topografia

1. Prof. Fausto Sacerdote
Topografia
e cartografia digitale
Introduzione
dispense del corso
Modulo Professionalizzante
Corso per Tecnico in Cartografia Tematica
per i Sistemi Informativi Territoriali
Regione Toscana
Università degli studi di Firenze

2. Prof. Fausto Sacerdote - Topografia e cartografia digitale - Introduzione
INTRODUZIONE
Il rilevamento metrico del territorio
La locuzione ”rilevamento metrico del territorio” ` qui usata per indicare l’insieme di tecniche di misura e
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di elaborazione per la determinazione quantitativa (generalmente in termini di coordinate in un opportuno
sistema di riferimento) della posizione dei punti necessaria per ricostruire la struttura geometrica di una
porzione di superficie terrestre.
Le misure riguardano particolari quantit` geometriche (tipicamente angoli, distanze, dislivelli), che stabilis-
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cono relazioni metriche fra i punti in cui gli strumenti di misura sono collocati e altri punti di interesse.
Oltre agli strumenti tradizionali usati sul terreno (teodoliti, distanziometri, livelli) che sono alla base del ril-
evamento topografico classico, lo sviluppo tecnologico degli ultimi decenni ha consentito di mettere a punto
strumenti ad acquisizione automatizzata (teodoliti motorizzati, e soprattutto laser scanner), ed inoltre stru-
menti in grado di acquisire dati da satellite (GPS).
I dati grezzi ottenuti direttamente dal processo di misura devono poi essere elaborati per ricavare le neces-
sarie informazioni sulla posizione dei punti. A tale scopo ` necessario disporre di modelli matematici che
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stabiliscono relazioni funzionali fra le quantit` misurate (osservabili) e le coordinate dei punti, ed inoltre di
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un modello statistico per la trattazione degli errori di misura. La teoria delle reti geodetiche e topografiche
fornisce gli strumenti necessari per questa fase di elaborazione.
Oltre alle misure dirette sul terreno, una fonte importante di dati proviene dalle immagini fotografiche,
su cui possono essere eseguite misure che, unitamente ad informazioni sulle caratteristiche delle macchine
fotografiche e sulle condizioni geometriche delle prese, possono consentire di ricavare informazioni riguardo
alle posizioni sul terreno di punti visibili sulle immagini (fotogrammetria).
Ovviamente, poich` le misure di posizione su una lastra fotografica sono riferite ad uno spazio 2-dimensionale,
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mentre il terreno ` immerso in uno spazio 3-dimensionale, non ` possibile dalle misure su una singola immagine
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ricavare informazioni complete sulla posizione dei punti sul terreno, ed ` necessario confrontare almeno due
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immagini diverse che rappresentano la stessa porzione di terreno da due diversi punti di vista (stereoscopia).
Avendo a disposizione una sola immagine ` al pi` possibile ricavare informazioni metriche su un oggetto
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piano correggendo con un’opportuna trasformazione le deformazioni prospettiche dovute all’orientazione del
piano dell’immagine al momento della presa (raddrizzamento).
Per esprimere la posizione di un punto in uno spazio 3-dimensionale, e quindi in particolare dei punti sulla
superficie terrestre, ` necessario, come ` noto, introdurre un sistema di riferimento e scegliere un tipo di
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coordinate. A causa della vastit` della superficie terrestre e della natura essenzialmente locale della maggior
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parte delle tecniche di misura (fanno eccezione le misure riferite ad un sistema di satelliti artificiali le cui
orbite sono note, come avviene per il sistema GPS) ` estremamente difficile definire nella pratica un sistema
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di riferimento unico per tutta la superficie terrestre - conoscere cio` in modo sufficientemente accurato la
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”forma della terra”. Ancora oggi, per ragioni legate all’evoluzione storica delle procedure di misurazione,
per esprimere la posizione di un punto sulla superficie terrestre vengono usate 2 coordinate (latitudine e
longitudine) che fanno riferimento ad una superficie regolare (ellissoide a simmetria rotazionale) approssi-
mante la forma della terra, mentre la terza coordinata (la quota) ` misurata con tecniche completamente
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indipendenti, ed ` riferita ad una superficie equipotenziale del campo della gravit` (”livello del mare”). A
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causa della difficolt` di definire la geometria di quest’ultima superficie, determinare la trasformazione fra
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questo sistema ibrido di coordinate ed un sistema che consenta di rappresentare in modo pi` immediato le
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relazioni geometriche fra i diversi punti sul terreno (coordinate cartesiane o polari 3D) ` un compito non
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semplice che richiede una discussione approfondita.
Infine, la superficie terrestre ` rappresentata graficamente mediante carte che devono rispecchiare fedelmente
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non soltanto gli aspetti qualitativi e fisici del terreno ma anche le relazioni metriche. La qualit` di una
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carta dal punto di vista metrico ` ovviamente legata all’accuratezza dei rilievi sul terreno utilizzati per la
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sua produzione. Oggi, con l’automatizzazione della produzione delle carte e lo sviluppo degli strumenti
informatici per la raccolta e l’organizzazione dei dati geografici, l’attenzione ` concentrata soprattutto sulla
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costruzione di basi di dati (sistemi informativi territoriali) caratterizzate da grande flessibilit` nella capacit`
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di fornire informazioni strutturate, in cui la rappresentazione grafica non ` pi` il prodotto primario, ma
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piuttosto uno strumento per rendere pi` immediata la lettura e l’interpretazione delle informazioni richieste.
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