Ambiente4a elementi-cartografia
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GIS e Cartografia Elementi Elementi di di Cartografia Cartografia Marco Moriondo Camilla Dibari [email protected] Tel.: 055 328 8257 Dipartimento di Scienze Agronomiche e Gestione del Territorio Agro-forestale (DISAT) Università di Firenze Esame di Monitoraggio Ambientale del Territorio
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GIS e Cartografia
ElementiElementi didi CartografiaCartografia
Marco Moriondo
Camilla Dibari
[email protected].: 055 328 8257
Dipartimento di Scienze Agronomiche e Gestione del Territorio Agro-forestale (DISAT)
Università
di Firenze
Esame di Monitoraggio Ambientale del Territorio
GIS e Cartografia
La Cartografia
-
Criticità
della cartografia: minimizzare il più
possibile le distorsioni che derivano dal fatto che una superficie sferica o ellissoidica
(sfera terrestre) non
è
completamente sviluppabile su un piano a meno di distorsioni (effetto pallone sgonfiato)
-
La “cartografia applicata”,dopo aver stabilito una certa scala di riferimento tenta di rappresentare sottoforma di disegno (segni convenzionali) oggetti caratteristici della superficie terrestre
-
Scienza che studia la rappresentazione su di un piano
della
superficie terrestre
-
Cerca di stabilire una corrispondenza biunivoca, sotto forma di relazioni matematiche analitiche, tra i punti
della superficie terrestre e gli omologhi punti sul piano
GIS e Cartografia
Cartografiascienza che si interessa della rappresentazione della superficie terrestre su di una superficie piana
CARTA = RAPPRESENTAZIONE PIANA DI UNA PORZIONE DI SUPERFICIE
TERRESTRE
GIS e Cartografia
La CartografiaPertanto….•
La necessità
di modellare la terra ci conduce a
creare, definire e usare dei sistemi di riferimento
(DATUM)
•
La necessità
di passare da un modello 3D ad uno 2D ci porta a creare, definire ed usare sistemi di proiezione cartografica
•
La necessità
di definire la posizione su un piano di un punto ci porta ad usare dei sistemi di coordinate
GIS e Cartografia
La Cartografia
La Cartografia è
strettamente collegata alla Geodesia
ed alla Topografia, e si propone
di fornire una rappresentazione grafica su di un piano di porzioni di superficie terrestre
(sia la superficie fisica che l’insieme di tutti i manufatti artificiali ad essa sovrapposti)
GIS e Cartografia
Geodesia
•
La forma della Terra deriva da molteplici forze
(di attrazione gravitazionale, legate ai movimenti di rotazione e traslazione, ecc.) che agiscono sulle sue masse (in parte solide ed in parte fluide)
•
Scienza che studia la forma della terra, partendo dal presupposto che si sia originata dal condensarsi di una massa inizialmente fluida e sottoposta a forze di vario genere.
GIS e Cartografia
Geoide•
La forma irregolare della Terra prende il nome di geoide, un solido la cui superficie è
in ogni suo punto esattamente
perpendicolare
alla direzione di un filo a piombo.•
Il geoide è
una superficie di riferimento utilizzata nella
geodesia
nella determinazione del profilo altimetrico
di una zona, cioè
nella determinazione della quota sul
livello del mare
di tutti i punti di una determinata zona.
GIS e Cartografia
Geoideè
una superficie normale
in ogni punto alla direzione della
verticale, cioè
alla direzione della forza di gravità. Questa è
la superficie che meglio descrive la superficie media della Terra. E definibile come superficie equipotenziale, in cui, cioè, il potenziale gravitazionale
ha valore uguale.
N.B.: Dal punto di vista cartografico
il geoide non
può essere utilizzato per la determinazione planimetrica
di una porzione di
terreno perché, se anche si riuscisse a mettere in corrispondenza i punti della superficie fisica della Terra con quelli del geoide, non si potrebbe poi mettere in corrispondenza i punti del geoide con un sistema cartesiano piano. In pratica non è
possibile utilizzare il geoide per la
creazione di piante
perché
i dati derivanti dalla proiezione sul geoide della superficie terrestre non possono essere descritti su un piano. Di conseguenza questa superficie viene utilizzata solo in riferimento alle quote.
GIS e Cartografia
Topografia
•
Scopo della Topografia
è
la rilevazione delle coordinate di punti partendo da altri punti le cui coordinate siano già
note (vertici di punti di coordinate
note)
•
Topografia
è
la scienza che serve per rilevare e rappresentare il territorio.
GIS e Cartografia
Geoide - Elissoide•
La superficie topografica
è
quella che noi vediamo
•
La superficie ellissoidica
è
una astrazione matematica, una semplificazione che noi adottiamo per sostituire la forma reale della Terra con un modello che siamo in grado di descrivere analiticamente
•
La superficie geoidica
è quella che “percepiamo” studiando l’attrazione
gravitazionale
GIS e Cartografia
Geoide - Elissoide•
l'ellissoide
,è
un solido geometrico che può essere paragonato ad
una sfera schiacciata ai poli (tale schiacciamento è
di 21 km).
•
Il geoide
è
una figura ideale per la rappresentazione terrestre
•
mentre il primo
ha una rigorosa definizione fisica ma non è descrivibile matematicamente, il secondo
ha una ben definita
equazione matematica che lo descrive ma non ha alcun significato fisico per quanto riguarda la superficie terrestre.
GIS e Cartografia
Elissoide•
Il solido geometrico che più
si avvicina
alla forma della Terra è
l'ellissoide di rotazione, un solido generato dalla rotazione di un'ellisse sul suo asse minore, i cui semiassi sono il raggio polare e quello equatoriale
•
E’
un oggetto matematicamente definito che approssima
la superficie e la forma della terra.
•
È
in pratica una superficie geometrica di riferimento, approssimata al geoide, di agevole definizione matematica
•
Deve essere fissato un punto di origine e di orientazione rispetto alla terra
GIS e Cartografia
Elissoide•
Affermato che il modello semplificato con cui possiamo immaginare di sostituire la Terra (ed il Geoide, che anch’esso è
troppo complesso per un utilizzo i fini delle
proiezioni cartografiche) è
l’ellissoide, al geodeta resta da scegliere in che modo orientare tra loro Ellissoide e Terra
(o
Geoide, essendo questa la forma che possiamo percepire mediante misure gravimetriche, ovvero il filo a piombo).
La verticale al geoide, coincidente con la direzione del filo a piombo, non
necessariamente coincide con
la verticale geometrica all’ellissoide. L’angolo tra le due verticali si chiama deflessione della verticale.
GIS e Cartografia
Altezze Geodetiche
h -
altezza di unpunto sopral’ellissoide
H -
altezza di unpunto sopra il livellomedio del mare o Geoide
N –
altezza delGeoide sopral’ellissoide
N.B.: il punto di tangenza tra ellissoide e geoide, in cui verticale e normale coincidono e’
detto “PUNTO DI
EMANAZIONE”
GIS e Cartografia
Elissoidi
•
Elissoidi
differenti danno differenti
coordinate per lo stesso punto
•
Solo negli ultimi anni vi è
stata la necessità
di avere a disposizione un unico DATUM mondiale con origine al centro della terra (WGS 84)
Ne esistono molti:
•Ci sono molti Elissoidi
che permettono di massimizzare l’accuratezza in ambiti locali (stati, continenti) a seconda del loro ORIENTAMENTO
•Storicamente non vi è
mai stata la necessità
di operare con un sistema univoco mondiale
GIS e Cartografia
Orientamento dell’Elissoide - 1L’ellissoide può essere orientato rispetto al geoide in modo che in un certo punto sia garantita la tangenza tra le due superfici
e
la coincidenza tra la verticale geoidica e la verticale ellissoidica
La cartografia prodotta proiettando sul piano tale superficie ellissoidica
risulterà
particolarmente affidabile solo per il territorio circostante il punto di tangenza
(ORIENTAMENTO FORTE)
GIS e Cartografia
Orientamento dell’Elissoide - 2
La cartografia prodotta proiettando sul piano tale superficie ellissoidica
risulterà
sufficientemente affidabile per un vasto territorio circostante il punto di contatto, anche se con bassa precisione (ORIENTAMENTO DEBOLE)
L’ellissoide può essere orientato rispetto al geoide in modo che non
vi sia un punto in cui sia garantita la tangenza tra le due superfici, e in cui non
si abbia la coincidenza tra la verticale geoidica e la verticale
ellissoidica, ma si abbia piuttosto una posizione reciproca per cui gli scarti tra le due superfici risultino minimi per una vasta estensione di territorio.
GIS e Cartografia
Elissoide GeocentricoL’ellissoide può essere orientato rispetto al geoide in modo che vi sia coincidenza tra il centro dell’ellissoide ed il centro di massa del geoide, e quindi non è
garantita la
tangenza tra le due superfici e non si ha alcun punto in cui è
imposta la coincidenza
tra la verticale geoidica e la verticale ellissoidica.
L’ellissoide, geocentrico, risulta il miglior sistema di riferimento per l’intero pianeta (ORIENTAMENTO GEOCENTRICO O GLOBALE).
La cartografia prodotta proiettando sul piano tale superficie ellissoidica
non risulterà
ottimale, ma consente di disporre di un
unico sistema di riferimento per l’intero pianeta. Diventa indispensabile studiare gli scarti tra ellissoide e geoide (ondulazioni)
GIS e Cartografia
DatumPer inquadrare i punti della SUPERFICIE TERRESTRE e calcolarne le posizioni da mettere su di una rappresentazione è
necessario
stabilire un SISTEMA DI
RIFERIMENTO CARTOGRAFICO = DATUM
DATUM=
TIPO DI ELLISSOIDE + ORIENTAMENTO ELISSOIDE
• EUROPEAN DATUM (ED 50)• ROMA DATUM 1940 (ROMA 40)• WGS 84
I Sistemi di riferimento (DATUM)
più
importanti IN USO:
GIS e Cartografia
Datum: Roma 40•
Sistema di riferimento Nazionale (Roma1940)
•
Ellissoide Internazionale di Hayford
•
Orientamento forte in corrispondenza dell’Osservatorio Astronomico di Roma Monte Mario: ellissoide tangente al geoide in corrispondenza dell’osservatorio, ed attribuzione a tale punto delle coordinate geografiche ricavate da misure astronomiche;
•
coincidenza nel punto di tangenza, o punto di emanazione, tra la verticale geoidica e la verticale ellissoidica, e conseguente
minimizzazione tra le deviazioni della verticale e gli scarti tra superficie geoidica ed ellissoidica
su tutto il territorio interessato
dal Sistema di Riferimento;•
orientamento dell’asse di rotazione dell’ellissoide nella direzione del Nord astronomico (ottenuto mediante la definizione di una direzione sia sull’ellissoide che sul geoide: nel nostro caso la geodetica di collegamento di Roma Monte Mario con Monte Soratte, e imposizione della coincidenza del relativo azimuth sia sull’ellissoide che sul geoide).
GIS e Cartografia
Datum – ED50Sistema di riferimento Europeo (ED50)Ellissoide Internazionale di Hayford
•
Orientamento debole in corrispondenza dell’Osservatorio Astronomico di Potsdam: ellissoide “legato”
al geoide in corrispondenza dell’osservatorio,
ed attribuzione a tale punto delle coordinate geografiche ricavate da misure astronomiche;
•
deviazione della verticale, ovvero scarto tra la verticale geoidica e la verticale ellissoidica, media per tutto il territorio europeo
GIS e Cartografia
Datum – WGS84Sistema di riferimento Mondiale (WGS84)Ellissoide WGS84
•
Geocentrico (elissoide
e geoide hanno lo stesso centro coincidente)
•
L’elissoide
e’
molto piu’
piccolo•
necessità
di stimare le ondulazioni (scarti) esistenti tra
la superficie geoidica e quella ellissoidica, non trascurabili
•
Utilizzato dai GPS
e probabile standard per il futuro.
GIS e Cartografia
Vertici Trigonometrici•
La definizione di un Datum
(o sistema di riferimento) è
inutile, se
non è
riconoscibile sul territorio: a tale scopo di una serie di punti (Vertici Trigonometrici, o geodetici), facilmente individuabili,perché
corrispondenti ad oggetti chiaramente
riconoscibili o perché
materializzati mediante appositi manufatti, vengono associate delle monografie che ne definiscano caratteristiche, raggiungibilità, manutenzione, e soprattutto le coordinate nel sistema di riferimento interessato tramite triangolazioni
•
Nel sistema di riferimento Nazionale In Italia il centro di emanazione è
Roma Monte Mario
(osservatorio astronomico) le cui coordinate calcolate tramite misure astronomiche, insieme a quelle di altri punti
IGM –
Catasto –
Regioni gestiscono e manutengono
rete geodetica
(IGM95 un caposaldo ogni 20kmRinfittimento
ogni 7 km)
GIS e Cartografia
Meridiani e ParalleliUn punto sulla superficie terrestre è
individuato da una coppia di coordinate sferiche (angoli) che indicano la distanza dal meridiano di Greenwich
(longitudine
λ) e
dall’Equatore (latitudine
ϕ)
0 3060longitudine
latitudine
Meridiani•
Linee di intersezione con la superficie terrestre di piani contenenti l’asse
terrestre e passanti per i poli•
Linee che uniscono punti con identico valore di
longitudine
Paralleli•
Linee di intersezione con la superficie terrestre
di piani perpendicolari all’asse terrestre•
Linee che uniscono punti con identico valore di
Latitudine
GIS e Cartografia
LongitudineLa longitudine
geografica è
la distanza
angolare di un punto dal meridiano fondamentale (greenwich), misurata sull'arco di parallelo che passa per quel punto.
Corrisponde all'angolo compreso tra il piano del meridiano del punto e il piano del meridiano fondamentale (PAO).
La longitudine
può essere EST
o OVEST
a seconda che il punto si trovi a oriente o a occidente del meridiano fondamentale. Essa varia numericamente da 0°
(per i
punti che si trovano lungo il meridiano fondamentale) a 180°, in senso positivo verso OVEST e negativo verso EST.
GREENWICH(meridiano zero)
ASSE TERRESTRE
EQUATORE
GIS e Cartografia
LatitudineLa latitudine
geografica è
la distanza
angolare di un punto dall'equatore misurata lungo il meridiano che passa per quel punto.
Corrisponde all'angolo compreso tra la verticale del luogo e il piano dell'equatore.
Nel disegno si tratta dell'angolo PCP' dove C è
il centro della Terra.
Varia da +90°
(polo nord) a -90° (polo sud). I punti lungo l'equatore
hanno latitudine 0°.
GREENWICH(meridiano zero)
EQUATORE
ASSE TERRESTRE
GIS e Cartografia
Il problema delle coordinate sferiche
•
Il sistema latitudine/longitudine è
poco pratico per piccole distanze.•
Per trasferire in piano la superficie Terrestre si ricorre all’uso delle PROIEZIONI GEOGRAFICHE
che permettono di costruire la rete di
meridiani e paralleli della sfera terrestre su di un pianoCome trasformare le coordinate sferiche in piane?
LE PROIEZIONI GEOGRAFICHE
•
La proiezione sul piano della carta, in qualsiasi modo avvenga, genera un corrispondente punto di coordinate piane rettangolari, X e Y, denominate COORDINATE CARTOGRAFICHE
•
Ogni punto in cartografia sarà
individuato da una sola coppia di coordinate geografiche
φ
e λ, ma da differenti coppie di coordinate
cartografiche
a seconda del sistema di riferimento
scelto.
GIS e Cartografia
Principali Sistemi di Proiezione
Nessuna proiezione riesce a riprodurre le maglie del reticolato geografico con gli stessi angoli, stesse superfici e distanze così
come sono nella realtà
ma ognuna comporta delle distorsioni
SFERA NON SVILUPPABILE SU DI UN PIANO
VENGONO INTRODOTTE DELLE DEFORMAZIONI
A B
C D
SFERA TERRESTRE PIANOA
B
CD
α βα β
GIS e Cartografia
Sistemi di Proiezione•
Una proiezione è
una trasformazione matematica che collega le
coordinate geografiche (sferiche) alle coordinate di un piano cartesiano.
•
I diversi tipi di proiezione possono mantenere localmente forma, area, distanza
o direzione, ma in genere introducono tutti un certo grado di
distorsione della realtà
Coordinate geografiche Rappresentazione
GIS e Cartografia
Sistemi di ProiezioneDurante il processo di proiezione dei dati reali sul foglio, vengono comunque
introdotte delle distorsioni di almeno
una caratteristica geografica. I sistemi di proiezione vengono pertanto distinti sulla base delle proprietà
geometriche rispettate:
•
Proiezioni ISOGONE
(conformi): viene preservata l’uguaglianza di angoli
compresi tra linee reali e linee
rappresentate•
Proiezioni EQUIDISTANTI: nella rappresentazione
viene mantenuta la reale distanza
(inalterato il rapporto tra lunghezze grafiche e reali)•
Proiezioni EQUIVALENTI: viene preservata l’area
(costante il rapporto tra aree grafiche e corrispondenti aree reali)
GIS e Cartografia
Sistemi di ProiezioneEQUIDISTANTI
(= preservano le
distanze)
EQUIVALENTI
(= preservano le aree)
ISOGONE
o CONFORMI
(= preservano gli angoli)
Carta di Peters
(equivalente)
Carta di Mercatore
(isogona)
Carta di Delisle
(conica
equidistante)
GIS e Cartografia
Sistemi di ProiezioneCarte Equidistanti: Il rapporto fra due generiche
lunghezze
sulla carta è
uguale al rapporto tra le
lunghezze
corrispondenti sulla terra
Carte Equivalenti: il rapporto tra due generiche superfici
sulla carta e’
uguale al rapporto tra le
superfici
corrispondenti sulla terra
Carte Isogone (o conformi): l’angolo
tra due linee qualsiasi sulla terra e’
uguale all’angolo
tra le
loro rappresentazioni sulla carta
GIS e Cartografia
Sistemi di Proiezione – solido di rif.
CONICHE
CILINDRICHE
NORMALI
CILINDRICHE
TRASVERSE
PLANARI
CONICHE
CIILINDRICHE NORMALI
CILINDRICHE TRASVERSE
PLANARI
GIS e Cartografia
Sistemi di Proiezione – la migliore?Nessuna
è
la migliore in senso assoluto
Solo lo scopo prefissato orienta sull‘utilizzo di una piuttosto che sull'altra
In generale si può dire che:
•
le proiezioni cilindriche
sono efficaci per rappresentare le zone comprese tra i Tropici;
• le coniche, per le latitudini medie;
• le planari
invece per le latitudini alte.
La localizzazione della superficie di contatto tra le due superfici è
importante perché
si tratta dell’area a distorsione zero.
In generale, le distorsioni aumentano con la distanza dalla zona
di contatto
GIS e Cartografia
IL SISTEMA CARTOGRAFICO INT. UTMCon la proiezione cilindrica di Mercatore
il globo
terrestre viene “avvolto”
da un cilindro il cui asse è
coincidente con l’asse terrestre. Con questa
proiezione il reticolato geografico conserva inalterati gli angoli di intersezione. Meridiani e paralleli sono semirette che si intersecano ad angolo retto perciò è
una proiezione isogonica.
Tuttavia, mentre sul globo i meridiani convergono verso i poli, nelle carte ottenute con la proiezione di Mercatore
restano paralleli.
Tale proiezione introduce deformazioni crescenti dall’equatore ai poli (rappresentati da una linea!) giudicate inaccettabili
per una
rappresentazione cartografica accurata.
GIS e Cartografia
IL SISTEMA CARTOGRAFICO INT. UTM
Ponendo il cilindro di proiezione con l’asse coincidente ad un diametro equatoriale, la superficie di contatto con il globo si materializza lungo il meridiano tangente, per cui le deformazioni sono molto piccole e comunque accettabili per la rappresentazione cartografica.Ai lati del meridiano di tangenza le deformazioni diventano via via più
grandi fino a diventare
inaccettabili. Pertanto, si sposta il cilindro affinché
sia tangente ad un altro meridiano,
cioè
ad un’altra zona da cartografare.
Tale sistema di proiezione viene chiamato Universal Transverse
Mercator
(U.T.M.),
(proiezione universale trasversa di Mercatore), per l’ovvia analogia con il sistema originario, ed è
stato elaborato da GAUSS.
GIS e Cartografia
IL SISTEMA CARTOGRAFICO INT. UTM
•
Ogni fuso è
sovrapposto con i contigui per una ampiezza di 30’•
All’asse X (Est) viene attribuita la falsa origine 500.000
per evitare
valori negativi delle coordinate•
I valori delle coordinate sono contratti per il fattore 0,9996 per limitare il modulo di deformazione lineare
•
L’Italia ha adottato nel 1950
il sistema UTM
sovrastampando sugli elementi cartografici il relativo reticolato chilometrico
•
È
un sistema cartografico di tipo metrico
•
In pratica la terra è’
divisa in 60
fusi di ampiezza 6°
ciascuno numerati nel verso
di rotazione della terra, a partire dal semimeridiano opposto a Greenwich, da 1 a 60. All’Italia competono i fusi 32, 33 e , in minima parte, 34.
GIS e Cartografia
IL SISTEMA GAUSS-BOAGA
36°
40°
44°
48°
1.500.000 2.520.000
In Italia, la proiezione di Gauss è
stata elaborata da BOAGA, da qui il nome Gauss-Boaga
usato per indicare il sistema
di riferimento.
Il territorio italiano è
disegnato su due fusi, di ampiezza in longitudine di poco superiore a 6°, detti fuso Ovest (primo fuso) e fuso Est (secondo fuso).I due fusi hanno una sovrapposizione di circa 30’
(1/2) grado.
Il sistema di riferimento italiano è
quello di: Monte Mario - Roma 40cioè
l’origine delle coordinate è
stata fissata
nel 1940 all’Osservatorio di Roma Monte Mario, la cui longitudine rispetto a Greenwich
è
pari a λ
=12° 27′
10′′.93
Ci sono false origini 1.500.000 (fuso Ovest, a sinistra del
meridiano di riferimento) e 2.520.000 (fuso Est, a destra del meridiano di riferimento)
GIS e Cartografia
Cassini Soldner - catasto
È
una proiezione cilindrica trasversa
con elissoide
di Bessel orientato a Genova. Per rappresentare tutta l’Italia sono state
utilizzate 849 origini (rappresentazione policentrica) dove ogni origine è
vertice trigonometrico delle triangolazioni
GIS e Cartografia
E’
il rapporto fra il valore delle distanze misurate sulla carta e
quelle reali. E’
data da una frazione che pone:
- al numeratore l’unità- al denominatore il valore che esprime il valore della riduzione
Classificazione in base alla Scala
•
planisferi•
mappamondi•
carte geografiche o generali (fino a 1:2.000.000)
•
carte corografiche (da 1:1.000.000 a 1:150.000)
La Scala PICCOLA =valore alto al denominatore
Scala GRANDE = valore piccolo al denominatore
• carte topografiche (da 1:100.000 a 1:5.000)
• carte Tecniche Regionali (da 1:10.000 a 1:2.000)
• mappe (da 1:5.000 a 1:1.000)
• piante (da 1:500 a valori maggiori)
La scala
GIS e Cartografia
Classificazione in base alla Scalapiante e mappe: sono le carte che hanno una scala inferiore a 1:10.000. Le piante rappresentano planimetrie di centri abitati, mentre le mappe sono utilizzate essenzialmente per rappresentare le proprietà
rurali.
carte topografiche: hanno una scala compresa tra 1:5.000 e 1:100.000. Sono carte che rappresentano piccoli tratti della superficie terrestre evidenziando fattezze naturali e opere umane.
GIS e Cartografia
Classificazione in base alla Scala
carte corografiche: hanno una scala compresa tra 1:150.000 e 1:1.000.000. Sono carte che rappresentano zone abbastanza estese (anche un’intera regione) con un discreto numero di particolari. Es: le vie di comunicazione. Sono tali le carte regionali italiane del Touring Club Italiano.
carte geografiche: con scala superiore a 1:1.000.000. Sono carte che rappresentano aree molto estese della superficie terrestre, come, ad esempio, uno o più
stati o interi continenti.
GIS e Cartografia
Classificazione in base al Contenuto
GENERALI: carte fisiche, in cui vengono rappresentate solo gli elementi naturali: fiumi, laghi, coste ecc.; carte politiche: con confini amministrativi e politici, città, strade, ferrovie ecc; carte fisico-politiche.
SPECIALI: carte costruite per uno scopo preciso; per esempio le carte idrografiche che comprendono le carte marine e le carte nautiche; le carte aeronautiche; le carte turistiche.
TEMATICHE: carte che mettono in risalto particolari aspetti fisici, biologici, antropici ed economici. Ad esempio le carte geomorfologiche, le carte della vegetazione, le carte economicheecc…
GIS e Cartografia
Dipende per quale scopo usiamo la cartografia.Ogni scala di grandezza della cartografia ha ragione di esistere
La rappresentazione della stessa zona a scale diverse:
architettura-edilizia
(1:10 fino a 1:100)
centri urbani
(1:100 fino a 1:500)
urbanistica-reti tecnologiche
(1:500 fino a 1:2.000)
urbanistica-territoriale
(1:2.000 fino a 1:10.000)
geomorfologia-topografia
(1:10.000 fino a 1:50.000)
carte tematiche e turistiche
(1:50.000 e oltre)
Scelta della Scala
GIS e Cartografia
La Carta scala 1:2.000
GIS e Cartografia
Cartografia catastale
GIS e Cartografia
La Carta scala 1:5.000/10.000
GIS e Cartografia
La Carta scala 1:25.000
GIS e Cartografia
La Carta scala 1:100.000
GIS e Cartografia
La Ortofotocarta 1:10.000
GIS e Cartografia
La cartografia areofotogrammetricaLa Fotogrammetria è
una tecnica di rilevazione della posizione di
punti mediante l’utilizzo di immagini fotografiche stereoscopiche del terreno. Si tratta per lo più
di immagini fotografiche riprese da aereo,
in sequenze chiamate strisciate, o strip, utilizzate a coppie, e
tali che ciascun fotogramma si sovrapponga per circa il 60% con quelli adiacenti (60% di overlap) e ciascuna strisciata si sovrapponga per il 15% con quelle adiacenti (15% di sidelap).
GIS e Cartografia
La cartografia areofotogrammetrica
20%60%
La ripresa aerea deve garantire la copertura dell’area del territorio che deve rilevare.
Deve rispettare la sovrapposizione delle strisciate in senso longitudinale (60% di
sovrapposizione) e laterale (20~30% di sovrapposizione)
questo per permettere la stereoscopia fra i fotogrammi
GIS e Cartografia
Fasi di realizzazione areofotogrammetria
•
Volo per la ripresa aerea•
Inquadramento Geometrico
•
Georeferenziazione fotogrammi•
Restituzione, digitalizzazione degli elementi che andranno a formare la cartografia (Fotorestitutore)
•
Correzione degli errori d’interpretazione e di digitalizzazione
•
Memorizzazione -
conversione dei dati in formato d’interscambio SW (ASCII)
•
Collaudo (Topografico, Fotogrammetrico, Informatico)
•
Prodotto finale
GIS e Cartografia
Volo per la ripresa aereaLa ripresa aerea viene effettuata in giornate di visibilità
perfetta, senza vento e con pochissime nuvole (meglio senza)Dalla quota relativa (differenza tra la quota assoluta dell’aereo e la quota assoluta del terreno) del volo e dal obiettivo della macchina da presa (normalmente 150 mm -
300 mm) dipende la scala del fotogramma (che non è
la scala della cartografia) che vogliamo ottenere
Per esempio con obiettivo 150 mm si ha:Quota rel. 500~600 m Fot.ma
1:3.500 Cart. 1:1.000
Quota rel. 1.000~1.100 m Fot.ma
1:7.000 Cart. 1:2.000 Quota rel. 1.700~1.800 m Fot.ma
1:13.000 Cart. 1:5.000
GIS e Cartografia
La scala del Fotogramma
Quo
ta re
lativ
a =
1.10
0 m
Obiettivo = 0,150 m
Lastra fotogramma
Terreno fotografato
La proporzione:0,150 : 1100 = 1 : Xdetermina la scala delfotogramma:X = 1100 / 0.150X = 7333,33
GIS e Cartografia
GPS - Global Positioning System
L’acquisizione delle coordinate geografiche avviene tramite la presenza di 24 satelliti che orbitano attorno alla terra a grande altezza.I satelliti GPS sono difatti perfettamente sincronizzati e permettono di misurare la distanza fra loro e il ricevitore a terra, attraverso un messaggio radio opportunamente codificato.
Secondo il principio della triangolazione, il numero minimo di satelliti per determinare la posizione di
un punto al suolo è
ovviamente 3.
Alla topografia ed alla fotogrammetria si affianca, dagli anni ’80, l’uso del GPS per il calcolo delle coordinate di punti sulla superficie terrestre, sulla base della distanza valutata rispetto ad una serie di satelliti in orbita circolare intorno al Pianeta. Il GPS è
un sistema satellitare per l’esatta determinazione delle
coordinate geografiche di punti al suolo.
GIS e Cartografia
Cartografia Italiana
Organi ufficiali cartografici italiani:
•
Istituto Geografico Militare Italiano (IGM) •
Istituto Idrografico della Marina
•
Centro Informazioni Geotopografiche Aeronautiche (CIGA)
•
Servizio Geologico• Agenzia del Territorio (Catasto)• Regioni
GIS e Cartografia
Cartografia Regione Toscana–
CTR (Carta Tecnica Regionale) in Gauss Boaga
–
Scala 1:10.000 e 1:2.000 per centri abitati
–
Formato shp-dwg-dxf
(compresa quota edifici)
–
Nasce dall'esigenza di disporre di informazioni aggiornate ad una scala intermedia per l'uso proprio dell'urbanistica e della pianificazione.
–
È
specifica per i tecnici delle amministrazioni (da qui il termine tecnica)
PASSAGGIO A DB TOPOGRAFICO!!!
GIS e Cartografia
Cartografia NUMERICA di RT•
Cartografia MAP oriented: sono generalmente acquisiti per il solo scopo di produrre delle carte, e dunque risultano organizzati in
maniera adeguata alle esigenze delle elaborazioni finalizzate alle operazioni di vestizione grafica e di restituzione (eventualmente anche su periferiche di disegno molto sofisticate)
•
Cartografia OBJECT oriented: –
Archivi organizzati per temi distinti (livelli)
–
Organizzati in termini di primitive geometriche trattate dallo strumento informatico (poligoni, linee,punti, pixel, ecc.)
–
Dati localizzanti (posizione nello spazio),–
attributi (caratteristiche), topologici (posizione in relazione agli altri elementi
–
Esigenza di strutturare i dati in livelli o strati tematici
(viabilità, idrografia, altimetria, reti tecnologiche, etc
…). Ad ogni strato
corrisponde un determinato spessore/colore di rappresentazione
GIS e Cartografia
Cartografia NUMERICA di RT
CTR –
REGIONE TOSCANAComunicazioni101 STRADA ASFALTATA102
STRADA NON ASFALTATA/CAMPESTRE
103
MULATTIERA/SENTIERO….
Idrografia301
CORSO D'ACQUA RAPPRESENTABILE/FIUME/CANALE
302
CORSO D'ACQUA NON RAPPRESENTABILE 303
SCOLINA/CANALETTA IRRIGUA
304
COSTA LAGO/ISOLA LACUSTRE/ISOLA FLUVIALE ….
Toponomastica1001
CENTRO ISTAT O ASSIMILABILE
1002
NUCLEO ISTAT O ASSIMILABILE 1003
CASE SPARSE ISTAT O ASSIMILABILI
…..
GIS e Cartografia
Cartografia NUMERICA di RT
GIS e Cartografia
Carte IGMFin dall’Ottocento è
compito dell’Istituto Geografico Militare la
realizzazione della carta del territorio nazionale. La scala è 1:100.000. La carta è
stata suddivisa in 277 fogli.
Ciascun foglio è
stato suddiviso in 4 quadranti in scala 1:50.000
e ogni quadrante
in 4 tavolette con scala 1:25.000; ogni tavoletta ha le stesse dimensioni dei quadranti e dei fogli, ma rappresenta una superficie rispettivamente 4 o 16 volte minore e quindi con dettagli proporzionalmente maggiori. Di alcune tavolette sono state realizzate le sezioni in scala 1:10.000.
QuadranteI
al 50.000
II
IV
NENO
SO SEIII
FOGLI (277) in scala 1:100.000QUADRANTI in scala 1:50.000TAVOLETTE in scala 1:25.000
Foglio al 25.000
GIS e Cartografia
Carte IGMCONTENUTI PRINCIPALI:
•
SISTEMA NATURALE•
OROGRAFIA (curve di livello, cime, valli, ecc.)
•
IDROGRAFIA (fiumi e fossi, laghi e mari)•
COSTE
•
VEGETAZIONE SPONTANEA•
SISTEMA ANTROPICO–
Insediamenti
–
Viabilità–
Infrastrutture tecnologiche
–
Usi agricoli–
Limiti amministrativi
GIS e Cartografia
Rete IGM95L’IGM sta costruendo una nuova rete geodetica di inquadramento dei lavori topografici e cartografici, nel Datum
WGS84, basata su misurazioni GPS di elevata precisione.
Tali punti, di cui si possono acquistare le monografie,
consentono di effettuare rilievi per ottenere localizzazioni con
elevata precisione.Inoltre, in corrispondenza di quei punti che già
appartenevano alla
rete trigonometrica del Datum Roma40, vengono calcolati i
coefficienti per trasformare le coordinate dal Datum
Nazionale
al Datum
WGS84 e viceversa.
GIS e Cartografia
Carte Tematiche
•
Servono per rappresentare ed analizzare un determinato fenomeno
•
Derivano da elaborazioni di altri tipi di cartografia o da fotointerpretazione
GIS e Cartografia
Progetto Corine Land Cover•Nel 1985 il Consiglio della Comunità
Europea, con la Decisione
85/338/EEC, ha varato il programma CORINE (COoRdination
of INformation
on the Environment) per dotare l’Unione Europea, gli
Stati associati e i paesi limitrofi dell’area mediterranea e balcanica di informazioni territoriali omogenee sullo stato dell’ambiente•Obiettivo del progetto CORINE Land
Cover (CLC) è
di fornire al
programma CORINE e ad ogni possibile utilizzatore interessato informazioni sulla copertura del suolo e sulle sue modifiche nel
tempo. Codificazione legenda univoca per tutti i paesi•L’avvio del programma per i paesi europei è
avvenuto agli inizi degli
anni ’80 ed ha portato alla realizzazione della base dati CLC 90, che oggi contiene le informazioni relative a 31 paesi Europei e del Nord Africa. Il progetto prevedeva la realizzazione di una cartografia della copertura del suolo alla scala di 1:100.000, con una legenda di 44 voci su 3 livelli gerarchici
GIS e Cartografia
Progetto Corine Land CoverA distanza di circa dieci anni dalla prima realizzazione del Corine Land Cover (CLC 90), l’AEA e la Direzione Politiche Regionali della Commissione hanno lanciato il progetto denominato I&CLC2000. Il progetto è
stato ideato sulla base
delle esperienze maturate nella prima realizzazione del Corine Land Cover tramite fotointerpretazione
di immagini Landsat
7 ETM. Il sistema di
nomenclatura adottato, coincidente con quello di CLC90, si articola in tre livelli con approfondimento crescente per un totale di 44 classi al terzo livello, 15 al secondo e 5 al primo
Livello 1
Livello 2
Livello 3
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Oliveti Toscana - CLC
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Carta dell’Indice di Huglin
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T° MINIME
T° MASSIME
Carta delle Temperature
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Carta dell’Umidità Relativa Media
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0,0 - 0,5
0,5 - 1,0
1,0 - 1,5
1,5 - 2,0
2,0 - 2,5
2,5 - 3,0
3,0 - 3,5
Numero di generazioni di Mosca dell’Olivo
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