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TOPOGRAFIA E ORIENTAMENTO

I.N.S.A. Mauro Degasperi

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La presente dispensa tecnica è una raccolta di nozioni scelte ed integrate dall’autore, tratte da:

- Topografia e Orientamento, manuale del C.A.I. - Cartografia e GPS di Alessandro Caporali e Maurizio Gallo edizioni Centro del Libro - Corsi vari dell’Università di Trento – Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale

Gli schizzi disegnati dall’autore, sono schematici ed indicativi.

INDICE 1 - PREMESSA 1.1 doveri di un accompagnatore 1.2 topografia 1.3 orientamento 1.4 punti cardinali 1.5 strumenti fondamentali 2 - LA FORMA DELLA TERRA 2.1 ellissoide 2.2 geoide 2.3 datum 3 - SISTEMI DI COORDINATE 3.1 coordinate cartesiane ortogonali 3.2 coordinate geografiche 3.3 coordinate polari o topocentriche 3.4 coordinate piane 4 - CARTOGRAFIA 4.1 la carta geografica 4.2 proiezioni o trasformazioni cartografiche 4.3 proiezione universale trasversa di mercatore 4.4 coordinate piane sistema italiano gauss-boaga 4.5 convergenza della carta 4.6 scala numerica e scala grafica 4.7 classificazione delle carte 4.8 carta topografica d’Italia 4.9 carta tecnica provinciale 4.10 la simboleggiatura cartografica 4.11 la rappresentazione dei rilievi 4.12 distanza reale e planimetrica 4.13 pendenza ed inclinazione 5 - ORIENTAMENTO 5.1 la bussola 5.2 la declinazione magnetica 5.3 orientamento con il sole e con le stelle 5.4 l’altimetro 6 - G.P.S. 6.1 generalità 6.2 come fa il GPS a determinare le coordinate 6.3 precisione del sistema 6.4 il G.P.S. differenziale 6.5 il G.P.S., la bussola, l’altimetro 6.6 cosa si deve e si può fare con il G.P.S. 6.7 quale ricevitore scegliere 7 - APPLICAZIONI PRINCIPALI 7.1 valutazione d’insieme del terreno 7.2 orientare la carta con la bussola 7.3 misurare l’azimuth sulla carta e seguirlo 7.4 misurare l’azimuth sul terreno e riportarlo 7.5 schizzo di rotta 7.6 come dare le coordinate di un punto

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• 1 PREMESSA

1.1 doveri di un accompagnatore La conoscenza delle nozioni base di topografia ed orientamento è un preciso dovere per chi deve accompagnare persone in montagna; con o senza gli sci, in salita o in discesa, tali conoscenze possono, in alcune situazioni, ridurre al minimo il rischio di incorrere in spiacevoli inconvenienti o, talvolta, in incidenti che possono risultare anche fatali. 1.2 topografia La topografia, è quella scienza che, avvalendosi della geometria, della statistica, della fisica e del calcolo numerico, definisce un complesso di tecniche di misura, di calcolo e di disegno che permette di rappresentare il terreno in modo conveniente ai vari scopi. 1.3 orientamento E’ inanzi tutto il saper leggere una carta, sapere, in ogni istante, dove ci si trova e/o sapere in che direzione proseguire il cammino anche al sopraggiungere della notte o della nebbia. A tale scopo, alcuni sono i concetti fondamentali sui quali si basano tutte le successive considerazioni:

� una carta topografica ha sempre il Nord in alto, di conseguenza, l’Est a destra, il Sud in basso e l’Ovest a sinistra.

� L’orientamento di un vallone, di una cresta o di un versante è il punto cardinale che ho di fronte mentre lo percorro in discesa, in massima pendenza, o che ho alle spalle mentre lo percorro in salita, sempre in massima pendenza.

� L’ago della bussola indica il Nord….magnetico.

Se si vogliono applicare questi concetti, la “cosa” inizia a complicarsi un po’; sta a chi li vorrà o li dovrà applicare, dedicare un po’ di attenzione per migliorare il proprio bagaglio culturale e, più importante, essere pronto nel momento in cui la messa in pratica di queste conoscenze, potrà risolvere situazioni potenzialmente pericolose. 1.4 punti cardinali Rappresentano le quattro direzioni principali e si possono esprimere con il loro nome o con il valore corrispondente in gradi: Nord=0° o 360°, Est =90°, Sud=180°, Ovest=270°. La rosa dei venti che rappresenta graficamente le direzioni si può suddividere in quadranti a partire dal Nord, in senso orario, abbiamo il primo, da 0° a 90°, il sec ondo da 90° a 180°….e così via. ROSA DEI VENTI CON I QUADRANTI

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1.5 strumenti fondamentali Gli strumenti fondamentali trattati sono quattro: la carta topografica, la bussola, l’altimetro ed il G.P.S. (global positioning system) STRUMENTAZIONE

• 2 - LA FORMA DELLA TERRA 2.1 ellissoide Se la terra fosse perfettamente omogenea ed immobile, la sua forma – a meno delle irregolarità superficiali – sarebbe, con tutta probabilità, quella di una sfera perfetta. La sua composizione non omogenea, la forza di gravità e la forza centrifuga determinata dal moto di rotazione, producono una forte deformazione, facendola risultare poco dissimile da quella di un Ellissoide di rotazione (o sferoide) e cioè quella di un solido prodotto dalla rotazione di un ellisse lungo il suo asse minore. In parole povere una sfera schiacciata ai poli e rigonfiata all’equatore. Nella cartografia le coordinate geografiche Lat/Long o cartografiche Nord/Est sono riferite all’Ellissoide .

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2.2 geoide Un’altra fondamentale approssimazione della superficie terrestre è quella chiamata Geoide , o superficie media dei mari, ovvero la superficie di quota zero perpendicolare in ogni punto al filo a piombo. Fisicamente ci dice da che parte va l’acqua: è legata alla forza di gravità. In linea teorica il Geoide può essere immaginato come la figura che assumerebbe la Terra se il livello medio del mare si estendesse sotto le terre emerse e colmasse le depressioni. La forma del Geoide è influenzata anche dalle grandi masse, quali le catene montuose, le quali attirando il filo a piombo, contribuiscono a rendere il Geoide irregolare. Lo scostamento medio del Geoide dall’Ellissoide, per l’Italia, è di circa 40/50 m (l’Ellissoide si trova sotto). Nella cartografia le quote sono riferite al geoide e quindi al livello medio del mare. SUPERFICIE TOPOGRAFICA – GEOIDE - ELLISSOIDE

2.3 datum Il valore degli assi che definiscono l’Ellissoide (ne esistono molti calcolati in tempi e modi diversi) e l’orientazione dello stesso rispetto al Nord astronomico (della sfera celeste) contribuiscono alla definizione del Datum di riferimento (circa 80 diversi nel mondo). Molte nazioni utilizzano, per motivi storici, Datum leggermente diversi tra loro. Questo determina una differenza sulla cartografia: carte rappresentanti aree confinanti, redatte in Datum nazionali differenti, di solito non combaciano esattamente lungo il confine, con differenze che possono raggiungere alcune decine o centinaia di metri. I Datum più comuni da noi sono l’ED 50 (European Datum 1950) valido per l’intera Europa ed il Roma 40 per l’Italia che “orientano” lo stesso Ellissoide di Hayford. L’avvento dei satelliti artificiali, il progresso scientifico, unitamente all’esigenza di standard mondiali, soprattutto nel campo dei trasporti e del territorio, stanno determinando l’adozione di un unico Datum chiamato WGS84 (World Geodetic System 1984).

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• 3 SISTEMI DI COORDINATE Sono degli strumenti che permettono di associare la posizione di un punto con una coppia di numeri. Il terzo numero indica la coordinata Z, altezza o quota. 3.1 Coordinate cartesiane ortogonali La forma più semplice e più comoda per definire un sistema di coordinate è costituita dal “sistema di coordinate cartesiane ortogonali”. COORDINATE CARTESIANE ORTOGONALI

3.2 coordinate geografiche

La terra è idealmente divisa in paralleli, circonferenze parallele al piano equatoriale che la dividono in “fasce”, ed in meridiani, semi circonferenze che uniscono i poli Nord e Sud dividendola in “spicchi”. La nostra posizione, sulla superficie terrestre, è definita da due coordinate geografiche e dalla quota. Le coordinate geografiche sono la Longitudine e la Latitudine:

� La Longitudine è la distanza angolare e cioè l’angolo compreso tra il meridiano di riferimento (per convenzione quello di Greenwich) ed il meridiano passante per la nostra posizione, il vertice è al centro dell’Ellissoide; viene misurata lungo un arco di parallelo e può essere Est o Ovest a seconda che ci si trovi ad oriente o ad occidente del meridiano di riferimento stesso. Varia da 0 a 180 gradi.

� La Latitudine è la distanza angolare e cioè l’angolo compreso tra l’equatore ed il parallelo passante per la nostra posizione, il vertice è al centro dell’Ellissoide (non sempre è al centro ma così si può immaginare); viene misurata lungo l’arco di meridiano e può essere Nord o Sud a seconda che ci si trovi nell’emisfero settentrionale/boreale o in quello meridionale/australe. Varia da 0 a 90 gradi.

La Longitudine e la Latitudine sono misurate in gradi, primi e secondi: un grado misurato lungo un meridiano (Latitudine) corrisponde a circa 110 Km sulla superficie terrestre (si può considerare pressoché costante), un primo a circa 1,8 Km (miglio nautico) e un secondo a circa 30 m; un grado misurato lungo l’equatore (Longitudine) corrisponde a circa 110 Km, diminuisce però, man mano che ci si avvicina ai poli, tendendo a zero

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COORDINATE GEOGRAFICHE – PARALLELI e MERIDIANI

3.3 Le coordinate polari o topocentriche Chi si muove sul territorio di solito ragiona in termini di direzione da seguire e distanza da percorrere. Questa coppia di valori, la prima angolare e la seconda di distanza planimetrica, definiscono il sistema di coordinate polari o topocentriche . Il valore dell’angolo è chiamato Azimuth della direzione di movimento (bearing angle) e viene misurato in senso orario, partendo dalla direzione del Nord; il valore di distanza (range) è misurato in metri o chilometri e si riferisce alla distanza planimetrica dalla posizione all’obiettivo. E’ quindi un sistema con l’origine che coincide con la posizione dell’escursionista e di conseguenza variabile al variare della sua posizione.

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COORDINATE POLARI O TOPOCENTRICHE

3.4 Le coordinate piane

Le coordinate geografiche sono assolute e unicamente definite, ma non adatte alla superficie piana della carta; le coordinate polari sono molto pratiche per il movimento dell’escursionista ma non utilizzabili per la stesura di una carta. Abbiamo la necessità di un sistema di coordinate che sia assoluto, che rappresenti in modo univoco il territorio, che sia rappresentato da una quadrettatura regolare e che, nello stesso tempo, si presti facilmente ad essere trasformato in angoli da seguire e in distanze da percorrere. Le coordinate piane sono distanze tipicamente date in metri e sono state introdotte per semplificare tutte le operazioni che si fanno sulla cartografia; derivano dalla proiezione della superficie terrestre (quasi sferica) su di una superficie piana. La più diffusa è la proiezione conforme. Le coordinate piane (reticolo) rappresentano un sistema cartesiano ortogonale nel quale il primo valore rappresenta l’ascissa Est o X; il secondo valore rappresenta l’ordinata Nord o Y. Più avanti verrà trattato il modo di associare correttamente le coordinate ad un punto. COORDINATE PIANE – RETICOLO CHILOMETRICO

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• 4 CARTOGRAFIA La cartografia si interessa delle problematiche connesse alla rappresentazione grafica ed in scala della superficie terrestre proiettata su di un piano: la carta. CARTE TOPOGRAFICHE

4.1 la carta geografica Come già detto, essendo la terra simile ad una sfera schiacciata ai poli, il modo per rappresentarla più fedelmente è quello di disegnare su una sfera opportunamente schiacciata, gli elementi della superficie terrestre in modo che distanze e posizioni relative degli oggetti geografici siano rigorosamente conservate. Ma una sfera, per essere maneggiata, deve essere di dimensioni ridotte e quindi può rappresentare solo i tratti principali della superficie terrestre (globi o mappamondi). Per una rappresentazione più particolareggiata della superficie terrestre si adottano quindi le carte geografiche e cioè la proiezione di essa su di un piano, la carta geografica . La carta è quindi lo strumento fondamentale per l’orientamento in montagna e non solo; questa è una rappresentazione ridotta, simbolica ed approssimata della superficie terrestre:

� Ridotta: perché, per ovvie ragioni non è possibile ne conveniente mantenere nella carta le distanze e le superfici reali, è necessario che esse vengano ridotte mantenendo un rapporto stabilito tra lunghezze sul disegno e distanze reali (planimetriche) corrispondenti sul terreno. Questo rapporto prende il nome di scala.

� Simbolica: perché la carta si avvale di simboli o artifizi per rappresentare i diversi oggetti geografici e antropici; linee che rappresentano strade, torrenti, fiumi, confini ecc.

� Approssimata: perché, per quanto si prendano degli accorgimenti per ridurre al minimo le deformazioni conseguenti, si tratta sempre della riduzione sul piano di una porzione di sfera. Tale riduzione sul piano viene effettuata tramite le proiezioni o trasformazioni cartografiche.

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4.2 proiezioni o trasformazioni cartografiche Molteplici sono le soluzioni proposte per la proiezione della superficie sferica sul piano, alterando meno possibile le distanze e l’ampiezza degli angoli; questo ne testimonia la difficoltà e nello stesso tempo conferma che nessuna soluzione è interamente soddisfacente. In senso assoluto non esiste una “proiezione migliore”, in quanto nessuna di esse ci consente di ottenere una raffigurazione completamente fedele del nostro pianeta; infatti, sappiamo che, per quanto perfetta possa essere una carta, non sarà mai allo stesso tempo equidistante (corrispondente nelle distanze), equivalente (corrispondente nelle aree) e conforme (corrispondente negli angoli). In linea generale si può dire che per le zone ad alte latitudini (verso i poli) si adattano meglio le proiezioni Stereografiche o Centrografiche; per le zone a latitudini intermedie sono preferite le proiezioni Coniche o Cilindriche oblique; per le regioni comprese tra i tropici sono da preferire le proiezioni cilindriche. Le proiezioni più comuni oggi, specie per le carte che ci interessano, sono la proiezione cilindrica, la proiezione conica e la proiezione stereografica polare per le calotte polari. La cartografia moderna a grande scala addotta spesso la proiezione cilindrica inversa o trasversa, indicata dall’acronimo U.T.M. (Universal Trasversa Mercatore), che si rivela molto adatta alla rappresentazione tra le latitudini 80° Sud e 80° No rd, contenendone le deformazioni lineari e superficiali. Consiste nella proiezione della superficie terrestre su di un cilindro tangente alla terra lungo un meridiano. Come già accennato, per le calotte polari, oltre gli 80° di latitudine, viene adottata la proiezione steregrafica polare (Universal Polar Stereographic - U.P.S.). ESEMPI DI PROIEZIONI CONFORMI

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4.3 Proiezione Universale Trasversa di Mercatore (U TM)

La proiezione UTM viene rappresentata proiettando la superficie della terra su di un cilindro tangente alla stessa lungo un meridiano di tangenza detto anche meridiano centrale. L’asse del cilindro è perpendicolare all’asse di rotazione terrestre. Per rappresentare l’intera superficie terrestre, il cilindro viene fatto ruotare lungo l’asse di rotazione terrestre e, ogni 6 gradi, viene prodotta la proiezione di una “fetta” di terra nei dintorni del nuovo meridiano di tangenza. Il risultato consiste in 60 fusi di 6 gradi di Longitudine (3 ad Ovest e 3 ad Est del meridiano di tangenza), i quali sono numerati, partendo dal n. 1, dall’antimeridiano di Greenwich. L’Italia è quindi compresa nei fusi: 32 (6°-12°E) centrato sul meridiano 9° Est; 33 (12°-18°E) centrato sul meridiano 15° Est; una parte della Puglia, nel fuso 34 (18°-24°E) cent rato sul meridiano 21° Est. La Proiezione UTM si estende in Latitudine dagli 80 gradi Sud agli 80 gradi Nord ed è divisa in fasce parallele di 8 gradi. L’Italia è compresa nella fascia S (a Sud) e T (Centro e Nord). Ogni zona è inoltre Suddivisa in quadrati di lato 100 Km, contrassegnati da una coppia di lettere, le quali sono impresse sulla cartografia ufficiale I.G.M. (es.: PS, PR …..). Nelle calotte polari, la proiezione UTM viene sostituita dalla Proiezione Stereografica Polare U.P.S.. La combinazione UTM/UPS, che spesso si trova sui ricevitori GPS ed in altre applicazioni, indica un sistema valido a qualsiasi Latitudine. In ogni Fuso UTM, gli archi di uguale Latitudine (paralleli) – e quindi anche i bordi superiore ed inferiore delle carte – appaiono come curve. I meridiani di uguale Longitudine – e quindi i bordi laterali delle carte - appaiono come spezzate convergenti verso Nord nell’emisfero settentrionale e verso Sud in quello meridionale (Nord e Sud geografici). La coordinata piana Est viene misurata partendo dal meridiano centrale di ogni fuso, al quale, però, per evitare numeri negativi (se il punto si trovasse ad Ovest dello stesso), viene attribuito una falsa origine, ovvero un valore pari a 500 Km (uguale per ogni fuso). La coordinata piana Nord viene misurata, lungo l’arco del meridiano centrale, partendo dall’equatore, e vale, a latitudini di 45 gradi, circa 5.000 Km. L’Istituto Geografico Militare di Firenze ha adottato per la cartografia ufficiale Italiana la proiezione UTM unitamente al Datum ED50 (European Datum 1950), misure e calcoli di orientazione dell’Ellissoide (Hayford) effettuati per l’Europa nel 1950. PROIEZIONE U.T.M. (universal trasversa di mercatore)

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PROIEZIONE U.T.M. - DISEGNO SCHEMATICO DEI FUSI RISULTANTI DALLA PROIEZIONE

4.4 le coordinate piane nel sistema Italiano Gauss- Boaga

Nel sistema Italiano con coordinate Gauss-Boaga (precedente a quello Europeo), la forma dell’Ellissoide ed il tipo di proiezione sono esattamente gli stessi di quello adottato nel sistema UTM. La differenza sta nell’orientamento, che è stato studiato per coprire l’Italia con due soli fusi. Le misure ed i calcoli effettuati allo scopo, hanno prodotto il Datum Roma40 (misurazioni e calcoli effettuati a Roma - M. Mario nel 1940). I due Fusi citati sono denominati Fuso Ovest e Fuso Est (ad Ovest e ad Est di Roma) ed hanno un ampiezza di 6 gradi e 30 primi; il fuso Ovest si sovrappone al fuso Est per i 30 primi ed il fuso Est comprende anche l’intera Puglia. Nel Datum Roma40, Roma - M. Mario (l’origine 0°00’ della Longitudine) si trova 12°27’08,4” ad est di Greenwich. I meridiani centrali dei due fusi si trovano rispettivamente a –3°27’08,4”, ad Ovest di Roma (9° est di Greenwich) per il fuso Ovest; ed a 2°32’51,6” ad Est di Roma (15° est di Greenwich) per il fuso Est. La coordinata piana Nord, nel sistema italiano Gauss - Boaga, assomiglia molto al sistema UTM ED50; infatti, la distanza misurata lungo il meridiano centrale, a partire dall’equatore è molto simile (differisce di circa 180/200 m). Invece, per quanto riguarda la coordinata Est - pur essendo anch’essa misurata a partire dal meridiano centrale del fuso - bisogna tenere conto delle diverse false origini dei due fusi (Ovest ed Est). Nel sistema Gauss - Boaga, il valore attribuito, come falsa origine, al fuso Ovest, vale 1500 Km, mentre quello attribuito al fuso Est vale 2520 Km.

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ITALIA – FUSI U.T.M. e GAUSS-BOAGA

4.5 la convergenza della carta

Nella cartografia si devono distinguere tre diverse direzioni del Nord: � Il Nord magnetico, indicato dall’ago della bussola, che verrà trattato nel capitolo dedicato

alla bussola. � Il Nord geografico, che è il punto di convergenza dei meridiani, il punto ideale dove

“fuoriesce” l’asse di rotazione terrestre; � Il Nord del reticolo, che è la direzione, verso Nord, di punti di eguale coordinata Est nelle

coordinate piane. Il reticolo è costituito da una maglia regolare (1 Km per 1 Km). Abbiamo già detto che l’origine per la coordinata Est è rappresentata dal meridiano centrale del fuso e quindi, l’asse Y (Nord) del nostro sistema corrisponde allo stesso meridiano; più ci allontaniamo da questo, verso Est o verso Ovest, maggiore sarà la differenza tra il Nord geografico, che converge verso il polo Nord geografico, ed il Nord del reticolo, il quale, essendo regolare, rimane parallelo all’origine. Tale differenza si dice Convergenza della Carta ed è specificata in una apposita legenda in calce o a lato della carta stessa.

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CONVERGENZA E DECLINAZIONE MAGNETICA

4.6 la scala numerica e la scala grafica La scala è una delle caratteristiche più importanti della carta ed è definita dal rapporto tra la lunghezza misurata sulla carta e quella corrispondente (nella stessa unità di misura) misurata sul terreno senza considerare l’eventuale differenza di quota. Essa è indicata da una frazione o divisione in cui al numeratore vi è 1 e al denominatore vi è il numero delle volte in cui le distanze sono state rimpicciolite. Questa si chiama scala numerica e si scrive, come abbiamo detto, con una frazione, per es. 1/25.000 o con una divisione 1:25.000. L’esempio indicato significa che una distanza misurata sulla carta è uguale, sul terreno, alla misura moltiplicata per 25.000 volte: 1 cm sulla carta = 1x25.000 = 25.000 cm = 250 m nella realtà. Se la scala è 1/50.000: 1 cm sulla carta = 1x50.000 = 50.000 cm = 500 m nella realtà, e così via. Poiché la scala è indicata con un rapporto, tanto più piccolo è il denominatore tanto più grande è la rappresentazione grafica e viceversa. Si chiamano quindi carte a grande scala quelle da 1/1.000 a 1/100.000 e carte a piccola scala da 1/250.000 a 1/1.000.000. Il rapporto tra le distanze misurate sulla carta e sul terreno si può scrivere sotto forma di proporzione: C:T = 1:N in cui C è la distanza misurata sulla carta, T è la corrispondente lunghezza misurata sul terreno ed N è il denominatore della scala. Da tale proporzione si possono ricavare le seguenti espressioni: 1) C=T/N a quanto corrisponde sulla carta al 25.000 una distanza di 1000 m? trasformo in cm 1000x100 = 100.000 cm 100.000/25.000= 4 cm 2) T=CxN a quanto corrisponde nella realtà una distanza di 4 cm su una carta al 50.000? 4x50.000 = 200.000 cm trasformo in m 200.000/100= 2.000 m 3) N=T/C conosco una distanza nella realtà, la misuro sulla carta, quanto è la scala?

600 m nella realtà = 2,4 cm sulla carta trasformo in cm 600x100= 60.000cm/2,4= 25.000

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La scala grafica è costituita da un segmento diviso in parti corrispondenti a distanze sul terreno, generalmente chilometri a destra dello zero, tratti di cinquanta o cento metri alla sinistra; di solito è riportata in calce alle carte, vicino alla legenda. E’ molto utile per misurare e riportare distanze senza l’ausilio di strumenti di misura. SCALA GRAFICA

USO SCALA GRAFICA

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4.7 classificazione delle carte La classificazione delle carte in relazione alle loro caratteristiche ed al loro uso:

CONFORME: conserva gli angoli adatta per la navigazione EQUIVALENTE o AUTALICA conserva i rapporti tra le aree EQUIDISTANTE conserva la proporzionalità tra le distanze lineari AFILATTICA realizza il miglior compromesso tra le tre precedenti

(la tavoletta I.G.M. al 25.000) Classificazione secondo la scala:

PLANISFERI tutta la superficie terrestre GEOGRAFICHE 1:5.000.000 -> 1:1.000.000 COROGRAFICHE 1:1.000.000 -> 1:100.000 TOPOGRAFICHE 1:100.000 -> 1:10.000 MAPPE e PIANTE 1:10.000 -> 1: 500 Classificazione secondo il tematismo:

URBANISTICHE GEOLOGICHE LITOLOGICHE DEI SITI VALANGHIVI …..ecc…

CARTE RILEVATE: -> realizzate attraverso voli aerei muniti di attrezzatura per fotogrammetria che vengono appoggiate a reti topografiche precise realizzate a terra mediante strumentazione GPS o ottica (teodoliti e distanziometri). Le foto realizzate vengono raddrizzate e trasformate in “disegni” attraverso la figura e la tecnica del fotorestitutore. (tavoletta I.G.M. al 25.000) CARTE DERIVATE -> derivano da carte già realizzate riviste e corrette o integrate nei dettagli mancanti (nuove strade, nuove costruzioni ecc.). Possono essere derivate carte solo diminuendone la scala rispetto all’originale es.: dal 25.000 -> al 50.000. Viceversa si aumenterebbero gli errori. 4.8 carta topografica d’Italia L’Istituto Geografico Militare con sede a Firenze (I.G.M.) provvede al rilevamento, alla stampa e all’aggiornamento della carta topografica d’Italia. Essa è composta da 285 carte (dall’1 al 277 più 8 numerate 1a, 2a, 3a ecc.) dette fogli, alla scala 1:100.000 e che coprono 30’ in long. per 20’ in lat.. Ogni foglio è suddiviso in quattro quadranti al 50.000 chiamati 1° 2° 3° e 4°. Ogni quadrante è suddiviso in quattro tavolette al 25.000, ciascuna delle quali copre 7’30’’ in long. per 5’ in lat. Le tavolette possono essere ad un colore, a tre o a cinque colori e riportano in calce l’anno di aggiornamento. Le dimensioni grafiche dei fogli, dei quadranti e delle tavolette sono le stesse. Si noti che, essendo la carta tagliata lungo meridiani e paralleli geografici, si presenta con i bordi superiore ed inferiore assimilabili ad archi di circonferenza ed i bordi laterali convergenti verso Nord. A partire dal 1964, l’I.G.M. sta realizzando la nuova carta d’Italia al 50.000, derivata dalle tavolette al 25.000. E’ composta da 652 carte che non coincidono con i quadranti sopradescritti essendo “tagliate” secondo un diverso quadro d’unione. La carta al 50.000 è colorata ed i rilievi sono messi in risalto da una luce “virtuale” che colpisce la carta dall’angolo Nord-Ovest creando versanti illuminati e versanti in ombra, per facilitarne la lettura. In tale carta l’equidistanza vale 25 m. Le tavolette al 25.000 e la nuova carta d’Italia al 50.000 sono le carte più adatte ai nostri scopi, unitamente a quelle pubblicate da società private, quasi tutte derivate dalle carte I.G.M. Quasi tutte le carte realizzate dall’I.G.M. sono provviste di reticolo chilometrico che sarà 4cm x 4cm nelle carte al 25.000 e 2cm x 2cm nel 50.000; tale reticolo deriva dalla proiezione U.T.M. (ED50).

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QUADRO D’UNIONE DELLA CARTA TOPOGRAFICA D’ITALIA FOGLI AL 100.000 coprono 20’ LAT. x 30’ LONG.

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FOGLIO I.G.M. al 100.000, QUADRANTI al 50.000 e TAVOLETTE al 25.000

4.9 la Carta Tecnica Provinciale E’ una carta topografica generale in scala 1:10.000 realizzata con voli aerei del 1983 e solo di colore nero su bianco, inquadrata nello stesso inquadramento della nuova carta d’Italia al 50.000. Il reticolo chilometrico (10 cm x 10 cm) stampato sul 10.000 deriva dal sistema Gauss-Boaga (Roma40). ESTRATTO DALLA CARTA TECNICA PROVINCIALE (non in scala)

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4.10 la simboleggiatura cartografica La simboleggiatura cartografica ha lo scopo di indicare sulle carte le entità di qualsiasi specie che esistono sul suolo mediante segni convenzionali che siano facilmente comprensibili anche ai non addetti al lavori. Alcuni di essi danno immediatamente l’idea degli oggetti che rappresentano, come ad esempio le rocce, i ghiacciai, i laghi, altri invece non hanno alcun rapporto con la forma e la grandezza dell’oggetto che rappresentano come le curve di livello (linee immaginarie) o i centri abitati o le grandi vie di comunicazione. E’ intuitivo capire che al diminuire della scala (es: da 1:10.000 a 1:100.000) diminuisce la possibilità di rappresentare in “vera grandezza” alcuni particolari. Per fare un esempio, in una carta al 5.000, un rifugio 10m x 8m sarà rappresentato 2mm x 1,6mm (vera grandezza); in una carta al 25.000, lo stesso rifugio dovrebbe essere rappresentato da un rettangolo di 0,4 mm x 0,32, praticamente quasi illeggibile, quindi la sua rappresentazione sarà sostituita da un rettangolo nero, simbolo del caseggiato, che non ha alcun rapporto con le misure reali. Anche i colori, con i quali sono stampati i particolari, aiutano a comprendere a prima vista il paesaggio. Nelle carte I.G.M. a più colori, per esempio, tutto quanto riguarda l’idrografia (torrenti, fiumi, laghi, mari, ghiacciai e nevai permanenti) è stampato in azzurro, mentre le rocce ed i detriti sono stampati in nero o colori scuri. Le curve di livello sono stampate in marroncino (bistro), a parte sui ghiacciai ed i nevai perenni (azzurro); i boschi ed i prati sono rappresentati su fondo verde di varie tonalità, con le differenziazioni dei vari tipi di alberi. In conclusione, i segni cartografici ed i colori usati devono dare l’idea reale del terreno che essa rappresenta. I segni convenzionali sono talmente numerosi che l’I.G.M. stampe apposite pubblicazioni per descrivere ed aiutare ad interpretare la cartografia di propria edizione. NUOVA CARTA I.G.M. al 50.000 (non in scala) – notare i diversi segni convenzionali

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4.11 la rappresentazione dei rilievi I rilievi di una regione possono essere rappresentati in molti modi che variano secondo il tipo di carta e la sua scala. Tralasciando i metodi ormai abbandonati, elenchiamo qui i sistemi più utilizzati sulle carte moderne:

� Tinteggiatura altimetrica – mette in evidenza fasce comprese tra varie altitudini con colorazioni differenti (ad esempio: 0-200m beige; 200-500m marrone chiaro; 500-1000m marrone ecc.). Partendo dal basso da colorazioni più chiare con colori sempre più scuri man mano che la quota aumenta, a parte il bianco per i ghiacciai e nevai perenni, si ottiene un sistema molto efficace, soprattutto per carte a piccola scala, abbraccianti cioè vaste zone di territorio.

� Tratto forte – è costituito da segni marcati di opportuna larghezza, che ripercorrono le creste principali e le loro principali diramazioni. La larghezza del tratto è proporzionata all’altezza della cresta e i passi e le forcelle sono rappresentati da segni convenzionali. E’ comunemente usato negli schizzi delle guide alpinistiche.

� Spina di pesce – è molto simile al precedente, ma il tratto è sostituito da una sorta di spina di pesce.

� Sfumo – ha lo scopo di mettere in evidenza i rilievi con un ombreggiatura come se la luce provenisse da NO e con un inclinazione di 45°. E’ s pesso usato in combinazione con altri sistemi, come le curve di livello, per dare maggiore evidenza all’orografia della zona rappresentata.

� Quote – sono le altezze sul livello del mare, generalmente in metri, di punti caratteristici quali cime, cuspidi, dossi, selle, passi speroni ecc.; generalmente ogni quota si riferisce al puntino nero messo accanto al valore.

� Curve di livello o isoipse – è il sistema più usato e più preciso perché fornisce un indicazione chiara, non solo delle quote delle cime o dei punti caratteristici, ma anche delle variazioni morfologiche del terreno; consente inoltre di determinare con buona precisione la quota di ogni punto compreso nella carta. Si possono definire come linee immaginarie che uniscono punti di uguale quota. Per comprendere come sono rappresentate dobbiamo immaginare di tagliare con dei piani orizzontali equidistanti tra di loro le montagne, le linee di intersezione tra i versanti delle montagne e tali piani, proiettate sulla carta determinano le curve di livello. Un esempio: se sorvoliamo un isola con l’aereo, il perimetro dell’isola rappresenta la curva di livello di quota zero; immaginando che il mare si alzi di 25 m, il contorno dell’isola si modificherà perché l’acqua entrerà sul terreno, di più nei tratti pianeggianti, meno nei tratti ripidi, il risultato sarà la curva di livello di quota 25 m e così via. Il dislivello tra una curva e l’altra si chiama equidistanza e nelle carte di qualità vale 1/1000 della scala: 25 m nelle carte al 25.000, 10 m nelle carte al 10.000 ecc. Più le curve sono vicine più il versante rappresentato è ripido e viceversa. Nelle pareti rocciose le curve sono sostituite dal segno convenzionale che rappresenta la roccia.

Le curve di livello sono di tre tipi: Direttrici – segno grosso e continuo e, di solito quotate, interrotte cioè dal valore della quota che rappresentano. Nel 25.000 una ogni 100 m di quota. Colore bistro, azzurro sui ghiacciai. Intermedie – segno sottile e continuo, una ogni valore dell’equidistanza; nelle carte al 25.000, tre (a determinare quattro spazi 25m x 4 = 100m) ogni curva direttrice. Di colore bistro in genere, azzurro sui ghiacciai. Ausiliarie – segno tratteggiato sottile, quando le asperità ridotte del terreno necessitano, per essere messe in evidenza, di curve ravvicinate in quota, cioè con equidistanza ridotta, es.: 5 m.

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ALTIMETRIA A TINTEGGIATURA ALTIMETRICA

ALTIMETRIA A TRATTO FORTE

ALTIMETRIA A CURVE DI LIVELLO

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ISOIPSE O CURVE DI LIVELLO

4.12 distanza reale, planimetrica Nel capitolo 4.6 abbiamo già visto quanto sia semplice calcolare la distanza tra due punti, misurandola sulla carta, tenuto conto della scala. Essendo la carta un piano, andremo però a misurare la distanza piana o planimetrica , e cioè la distanza dei due punti proiettata su un piano orizzontale. Quanto più grande è il dislivello tra i due punti, tanto maggiore sarà la loro distanza reale (in linea d’aria) e tanto maggiore sarà la pendenza del terreno tra i due punti. Un esempio calzante potrebbe essere quello di misurare su una carta la distanza tra il ciglio ed il piede di una grande parete dolomitica, potrebbe risultare anche poche decine di metri, anche se l’altezza della parete, e quindi la loro distanza reale, potrà essere 800 o 900 metri. Viceversa, le distanze misurate in pianura, coincidono, a meno degli errori di misura, con quelle misurate sulla carta.

4.13 pendenza ed inclinazione

Sono due modi diversi di esprimere lo stesso concetto, ma che non vanno assolutamente confusi, infatti, come vedremo, dire 50% di pendenza nulla ha a che vedere col dire 50° (gradi) di inclinazione:

� La pendenza è il rapporto, espresso in percentuale, tra il dislivello e la distanza

planimetrica fra due punti. es.: -> dislivello = 75m distanza=250m 75/250=0,3 -> 0,3x100= 30%

Come si vede è facilmente calcolabile con una semplice operazione.

� L’inclinazione è l’angolo, espresso in gradi, che la linea di massima pendenza di un pendio, forma con il piano orizzontale. es.: -> con i valori dell’esempio precedente, applicando una formula della trigonometria si giunge al risultato di 16,7°. In alternativa all’uso della trigonometria si deve ricostruire graficamente il problema: una linea orizzontale, in scala, pari a 250 m e, perpendicolare ad essa, in una delle estremità, una linea, nella stessa scala, di 75 m. La congiungente tra il vertice in alto della linea verticale e l’altra estremità di quella orizzontale rappresenterà la distanza reale. Basterà ora misurare con un goniometro o con la bussola, usata come goniometro, l’angolo compreso tra la linea orizzontale e quella obliqua per determinare l’inclinazione cercata.

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In alpinismo di solito si preferisce esprimere l’inclinazione dei versanti in gradi, in altri campi, per esempio per esprimere la pendenza di una strada o di una pista da sci si usa spesso l’indicazione in percentuale. E’ importante far notare che se una carta rappresenta le curve di livello con eq uidistanza pari ad 1/1000 della scala (vedi cap. 4.11), quando la distanza planimetrica tra due curve è pari ad 1 mm avremo sempre un’inclinazione di 45° (p=100%), s e questa diventa 2 mm avremo un inclinazione di 26,6° (p=50%), 3 mm = 18,4° (p=33,3 %) e cosi via.

RELAZIONE TRA INCLINAZIONE E PENDENZA

inclinazione pendenza inclinazione pendenza ° gradi % ° gradi %

0 0 50 119 5 9 55 143 10 18 60 173 15 27 65 214 20 36 70 275 25 47 75 373 30 58 80 567 35 70 85 1143 40 84 90 infinito 45 100

DISTANZA REALE e PLANIMETRICA PROVE DELLA PENDENZA o INCLINAZIONE PENDENZA e INCLINAZIONE con bastoncini

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• 5 ORIENTAMENTO

5.1 la Bussola Forse nota già ai cinesi 2600 anni a.C., è lo strumento fondamentale per orientarsi, per lo meno fino all’avvento del G.P.S. Tutti i navigatori ne hanno fatto uso, assieme all’orientamento con le stelle. Essenzialmente è costituita da un ago magnetico, libero di ruotare su un piano orizzontale e quindi su di un perno, che per effetto del campo magnetico terrestre si dispone lungo il meridiano del luogo, indicando quindi la direzione Nord-Sud. Delle due estremità, quella che indica il Nord è colorata o ha la forma di una freccia. La sua principale utilizzazione è quella di determinare l’azimuth di marcia (vedi cap. 3.3), e cioè la direzione di marcia rispetto al Nord. Esistono bussole di numerosi tipi, quelle per uso terrestre, quindi quelle che fanno al caso nostro, devono essere munite di un cerchio graduato in 360°; il cerchio deve essere libero di girare indipendentemente dall’ago e, di solito, è stampato su di una capsula circolare trasparente che contiene al suo interno l’ago, immerso in aria o in liquido (che non deve gelare). Il cerchio graduato riporta anche i punti cardinali principali, 0°=360° =Nord, 90°=Est, 180°=Sud, 270°=Ovest. Lo stesso cerchio può essere usato come semplice goniometro. Altra fondamentale caratteristica è la direzione con la quale si deve usare la bussola per effettuare i rilevamenti, quindi è munita di mirino e di tacca di mira. Per l’uso sulla carta è di fondamentale importanza, oltre al fatto di essere quasi totalmente trasparente, che la bussola abbia i bordi laterali paralleli alla linea di mira e rettilinei, graduati in mm o secondo le scale più comuni, 1:25000 o 1:50000. Le bussole più sofisticate sono dotate di uno specchio per permettere di inquadrare il bersaglio che si intende misurare e nello stesso tempo vedere bene il cerchio graduato e l’ago. Alcune bussole sono dotate di prisma ottico che facilita moltissimo le misure degli angoli nella realtà. Altre sono dotate di graduazioni diverse dalla sessagesimale (360°), bisogna, in tal caso, fare attenzione alle diverse unità di misura degli angoli. Non è mai abbastanza ricordare che le bussole vanno utilizzate lontane da masse metalliche che possono avere un’influenza tale da variare anche di parecchi gradi le misure. E’ altresì importante ricordare che esistono zone di anomalia magnetica nelle quali la bussola non funziona correttamente; di solito sono riportate sulle carte. BUSSOLA TRASPARENTE CON SPECCHIO

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5.2 la declinazione magnetica In effetti, l’ago della bussola non indica esattamente il Nord geografico ma un punto che si sposta nel tempo, chiamato Nord Magnetico. Il polo Nord magnetico, attualmente si trova ad una distanza di circa 1600 Km dal Nord geografico, spostato verso il Canada. Quindi, la direzione indicata dall’ago non sarà esattamente il meridiano del luogo ma una direzione più o meno diversa a seconda del luogo in cui ci troveremo. Questa differenza angolare si chiama declinazione magnetica e può essere orientale o occidentale, a seconda che l’ago della bussola devii verso est o verso ovest rispetto al Nord del meridiano sul quale ci troviamo. Sull’arco alpino, attualmente vale uno o due gradi; è quindi trascurabile per quasi tutte le applicazioni. In ogni caso si può, leggendo la variazione annuale sulla carta, determinare con precisione il valore di declinazione magnetica. Si consideri comunque che per l’errore di 1° nel rilevamento, lo scostamento è pari a 17,5 m dopo 1000 m percorsi. E’ chiaro che, per esempio in Groenlandia, abbiamo declinazioni magnetiche dell’ordine di 90° gradi ed oltre, quindi tutt’altro che trascurabili. POSIZIONE NORD MAGNETICO

DECLINAZIONE MAGNETICA

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5.3 orientamento con il sole e con le stelle Senza voler approfondire l’argomento, si ritiene utile richiamare due concetti fondamentali:

� in regime di ora solare (inverno), a mezzogiorno, il sole proietta la nostra ombra verso Nord (circa); con un comune orologio, regolato sull’ora solare, posso trovare la direzione del Nord in qualsiasi istante procedendo nel modo seguente: punto la lancetta delle ore verso la direzione del sole; divido per due il valore dell’ora all’istante della misura; tenendo fermo l’orologio, la direzione del Nord è la direzione indicata dal risultato. Es.: alle 16,30 punto la lancetta delle ore verso il sole, in direzione delle 8,15 (16,30/2) avrò il Nord (circa). Mi posso aiutare con l’ombra proiettata da una matita o un legnetto tenuti verticali.

� Di notte e con celo sereno si può riconoscere la stella polare che si trova sopra al polo Nord geografico; è una stella molto luminosa ed è individuabile previa la conoscenza delle costellazioni Orsa Minore, Orsa Maggiore e Cassiopea.

ORIENTAMENTO CON SOLE E OROLOGIO

5.4 l’altimetro Dopo la carta e la bussola è lo strumento che ha maggior utilità per orientarsi in montagna; indica la quota (con precisione di +/- 5 m) in cui ci troviamo basandosi sulla misura della pressione atmosferica del luogo (in parole povere, il peso della colonna d’aria che ci stà sopra). Tale pressione infatti varia a seconda della quota e mediamente vale, a livello del mare e in condizioni di tempo normale, 1013 mmillibar (mb) corrispondenti al peso di una colonna di mercurio con base= 1cm2 dell’altezza di 760 mm (mmHg). Le due unità di misura sono ugualmente usate negli strumenti, per questo occorre conoscerle entrambe. Il barometro è costituito da una leggera scatola metallica chiusa da una membrana stagna e all’interno della quale è fatto il vuoto d’aria; la variazione della pressione atmosferica provocherà un rigonfiamento (se in diminuzione) o una depressione (se in aumento) alla membrana. Queste variazioni sono trasmesse ad una lancetta che indicherà su un quadrante graduato in mmillibar le deformazioni della membrana. Gli altimetri sono, in pratica, lo stesso strumento al quale è stato aggiunto un cerchio graduato in metri di altitudine. Quest’ultimo può essere fatto ruotare rispetto a quello della pressione per effettuare la taratura dello strumento è cioè fare in modo che si legga il valore corretto della quota di un punto conosciuto (rifugio, cima o punto quotato..).

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In effetti la lancetta dello strumento indica semplicemente la pressione relativa all’altitudine a cui ci si trova, ma il valore di questa pressione può variare non solo in funzione della quota, ma anche per variazioni di condizioni meteorologiche. E’ quindi indispensabile, per avere indicazioni attendibili, “tararlo” ogni qualvolta ci si trovi su un punto quotato, cioè far coincidere la posizione della lancetta con il valore dell’altitudine corretta; solo in seguito le quote indicate dalla lancetta saranno con buona approssimazione le quote effettive; in più, in corrispondenza dello zero della scala dei metri, ci fornirà il valore della pressione a livello del mare. Se, dopo aver eseguito la taratura e stazionando in un punto per alcune ore (per es. al rifugio), l’altimetro segna una quota maggiore, significa che la pressione atmosferica è in diminuzione; viceversa se la quota indicata è minore, significa che la pressione è in aumento. Le variazioni di pressione atmosferica sono una valida indicazione dell’evoluzione del tempo meteorologico. Anche gli altimetri digitali da polso funzionano secondo gli stessi principi. Quanto più ci muoviamo su montagne con versanti ripidi, tanto più l’altimetro ci sarà di aiuto nell’orientamento, previa l’indispensabile taratura quando questa è eseguibile e cioè ad ogni punto quotato.

• 6 G.P.S. 6.1 generalità:

Il sistema G.P.S. (Global Positioning System – sistema di posizionamento globale) è un sistema di posizionamento e navigazione valido sull’intera superficie terrestre, che si basa su una costellazione di 24 satelliti dedicati allo scopo più alcuni di riserva; il sistema è di proprietà del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. L’intero sistema è composto da tre segmenti principali:

� Il segmento di controllo: composto da cinque stazioni di monitoraggio poste, circa, lungo l’Equatore che prevedono, controllano e correggono le traiettorie dei satelliti; controllano il sincronismo temporale (fondamentale) di tutto il sistema; raccolgono e trasmettono dati relativi alla troposfera ed alla ionosfera ecc….

� Il segmento spaziale: composto da 24 satelliti attivi, che si muovono lungo 6 piani orbitali inclinati di 55° sul piano equatoriale e r uotati tra di loro di 60°; le orbite sono molto alte (circa 20.000 Km dalla superficie terrestre); ogni satellite trasmette un segnale radio a frequenza del tipo microonde e molto debole.

� Il segmento utente: composto dagli utilizzatori del sistema che, attraverso l’uso dei ricevitori, possono calcolare la loro posizione; tracciare il loro spostamento e la loro velocità; misurare posizioni e spostamenti con precisioni anche di qualche millimetro (con opportuni ricevitori ed opportune tecniche); mantenere un sistema temporale con precisioni del milionesimo di secondo; farne uso per scopi militari ecc….

LE CINQUE STAZIONI CHE COSTITUISCONO IL SEGMENTO DI CONTROLLO G.P.S.

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RAPPRESENTAZIONE DEL SEGMENTO SPAZIALE

Il GPS si avvale di un sistema di riferimento, definito dal sistema stesso, basato sull’Ellissoide WGS84; l’origine è posto al centro dell’Ellissoide che coincide con il centro della terra, ha l’asse X coincidente con l’intersezione del piano equatoriale con il meridiano di Greenvich, l’asse Y perpendicolare ad esso e l’asse Z coincidente con l’asse di rotazione terrestre; possono però essere “restituite” coordinate, sia geografiche che piane, nei più svariati sistemi locali di tutto il mondo (non è compreso l’italiano Gauss-Boaga, ma può essere “costruito”). 6.2 come fa il GPS a determinare le coordinate:

Il ricevitore deve poter “vedere” contemporaneamente almeno quattro o più satelliti (non funziona al chiuso), ma funziona con qualsiasi tempo meteorologico. Ogni satellite trasmette un segnale che consiste in un codice con la marca del tempo di partenza dal satellite e le informazioni (effemeridi) che permettono il calcolo della posizione assoluta del satellite all’istante di partenza del segnale. Il ricevitore riconosce il codice e confronta il tempo di partenza con il tempo di arrivo del segnale. Moltiplicando la differenza di tempo per la velocità della luce si ha la distanza del ricevitore dal satellite. Se questo calcolo viene eseguito dal software del ricevitore contemporaneamente per quattro o più satelliti, il punto d’incontro di queste quattro o più distanze coincide con la posizione del ricevitore (in realtà l’intersezione è tra quattro o più sfere di raggio pari alle distanze calcolate). Il segnale di un satellite sarà sempre usato per correggere gli errori di sincronismo (sbagliare di 1 millesimo di secondo significa un errore di 300 Km) del sistema e quindi con tre satelliti si potranno avere le sole due coordinate planimetriche e non l’altezza. Con quattro e più satelliti si avrà anche l’altezza. L’altezza misurata dal GPS, se non è integrato da un altimetro barometrico, si riferisce all’altezza sull’Ellissoide che quindi non coincide con la quota riportata sulla carta; basterà misurare l’altezza di un punto noto e quotato e tenere conto della differenza tra l’altezza GPS e la quota sul livello del mare (sul Geoide); nel raggio di alcune decine di chilometri e considerando una precisione di qualche metro questa differenza rimane costante. La precisione massima delle coordinate misurate dal sistema, con i ricevitori adatti per l’escursionismo, è, dopo il maggio 2000, di circa 10/15 m per le Est e le Nord, e di circa 20-30 m per l’altezza; la misura dell’altezza non è influenzata dalla pressione barometrica.

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6.3 precisione del sistema

Un parametro importante che ci da l’idea della precisione della misura è il DOP (diluition of precision). Semplificando si può ritenere il DOP il rapporto tra la posizione dei satelliti in vista e la loro posizione ideale per il calcolo delle coordinate. E’ un concetto simile a quando si tenta di fare il punto con la bussola: puntando due obiettivi molto vicini o diametralmente opposti il punto sarà indefinibile; si è molto più precisi se questi si formano con il punto un angolo di circa 90°. Quindi, quando questo parametro si avvicina al valore 1 (uno), abbiamo la massima precisione. Si ritengono buoni valori sotto il 6/8. Il valore del DOP è ovviamente influenzato dal numero dei satelliti in vista; più sono (si possono vedere al massimo 10 satelliti contemporaneamente - con un orizzonte libero…su una cima), migliore sarà la nostra misura. Alcuni ricevitori danno la stima della precisione in metri. Un pericoloso fattore che incide sulla precisione e che non è riconoscibile sono i segnali riflessi (multipath) da superfici regolari: pareti rocciose molto vicine, scivoli di ghiaccio, pareti o tetti di edifici ecc…Se si hanno dubbi in tal senso bisogna lasciare trascorrere del tempo per dar modo alla costellazione dei satelliti di variare la posizione avendo così più misure da mediare. Un altro fattore che può incidere sulla precisione è la copertura arborea, specie se bagnata; le misure fatte in un bosco non sono sempre possibili ed affidabili, conviene spostarsi in una radura. Sui versanti esposti a Nord, specie se molto ripidi, nelle forre o valli molto strette e profonde, avremo più difficoltà a tracciare i satelliti e quindi ad avere una posizione. ERRORE DA SEGNALE RIFLESSO (MULTIPATH)

6.4 il GPS differenziale

L’incertezza della posizione circa 10/15 m per le Est e le Nord e di circa 20-30 m per l’altezza dipende da molti fattori: la posizione assoluta dei satelliti, gli effetti della propagazione del segnale attraverso la troposfera o la ionosfera, il segnale disturbato. Questi errori sono casuali, ma si ripercuotono (nel raggio di qualche centinaio di Km) in modo costante sia sul ricevitore dell’escursionista sia sulle basi GPS permanenti (in Italia ce ne sono alcune decine), delle quali si conosce la posizione con incertezza di qualche millimetro. Alcune stazioni permanenti mettono a disposizione degli utenti un particolare calcolo; basterà collegarsi con un telefonino GSM connesso al ricevitore perché il ricevitore stesso, dopo qualche secondo, possa fornire le coordinate con precisione di un paio di metri, o per particolari applicazioni e con ricevitori adatti, un paio di centimetri.

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6.5 Il GPS, la bussola e l’altimetro

Il GPS fornisce l’Azimuth partendo dal Nord geografico e non quello fornito dall’ago della bussola (Nord magnetico), tuttavia in Italia la differenza è solo di un paio di gradi. Dando per scontato che misurare un angolo con una bussola da escursionista, per quanto buona, con la precisione di due gradi è molto difficile, si può comunque stare tranquilli, l’errore di due gradi, dopo 1 Km percorso è di circa 35 m. Il GPS però, per poter dare una direzione, deve poter confrontare due o più posizioni successive, quindi la funzione “direzione” si può avere solo in movimento; solo in movimento si potranno confrontare la direzione della bussola con quella fornita dal GPS. Una valida integrazione dei due sistemi è quella di voler sapere in che direzione si trova un punto della nostra rotta, memorizzato nel GPS (waypoint): il ricevitore calcolerà le nostre coordinate, le confronterà con quelle memorizzate, relative al punto, e calcolerà la distanza (range) e l’Azimuthh (bearing). Con la bussola, da fermi potremo facilmente individuare la direzione del punto e iniziare a muoverci; dopo una ventina di metri percorsi anche il GPS ci darà la nostra direzione di movimento rispetto al Nord. Esistono in commercio alcuni modelli che “contengono” tutti e tre gli strumenti, con l’unico aspetto negativo di maggior consumo delle batterie.

6.6 Cosa si deve e si può fare con il GPS

� Controllare la carica delle batterie ed avere le batterie di scorta; � Configurare il GPS nel Datum della carta, e le unità di misura in metri; � Si possono misurare sulla carta ed inserire nel GPS i punti (waypoint) che formeranno la

nostra rotta (route); alcuni strumenti, forniti di cavo possono essere collegati e quindi caricati dal PC; è utile cancellare i punti che non servono (vecchi o sbagliati);

� Si può attivare una funzione traccia (track), che memorizza in automatico e ad intervalli regolari la nostra posizione durante la marcia; la traccia, nei ricevitori con display viene visualizzata e può essere trasferita, via cavo, al PC.

� Si può seguire a ritroso una route o una track, lo strumento darà la direzione e la distanza in linea retta del punto successivo, oltre alla velocità media ed il tempo medio previsto per raggiungerlo;

� Se seguiamo un percorso non pianificato è utile memorizzare (mark waypoint) i punti caratteristici e cruciali del percorso, una sella, un passaggio obbligato tra i crepacci ecc; tanto più è complesso e pericoloso il percorso, tanto più numerosi saranno i punti memorizzati;

� Si ricorda che il GPS non è influenzato dalle condizioni atmosferiche, ma solamente dalla visibilità del cielo.

INIZIALIZZAZIONE: DEVE “VEDERE” 4 SATELLITI NAVIGAZIONE

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6.7 Quale ricevitore scegliere Il costo di un ricevitore GPS varia da poche centinaia Euro a 10/15 mila Euro. Per l’utilizzo turistico/escursionistico è sufficiente che il ricevitore abbia caratteristiche di fascia medio bassa. E’ importante che non sia sequenziale o monocanale , ma che sia, ovviamente portatile, a 12 canali, leggero e con pochi tasti e che abbia un discreto display, verificare inoltre che tipo di batterie usa e la loro autonomia. Di solito, gli strumenti moderni, possono memorizzare fino a 500 punti (waypoint) ed una decina di tracce, le rotte possono essere composte da 50 o più punti. L’evoluzione ha prodotto qualche modello di GPS da polso, che ha il grande vantaggio di essere molto poco ingombrante, ma un display poco visibile e quindi inadatto a visualizzare tracce o rotte. Esistono in commercio ottimi strumenti che comprendono, oltre al GPS, anche un altimetro barometrico ed una bussola digitale. La tecnologia porterà a strumenti in grado di visualizzare sul display, come sfondo alle tracce o rotte, la cartografia, precedentemente scannerizzata, (trasformata in immagine digitale). Per un buon uso del GPS è utile leggere attentamente il manuale che deve essere fornito con lo strumento acquistato. G.P.S. + bussola digitale + altimetro barometrico

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• 7 APPLICAZIONI PRINCIPALI

7.1 Valutazione d’insieme del terreno Per imparare a leggere una carta è di fondamentale importanza, le prime volte, usarla in luoghi che si conoscono bene; spendere qualche minuto a leggere una carta anche quando non sia necessario, in luoghi conosciuti o con ottima visibilità, preparerà l’occhio ad eventuali momenti in cui la carta diventerà indispensabile per risolvere situazioni difficili.

� Orientare la carta senza strumenti: disporla in modo che i punti conosciuti e gli stessi, facilmente riconoscibili sulla carta, si trovino nelle stesse direzioni, rispetto al luogo in cui ci troviamo;

� Curve di livello molto vicine rappresentano pendii molto ripidi, se si interrompono sulla parete rocciosa indicano che era impossibile rappresentare con esse il salto di roccia; curve più distanti rappresentano pendii più dolci; curve che presentano le concavità a monte (verso la quota superiore) indicano costoni o speroni; curve che presentano le concavità verso valle (verso la quota inferiore) indicano impluvi, vallette, canaloni;

� ….ecc. 7.2 Orientare la carta con la bussola Far coincidere, per comodità, lo zero (Nord) del cerchio graduato della bussola con con l’indice della stessa; appoggiarla al bordo sinistro o destro (meridiani) della carta in direzione del Nord; girare tutto assieme fino a che anche il Nord dell’ago magnetico coinciderà con il Nord del cerchio; in questo modo avremo Nord della carta, Nord dell’ago e Nord del cerchio coincidenti e corrispondenti alla realtà (non si può fare su tavoli metallici e in vicinanza di masse metalliche). ORIENTAMENTO DELLA CARTA CON LA BUSSOLA

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7.3 Misurare un’Azimuth sulla carta e seguirlo nell a realtà Sono nel punto A (lo so con certezza) e devo andare in B:

� Con la bussola, usata come goniometro: dispongo il bordo rettilineo della bussola sulla direzione A-B (attenzione a non invertire la direzione); faccio coincidere il Nord del cerchio graduato con il Nord della carta; sull’indice della bussola leggo il valore dell’azimuth. La direzione dell’ago e l’orientamento della carta non hanno alcuna importanza.

� Con un goniometro: il centro in A; lo zero del goniometro in direzione del Nord della carta (fare attenzione al parallelismo con il reticolo o con il bordo della carta); l’azimuth è il valore che leggo in direzione di B;

� Letto il valore dell’azimuth e impostato sull’indice della bussola, ruoto fino a che l’ago della bussola coincide con il Nord del cerchio graduato, la direzione indicata dalla direzione della bussola è quella da seguire.

La stessa operazione vale per riportare nella realtà la direzione di un punto caratteristico indicato e misurato sulla carta.

AZIMUTH MISURATO CON BUSSOLA

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AZIMUTH MISURATO CON GONIOMETRO

7.4 Misurare un’Azimuth nella realtà e riportarlo s ulla carta Vedo un punto caratteristico (cima, sella, rifugio, campanile ecc…) che riconosco con certezza:

� Punto con la bussola l’obiettivo; tenendola orizzontale e lontana da masse metalliche, faccio coincidere il Nord del cerchio graduato con il Nord dell’ago e ne leggo il valore sull’indice;

� Riporto l’azimuth sulla carta - con la bussola: la appoggio con la parte finale del bordo rettilineo (attenzione a non invertire la direzione) sull’obiettivo mirato; la faccio ruotare tutta (attenzione a non muovere il cerchio), facendo perno sul punto mirato fino a che il Nord del cerchio graduato coincide con il Nord della carta; traccio la linea risultante ; io mi trovo su quella direzione;

� Riporto l’azimuth sulla carta – con il goniometro: letto l’angolo sull’indice della bussola ne calcolo il suo reciproco (+ o – 180°); il centro de l goniometro sul punto mirato, lo zero dello stesso coincide con il Nord della carta; traccio la direzione partendo dal punto e passando per il valore dell’angolo reciproco; io mi trovo su quella direzione;

� Se ripeto l’operazione per due punti noti, l’intersezione delle due direzioni è il punto in cui mi trovo; con tre punti risulterà un piccolo triangolo, io mi trovo all’interno di tale triangolo; devo evitare che i punti noti siano in direzioni troppo simili o troppo opposte;

� per avere una buona precisione: l’ideale per due punti è che le loro direzioni formino, per quanto possibile, un angolo retto (90°); tre punti disposti secondo direzioni sfalsate di 120°;

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� posso anche determinare la mia posizione puntando un solo punto noto e tenendo conto della quota data dall’altimetro tarato: l’intersezione della direzione con la curva di livello corrispondente a quella data dall’altimetro sarà il punto in cui mi trovo.

MISURA DI AZIMUTH NELLA REALTA’

7.5 Schizzo di rotta Applicando quanto descritto nei paragrafi 7.3 e 7.4 posso preparare a priori uno schema che mi consenta di seguire un schizzo di rotta.

� Divido il mio percorso in tratte definite (max 500/700 m) possibilmente delimitate da punti caratteristici, meglio se quotati;

� Di ogni tratta, segno su una tabella l’azimuth da seguire, la distanza planimetrica, il dislivello da compiere, l’azimuth reciproco (se dovessi ritornare) ed il tempo presunto di percorrenza;

Se ce ne fosse bisogno, nebbia o oscurità, sarò in grado, con un po’ di attenzione, di seguire il percorso preparato.

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7.6 Come dare le coordinate piane di un punto (wayp oint), misurandole su una carta.

L’esempio, fatto su una tavoletta I.G.M. a scala 1:25.000, vale, con qualche attenzione, su qualsiasi carta munita di reticolo.

� Definire la zona - il n° del fuso e la fascia: es. 32T; � Identificare il quadrato di lato 100 Km: es. PR; � Leggere il valore della linea del reticolo immediatamente ad Ovest del punto che interessa (

si leggono sul margine Nord o Sud della carta) e trascrivere le sole due cifre grandi: es. 59; � Misurare con un righello o, meglio, con un coordinatometro, il valore approssimandolo agli

ettometri (una cifra) o ai decametri (due cifre), a seconda della precisione voluta, della distanza dalla linea sopraddetta al punto: es. 4 ettometri o 44 decametri, (440 m);

� Leggere il valore della linea del reticolo immediatamente a Sud del punto e, come sopra, trascrivere le sole due cifre grandi: es. 99;

� Ripetere la misura come sopra per la distanza tra la linea a Sud ed il punto (con lo stesso numero di decimali: es. 3 ettometri o 32 decametri (320 m);

Le coordinate UTM-ED50 del punto “IL PALONE” con approssimazione ai decametri (10 m) sono: 32TPR59449932, la quota è 2090 s.l.m. Se si dovesse inserire tale punto in un ricevitore GPS come punto facente parte di uno schizzo di rotta si devono togliere le lettere che identificano il quadrato di lato 100 Km, considerare anche le cifre scritte in carattere piccolo, distinguere la coordinata Est dalla Nord ed infine aggiungere una cifra a tutte e due le coordinate che vanno inserite con la definizione al metro: IL PALONE: UTM - 32T 659.444 EST 5.099.318 NORD In sostanza, in tutti e due i casi, si sommano le distanze misurate in ettometri, decametri o metri alle rispettive coordinate dell’incrocio del reticolo immediatamente a Sud- Ovest del punto d’interesse. In questo modo si possono preparare a priori gli schizzi di rotta utili per il GPS, facendo attenzione al sistema di riferimento configurato sullo strumento, il quale deve corrispondere a quello adottato dalla carta. Alcune recenti cartografie, anticipando i tempi, riportano un reticolo UTM sull’Ellissoide WGS84 (quello definito dal GPS e valido in tutte le zone della terra), aumentando la semplicità e la precisione degli schizzi di rotta.

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MISURA DI COORDINATE PUNTO “IL PALONE” devo misurare le distanze indicate dalla frecce rosse.

Coordinate chilometriche “il Palone” 32TPR59449932 (approssimate ai decametri) Coordinate chilometriche “il Palone” 32T Est: 659.4 45 m Nord 5.099.318 m (approssimate ai metri) Sono due modi di esprimere le stesse coordinate, entrambi esatti: - il primo, descritto sulle tavolette dell’IGM, può essere approssimato anche agli ettometri: 32TPR594993. - il secondo, necessario per l’immissione nei moderni strumenti GPS, impone di togliere il quadrato di lato 100 Km (PR) e di considerare anche le cifre scritte in piccolo, nonché di dividere le coordinate in due valori distinti: uno per la Est e uno per la Nord. Tutte le applicazioni e gli esercizi descritti devono essere, per essere pienamente compresi, eseguiti e provati sul terreno. Solamente usando le carte a disposizione ed effettuando gli esercizi in zone ben conosciute potremmo acquisire quella dimestichezza, che diverrà fondamentale quando ci troveremo in situazioni difficili o ancor di più pericolose.