete trigonometrica nazionale e della rete WGS 84.
In archeologia, l’uso del GPS è particolarmente indicato nel corso delle
campagne topografiche, al fine di georeferenziare velocemente le emergenze
individuate. Lo strumento assicura una precisione adeguata allo scopo (non è richiesta,
come su uno scavo, una precisione centimetrica), permettendo misurazioni più o meno
precise a seconda della durata delle sessioni di misura. Nel caso si necessiti di
determinazioni spaziali altamente affidabili sarà sufficiente lasciare lo strumento fisso
sul punto da battere per un periodo di 30 minuti-1 ora. Se non è invece richiesta
un’elevata precisione, sarà invece in grado di effettuare la misurazione nel giro di pochi
secondi. Ovviamente, l’affidabilità dello strumento specifico è legata anche alla marca
ed al modello acquistati; nel caso dell’indagine archeologica, modelli di fascia medioalta
sono più che sufficienti alle finalità per le quali saranno adoperati. A tal proposito,
occorre sottolineare come l’incessante sviluppo tecnologico garantisca rapidi progressi
tecnici abbattendo velocemente i prezzi degli strumenti, una volta “superati”
dall’immissione in mercato del modello di ultima generazione. Ad esempio, se fino a
pochi anni fa per strumenti di fascia medio-alta era garantita una precisione dell’ordine
di qualche metro, l’ultima generazione di GPS è caratterizzata invece da un grado di
dettaglio centimetrico.
A differenza delle stazioni totali, i GPS non hanno un ingombro tale da impedire od
ostacolare gli spostamenti del ricognitore e soprattutto non obbligano alla ricerca di
punti noti cui appoggiarsi per georeferenziare il rilevamento. Di contro, non sono
utilizzabili con la stessa affidabilità all’interno di zone boschive in quanto la vegetazione
altera la ricezione del segnale. A tal proposito occorre precisare che solitamente, a causa
della fitta trama della macchia boschiva, le stazioni totali possono essere utilizzate quasi
esclusivamente per rilievi in sistemi di riferimento locali, senza possibilità di
georeferenziazione (impossibilità di vedere i tre punti noti necessari all’operazione di
pothenot). In questo caso l’uso del GPS può essere utile al rilevamento della posizione di
stazioni celerimetriche o di punti misurati con sufficiente visibilità verso l’alto,
permettendo così la successiva georeferenziazione del rilievo a stazione.
gravitazionale, costruito sulla base delle misure e delle conoscenze scientifiche e tecnologiche disponibili
al 1984.
Il sistema di riferimento WGS 84 è un sistema convenzionale derivato dal WGS 72 al quale sono state
apportate varie modifiche ed integrazioni”. (FONDELLI 2000, p. 303)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 63

6.D – LA FOTOINTERPRETAZIONE
La fotointerpretazione è una disciplina nata, come autonoma, nel corso dei due
conflitti mondiali, avendo, in origine, finalità esclusivamente militari.
“Fondamento della fotointerpretazione è l’esistenza di speciali rapporti di
dipendenza fra le caratteristiche dei suoli e quelle degli oggetti antropici posti al di sopra
di loro, o (con le dovute limitazioni) al di sotto dei suoli stessi (per esempio, strutture
murarie, fossi e letti di corsi d’acqua interrati, ecc.).” 45 La lettura delle informazioni
fornite dalle foto aeree costituisce un processo di decodifica specializzata e infatti per
l’identificazione degli oggetti è necessaria la conoscenza a priori delle caratteristiche
formali ad essi legate. Le chiavi interpretative sono ovviamente fornite dall’insieme
delle conoscenze accumulate dai fotointerpreti. La migliore tecnica per la lettura delle
foto aeree è l’osservazione stereoscopica: lo stereoscopio 46 permette infatti la visione
tridimensionale del terreno, mentre la barra di parallasse consente la misura dei
dislivelli.
Nella fotointerpretazione è necessario cogliere tutte le possibili variazioni del
suolo e della vegetazione al mutare delle condizioni di illuminazione. Per questo, nelle
situazioni di maggior interesse, è opportuno ripetere più volte la presa fotografica
intorno al sito esaminato, variando la quota e l’angolo di osservazione mediante rotte
concentriche ravvicinate. E’ inoltre consigliabile, se possibile, ripetere le campagne
fotografiche a distanza di tempo per valutare le variazioni del suolo e del manto
vegetativo col variare delle ore nell’arco della giornata o col variare delle stagioni
nell’arco dell’anno. E’ ovvio, infatti, che la medesima area fornirà risultati decisamente
diversi se fotografata all’alba, a mezzogiorno o al tramonto dello stesso giorno.
Analogamente si potranno riscontrare marcate differenze fra prese fotografiche nei mesi
autunnali, invernali, primaverili o estivi.
Una serie di parametri consente di stabilire, sui fotogrammi, quali siano le
caratteristiche dei terreni, della vegetazione e delle strutture antropiche rappresentate.
Tali parametri sono:
1) TONO. Riguarda il colore che, in un fotogramma, è influenzato dalla vegetazione,
dall’illuminazione, dalla durata dell’esposizione, dalla morfologia, dallo sviluppo
e dalla stampa dell’immagine, dal tipo di emulsione impiegata ed infine dall’uso
di filtri;
45 SELVINI-GUZZETTI 1999, p. 300.
46 Lo stereoscopio “si basa sul principio della visione parallela nell’osservazione stereoscopica di uno
stereogramma, ed è costituito da due lenti convergenti opportunamente accoppiate per facilitare la visione
binoculare stereoscopica delle due immagini costituenti lo stereogramma.” (FONDELLI 2000, p. 297.)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 64

2) TESSITURA. E’ una modifica nella distribuzione del tono, ossia della densità
dell’immagine. Tessitura e tono, quindi, sono due parametri strettamente legati
che non possono essere valutati separatamente;
3) DRENAGGIO. E’ costituito dall’andamento idrografico superficiale e dalle
eventuali tracce di acque sotterranee;
4) VEGETAZIONE. Mette in risalto particolari strutture come faglie e fratture che
vengono evidenziate da piante od arbusti allineati; i cambiamenti di litologia
sono invece indicati dalla presenza di vegetazione spontanea;
5) ALLINEAMENTI. Possono indicare, citando solo i casi più frequenti, scarpate, corsi
d’acqua, faglie, cime, versanti opposti, differenti morfologie, rotture di pendio,
doline allungate;
6) DENSITÀ DEL DRENAGGIO. Pone in risalto giaciture di strati, pieghe ed
accavallamenti del terreno;
7) FORMA. E’ lo spazio occupato da un dato oggetto, indipendentemente dalle sue
dimensioni;
8) DIMENSIONI. Rappresentano le caratteristiche metriche dell’oggetto
9) FORMA E DIMENSIONE DELLE OMBRE. Concorrono all’identificazione dell’oggetto,
come nel caso delle strutture a traliccio.
La fotointerpretazione trova applicazione in una variegata serie di ambiti
disciplinari, fra i quali l’archeologia, nel cui ambito è stata talmente sviluppata da
costituirsi come disciplina autonoma.
Uno dei fattori più importanti, in questa ricerca, è rappresentato dalla vegetazione che,
mediante le sue anomalie nella crescita e le variazioni di tono della sua colorazione, può
individuare la presenza di strutture sepolte o antichi fossati colmati. In particolare, in
corrispondenza di strutture murarie la vegetazione cresce più lentamente, più rada e più
chiara, mentre in corrispondenza di fossati colmati cresce, in tempi rapidi, assai
rigogliosa e di colore più scuro. Tale fenomeno si realizza per la diversità dello spessore
di humus che determina la fertilità dei terreni. Oltre alla differenza di altezza (cropmarks)
e di colorazione (weed-marks), un altro indicatore è costituito dall’umidità
(damp-marks), minore in corrispondenza di strutture murarie, maggiore in presenza di
fossati riempiti. Molteplici sono i fattori che possono influenzare la resa dell’indagine
fotointerpretativa: la stagione, l’ora della presa fotografica, le condizioni
meteorologiche, le condizioni di luce al momento dello scatto, ecc. In particolare, il sole
radente nella stagione estiva è probabilmente la migliore condizione per evidenziare,
mediante ombre più allungate, anche le minime variazioni nella crescita delle colture
cerealicole. Un importante contributo alla prospezione aerofotografica archeologica è
garantito dall’uso di emulsioni sensibili infrarosse che, mettendo in risalto lo stato
vegetativo delle varie colture ed aggregazioni spontanee, possono in tal modo fornire
ulteriori indizi, per l’effetto clorofilla, sull’esistenza o meno di eventuali resti antichi
sepolti.
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6.E - LE INNOVATIVE TECNICHE DI LASER
SCANNING PER IL RILIEVO TRIDIMENSIONALE DI
REPERTI, SCAVI, MONUMENTI ARCHITETTONICI E
PER LA PRODUZIONE DI MODELLI DIGITALI DELLA
SUPERFICIE
L’ultima frontiera del rilievo è sicuramente rappresentata dai laser scanners, che
consentono accurati rilievi tridimensionali di oggetti, strutture e superfici. Si tratta di
strumentazione altamente tecnologica che solo negli ultimi anni è stata commercializzata
ma, considerati gli altissimi costi, non ha ancora conosciuto una diffusione di massa. Le
case di produzione stanno sperimentando nuove soluzioni per la conquista di un mercato
destinato ad allargarsi nel giro di pochi anni, rivolgendosi ad utenze molto diversificate.
In particolare, la produzione di sistemi di scansione laser a vari gradi di risoluzione e a
differenti distanze di acquisizione attira ed ancor di più attirerà l’interesse di una vasta
gamma di discipline, dalla medicina alla topografia, passando per gli ambiti
dell’industria e dei beni culturali. Le prime sperimentazioni stanno progressivamente
individuando e delineando le problematiche connesse alla realizzazione di modelli 3D di
varia tipologia: calchi dentali, statue, bassorilievi, oggetti artistici o meccanici, strutture
architettoniche, paesaggi urbani o rurali, ecc.
I modelli tridimensionali, costituiti da una matrice di punti, sono copie fedeli
degli oggetti realmente esistenti e si rivelano dunque un utile ed innovativo metodo di
registrazione dei dati. Tali tecnologie sono basate su sensori non a contatto, che sfruttano
la proiezione di un raggio laser o la risonanza acustica. Di contro alla facilità
d’acquisizione, le informazioni così ottenute richiedono una impegnativa e relativamente
lunga fase di post-processamento, per essere composte in quello che sarà il modello
tridimensionale finale.
Anche nell’ambito dei beni culturali, in particolare in archeologia ed in
architettura, tale tecnica è seguita con grande interesse, considerate le sue molteplici
possibili applicazioni. Nello specifico, tali strumenti possono perseguire finalità di tipo
topocartografico (rilievo numerico tridimensionale di siti archeologici o strutture
architettoniche) e si dimostrano strumenti utilissimi nel campo dell’archeometria
(restituzione tridimensionale di reperti ceramici, metallici, vitrei, ecc.) nonché
dell’antropologia fisica e dell’archeozoologia (modelli tridimensionali dei reperti
osteologici). Oltre che per applicazioni scientifiche, simili strumenti sono ideali per
finalità più genericamente divulgative permettendo la costruzione di gallerie di oggetti o
panorami tridimensionali all’interno di musei virtuali o pubblicazioni multimediali. Un
esempio di esposizione virtuale di rinvenimenti archeologici è costituito dalla
pubblicazione in rete della mostra “C’era una volta”, organizzata dal Dipartimento di
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Archeologia e Storia delle Arti dell’Università di Siena presso i locali dell’ex Spedale
del Santa Maria della Scala a Siena 47 .
Al momento attuale, possiamo riconoscere almeno quattro categorie di scanner
tridimensionali contraddistinte da vari gradi di risoluzione dei rilievi e da diverse
distanze d’acquisizione degli strumenti; a queste corrispondono altrettanti ambiti
d’applicazione:
1) Scanner ad altissima definizione (risoluzione submillimetrica) per la
restituzione di oggetti di dimensioni ridotte; distanza massima d’acquisizione
ottimale di 2 metri ed orizzonte d’acquisizione di poco superiore al metro.
Nell’indagine archeologica, questi scanner sono ideali per la restituzione
tridimensionale dei reperti di scavo o di qualsiasi altro oggetto che richieda
massima precisione per la sua riproduzione. In questo campo, da oltre un
anno Frank Salvadori (specializzatosi in modellazione tridimensionale
all’interno del LIAAM) sta sperimentando le potenzialità di un simile
strumento procedendo alla scansione di varie tipologie di reperti 48 . Nel caso
specifico, lo strumento utilizzato è costituito dal laser scanner 3D VIVID 900
distribuito da Minolta 49 ;
2) Scanner per la restituzione di strutture architettoniche ad alta definizione
(risoluzione subcentimetrica); distanza massima d’acquisizione ottimale
variabile tra 50 e 80 metri (ma è possibile anche arrivare ai 100 metri,
ottenendo un rilievo meno affidabile). Questa categoria di scanner è ideale
per il rilievo di strutture architettoniche, ed in archeologia potrà trovare
applicazione per la modellazione tridimensionale delle stratigrafie di scavo. I
migliori modelli predisposti allo scopo sono il Cirax 2500 50 , prodotto dalla
Cyra Technologies, che lavora in fase di post-processamento con il software
Cyclone, ed iQsun 3D-Laserscanner 51 , prodotto dalla tedesca iQvolution, che
post-processa i dati con l’applicativo iQscene.
3) Scanner per la restituzione di ampi panorami urbani e paesaggistici a medioalta
definizione (risoluzione dell’ordine di 2-3 cm); distanza massima
d’acquisizione ottimale di 350 metri. In archeologia, questo livello di
dettaglio è idoneo a contestualizzare i siti d’indagine intensiva (scavi)
all’interno di più ampi comprensori territoriali. Garantendo un ampio raggio
di presa ma una risoluzione non adeguata ad una precisa restituzione dei
particolari delle stratigrafie, sarà utilizzabile soprattutto per un ampio rilievo
degli aspetti morfologici dei siti indagati.
Scanner per la restituzione di panorami aerei a media definizione (risoluzione
decimetrica, con precisione nominale compresa tra 10 e 40 cm per quote che variano tra
47 http://www.paesaggimedievali.it/volta/index.htm.
48 Alcuni esempi delle scansioni di reperti effettuate da Frank Salvadori sono consultabili all’indirizzo
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/LABORATORIO/home.html.
Per l’illustrazione del lavoro di Frank Salvadori, della metodologia utilizzata e dei risultati conseguiti, si
rimanda all’indirizzo http://archeologiamedievale.unisi.it/3Dscanning/04.html
49 http://www.minolta-3d.com
50 www.cyra.com/products/products.html
51 www.iqvolution.com
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i 60 e i 1.000 metri); distanza massima d’acquisizione ottimale di circa 1 chilometro.
Tali scanner richiedono di essere montati su aerei od elicotteri appositamente strutturati
per la loro accoglienza. Risultano ideali per la creazione, in tempi relativamente veloci,
di DSM (Digital Surface Model) 52 e DTM. Considerato che rilevano il territorio
mediante volo aereo, sono particolarmente utili in condizioni d’emergenza, come nel
caso di aree franose e a rischio idrogeologico. La loro precisione è appena inferiore a
quella garantita dai metodi tradizionali ma, con il rapido evolversi dello sviluppo
tecnologico, è facile prevedere che, nel giro di pochi anni, le tecniche di laser scanning
diventeranno le più affidabili ed utilizzate.
52 Rispetto ai DTM, i DSM (Modelli Digitali di Superficie, dall’inglese Digital Surface Model ) rilevano
tutto il territorio nelle tre dimensioni comprendendo anche gli elementi antropici o naturali presenti sul
terreno (edifici, infrastrutture varie, manufatti, vegetazione, ecc.)
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7. LA GEOREFERENZIAZIONE DEI DATI: TIPOLOGIA
ED AFFIDABILITÀ DELLA RAPPRESENTAZIONE
Una delle prerogative della gestione tramite GIS dei dati archeologici è la loro
georeferenziazione 53 , ossia il posizionamento sul piano cartografico nell’esatta posizione
che essi occupano nello spazio terrestre. Tale operazione viene esplicata con
l’assegnazione all’oggetto rappresentato di coordinate pertinenti allo stesso sistema di
riferimento scelto per la costruzione della base cartografica. Parallelamente alla
georeferenziazione, occorre procedere alla rappresentazione dei dati secondo tre
possibili tipologie grafiche: puntiforme, lineare o areale 54
TIPOLOGIE GRAFICHE
1) RAPPRESENTAZIONE PUNTIFORME. Fornisce una rappresentazione adimensionale e
simbolica dei dati. E’ ideale per la visualizzazione di piani tematici (diacronici,
tipologici, ecc.) grazie alla possibilità dei simboli di caratterizzare le entità sulla
base dell’informazione che s’intende fornire. Non presenta, inoltre, problemi di
visualizzazione legati alla scala prescelta (al variare di questa non varia la
dimensione del punto). Ne consegue che questa tipologia permette di generare
viste anche a scala bassa, senza perdere alcuna informazione. Si ricorre quindi a
tali dati per la creazione di tematismi dai quali procedere, anche attraverso
tecniche di analisi spaziale, alla comprensione degli assetti insediativi.
2) RAPPRESENTAZIONE LINEARE. Fornisce una rappresentazione dei dati simbolica
ed unidimensionale, in quanto sviluppati in una sola direzione (lunghezza). In un
GIS archeologico-territoriale viene utilizzata prevalentemente per la
ricostruzione di tratti viari riferibili all’insediamento storico, per l’indicazione di
sezioni contenenti stratigrafia o, più in generale, per la restituzione grafica dei
tagli (es: fossati, buche di palo, ecc). E’ inoltre possibile ricorrere ad elementi
53 La georeferenziazione è il “processo attraverso il quale un dato oggetto è posizionato su una carta
secondo un sistema di coordinate”. (FAVRETTO 2000, p. 165)
54 Nell’ambito del presente paragrafo, il termine areale verrà utilizzato con tre differenti accezioni:
1) come primitiva geometrica per la rappresentazione di dati planimetrici;
2) come riferimento generico e simbolico per la rappresentazione di un sito per il quale non si
disponga di sufficienti dati per una restituzione precisa e fedele di forma e dimensioni globale
dell’evidenza;
3) nel linguaggio archeologico comune, il termine può essere riferito anche ad una non definita (o
non definibile) ubicabilità del rinvenimento. Nell’ambito dei progetti di cartografia archeologica
promossi all’interno del dipartimento di archeologia senese, tale accezione viene sostanzialmente
sostituita dall’uso di gradi di affidabilità della georeferenziazione, che verranno illustrati nel
prosieguo del paragrafo.
Nel caso citato, si intende il termine areale nella prima accezione, quella di entità geometrica di
rappresentazione.
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lineari per la rappresentazione di allineamenti o tracce riconosciuti da
fotointerpretazione aerea o satellitare o da prospezioni geofisiche. Nemmeno
questa tipologia grafica, essendo unidimensionale, presenta problemi di
visualizzazione legati alla scala prescelta.
3) RAPPRESENTAZIONE AREALE. Fornisce una rappresentazione bidimensionale e
quindi planimetrica dei dati, consentendone la misurazione delle aree e la lettura
di forma e contorni. Tramite questa tipologia grafica è possibile la restituzione di
quasi tutti i dati registrabili nell’ambito di un’indagine territoriale o stratigrafica.
E’ ideale per la fruizione delle informazioni da parte degli enti preposti alla
pianificazione territoriale o alla tutela, grazie alla possibilità di fornire con
precisione l’effettiva area di rischio archeologico. Trattandosi di una restituzione
areale, presenta problemi di visualizzazione legati alle basse scale, alle quali si
rischia di non riuscire a leggere i dati planimetrici di dimensioni minori. Per
questo non è utilizzabile per analisi storico-insediative su contesti territoriali
troppo estesi. Piuttosto è funzionale, a scopi scientifici, per calcoli statisticoanalitici
sulle dimensioni delle evidenze materiali. Inoltre, qualora si decida di
perimetrare non solo le presenze archeologiche ma anche i campi ricogniti, è
utile ad ottenere un computo preciso delle aree effettivamente indagate.
CRITERI DI GEOREFERENZIAZIONE
Per quanto concerne i criteri di georeferenziazione delle evidenze riscontrate in
un progetto di indagine territoriale, nell’esperienza senese sono stati elaborati dei codici
di affidabilità della localizzazione dei siti e sono stati individuati due differenti tipi di
rappresentabilità del dato.
In particolare, è stata operata una distinzione fra:
a) EVIDENZA RILEVABILE. Si ritiene rilevabile qualsiasi emergenza archeologica
della quale sia possibile la lettura della forma e dei contorni. In altri termini,
appartengono a questa categoria tutti i rinvenimenti dei quali sia possibile fornire
una planimetria all’interno del piano cartografico di un GIS. I rilievi sono
ottenuti mediante celerimensure (stazione totale), sistemi di posizionamento
satellitare (GPS), o semplicemente digitalizzazione a video su una base
cartografica di dettaglio (es: pianta di scavo a scala 1:20).
b) EVIDENZA AREALE. In questa accezione, il termine “areale” ha significato di
evidenza non rilevabile né per forma né per dimensioni. E’ quindi un riferimento
generico e simbolico, sostanzialmente riconducibile alla tipologia puntiforme
(entità adimensionale).
GRADO DI AFFIDABILITÀ DELLE LOCALIZZAZIONI CARTOGRAFICHE DELLE
EMERGENZE
Per fornire invece un grado di affidabilità delle localizzazioni cartografiche delle
emergenze (sia puntiformi sia areali) sono stati riconosciuti nell’esperienza senese, 5
differenti livelli (numerati da 0 a 4):
0) EVIDENZA NON LOCALIZZABILE. Nel caso di attestazioni archivistiche o
rinvenimenti noti, può capitare di disporre, come unico riferimento, di un
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toponimo che non è però rintracciabile su cartografia. Analogamente, è possibile
ritrovare notizia di scoperte archeologiche già segnalate come non localizzabili.
Posizionamento assolutamente casuale.
1) EVIDENZA GENERICAMENTE LOCALIZZABILE. Nel caso di documentazione edita, è
frequente dover ricorrere al generico posizionamento sul toponimo ma senza
elementi utili ad una sua più precisa ubicazione. Nel caso di attestazioni
documentarie, invece, si utilizza questo grado di affidabilità per i siti nei quali
non si registra persistenza di tracce materiali che consentano di riscontrare
elementi di continuità fra insediamento attestato storicamente e toponomastica
attuale, seppure con presenza di un nucleo abitato.
Posizionamento generico e non giustificato sul toponimo.
2) E VIDENZA LOCALIZZABILE CON PRECISIONE APPROSSIMATIVA. Grado di
affidabilità utilizzato quasi esclusivamente per l’ubicazione di rinvenimenti noti,
meno spesso per attestazioni archivistiche. E’ fondato su un posizionamento
giustificato da una descrizione della localizzazione del ritrovamento piuttosto
approssimativa o dalla persistenza di labili tracce materiali, non del tutto
sufficienti a ricondurre con certezza il rinvenimento noto (o l’attestazione
archivistica) al deposito individuato.
Posizionamento giustificato ma con affidabilità non elevata.
3) EVIDENZA LOCALIZZABILE CON PRECISIONE. Posizionamento giustificato da una
completa ed esauriente descrizione della localizzazione, nel caso di rinvenimenti
editi, o dalla persistenza di chiare e relativamente abbondanti tracce sul sito, che
consentano l’identificazione certa con l’insediamento documentato storicamente
(caso dei toponimi con attestata continuità di vita). Confluiscono inoltre in questo
livello tutti i ritrovamenti effettuati nell’ambito della ricognizione di superficie e
posizionati su GIS con l’ausilio di supporti cartografici numerici con un adeguato
dettaglio. E’ garantita un’alta precisione, con uno scarto indicativamente non
superiore ai 20-30 metri per i casi limite.
Posizionamento preciso.
4) EVIDENZA LOCALIZZABILE CON PRECISIONE STRUMENTALE. Questo grado di
affidabilità differisce solo parzialmente dal precedente, contemplando i medesimi
casi d’applicazione, ma fornendo maggiore precisione ed affidabilità. E’ infatti
riferito all’utilizzo di strumenti tecnici di misurazione automatica (stazioni totali
e GPS) che garantiscono uno scarto d’errore minore rispetto al posizionamento
tramite supporto cartografico (sebbene attraverso strumenti GIS). Precisione
centimetrica per le stazioni totali e dell’ordine di pochi metri (nei casi di
misurazioni in aree boschive) per il GPS.
Posizionamento strumentale.
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8. LA PRODUZIONE DI NUOVA CARTOGRAFIA PER
L’ANALISI INTEGRATA DI UN COMPRENSORIO
STORICO: IL CASO DI CHIUSDINO
Non sempre il grado di dettaglio dei supporti cartografici a disposizione può
essere ritenuto idoneo alle esigenze dell’indagine archeologica. In particolare, si registra
frequentemente la mancanza di cartografia adeguata ad un più vasto inquadramento
territoriale delle aree di intervento stratigrafico, soprattutto in ambito rurale. Nel caso di
interventi all’interno dei centri storici, infatti, è possibile utilizzare fogli CTR in scala
1:1.000 o 1:2.000 o in alternativa la cartografia catastale, a scale anche maggiori. Ma
fuori dalle aree urbane, i migliori supporti sono identificabili negli elementi CTR
1:5.000, che certo non costituiscono una adeguata scala di raccordo fra quella altissima
dei rilievi di scavo (dall’1:1 all’1:100) e quella, decisamente più bassa, utile
all’inquadramento generale del territorio a scala comunale (1:10.000 o, appunto,
1:5.000).
In occasione dell’apertura della campagna di scavo del castello di Miranduolo 55 ,
in località Costa Castagnoli a Chiusdino (SI), ci siamo trovati di fronte a tale problema.
In particolare, mancavamo di un valido rilievo del poggio oggetto di intervento
stratigrafico e, per la zona, disponevamo solamente della CTR in scala 1:10.000,
fondamentalmente inutilizzabile allo scopo. In vero, nel 1994 era già stata realizzata, da
privati, una mappatura della collina del castello che però, pur rappresentando una buona
base di partenza, non possedeva gli elementi di dettaglio di cui necessitavamo. Pertanto,
all’apertura del progetto, nell’estate 2001, abbiamo ritenuto fondamentale procedere ad
un rilievo ex-novo del poggio tramite stazione totale. Nell’occasione è stata intrapresa
una campagna di battitura celerimetrica nell’ambito della quale sono stati acquisiti oltre
cinquemila punti in coordinate locali x,y,z che si è provveduto a convertire in coordinate
cartografiche (sistema di riferimento Gauss-Boaga) mediante rilievo GPS di alcuni punti
significativi già rilevati a stazione totale. Le operazioni di misurazione hanno interessato
tutta l’estensione della collina, concentrandosi particolarmente nelle aree di scavo. Le
principali finalità perseguite possono essere ricondotte ai seguenti punti:
55 Il progetto di indagine stratigrafica intrapreso nell’ambito dell’Insegnamento di Archeologia Medievale
dell’Università di Siena (direzione scientifica: Prof. R. Francovich e Prof. Marco Valenti; direzione del
Cantiere di scavo: Dott. A. Nardini) ha avuto inizio nell’estate del 2001 ed è giunto alla terza campagna di
scavo.
Per un’introduzione al sito di Miranduolo si rimanda a NARDINI 1999 e a NARDINI 2001a, pp. 62-70
con bibliografia e a NARDINI-VALENTI c.s.
Per la presentazione dei primi risultati della campagna di scavo si rimanda a NARDINI 2001a, p. 69, a
NARDINI-VALENTI 2003 e al sito dedicato, consultabile a partire dall’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/MIRANDUOLO/MIR.html.
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• rilievo del poggio finalizzato alla restituzione delle caratteristiche morfologicoaltimetriche
dello stesso;
• rilievo delle strutture murarie riconoscibili nelle aree non ancora sottoposte ad
indagine stratigrafica (per alcune di esse è stata effettuata un’operazione di
ripulitura che ha notevolmente facilitato la lettura delle strutture affioranti);
• rilievo degli ingombri delle strutture murarie e degli strati individuati nelle aree
di scavo;
• rilievo della picchettatura costruita per le operazioni di rilievo manuale degli
elementi stratigrafici; inserita nella piattaforma GIS di scavo, essa consente di
georeferenziare le piante acquisite a scanner, .dalle quali procedere
direttamente alla vettorializzazione all’interno della base in uso.
I punti acquisiti, rielaborati tramite il software NonioA, prodotto da Interstudio 56 ,
sono stati successivamente importati all’interno di una piattaforma GIS (software
ArcView 3.2) per la costruzione dei piani cartografici necessari all’indagine. Nello
specifico, le operazioni realizzate in ambito GIS sono state le seguenti:
• generazione, mediante le tecniche di interpolazione in dotazione al software
(spline, IDW e kriking), di modelli digitali del terreno (DTM) con definizione
variabile secondo le esigenze di fruizione (1 pixel = 1 cm per i contesti
stratigrafici; 1 pixel = 10 cm per la restituzione del poggio). Il grado di dettaglio
del modello è strettamente correlato all’estensione dell’area soggetta ad
elaborazione ed alla densità dei punti rilevati, necessari alla corretta
interpolazione dei dati altimetrici secondo la risoluzione impostata;
• generazione, a partire dal DTM ottenuto, delle curve di livello ad intervalli
variabili, secondo le impostazioni decise dall’utente sulla base del grado di
dettaglio desiderato (per il poggio abbiamo deciso di realizzare isoipse ad
intervalli variabili fra i dieci centimetri ed il metro);
• generazione, a partire dal DTM ottenuto, di carte della pendenza (funzione di
slope), per la restituzione dell’acclività del poggio, utile alla lettura di eventuali
anomalie morfometriche che possono fornire indicazioni per l’interpretazione
della topografia del poggio, in aree ancora non indagate;
• generazione, a partire dal DTM ottenuto, di carte dell’esposizione dei versanti
(funzione di aspect);
• generazione, a partire dal DTM ottenuto, di TIN utili alla viualizzazione
tridimensionale all’interno di appositi moduli GIS (nel nostro caso l’estensione
ESRI ArcView 3D Analyst). Questo genere di supporti può essere utilizzato per
una navigazione tridimensionale di forte impatto visivo e per una migliore
lettura della conformazione del territorio. Non si può però parlare di cartografia
finalizzata ad una piattaforma GIS tridimensionale: i software GIS in
commercio, infatti, non sono ancora in grado, al momento, di gestire la
topologia tridimensionale in quanto trattano il dato altimetrico come semplice
attributo.
56 http://www.interstudio.net/home.html
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• Operazioni di determinazione degli ingombri delle strutture murarie rilevate
(tanto nelle aree di scavo quanto in aree ad esse esterne), mediante il
collegamento vettoriale dei punti battuti pertinenti alle varie emergenze
riconosciute. Si tratta di operazioni che agevolano la realizzazione della
piattaforma GIS di scavo, in quanto la digitalizzazione avviene esclusivamente
in relazione alle caratterizzazioni. Il grado di dettaglio così ottenuto ci permette
di costruire una piattaforma GIS estremamente precisa e di riprodurre la
progressione dello scavo con una fedeltà assoluta.
Oltre al lavoro effettuato tramite stazione totale sul sito di scavo, abbiamo
proceduto all’elaborazione dei piani cartografici del repertorio CTR 1:10.000, finalizzata
alla produzione di nuovi piani informativi per la lettura dei dati territoriali. Il comune di
Chiusdino, infatti, precedentemente alle campagne di scavo promosse dal 2001, era stato
indagato estensivamente, mediante ricognizione topografica, da A. Nardini. I risultati
dell’indagine sono stati oggetto di pubblicazione del IV volume della collana “Carta
archeologica della Provincia di Siena” 57 , nell’ambito della quale è stato prodotto un
sostanzioso repertorio cartografico di supporto al testo. La prima parte della produzione
è stata dedicata alla rappresentazione dei principali caratteri paesaggistici. La seconda
alla rappresentazione delle evidenze archeologiche rinvenute, delle aree indagate e dello
sviluppo diacronico del popolamento nell’area chiusdinese: viste di fase, viste
tipologiche delle strutture insediative riconosciute nelle singole fasi e varia cartografia
tematica, comprendente l’illustrazione delle analisi spaziali effettuate. La terza parte è
invece stata incentrata sulla creazione di viste di dettaglio sul comprensorio di
Miranduolo. La nostra presenza sul territorio in occasione dello scavo ci spinge a
continuare anche il lavoro di comprensione delle dinamiche insediative a scala
territoriale (approccio metodologico da spatial archaeology). Così, nell’arco della
seconda campagna di scavo (estate 2002), oltre al lavoro descritto di rilievo
celerimetrico del comprensorio di scavo, è proseguita l’attività di produzione
cartografica a scala comunale 58 . Nello specifico, partendo dai punti quota e dalle curve
di livello del repertorio CTR, si è elaborato un DTM di dettaglio (1 pixel = 1 metro) dal
quale ottenere il TIN utile alla modellazione tridimensionale del territorio comunale. Su
tale base sono stati sovrapposti piani informativi relativi all’insediamento attuale e
all’insediamento storico. Sulla struttura tridimensionale del TIN sono state anche
effettuate sovrapposizioni di immagini aeree per una restituzione maggiormente
realistica del paesaggio. Inoltre, recuperando le informazioni presentate in occasione
della pubblicazione del volume di cartografia archeologica, si è proceduto alla creazione
di viste di dettaglio del comprensorio storico del castello di Miranduolo.
Nel corso della campagna 2003, infine, oltre al lavoro di routine per la determinazione
della picchettatura e dei punti per il disegno, grossa attenzione è stata dedicata al rilievo
del fossato indagato sul lato ovest dell’area sommitale e ad una serie di terrazzamenti, ad
57 NARDINI 2001a.
58 La produzione della campagna 2002-2003 è consultabile a partire dagli indirizzi:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/MIRANDUOLO/MIR129.html e
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/MIRANDUOLO/MIR130.html.
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esso prospicienti, riferibili all’insediamento altomedievale. Le ragguardevoli dimensioni
delle aree hanno richiesto molto tempo dedicato e migliaia di punti battuti a distanza
ravvicinata, in modo da ottenere un rilievo finale estremamente fedele e dettagliato.
Molto realistica è risultata essere la restituzione tridimensionale dell’intera area
sommitale, caratterizzata dai suddetti terrazzi e nettamente demarcata dai fossati.
In definitiva, possiamo concludere che un uso appropriato della tecnologia
(stazione totale, GPS, cartografia numerica e piattaforme GIS) consente un’agevole
produzione di supporti cartografici rispondenti alle esigenze della ricerca archeologica,
sopperendo anche ad eventuali lacune di dotazione cartografica di partenza. In
particolare, il GIS permette di integrare i dati archeologici all’interno dei tradizionali
repertori cartografici, consentendo per questo anche il confronto fra informazioni di
estrazione differente. La capacità da parte del ricercatore di interrogare tali basi e di
creare supporti di dettaglio rispondenti alle proprie esigenze lo mette in condizione di
facilitare l’opera di comprensione e di condivisione del sapere prodotto attraverso la
ricerca.
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9. BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA
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organizzato dalla Regione Toscana Dipartimento delle Politiche Formative e dei Beni
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Informativi e reti geografiche in archeologia: GIS e Internet, VII Ciclo di Lezioni sulla
Ricerca applicata in Archeologia. Certosa di Pontignano (Siena), 11-17 dicembre 1995,
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Informatica applicata – modulo avanzato. Laboratorio di Informatica 2. Anno
accademico 2001-2002.
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/INSEGNAMENTO/home.html.
• NARDINI-VALENTI 2003 = NARDINI A., VALENTI M., Il castello di
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di Archeologia Medievale, FIORILLO R., PEDUTO P. (a cura di), Salerno, 2-5 ottobre
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dell’ambiente, Milano 1988, pp. 23-47.
• SELVINI-GUZZETTI 1999 = SELVINI A., GUZZETTI F., Cartografia generale:
tematica e numerica, Torino, 1999.
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uno strumento operativo in PASQUINUCCI M., MENCHELLI S. (a cura di), La
cartografia archeologica. Problemi e prospettive. Atti del convegno internazionale Pisa,
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• SOMMELLA-AZZENA-TASCIO 1990 = SOMMELLA P., AZZENA G.,
TASCIO E., Informatica e topografia storica: cinque anni d’esperienza su un secolo di
tradizione in “Archeologia e calcolatori”, I (1990), pp. 211-236.
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paesaggio, IV Ciclo di Lezioni sulla Ricerca applicata in Archeologia. Certosa di
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evoluzioni nell'attività della cattedra di Archeologia Medievale del Dipartimento di
Archeologia e Storia delle Arti - Sezione archeologica dell'Università di Siena, in
“Archeologia e Calcolatori”, IX (1998), pp. 305-329.
• VALENTI et alii 2001 = FRONZA V., NARDINI A., SALZOTTI F., VALENTI
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STANCIC Z., VELJANOVSKI T. (a cura di), Computing Archaeology for
Understanding the Past – CAA 2000 - Computer Applications and Quantitative Methods
in Archaeology. Proceedings of the 28° Conference, Ljubljana, April 2000, Oxford
2001.
• VALENTI-ISABELLA-SALZOTTI 2001 = VALENTI M., ISABELLA L.,
SALZOTTI F., L’esperienza dell’insegnamento di Archeologia Medievale nel campo
dell’informatica applicata, in DE MARCHI M., SCUDELLARI M., ZAVAGLIA A. (a
cura di), Lo spessore storico in urbanistica. Giornata di studio, Milano 1 Ottobre 1999,
Mantova 20
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BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE PER ARGOMENTI
Cartografia archeologica
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scelta di metodo in PASQUINUCCI M., MENCHELLI S. (a cura di), La cartografia
archeologica. Problemi e prospettive. Atti del convegno internazionale Pisa, 21-22
marzo 1988, Pisa 1989, pp. 25-37.
• AZZENA G., Tecnologie cartografiche avanzate applicate alla topografia
antica in BERNARDI M. (a cura di), Archeologia del paesaggio, IV Ciclo di Lezioni
sulla Ricerca applicata in Archeologia. Certosa di Pontignano (Siena), 14-26 gennaio
1991, Firenze 1992, pp. 747-765.
• CAMBI F.,TERRENATO N., Introduzione all’archeologia dei paesaggi, Roma
1994.
• F. CAMBI, Archeologia dei paesaggi antichi: fonti e diagnostica, Roma 2003.
• FRANCOVICH R., PASQUINUCCI M., PELLICANO’ A. (a cura di), La
carta archeologica fra ricerca e pianificazione territoriale, Atti del Seminario di Studi
organizzato dalla Regione Toscana Dipartimento delle Politiche Formative e dei Beni
Culturali, Firenze 6-7 maggio 1999, Firenze 2001.
• FRANCOVICH R., VALENTI M., Cartografia archeologica, indagini sul
campo e informatizzazione. Il contributo senese alla conoscenza ed alla gestione della
risorsa culturale del territorio, in FRANCOVICH R., PASQUINUCCI M.,
PELLICANO’ A. (a cura di), La carta archeologica fra ricerca e pianificazione
territoriale, Atti del Seminario di Studi organizzato dalla Regione Toscana Dipartimento
delle Politiche Formative e dei Beni Culturali, Firenze 6-7 maggio 1999, Firenze 2001,
pp. 83-116.
• NARDINI A., Carta Archeologica della Provincia di Siena, volume IV,
Chiusdino, Siena 2001.
• SOMMELLA P., “Forma Italiae”: un progetto scientifico e uno strumento
operativo in PASQUINUCCI M., MENCHELLI S. (a cura di), La cartografia
archeologica. Problemi e prospettive. Atti del convegno internazionale Pisa, 21-22
marzo 1988, Pisa 1989, pp. 15-24.
• VALENTI M., Alcune considerazioni ed esperienze nel riconoscimento dei siti
archeologici, in PASQUINUCCI M., MENCHELLI S. (a cura di), La cartografia
archeologica. Problemi e prospettive. Atti del convegno internazionale Pisa, 21-22
marzo 1988, Pisa 1989, pp. 54-65.
• VALENTI M., Cartografia archeologica e ricognizione di superficie. Proposte
metodologiche e progettazione dell'indagine, Siena 1989.
• VALENTI M., Carta archeologica della Provincia di Siena, Vol. I, Il Chianti
senese (Castellina in Chianti, Castelnuovo Berardenga, Gaiole in Chianti, Radda in
Chianti), Siena 1995.
• VALENTI M., Carta Archeologica della Provincia di Siena, Volume III, La
Valdelsa (Comuni di Colle Val d’Elsa e Poggibonsi), Siena 1999.
Per un approfondimento sull’esperienza senese si rimanda all’indirizzo:
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 79

http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/CARTOGRAFIA/home.html
e ai contributi scaricabili a partire dall’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/home1.html
(sezioni “Carta Archeologica della Provincia di Siena” e “Cartografia archeologica”)
Cartografia generale
• ABBATE G., Fondamenti di cartografia urbanistica in Enciclopedia di
urbanistica e rappresentazione territoriale, VIII, Milano 1984, pp. 479-480.
• BEZOARI G., SELVINI A., Manuale di topografia moderna, Milano 1996.
• BEZOARI G., MONTI C., SELVINI A., Cartografia generale tematica e
numerica, Milano 1999.
• BEZOARI G., MONTI C., SELVINI A., Misura e rappresentazione, Milano
2001.
• MONTI C., PINTO L., Trattamento dei dati topografici e cartografici, Milano
2002.
• SELVINI A., GUZZETTI F., Cartografia generale: tematica e numerica,
Torino, 1999.
Una ricca bibliografia sull’argomento, comprensiva di dispense di corsi universitari e di
riferimenti a siti internet dedicati è consultabile all’indirizzo:
http://circe.iuav.it/~gue_web/guerra_index_file/guerra_carto_biblio.htm
Disegno archeologico
• GIULIANI C.F., Archeologia e documentazione grafica, Roma 1976.
• MEDRI M., Disegnare sullo scavo, in CARANDINI A., Storie dalla terra.
Manuale dello scavo archeologico, Bari 1981, pp. 334 sgg.
• MEDRI M., La pianta composita nella documentazione e nell’interpretazione
dello scavo, in FRANCOVICH R., PARENTI R. Architettura e restauro dei monumenti,
Firenze 1988, pp. 305 sgg.
• MEDRI M., Manuale di rilievo archeologico, Roma-Bari 2003.
• PARENTI R., Le tecniche di documentazione per una lettura stratigrafica
dell’elevato, in FRANCOVICH R., PARENTI R. Architettura e restauro dei
monumenti, Firenze 1988, pp. 249 sgg.
GIS archeologico (territorio e scavo)
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Pontignano (Siena), 11-17 dicembre 1995, Firenze 1997, pp. 33-43.
• AZZENA G., Carta Archeologica d’Italia – Forma Italiae, in GUERMANDI
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archeologico: se lo conosci lo eviti, Atti del convegno di studi su cartografia
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• GOTTARELLI A. (a cura di), Sistemi Informativi e reti geografiche in
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Certosa di Pontignano (Siena), 11-17 dicembre 1995, Firenze 1997.
• GUERMANDI M. P., Tutela del patrimonio archeologico e diffusione delle
informazioni: l’uso di GIS e Internet nelle attività dell’Istituto per i Beni Culturali della
Regione Emilia Romagna in GOTTARELLI A. (a cura di), Sistemi Informativi e reti
geografiche in archeologia: GIS e Internet, VII Ciclo di Lezioni sulla Ricerca applicata
in Archeologia. Certosa di Pontignano (Siena), 11-17 dicembre 1995, Firenze 1997, pp.
137-160.
• KVAMME K.L., NIGRO J.D. et alii, The creation and potential Application of
a 3-Dimensional GIS for the Early Hominin Site of Swartkrans, South Africa, in
BURENHULT G., ARVIDSSON J. (ed.), Archaeological Informatics: Pushing the
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• LOCK G., STANCIC Z. (ed.), Archaeology and Geographical Information
Systems: A European Perspective, London 1995.
• NARDINI A., La piattaforma GIS dello scavo di Poggio Imperiale a
Poggibonsi (Insegnamento di Archeologia Medievale dell’Università di Siena). Dalla
creazione del modello dei dati alla loro lettura in “Archeologia e Calcolatori”, XI
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febbraio 1999, pp. 111-123.
• NARDINI A., SALVADORI F., La piattaforma GIS dello scavo e i modelli
distributivi di manufatti e reperti osteologici animali in BROGIOLO G.P. (a cura di), II
Congresso Nazionale di Archeologia Medievale. Brescia, 28 settembre – 1 ottobre 2000,
Firenze 2000, pp. 37-45.
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• NARDINI A., Tecnologia GIS. Dispense per le lezioni di Informatica applicata
– modulo avanzato. Laboratorio di Informatica 2. Anno accademico 2001-2002.
C o n t r i b u t o s c a r i c a b i l e :
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/INSEGNAMENTO/home.html.
• NARDINI A., Il modello dati nell’applicazione GIS dello scavo (l’esperienza
senese). Workshop sul GIS di scavo, Siena, 6 giugno 2001, contributo scaricabile
all’indirizzo: http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/INFO.html
• SALZOTTI F., VALENTI M., Digital Maps for the Study of Medieval
Landscapes, in CAA 2002, Heraklion, 2-6 April 2002, c.s.
Contributo scaricabile all’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/INFO.html.
• SOMMELLA P., AZZENA G., TASCIO E., Informatica e topografia storica:
cinque anni d’esperienza su un secolo di tradizione in “Archeologia e calcolatori”, I
(1990), pp. 211-236.
• VALENTI M., Carta Archeologica della Provincia di Siena, Volume III, La
Valdelsa (Comuni di Colle Val d’Elsa e Poggibonsi), Siena 1999.
Per un approfondimento sull’argomento si rimanda ai link segnalati agli indirizzi:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/LINK/MOTOAC.html (sezione “GIS”);
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/LABORATORIO/home.html (Sezioni
“GIS del territorio”; “GIS di scavo”; “Workshop GIS di scavo” e “Piattaforme GIS di
scavo).
E ai vari contributi scaricabili agli indirizzi:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/home1.html
(sezione “Archeologia e Informatica”);
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/LABORATORIO/home.html
(sezione “Contributi scaricabili”).
GIS e cartografia numerica
• AZZARI M., Note introduttive in MORI G., BONCOMPAGNI A.,
Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici, Firenze 1996, pp. IV-XXIV.
• BIALLO G., Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici, Roma 2002.
• FAVRETTO A., Nuovi strumenti per l’analisi geografica i G.I.S., Bologna
2000.
• FONDELLI M., Cartografia numerica I. Appunti delle lezioni integrati da
complementi di teoria, esercitazioni, bibliografia e glossario, Bologna 2000.
• PEVERIERI G., GIS strumenti per la gestione del territorio, Milano, 1995.
• SCHENONE C., Sistemi Informativi Territoriali. Strumenti GIS nella gestione
e pianificazione del territorio, Bresso (MI) 1997.
Di seguito vengono proposti una serie di link di corsi di GIS e cartografia numerica
consultabili a partire dai seguenti indirizzi internet:
• http://geomatica.ing.unico.it/cgi-bin/corsi.cgi?pag=corsoGIS
• http://geomatica.ing.unico.it/corsi/cartografialaurea/index.html
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 82

• http://brezza.iuav.it/~hedorfer/dgc-ITA.html
• http://www.ac-cad.it/gis/gissuinternet/GISsuInternet.htm
• http://www.mondogis.it/corso/gis/glossario.pdf
GPS
• GABRIELLI R., Introduzione all’uso dei GPS in archeologia in FORTE M.,
CAMPANA S., Remote Sensing in archaeology, XI Ciclo di Lezioni sulla Ricerca
Applicata in Archeologia. Certosa di Pontignano (Siena), 6-11 dicembre 1999, Firenze
2001, pp. 329-354.
• MANZONI G., I metodi di rilievo topografico appoggiati a satelliti impiegati
per la cartografia archeologica, in ZACCARIA C. (a cura di), Archeologia senza scavo.
Nuovi metodi di indagine per la conoscenza del territorio antico, “Antichità
Altoadriatiche”, 45, Trieste 1999, pp. 173-179.
Informatica applicata all’archeologia
• BURENHULT G., ARVIDSSON J. (ed.), Archaeological Informatics: Pushing
the Envelope - CAA 2001 - Computer Applications and Quantitative Methods in
Archaeology, Proceedings of the 29° Conference, Gotland (Sweden), April 2001,
Oxford 2002.
• DOERR M., SARRIS A. (ed.), The Digital Heritage of Archaeology – CAA
2002 - Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology. Proceedings
of 30° Conference, Heraklion - Crete (Greece), April 2002, Oxford 2003.
• FRANCOVICH R., Archeologia medievale e informatica: dieci anni dopo in
“Archeologia e Calcolatori”, X (1999), pp.45-61.
• FRONZA V., Database Management. Dispense per le lezioni di Informatica
applicata – modulo avanzato. Laboratorio di Informatica 2. Anno accademico 2001-
2002. http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/INSEGNAMENTO/home.html
• NARDINI A., Tecnologia GIS. Dispense per le lezioni di Informatica applicata
– modulo avanzato. Laboratorio di Informatica 2. Anno accademico 2001-2002.
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/INSEGNAMENTO/home.html.
• STANCIC Z., VELJANOVSKI T. (ed.), Computing Archaeology for
Understanding the Past – CAA 2000 - Computer Applicatins and Quantitative Methods
in Archaeology. Proceedings of the 28° Conference, Ljubljana, April 2000, Oxford
2001.
• VALENTI M., La gestione informatica del dato; percorsi ed evoluzioni
nell'attività della cattedra di Archeologia Medievale del Dipartimento di Archeologia e
Storia delle Arti - Sezione archeologica dell'Università di Siena, in “Archeologia e
Calcolatori”, IX (1998), pp. 305-329.
• VALENTI M., ISABELLA L., SALZOTTI F., L’esperienza dell’insegnamento
di Archeologia Medievale nel campo dell’informatica applicata, in DE MARCHI M.,
SCUDELLARI M., ZAVAGLIA A. (a cura di), Lo spessore storico in urbanistica.
Giornata di studio, Milano 1 Ottobre 1999, Mantova 2001, pp. 31-64.
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 83

Per un approfondimento sull’argomento si consiglia la consultazione degli articoli del
L I A A M a l l ’ i n d i r i z z o :
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/home1.html nella sezione
“Archeologia ed Informatica”
Remote sensing
• BURENHULT G. (ed.), Remote sensing. Applied techniques for the study of
cultural resources and the localization, identification and documentation of sub-surface
prehistoric remains in Swedish archaeology. Volume I: Osteo-anthropological,
economic, environmental and technical analyses, Stockholm 1997.
• CAMPANA S., Archeologia e remote sensing: geografia dei servizi e delle
risorse in Internet in FORTE M., CAMPANA S., Remote Sensing in archaeology, XI
Ciclo di Lezioni sulla Ricerca Applicata in Archeologia. Certosa di Pontignano (Siena),
6-11 dicembre 1999, Firenze 2001, pp. 73-94.
• CAMPANA S., PRANZINI E., Il telerilevamento in archeologia in FORTE
M., CAMPANA S., Remote Sensing in archaeology, XI Ciclo di Lezioni sulla Ricerca
Applicata in Archeologia. Certosa di Pontignano (Siena), 6-11 dicembre 1999, Firenze
2001, pp. 17-62.
• CAMPANA S., Ikonos-2 multispectral satellite imagery to the study of
archaeological landscapes: An integrated multi-sensor approach in combination with
“traditional” methods. Contributo consulatabile all’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/home1.html
• CAMPANA S., High resolution satellite imagery: a new source of information
to the archaeological study of Italian landscapes? Case study of Tuscany.
Contributo consulatabile all’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/home1.html
• CAMPANA S., FRANCOVICH R., Landscape Archaeology in Tuscany:
Cultural resource management, remotely sensed techniques, GIS based data integration
and interpretation. Contributo consulatabile all’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/home1.html
• FORTE M., CAMPANA S., Remote Sensing in archaeology, XI Ciclo di
Lezioni sulla Ricerca Applicata in Archeologia. Certosa di Pontignano (Siena), 6-11
dicembre 1999, Firenze 2001.
• PASQUINUCCI M., TRÉMENT F. (ed.), Non-Destructive Techniques Applied
to Landscape Archaeology, Oxford 2000.
• TRÉMENT F., L’apport des méthodes non-destructive à l’analyse des sites
archéologiques: le point de vue de l’archéologue, in PASQUINUCCI-TRÉMENT 2000
= PASQUINUCCI M., TRÉMENT F. (ed.), Non-Destructive Techniques Applied to
Landscape Archaeology, Oxford 2000, pp. 1-14.
Per un approfondimento sull’argomento si rimanda ai link segnalati all’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/REMOTESENS/REMOTE.html
E ai contributi scaricabili a partire dall’indirizzo:
http://archeologiamedievale.unisi.it/NewPages/EDITORIA/home1.html
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 84

(sezione “Archeologia e Informatica”)
A.A. 2003-2004. DISEGNO E RILIEVO ARCHEOLOGICO MEDIANTE STRUMENTAZIONE INFORMATICA 85