DOMANDE GEOMATICA

ESAME DI GEOMATICA
GEODESIA: tecnica che si occupa si misurare la forma e le dimensioni della Terra e la posizione
altimetrica e planimetrica dei punti.
GEOIDE: superficie di riferimento della geodesia , rappresenta
al meglio la terra, la linea che unisce i punti perpendicolari alle
linee di forza del campo gravitazionale.
Il geoide è un modello fisico in quanto descrive il profilo della
superficie terrestre al livello del mare rispetto al quale si misura
l'altezza ed è anche un costrutto matematico in quanto tiene
conto delle variazioni di gravità.
Geoide coincide con il livello del mare medio in quiete a cui vien
assegnata quota nulla
È la forma che la terra assume in conseguenza dell’azione della
forza di gravità su di essa.
ELISSOIDE:
Nella cartografia la Terra viene rappresentata come una sfera schiacciata ai poli, ovvero come
un ellissoide. Il solido geometrico regolare che più si avvicina alla forma del nostro pianeta è
l'ellissoide di rotazione, ovvero quello ottenuto dalla rotazione di un semiasse intorno al suo asse
minore.
Durante il ‘700 sono state effettuate diverse misurazioni dei due assi.
Ogni stato adatta l’ellissoide alla differenza minore tra geoide ed ellissoide.
In Italia Roma Monte Mario ha come differenza 0 tra i due sistemi.
MAREOGRAFI
Strumento per la misurazione e la registrazione delle
variazioni verticali del livello del mare rispetto allo zero
convenzionale mareografico. Quest'ultimo è riferito a
un caposaldo fisso sul terreno che costituisce l'origine
delle linee di livellazione geometrica di alta precisione
e quindi riferimento fondamentale per le misure
altimetriche.
Esistono due tipi principali di mareografo: a
galleggiante e manometrico.
I mareografi a galleggiante sono costituiti schematicamente da un galleggiante in grado di scorrere
entro apposite guide seguendo le variazioni di livello della superficie marina; mediante un sistema
meccanico o elettrico, l'escursione del galleggiante viene trasmessa all'apparato registratore.
I mareografi manometrici misurano e registrano le variazioni di livello mediante le corrispondenti
variazioni di peso che la colonna d'acqua esercita su una capsula manometrica.
I mareografi possono determinare le oscillazioni complessive del mare oppure solo un tipo di
oscillazione, cioè o il moto ondoso o le oscillazioni di marea o le oscillazioni a lungo periodo
DIFFERENZA TRA GEOIDE ED ELISSOIDE
Il Geoide non è una figura geometrica definita come la sfera o l'ellissoide. È la forma più vera della
Terra e viene calcolata in base alla forza di gravità. È irregolare e si potrebbe paragonare ad una
"patata" quasi sferica. È la superficie che ha in ogni punto la stessa forza di gravità ed è
perpendicolare ad essa.
Una forma più vicina a quella reale è l'ellissoide di rotazione. È la famosa "Terra schiacciata ai poli".
Si chiama così perché è una figura geometrica tridimensionale che si può ottenere facendo ruotare
una ellisse attorno ad un suo asse (asse minore nel caso della Terra).
Il rigonfiamento equatoriale (e lo schiacciamento polare) è causato dalla rotazione terrestre.
La differenza tra raggio equatoriale e polare è di circa 21 km.
DIFFERENZA TRA QUOTA ELLISSOIDICA E GEOIDICA
La superficie della Terra è approssimata abbastanza bene da una figura che si chiama Geoide: una
grossa palla sbozzata e parecchio deformata!
Dato che il Geoide ha una formulazione matematica molto complessa si è scelto di introdurre
un’ulteriore semplificazione per definire la superficie terrestre, utilizzando un ellissoide di
rotazione (il solido che viene fuori prendendo un’ellisse e ruotandolo intorno all’asse
minore).
Ed ecco qui il problema: la quota ortometrica si riferisce alla
superficie del geoide (infatti si chiama anche geoidica) mentre quella
rilevata da uno strumento GPS è riferita alla superficie dell’ellissoide,
in particolare all’ellissoide che si chiama WGS84 (è piuttosto
famoso!).
Geoide ed Ellissoide non coincidono quasi mai!
GPS funzionano in WGS-84, I GPS danno h (altezza sopra l’ellissoide)
Usualmente si usa H slm
La conversione tra H e h può dare errori di circa 1 o 2 metri, non un grande valore
In alcuni casi si possono fare gravi errori (uso militare)
PROBLEMI DELLA CARTOGRAFIA LEGATI AL GEOIDE
Come è noto, la terra è un solido irregolare dal punto di vista geometrico e gli studiosi della sua
forma hanno convenuto che l’unica definizione rigorosamente scientifica del solido terrestre (detto
geoide, da cui geodesia, la scienza che studia la forma della terra) è quella basata sulla gravità: il
geoide, quindi, è la superficie dello spazio in cui il vettore gravità è normale in ogni suo punto . Ma
anche il geoide non consente l’impostazione dei calcoli geometrico-matematici necessari per
realizzare la rigorosa corrispondenza fra superficie solida e piana e, quindi, risolvere il problema
della costruzione della carta.
Per questo motivo, si è ricorsi alla definizione di una superficie di rotazione, geometricamente
definita perciò, quale è l’ellissoide che meglio approssima il geoide. L’ellissoide che meglio si adatta
al geoide abbraccia interi continenti e, naturalmente, è definito dalla lunghezza dei semiassi.
In Italia l’attuale cartografia si basa sull’ellissoide di Hayford, le cui dimensioni sono: a =
6.378.388,000 m b = 6.356.911,946 e = 0,006722670 (e = 1 – b /a ) essendo a il semiasse maggiore
e b quello minore. Fino al 1942, si usava quello di Bessel, le cui dimensioni sono: a = 6.377.397,160
m b = 6.356.078,960 e = 0,006719221 Riflettendo sulle definizioni sin qui fornite, si comprende come
geoide ed ellissoide coinciderebbero perfettamente se la terra fosse interamente coperta dai mari,
in quanto il liquido si predispone naturalmente sulla superficie normale alle linee di forza.
Come detto, la necessità di lavorare con l’ellissoide deriva dal fatto che esso consente di impostare
i calcoli che portano alla proiezione del solido sul piano. Ma questi richiederebbero l’uso della
trigonometria ellissoidica, assai complessa. La necessaria semplificazione richiede che, almeno
localmente, all’ellissoide si sostituisca la sfera, cosa che consente di effettuare i calcoli con gli
strumenti della più semplice trigonometria sferica.
QUALI SONO LE SUPERFICI SVILUPPABILI SUL PIANO SENZA DEFORMAZIONI? PERCHÉ?
Le superfici a curvature nulla sono le uniche sulle quali è possibile effettuare trasformazioni
isometriche. Tra queste ci sono il cono e il cilindro, trasformabili poiché la curvatura è nulla in una
delle due direzioni principali trasformabili poiché la curvatura è nulla in una delle due direzioni
principali
Non è possibile deformare una
sfera sul piano senza deformazioni,
in quanto la superficie non è a
curvatura nulla (mentre il piano ha
curvatura nulla) come nel caso del
cilindro e del cono, le cui curvature
sono nulle in una delle due
direzioni principali.
Proiezione cilindrica trasversa o
inversa - Carta di Gauss
Proiezione ortogonale di Mercatore
LA PROIEZIONE DI GAUSS
ORIENTAMENTO ELISSOIDE NEL SISTEMA 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
La proiezione
di
Gauss-Boaga è
la proiezione
cartografica proposta nel 1940 dal prof. Giovanni Boaga - quando era a capo dell'Istituto Geografico
Militare - e che è stata adottata in gran parte della cartografia ufficiale italiana. Il sistema GaussBoaga definisce, oltre alla proiezione cartografica, anche il sistema geodetico di riferimento Roma
40
La proiezione cartografica definisce il metodo per proiettare sul piano cartesiano
le coordinate geografiche dei punti posizionati sulla superficie dell'ellissoide. Si tratta quindi di una
trasformazione matematica che a partire dalle coordinate geografiche φ (latitudine)
e λ (longitudine), calcola le coordinate cartografiche x e y sul piano. Si possono definire anche le
formule inverse che permettono di calcolare φ e λ se sono note x e y.
La proiezione Gauss-Boaga appartiene alla famiglia delle proiezioni cilindriche, che operano
proiettando ciascun punto della superficie dell'ellissoide dal centro verso un cilindro tangente
all'ellissoide stesso. Mentre la famosa proiezione di Mercatore utilizza un cilindro tangente
all'equatore, la proiezione Conforme di Gauss (o proiezione trasversa di Mercatore) utilizza un
cilindro tangente ad un meridiano, detto meridiano di riferimento.
Il meridiano di riferimento e l'equatore formano sulla mappa segmenti di retta che si intersecano
ad angolo retto nell'origine delle coordinate. Gli altri meridiani e paralleli sono invece curve
complesse che accentuano la loro curvatura man mano che ci si allontana dall'origine.
Come tutte le proiezioni sul piano di una superficie a doppia curvatura, anche quella di Gauss è
affetta da deformazione, in particolare la famiglia delle proiezioni di Gauss deformano (aumentano)
le distanze quanto più ci si allontana dal meridiano di riferimento. Tuttavia la sua natura di
proiezione conforme fa sì che le forme geometriche siano preservate in intorni sufficientemente
piccoli e che gli angoli misurati sulla carta corrispondano agli angoli misurati sul terreno.
La proiezione di Gauss-Boaga è un caso particolare della proiezione di Gauss ed è caratterizzata dalle
seguenti proprietà:
•
•
Adotta l'Ellissoide Internazionale 1924 (proposto da Hayford nel 1909), caratterizzato
da semiasse equatoriale a = 6378388 metri e schiacciamento α = 1/297.00.
Esistono due proiezioni distinte: fuso Ovest e fuso Est, che differiscono per la scelta dei
meridiani di riferimento. Essi sono posti rispettivamente a 9° e a 15° ad Est di Greenwich.
Ciascuna proiezione copre una zona di longitudine ampia 6°, separate dal meridiano
posto a 12°.
Per la proiezione utilizza un cilindro non esattamente tangente all'ellissoide, ma leggermente
secante. In questo modo la distorsione di scala viene ridotta (di un fattore 0.9996) e maggiormente
distribuita.
SISTEMA INTERNAZIONALE UMT
SISTEMA WGS84
WGS84 (sigla di World Geodetic System 1984) è un sistema di coordinate geografiche geodetico,
mondiale, basato su un ellissoide di riferimento elaborato nel 1984.
DIFFERENZA TRA CARTOGRAFIA UMT E WGS84
WGS84 datum a configurazione geocentrica
UTM - il sistema di proiezione
Si ha quindi la stessa suddivisione in fusi con
l’adozione delle medesime convenzioni
riguardo all’assegnazione delle coordinate.
CONTENUTO CARTOGRAFICO
Tipi di rappresentazione:
Cartografia a tratto
Cartografia numerica
Cartografia fotografica
Contenuto rappresentato:
Carte tematiche
Carte speditive
Carte derivate
Informatica….
Obbligatorietà di
rappresentazione
una
scala
di
Soglie di accuratezza per ogni tipologia di scala applicata
Soglia di acquisizione
SISTEMI DI RIFERIMENTO
Un Sistema di Riferimento (SdR) è un insieme di regole che servono
per conoscere la posizione di un punto sulla superficie della Terra.
Il piano cartesiano è un famoso sistema di riferimento!
È bidimensionale ed ogni punto è identificato (univocamente) da
una coppia di coordinate, X e Y.
Se vuoi conoscere la posizione di un punto sulla superficie della
Terra, devi passare da un sistema di riferimento bidimensionale, ad uno tridimensionale.
SISTEMA CARTESIANO GEOCENTRICO – SISTEMA GEOGRAFICO
DATUM GEODETICI: Anche se si tratta di una semplificazione, e quindi se ne accettano
approssimazioni, le differenze tra ellissoide e superficie della Terra talvolta sono davvero marcate.
Decine e decine di metri. E a volte anche di più! Per questo motivo l’ellissoide può andare bene per
rappresentare la superficie della terra in Italia, non essere un granché per la rappresentazione in
Perù o essere un disastro totale in Nuova Zelanda!
CARTOGRAFIA CASSINI SOLDNER
Metodo di proiezione Cassini Soldner è stato elaborato in due fasi:
-
proiezione di Cassini
adattamento di Soldner
La rappresentazione adottata per le mappe
catastali fu in origine la Cassini-Soldner . Per
coprire tutto il territorio nazionale furono
adottate complessivamente 849 origini, 31 con
grandi estensione e 818 con piccole estensioni.
La rappresentazione è quindi policentrica ; ogni
centro è di solito un vertice trigonometrico di
ordine superiore (I o II ordine); l'estensione
massima della zona che si riferisce ad un centro
di proiezione è di circa 70 km dall'origine in direzione Est-Ovest e 100 km in direzione Nord-Sud
La rappresentazione di Cassini-Soldner è afilattica; si può osservare però che per x max = 70 km il
modulo di deformazione superficiale non supera il valore 1,00005; inoltre lungo il meridiano
centrale è sia equivalente che conforme. Queste considerazioni hanno quindi suggerito di adottare
tale rappresentazione per le mappe catastali.
La rappresentazione Cassini-Soldner è stata
adottata dal Catasto (Legge 3682) per la maggior
parte del territorio, in sede di formazione della
propria cartografia.
Il catasto ha adottato questa carta come sistema
policentrico, in cui le origini coincidono con un
vertice della triangolazione IGM.
La carta di Cassini-Soldner può ritenersi derivata
da una proiezione cilindrica inversa. L'ellissoide di
riferimento è quello di BESSEL.
RETE DI LIVELLAZIONE NAZIONALE
Realizzata tra il 1950 e il 1971 costituita da 13000 capisaldi e collegata ad altre reti di livellazione
nazionale (Catatsto, enti di ricerca, etc…)
ORGANIZZAZIONE DELLA CARTOGRAFIA UFFICIALE ITALIANA
1872 - Nasce l’Istituto Geografico Militare: realizzazione triangolazione geodetica nazionale e carte
in scala 1:100.000, livellazione alta precisione.
1920: IGM : carte in scala 1:25.000 e 1:50.000
1940: adottato ellissoide di Hayford orientato Roma – datum Roma40
1942: triangolazione geodetica calcolata su proiezione Gauss Boaga
1958: inserimento coordinata UTM -ED50
1969: cartografia regionale – CTR scala 1: 10.000 e 1:5.000
1995: IGM95- sistema UTM-WGS84
CARTA D’ITALIA
Vecchia produzione GAUSS/ROMA40:
–
–
1:100.000 50X70cm nominati come la località che rappresentano, curve di livello
equidistanti a 50mt
Carta 1:25.000 composta 3545 tavolette, curve di livello a 25mt.
Nuova produzione dal 1966 GAUSSBOAGA/UTM:
-
363 fogli 1:50.000
2298 sezioni 1:25.000:
▪ Serie 25 da rilievo aereo fotogrammetrico
▪ Serie 25DB da rilievo aereo fotogrammetrico e restituzione analitica o
derivante dalla CTR
CTR
Carta Tecnica Regionale: 1969 a seguito dell’istituzione delle regioni la competenza della cartografia
non militare viene affidata alle regioni.
Disponibili in formato RASTER o VETTORIALE
Base rilievi aereo-fotogrammetrici – inizialmente GAUSBOAGA/ED1950 riporta ante UTM, ora in
UTM/WGS84
16 Sezioni sono ricavate da foglio IGM numeri ordinati come i fogli (156 020) scala 1:10.000 ed
alcune a scala 1:5.000(CTC solo per aree urbane)
BDTRE
2007 - Base Dati Territoriale di Riferimento degli Enti – Database geotopografico
CARTE TEMATICHE
CODICE AMMINISTRAZIONE DIGITALE (L. 82/2005)
OPENDATA
TELERILEVAMENTO
Insieme di metodologie utilizzate per ottenere
informazioni relative ad oggetti, superfici posti
a distanza rispetto allo strumento del rilevatore.
Utilizzando luce, calore, onde radio.
Utilizza l’energia elettromagnetica.
Sensori attivi (Laserscanner, recuperano
dati dagli oggetti rilevati)
LIDAR (nuvola di punti)
RADAR
Sensori passivi (macchina fotografica, ha
bisogno della luce del sole
RISOLUZIONE SPETRALE (spettro elettromagnetico: è possibile distinguere i vati tipi di territorio
grazie al rilievo spettrale. A seconda della lunghezza d’onda.)
RISOLUZIONE GEOMETRICA (Pixel)
FIRMA SPETTRALE funzione che descrive la riflettività di un corpo in funzione della lunghezza d’onda
della radiazione incidente. La firma spettrale può essere determinata mediante analisi di laboratorio
(spettrometri).
SATELLITI
GEOSTAZIONARI (satelliti atmosferici) un'orbita geostazionaria (in inglese: Geostationary Earth
Orbit o GEO) è un'orbita circolare ed equatoriale situata a una altezza tale per cui il periodo di
rivoluzione di un satellite che la percorre, in particolare un satellite artificiale, coincide con il periodo
di rotazione della Terra. (metereologici)
ELIOSINCRONI: Si dice eliosincrona un'orbita geocentrica che combina altezza e inclinazione in
modo tale che un oggetto posto su quest'orbita, sorvoli ogni dato punto della superficie terrestre
sempre alla stessa ora solare locale. In questo modo l'illuminazione solare sulla superficie terrestre
risulta essere la stessa per ogni rivoluzione, cosa che aiuta l'osservazione essendo le condizioni di
luce grosso modo invariate orbita dopo orbita. Questi satelliti sono utilizzati per l’osservazione della
terra.
CORREZIONI GEOMETRICHE
Correzioni geometriche: servono ad eliminare deformazioni dovute al sistema di ripresa. Sono
indispensabili per la registrazione e mosaicatura di più immagini.
Cause:
• rifrazione atmosferica
• diversa velocità di scansione lungo una linea
• assetto della piattaforma su cui è installato il sensore
• Variazione di altezza della piattaforma
• Rotazione della terra durante la ripresa
Le trasformazioni geometriche vengono applicate tramite correzioni sistematiche, cambiamenti di
scala, rettificazioni. Come risultato si ha che ciascun pixel si trova in una nuova posizione, più
accurata.
GEOREFERENZIAZIONE
La rettificazione delle immagini o georeferenziazione è il processo di correzione che permette di
proiettare i dati telerilevati su di un piano conformemente ad un sistema di proiezioni cartografiche.
Consiste nel dare delle coordinate (reali o di mappa) ai pixel delle immagini.
Registrazione immagini: operazione che consente di ricondurre due o più immagini ad un unico
sistema, ovvero permette di rendere 2 immagini coincidenti l’una all’altra pixel per pixel
Nel processo di rettificazione occorre individuare dei punti di riferimento sull’immagine che
corrispondono a specifici elementi al suolo per i quali sono note le coordinate geografiche (GCP =
Ground Control Points )
Le coordinate possono essere rilevate a terra tramite un sistema GPS.
Tramite l’utilizzo di equazioni polinomiali, è possibile convertire le coordinate sorgenti
dell’immagine in quelle geografiche.
Le immagini si dicono Geocodificate quando hanno subito una correzione radiometrica e
geometrica.
STRUMENTI PER MISURARE
DISTANZE: Longimetri (Bindelle), filo a piombo, squadro, Distanziometro elettronico
ANGOLI: Teodoliti, tacheometri composti da trepiede, basetta, piombo ottico, collimatore, alidada,
livella sferica
STAZIONI TOTALI misurano tutto.
RADDRIZZAMENTO ED ORTOPROIEZIONE
FOTOGRAMMETRIA
Tecnica di rilievo di dettaglio che consente di ottenere informazioni metriche (forma e posizione) di
oggetti tridimensionali (territorio, edifici, oggetti) mediante interpretazione e misura di immagini
fotografiche (tradizionali o digitali).
L’inizio della storia della fotogrammetria può essere considerata coincidente con l’opera di
Leonardo da Vinci (1452-1519). I suoi studi di geometria, ottica, meccanica e la sua fervida intuizione
consentirono di dimostrare graficamente nel 1492 i principi della proiezione ottica.
A lui si devono anche la progettazione dei primi strumenti per la costruzione delle lenti.
Può essere: TERRESTRE o AEREA
Fasi del rilievo fotogrammetrico:
• Piano di volo: pianificazione delle riprese e delle operazioni topografiche a terra
• Acquisizione: operazioni di presa delle immagini fotografiche, effettuate con opportune camere
fotogrammetriche
• Appoggio: operazioni per la determinazione dei punti di appoggio necessari per l'orientamento
• Orientamento: operazioni per la determinazione dei parametri che consentono di posizionare i
centri di presa e i fotogrammi con la stessa posizione nello spazio che avevano al momento della
presa
• Restituzione: operazioni che consentono di effettuare misure sul modello dell’oggetto ricostruito,
utilizzando strumenti detti restitutori in grado di produrre come risultato finale un disegno, un
insieme numerico di coordinate o un’immagine raddrizzata/ortoproiettata
• Ricognizione: operazione sul terreno, per verificare e integrare la restituzione con osservazioni da
terra (sgrondatura)
• Editing: riporto della ricognizione e strutturazione delle informazioni nei formati di consegna
PIANO DI VOLO DELLA FOTOGRAMMETRIA
Affinché gli stessi punti dell’oggetto siano ripresi in due fotogrammi consecutivi, (principio basilare
della fotogrammetria) è necessario che questi presentino un’area di sovrapposizione in cui entrambi
contengano la stessa porzione di oggetto.
L’entità di questa porzione di oggetto, comune ai due fotogrammi consecutivi, rispetto all’intera
parte di oggetto rappresentato nei fotogrammi, viene detta ricoprimento longitudinale.
La condizione precedente è strettamente soddisfatta quando il ricoprimento longitudinale ha il
valore di =0,5 50%).
Ciò significa che metà della parte di oggetto ripreso in un fotogramma, è ripreso anche nel
fotogramma successivo.
Tuttavia, per evitare il rischio che alcuni punti siano visibili in un solo fotogramma, si usa un valore
maggiore del ricoprimento: =0,6 0,7 (60% 70%) in relazione alla configurazione geometrica
dell’oggetto.
Nella presa aerea le camere sono collocate sull’aereo in modo che il loro asse si mantenga il più
possibile verticale e rivolto verso il basso per riprendere il terreno (presa nadirale). Per soddisfare il
principio basilare della fotogrammetria è necessario che ogni generico punto A del terreno sia
ripreso almeno da due fotogrammi consecutivi.
ORIENTAMENTO INTERNO, RELATIVO E ASSOLUTO IN FOTOGRAMMETRIA
Devo riportare i fotogrammi nella medesima condizione che avevano nel momento della presa.
TRIANGOLAZIONE AEREA
La triangolazione aerea è il metodo tradizionale per determinare l’orientamenti esterno di un
blocco di fotogrammi.
Per “triangolazione”(T. A.) aerea si intende quel procedimento analitico che consente
l’orientamento esterno simultaneo di un blocco di fotogrammi, vincolando le posizioni relative
grazie a punti di legame. I punti di legame (detti anche Tie points) sono punti comuni a due o più
fotogrammi e di coordinate oggetto incognite. L’orientamento esterno con la triangolazione aerea
consente di ridurre drasticamente il numero di punti fotogrammetrici di appoggio necessari.
Esistono vari modelli analitici di T.A., come il modello Bundle Adjustment (a stelle proiettive).
ACQUISIZIONE FOTOGRAMMI
L’assetto delle camere è sempre pseudo-nadirale ossia tale che siano piccole le rotazioni relative tra
gli assi dei sistemi di riferimento immagine e oggetto. Quando si deve rilevare un’area relativamente
vasta, si acquisiscono fotogrammi per strisciate, con un ricoprimento longitudinale (tra fotogrammi
adiacenti) di circa il 60%, e ricoprimento trasversale (tra strisciate adiacenti) di almeno il 30%.
L’insieme delle strisciate tra loro connesse è chiamato blocco. Il volo deve essere eseguito in
funzione di certe grandezze di interesse (quota di volo, scala media dei fotogrammi, ricoprimento
longitudinale e trasversale, base, numero dei fotogrammi per strisciata, interasse fra strisciate,
intervallo di scatto), a partire dalla scala carta che si vuole ottenere. Ciò comporta un progetto
preliminare del piano di volo.
ORIENTAMENTO FOTOGRAMMI
Per effettuare misure fotogrammetriche è necessario conoscere posizione e assetto della camera
nell'istante in cui ha acquisito ogni fotogramma: la posizione del centro di presa: 3 coordinate
l'orientamento della camera: 3 angoli All'insieme dei 6 parametri si dà il nome di orientamento
esterno
ORTOFOTO
Una ortofoto o ortofotografia è una fotografia aerea che è stata geometricamente corretta (cioè
che ha subito procedimento di ortorettifica) e georeferenziata in modo tale che la scala di
rappresentazione della fotografia sia uniforme, cioè la foto può essere considerata equivalente ad
una carta geografica.
Rilievi aerofotogrammetrici programmati e ripetuti sulla stessa area permettono di elaborare
ortofoto nel tempo che possono essere analizzate cronologicamente per valutare, ad esempio, il
peggioramento di una frana, per studiare l’assetto e le mutazioni vegetazionali di un’area rurale,
per la pianificazione urbanistica e territoriale del territorio, per lo studio dell’erosione dei litorali e
l’evoluzione della linea di riva, per supporto all’agricoltura, per analisi idrauliche ed idrologiche
come lo spostamento dei meandri fluviali…
SCANSIONE AEREA
La tecnologia laser scanner sostituisce il rilievo fotogrammetrico classico.
Si utilizzano elicotteri o droni, e vengono restituite due tipi di immagini digitali 3D:
DSM – superficie intercettata per prima (foglie, tetti, etc)
DTM – superficie suolo
Si esegue tramite falciate o strisciate ed ha sue dispositivi che consentono la localizzazione: GPS siu
aereo e su terreno e IMU che orienta il sistema durante la scansione.
TELECAMERE OBLIQUE IN FOTOGRAMMETRIA
Da alcuni anni la realizzazione di immagini aeree oblique è una tecnologia aerea riscoperta. Utilizzata
negli anni 40 e 50 del secolo scorso da aerei da rilevamento a fine bellico, consentivano di rilevare
con velocità e con altezze molto limitate, in modo da rendere invisibili gli aerei dai radar, porzioni di
territorio da orizzonte a orizzonte.
L’industria bellica fotogrammetrica ebbe anche dall’Italia un grande impulso con la costruzione di
restitutori fotogrammetrici di camere panoramiche appunto, realizzati dalla OMI e rivenduti in
numeri massivi agli Stati Uniti.
Considerato uno dei più importanti sviluppi nel campo fotogrammetrico e una grande fonte di
informazioni geografiche complementari alle opinioni tradizionali verticali, gli attuali sistemi multicamera con camere oblique stanno rapidamente maturando e con essi l'espansione del mercato
della tecnologia insieme con i possibili servizi di fotogrammetria.
A causa delle grandi serie di dati da camere oblique, che comportano cambiamenti di scala e di
illuminazione o più occlusioni, le procedure di elaborazione automatizzate sono obbligatorie oggi
per un uso efficiente dei sistemi obliqui.
EuroSDR ha avviato un'attività sui sistemi di camere oblique e propone il seguente questionario per
due scopi principali:
- Evidenziare le potenzialità dei sistemi di telecamere obliqui per scopi di mappatura e modellazione.
- Raccogliere dati tecnici e informazioni di sistemi di camere oblique e relativo software.
Possibilità di vedere non solo il tetto, ma anche le facciate delle case
GOOGLE EARTH
CATASTO X CONTROLLI AGEA
TEORIA DELLE MISURE
Ogni strumento di misura possiede specifiche caratteristiche:
- Sensibilità/accuratezza
- precisione
Misure possono essere:
- dirette
- indirette
- dirette condizionate
- indirette con esuberanza
Gli errori di misura possono essere distinti in:
- ERRORI GROSSOLANI: sono dovuti ad errori di grande (blunders) o media entità (outliers), in
fase di misurazione o registrazione dei dati e influenzano le misure in modo difficilmente
prevedibile. Possono essere individuati mediante il confronto tra misure ripetute o
l’esecuzione di misure condizionate e indirette.
- ERRORI SISTEMATICI: dovuti a difetti dello strumento. (TARATURA) Sono determinati dalle
caratteristiche dello strumento di acquisizione o dello stimatore e influenzano le misure
secondo una legge costante. Possono essere eliminatati grazie alla conoscenza delle leggi che
li determinano, che dipendono dalle caratteristiche dello strumento o dello stimatore
utilizzato.
- ERRORI ACCIDENTALI: di lieve entità, dovuti a cause non controllabili. Influenzano le misure in
modo casuale, all’aumentare del numero di misure il loro valore tende a stabilizzarsi. Non
possono essere eliminati, ma si può stimare la loro entità e come variano al variare dei dati
esaminati.
La variabile statistica è descritta da tutti i suoi valori argomentali (ma il nostro cervello non
ragiona per Tabelle). Abbiamo quindi bisogno di:
• Rappresentazione grafica
• Parametri sintetici:
• MODA: è quel valore argomentale per cui è massima la frequenza
• MEDIANA: è quel valore argomentale che divide l’istogramma in due aree uguali (50.o
percentile)
• MOMENTI: si definisce Momento k-esimo rispetto al polo q (tipicamente 0) di una variabile
statistica a una dimensione la seguente espressione
I Momenti più significativi che descrivono una variabile statistica sono i seguenti:
Momento di I grado: MEDIA
Momento di II grado: VALORE QUADRATICO MEDIO
IL SISTEMA GPS
Che cos’ è il GPS Un sistema di posizionamento estremamente preciso Creato e gestito dal
Ministero della Difesa Americano Nato per esigenze Militari Sviluppato in previsione delle
potenziali applicazioni civili Basato su una costellazione di satelliti artificiali
Dati storici del GPS Il sistema è in continua evoluzione dal 1973 Il primo satellite è stato lanciato
nel 1978 La costellazione è stata ultimata nel 1994 Una nuova generazione di satelliti (Blocco IIR)
sta rimpiazzando quelli del blocco I e II Il tutto è gestito dal DoD (Dipartimento della Difesa
Americano)
Il Sistema GPS E’ costituito da 3 parti Il segmento SPAZIALE Il segmento di CONTROLLO Il segmento
UTENZA
Il segmento spaziale 24 Satelliti orbitanti Orbite circolari su 6 piani orbitali paralleli inclinati di 55°
rispetto al piano equatoriale 4 satelliti equidistanti su ogni piano orbitale Orbite molto alte altezza
20.200 Km periodo di rivoluzione 11 ore 58 minuti l’ altezza fornisce maggiore precisione e sicurezza
Il segmento di controllo 4 Stazioni di monitoraggio a terra Diego Garcia Ascention Island Kwajalein
Hawaii
Il segmento utenza Utilizzatori ai fini della navigazione area, marittima e terrestre Utilizzatori per
applicazioni geodetiche e topografiche
Precisione: tra 10m e pochi mm
Costi: economici
Tempi: velocissimo, istantaneo
Vantaggi: non ostacolato dal meteo
Il GPS è un sistema di posizionamento
realizzato e gestito dal dipartimento della
difesa USA.
Costellazione di satelliti artificiali che
trasmettono segnali radio codificati che
consentono di ricavare la distanza tra
satellite e terra.
Innovazione per il rilievo del territorio nato
negli anni ’60 come sistema militare, poi nel
1991 affiancato da un sistema per civili.
GLI ERRORI DEL GPS
TECNICHE DI MISURA DEL GPS
DIFFERENZA TRA GPS ASSOLUTO E DIFFERENZIALE
Posizionamento assoluto prevede un solo ricevitore al quale sono agganciati 4 satelliti, usato per
navigazione ma non in topografia.
Nel posizionamento differenziale GPS (DGPS, Differential GPS) si determina la posizione di uno o più
ricevitori (rover), solitamente in movimento, rispetto a quella di un altro di riferimento (master),
posto su un vertice di coordinate note con una certa accuratezza. Il principio alla base di questa
tecnica è il calcolo delle correzioni degli pseudorange (PRC, PseudoRange Correction) e delle loro
variazioni nel tempo (RRC, Range Rate Correction) da parte della stazione di riferimento ed il
successivo invio al ricevitore mobile per la correzione di tali errori che possono essere considerati
comuni tra le stazioni.
METODOLOGIE DI MISURA DEL GPS
INCOGNITA TEMPORALE DEL GPS
La determinazione della posizione di un punto con il sistema GPS si basa sulle misure di distanza fra il
ricevitore e un certo numero di satelliti. Poiché la posizione nello spazio fisico è individuata da 3 coordinate,
è necessario misurare simultaneamente le distanze da almeno 3 satelliti, di cui sia nota la posizione. Poiché
inoltre, come si vedrà, è necessario utilizzare le osservazioni per sincronizzare la scala dei tempi del ricevitore
con quella dei satelliti, occorre introdurre un'incognita tempo accanto alle coordinate del punto nelle
equazioni di osservazione, e di conseguenza devono essere almeno 4 i satelliti da cui vanno misurate le
distanze.
IMPOSTAZIONE DEL PROBLEMA GPS
CARTOGRAFIA CATASTALE
Il catasto in Italia è il registro dei beni immobili siti nel territorio dello Stato.
Ha valore non probatorio, è ad estimo indiretto, geometrico, particellare, ed è suddiviso in catasto dei
terreni e catasto dei fabbricati. Tuttavia in alcuni comuni italiani delle province
di Trieste, Trento, Gorizia, Bolzano, Belluno, e Udine, per motivi storici, vige il cosiddetto "catasto
tavolare" ereditato dalla amministrazione austro-ungarica.
La prima norma dell'Italia unita al riguardo, la legge 14 luglio 1864, n. 1831 destinata ad essere in vigore
sino al 1867, che tentò di definire l'imposta fondiaria nel neonato regno, introducendo una imposizione,
basata sulle superfici anziché sulla loro redditività. Successivamente fu emanata la legge 1º marzo 1886,
n. 3682, sulla perequazione fondiaria, che disponeva l'istituzione di un catasto allo scopo di calcolare le
imposte, con l'adozione del sistema di rappresentazione cartografica di Cassini-Soldner.
Nell'anno 1901 nasce nell'ambito del Ministero delle finanze la Direzione Generale del Catasto e dei
Servizi Tecnici, e con la legge 7 luglio 1901, n. 321, fu introdotto il tipo di frazionamento. Venne poi
approvato con R.D. 8 ottobre 1931, n. 1572 il testo unico delle leggi sul nuovo catasto, seguito dal
regolamento di cui al R.D. 8 dicembre 1938, n. 2153 (regolamento per la conservazione del catasto
terreni). Con essi fu introdotta la separazione tra catasto terreni e catasto fabbricati. Il catasto dei
fabbricati venne però successivamente istituito con la legge 11 settembre 1939, n. 652 e nel 1940 fu
adottata la proiezione di Gauss-Boaga, inizialmente per alcune registrazioni geodetiche locali, poi per la
cartografia generale. Con la legge n. 1043 del 17 agosto 1941.
Nel secondo dopoguerra il catasto conosce molte riforme, ad esempio la legge 28 febbraio 1960, n. 68
ammise l'amministrazione del catasto negli organi cartografici dello Stato e con la legge 1º ottobre
1969, n. 679 fu introdotto il "tipo mappale". Negli anni ottanta il materiale cartaceo del vecchio catasto
venne informatizzato e digitalizzato. Il progetto che durò alcuni anni, a cura della Sogei che aveva vinto
la gara, portò alla installazione sul territorio nazionale di 93 centri di elaborazione dati, (uno per ogni
capoluogo di provincia) contenenti le mappe e le informazione relative alla provincia.
Negli anni 2000 l'accesso alle informazioni è stato reso possibile via internet, sia per soggetti
interessati, sia pubblici che privati.
Il catasto terreni ha finalità fiscali, civili e giuridiche.
Vengono calcolati per ogni immobile due redditi: reddito dominicale e reddito agrario (funzione fiscale).
Nel catasto ordinario, infatti, le schede relative alla conservazione del catasto fabbricati sono "intestate"
ai possessori, non ai proprietari dei beni. Il passaggio di proprietà (funzione civile), per acquisto o
successione, di un terreno o immobile viene registrato subito alla locale conservatoria, dopo alcuni
mesi al catasto. Vengono inoltre stabiliti i diritti reali di godimento (funzione giuridica) che, ad esempio,
possono essere un usufrutto.
Il Catasto raccoglie le informazioni essenziali su tutti i beni immobili presenti in Italia. Ogni immobile è
identificato da due o, talvolta, tre numeri (cosiddetti identificativi catastali)
detti foglio, particella (o mappale) ed, eventualmente, subalterno.
Il territorio di ogni Comune italiano è rappresentato su dei fogli di carta, detti fogli di mappa, numerati
progressivamente (quindi ogni Comune possiede il foglio 1 e poi a seconda delle dimensioni ci possono
essere il 2, il 3, ecc. fino a che l'intera superficie municipale sia interamente disegnata).
Tutti gli appezzamenti di terreno contenuti in ogni foglio vengono ulteriormente numerati sempre a
partire da 1. Queste porzioni di superficie vengono denominate particelle o mappali.
Talvolta i mappali contengono dei fabbricati; in tal caso, poiché in un singolo appezzamento di terreno
ci possono essere porzioni di fabbricato non appartenenti allo stesso proprietario (ad esempio in un
condominio), queste particelle possono essere divise in più unità (che generalmente si sviluppano in
verticale e quindi non sono rappresentate sulla mappa) alle quali viene assegnato un terzo numero
detto subalterno.
Ad ogni unità immobiliare identificata come esposto fanno capo una serie di informazioni obbligatorie:
•
•
•
Categoria (per i fabbricati), Qualità (per i terreni): descrivono la tipologia dell'immobile. Ad
esempio villa, villino, autorimessa, prato, vigneto, ecc.;
Superficie catastale: superficie dell'immobile determinata secondo criteri dettati dalla legge;
Rendita: essa è il guadagno medio presunto che si dovrebbe ottenere dall'immobile. I
terreni posseggono due rendite: il reddito dominicale, legato al possesso del bene in sé e
per sé, ed il reddito agrario, il quale spetta a chi sfrutta commercialmente l'appezzamento.
Inoltre vi possono essere anche delle informazioni facoltative:
•
•
Sezione urbana: porzione di Comune, come ad esempio un rione;
Zona censuaria e Microzona: porzioni di Comune che si differenziano dal resto del territorio.
Infine il Catasto registra anche le quote di proprietà e di titolarità di altri diritti reali.
DEFORMAZIONI CARTOGRAFICHE
APPUNTI VARI