ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE. Le carte geografiche. Le chiavi della città

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1 ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE Le carte geografiche Le chiavi della città

2 In copertina CARTA GEOMETRICA DELLA TOSCANA Incisione su rame di G. Pozzi e G. Maina, su disegno di V. Angeli. È derivata dalla carta di G. Inghirami. Data: 1839 Scala: 1:

3 Assessorato all Educazione Direzione Istruzione Interventi Educativi Le chiavi della città anno scolastico 2010/2011

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5 Le chiavi della città anno scolastico 2010/2011 ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE Le carte geografiche A cura del Coll. Cart. Alberto BRACCESI Revisionato dal Direttore della Scuola Superiore di Scienze Geografiche Col. Paolo BASSOLI Autorizzato dal Comandante dell Istituto Geografico Militare Gen. D. Antonio DE VITA

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7 PRESENTAZIONE Assessore all Educazione Rosa Maria Di Giorgi I

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9 PREFAZIONE Il testo nasce da un accordo tra l'assessorato alla Educazione del Comune di Firenze e l'istituto Geografico Militare che, nel collaborare alla realizzazione di un importante volume, offre l'opportunità di contribuire alla formazione dei ragazzi fiorentini delle scuole elementari e medie, giovani attori che certamente svolgeranno un ruolo significativo per il futuro del capoluogo toscano, attraverso un percorso illustrativo sulle modalità di costruzione degli elementi cartografici effettuato utilizzando un linguaggio di base e tecnico appropriato alla loro età. Il principale obiettivo dell'istituto Geografico Militare, che ho il privilegio di comandare, è stato quello di contribuire alla realizzazione di un testo che illustri in maniera chiara argomenti, quali la definizione della forma e misura della Terra e la sua rappresentazione sul piano cartografico, ma tracci anche la storia di Firenze attraverso l'illustrazione di carte sia storiche che di recente produzione, conservate negli archivi dell'istituto. Con l'ausilio di carta topografica e bussola gli studenti potranno quindi percorrere le strade del centro storico riconoscendo i particolari topografici caratteristici della città. Questa collaborazione rinnova e consolida i profondi legami dell'istituto con la cultura e la storia di una città sua sede stanziale da ben 138 anni. L'Ente venne, infatti, costituito a Firenze nel 1872 con il nome di Istituto Topografico Militare e collocato in Via Cesare Battisti, attuale sede centrale, dove aveva riunito le tradizioni e le esperienze degli omologhi uffici cartografici degli Stati preunitari, per assumere, dieci anni dopo, l'attuale denominazione di Istituto Geografico Militare. La capitale toscana si caratterizzò per un contesto scientifico e culturale particolarmente vivo al quale l'istituto partecipò contribuendone fattivamente allo sviluppo. L'Istituto Geografico Militare, Ente di sostegno dell'esercito Italiano ed Organo Cartografico dello Stato, conserva con la consueta diligenza e senso di responsabilità una grande quantità di strumenti topografici, geodetici e di misura, documenti cartografici, libri, atlanti: un ingente patrimonio di preziose testimonianze storicoscientifiche, custodite in modo omogeneo e messe a disposizione della cittadinanza sin dal 1938 con l'apertura al pubblico degli spazi storico - museali. III

10 Il contributo didattico dell'istituto Geografico Militare alle "Chiavi della Città" è basato, per l'appunto, sulla sua storia, sui preziosi strumenti custoditi e sulle qualificate conoscenze acquisite nella rappresentazione del territorio in oltre un secolo di esperienza, in campo teorico e pratico. Rappresentazione concepita non solo come strumento operativo, ma anche quale perno di sviluppo civile e industriale nazionale, nell'intento di concorrere allo sviluppo politico e economico dello Stato italiano. Sono particolarmente lieto di sottolineare, inoltre, che il progetto coinciderà con il 150 anniversario dell'unità d'italia che ha visto l'istituto Geografico Militare fornire, con la sua attività ed il suo impegno, un importante contributo alla coesione delle realtà geografiche del Paese ed alla consapevolezza dell'identità nazionale. Spero vivamente che questo testo, frutto di un sinergico sforzo tra due prestigiosi Enti fiorentini nell ambito del progetto "Le Chiavi della Città", costituisca prezioso ausilio per la diffusione della cultura italiana e geografica all'interno delle scuole e, attraverso il ricercato utilizzo di parole per quanto possibile semplici e chiare, ma non per questo meno efficaci, attiri l'interesse e la curiosità dei futuri protagonisti della vita cittadina, nel momento più delicato e importante della loro formazione. Il Comandante dell'istituto Geografico Militare Gen. D. Antonio DE VITA IV

11 INDICE 1. RAPPRESENTAZIONE DELLA TERRA pag Moti principali pag Forma della Terra pag Disegno della Terra pag Riferimenti geografici pag Paralleli e meridiani pag Reticolato geografico pag Coordinate geografiche di alcune località italiane pag Fusi orari pag Carte geografiche pag Segni convenzionali e scala delle carte geografiche pag Punti cardinali pag Costruzione delle carte geografiche pag Deformazioni pag Geometria delle carte pag Cartografi fiorentini pag Rilievo topografico pag Visione stereoscopica pag Satelliti per la cartografia: il sistema GPS pag Come funziona il GPS pag. 35 V

12 2. L ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE pag Carte dell Istituto Geografico Militare pag Carta topografica d Italia Serie 25 pag Carta topografica d Italia Serie 25 DB pag Carta topografica d Italia Serie 50 e 50/L pag Carta topografica d Italia Serie 250 pag Carta il Mondo 1404 Serie 500 pag Carta il Mondo 1404 Serie 1301/1 pag Plastici in resina vinilica pag Immagini da aereo pag Elementi geodetici pag FIRENZE NELLA CARTOGRAFIA STORICA pag Storia delle mura di Firenze pag Porte della città di Firenze pag FIRENZE ROMANA LETTURA E INTERPRETAZIONE DI UNA CARTA TOPOGRAFICA pag Nascita di Firenze pag Foro romano e il Tempio Capitolino pag Acquedotto romano pag Terme pag Terme di Capaccio pag Terme Capitoline pag Calidarium della Pagliuzza pag Grandi terme pag Terme di Piazza San Giovanni pag Fullonica di Piazza della Signoria pag Anfiteatro romano pag Teatro romano pag. 71 VI

13 5. RAPPRESENTAZIONE DI FIRENZE NELLE CARTE CONSERVATE ALL ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE pag Fiorenza Matteo Florimi pag Florentia Pulcherrima Etruriae Civitas pag Pianta della Città di Firenze 1783 pag Pianta della Città di Firenze 1808 pag Pianta Topografica e Veduta Generale della Città di Firenze pag Pianta Geometrica della Città di Firenze pag Pianta della Città di Firenze 1855 pag Pianta della Città di Firenze 1865 pag Piano Regolatore di Firenze pag Firenze e dintorni pag Firenze e dintorni - Particolare pag. 84 VII

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15 1. RAPPRESENTAZIONE DELLA TERRA La cartografia è la scienza della rappresentazione della superficie terrestre così come ci appare percorrendola. Per poterla rappresentare è necessario conoscere la sua forma e le sue dimensioni. La Terra è un corpo celeste dinamico che si muove nello spazio compiendo alcuni movimenti caratteristici denominati moti. Movimenti che sulla superficie terrestre determinano dei fenomeni molto importanti per la vita nel pianeta. 1.1 Moti principali Moto di rotazione. La Terra ruota su se stessa in senso antiorario (da Ovest verso Est), attorno ad un asse inclinato di 23 5 e passante per i poli Nord e Sud. La durata della rotazione della Terra è di circa 24 ore (giorno) e da questo moto derivano l'alternanza del giorno e della notte e l'apparente movimento del cielo. inizio Giorno siderale Il periodo di rotazione corrisponde alla durata del giorno e si distingue in: giorno siderale o periodo di rotazione siderale, il tempo che un pianeta impiega per ritrovarsi nella stessa posizione rispetto alle stelle; giorno solare, il tempo che un pianeta impiega per ritornare nella stessa direzione rispetto al Sole. Giorno solare Il giorno solare dura mediamente quattro minuti in più rispetto al giorno siderale. Dopo aver compiuto una rotazione di 360 intorno al proprio asse in 23h 56m 04s, la Terra deve ruotare di un altro piccolo angolo per ritornare nella stessa direzione rispetto al Sole, perché nel frattempo si è spostata lungo l'orbita che percorre intorno ad esso; per farlo impiega circa quattro minuti. 1

16 Moto di rivoluzione. Il moto orbitale che il nostro pianeta compie attorno al Sole in un arco di tempo pari a 365,25 giorni (anno solare), avviene secondo una traiettoria di forma ellittica (ovale) che porta la terra ad una distanza variabile da un massimo di 152 milioni di km (afelio) ad un minimo di 147 milioni di km (perielio). Questo movimento realizza l alternarsi delle stagioni. La Terra percorre, come gli altri pianeti del sistema solare, un'orbita ellittica in senso antiorario intorno al Sole che occupa una posizione decentrata rispetto al centro dell orbita, e raggiunge il perielio (il punto dell'orbita caratterizzato dalla minima distanza dal Sole) all'inizio di gennaio e l'afelio (il punto di massima distanza) ad inizio luglio. L'alternarsi delle stagioni non è dovuto al variare della distanza dal Sole ma all inclinazione dei raggi solari. Si osservi come nell'emisfero nord del pianeta la stagione calda coincide con il periodo di massima distanza dal Sole. I raggi del Sole colpiscono vari punti della Terra con inclinazione differente durante l arco dell anno. Se i raggi del Sole sono perpendicolari la zona illuminata sarà piccola e calda, se i raggi del Sole sono obliqui la zona illuminata sarà grande e il calore si disperderà in una superficie più ampia. Durante l anno cambia il rapporto fra le ore di buio e quelle di luce. L alternarsi della durata del giorno e della notte fa sì che sulla terra si avvicendino periodi caldi e freddi determinando le stagioni: inverno, primavera, estate e autunno. 2

17 Ogni stagione ha una durata di circa tre mesi. Nei giorni dell equinozio di primavera (20 o 21 marzo ) e dell equinozio d autunno (22 o 23 settembre), la durata del dì è uguale a quella delle notte per tutti i punti della Terra. In questi due giorni i raggi del Sole sono esattamente perpendicolari all Equatore. Il 20 o 21 giugno, il giorno del solstizio d estate, nella nostra metà del globo terrestre, il Sole a mezzogiorno raggiunge la massima altezza in cielo e in Italia i raggi del Sole arrivano quasi perpendicolari: la durata delle ore di luce supera quelle delle ore di buio. 1.2 Forma della terra L attrazione solare e i moti, insieme alla disomogenea consistenza della terra, hanno fatto assumere al pianeta la forma di una grande sfera irregolare schiacciata ai poli. 3

18 Questa grande sfera, irregolare e schiacciata ai poli, viene assimilata alla superficie che si otterrebbe prolungando la superficie media degli oceani sotto i continenti: il geoide. superficie della Terra superficie media degli oceani Il geoide non è una struttura semplice da rappresentare matematicamente, quindi, per la costruzione delle carte, si usa sostituirlo con una forma matematica di più facile espressione ma che allo stesso tempo si avvicini il più possibile alle reali dimensioni della terra. La figura utilizzata per rappresentare la superficie terrestre a fini cartografici è un ellissoide di rotazione. L ellissoide è una superficie chiusa generata dalla rotazione di un'ellisse attorno a uno dei suoi due assi. Se si taglia la superficie con piani perpendicolari all'asse di rotazione si ottengono solo circonferenze; se si taglia con piani paralleli all'asse di rotazione si ottengono ellissi uguali o simili a quella ruotata. 4

19 Terra Le misure della terra sono: Geoide Ellissoide Raggio equatoriale km Raggio polare km Lunghezza equatore km Lunghezza circolo meridiano km Superficie km Disegno della terra Il modo più immediato e semplice per rappresentare la terra è quello di disegnare sopra ad un globo la sua superficie. Il mappamondo è la rappresentazione immediata della terra in quanto su di esso sono riportati i continenti, gli oceani, i mari, i monti, i fiumi, i laghi, le città, le strade, ecc. ecc.. 5

20 1.4 Riferimenti geografici Per relazionare e quindi per individuare con esattezza la posizione reciproca sul mappamondo di continenti, paesi, città, monti, ecc., sono stati identificati sulla superficie terrestre dei punti di riferimento: l'equatore (che è la circonferenza che divide la terra in due parti uguali), il Polo Nord e il Polo Sud (che sono i punti dove l asse di rotazione terrestre incontra la superficie terrestre). Questi punti caratteristici, da soli, non sono sufficienti per individuare agevolmente la posizione di un qualsiasi punto sulla superficie terrestre. Sul mappamondo vengono disegnate altre linee orizzontali e verticali. Le linee orizzontali che dall Equatore si avvicinano ai poli si chiamano Paralleli, le altre, perpendicolari alle prime, che si riuniscono ai poli, dividendo la superficie in spicchi, sono chiamate Meridiani. L insieme di queste linee, paralleli e meridiani, si chiama reticolato geografico. L Equatore divide la terra in due emisferi: quello che contiene il polo nord si dice boreale o settentrionale, quello contenente il polo sud si dice australe o meridionale. Altri paralleli particolari, di lunghezza sempre minore a mano a mano che si procede dall'equatore verso i poli, sono, nell emisfero: a) boreale: il Tropico del Cancro; il Circolo polare artico; b) australe: il Tropico del Capricorno; il Circolo polare antartico. 6

21 1.5 Paralleli e meridiani Immaginiamo di disegnare sulla superficie della globo terrestre dei cerchi paralleli all equatore che, come sappiamo, è il cerchio più grande e importante e che «taglia» in due metà uguali la terra. I cerchi così disegnati sono sempre più piccoli fino ad arrivare al Polo Nord o al Polo Sud. Per identificare ciascuno di questi paralleli all Equatore è stato dato il valore, definito latitudine, di 0 (zero gradi), mentre a tutti gli altri paralleli (di solito si disegnano 180 paralleli: 90 a nord dell Equatore e altri 90 a sud dell Equatore), viene dato un valore che varia fra lo 0 (zero gradi), dell Equatore e i 90 (novanta gradi) dei poli. Se una nave, una città o qualsiasi altro punto si trova sull Equatore, si dice che ha latitudine 0º (zero gradi). La latitudine di una nave, di una città o di qualsiasi altro punto ti dice quanto quel punto è lontano dall Equatore. Ad esempio, Firenze ha latitudine 43º N (quarantatre gradi Nord), New York (Stati Uniti d America) ha latitudine 40º N (quaranta gradi Nord), Sidney (Australia) 33 S (trentatre gradi Sud), Lima (Perù) 12 sud (dodici gradi Sud). Il parallelo geografico è un cerchio minore parallelo al piano dell'equatore. I punti lungo un parallelo hanno uguale latitudine. 7

22 Sulla Terra sono disegnati degli altri cerchi passanti per i poli che si chiamano meridiani. Il meridiano più importante si chiama meridiano di Greenwich (perché passa dalla città di Greenwich, vicino a Londra) e ha longitudine 0º (zero gradi). Gli altri meridiani sono cerchi che tagliano anche loro la superficie della Terra e sono lunghi come il meridiano di Greenwich. Di solito si disegnano 360 meridiani: 180 a est del meridiano di Greenwich e 180 a ovest. La longitudine di una nave, una città o qualsiasi altro punto ti dice quanto quel punto è lontano dal meridiano di Greenwich. Ad esempio, Firenze ha longitudine 11º E (undici gradi Est), New York (Stati Uniti d America) ha longitudine 73º O (settantatre gradi Ovest), Sidney (Australia) 151 E (centocinquantuno gradi Est), Lima (Perù) 77 O (settantasette gradi Ovest). Esistono infiniti meridiani e per ogni punto della superficie della Terra (ad eccezione dei poli) passa uno e un solo meridiano, identificabile dalla longitudine corrispondente. La longitudine è convenzionalmente misurata come distanza angolare dal meridiano fondamentale di Greenwich. Il Sole è sulla verticale (che coincide con il filo a piombo) di un punto qualsiasi della superficie terrestre, a metà del periodo di tempo che va, per quel punto, dall alba al tramonto. Per questo il sostantivo meridiano deriva dal latino meridies che significa mezzogiorno. Attenzione i meridiani geografici non devono essere confusi con i fusi orari di cui diremo in seguito. Pur essendo simili sono utilizzati per due scopi specifici. 8

23 1.6 Reticolato geografico L insieme dei paralleli e dei meridiani costituisce il reticolato geografico, un insieme di linee immaginarie che consentono di individuare qualsiasi punto sulla superficie terrestre mediante i valori della latitudine e della longitudine. Conoscere la latitudine e la longitudine è molto importante, per esempio, per le navi in mezzo al mare: così si può sapere sempre dove si trovano esattamente. Per determinare con esattezza la posizione di un luogo sulla superficie terrestre, bisogna usare lo strumento delle coordinate geografiche: la latitudine e la longitudine. La latitudine è la distanza angolare di un punto dall'equatore, misurata in gradi (l'unità di misura dell'angolo). Alla misurazione si aggiunge l'indicazione Nord o Sud, a seconda che il punto si trovi nell'emisfero boreale (settentrionale) o australe (meridionale). La longitudine è la distanza angolare di un punto dal meridiano fondamentale di Greenwich, misurata in gradi (l'unità di misura dell'angolo). Alla misurazione si aggiunge l'indicazione Est o Ovest, a seconda che il punto si trovi ad oriente o ad occidente del meridiano fondamentale. 9

24 Leggi i gradi della latitudine o della longitudine alla quale si trovano questi punti geografici, dopo averli trovati sulla carta. città latitudine longitudine Firenze Roma Bari Aosta 1.7 Coordinate geografiche di alcune località italiane Località Latitudine Longitudine GREENWICH N E Ancona N E Bologna N E Bolzano N E Cagliari N E Catania N E Catanzaro N E Ferrara N E Foggia N E Forlì N E Genova N E La Spezia N E Latina N E Lecce N E Messina N E Milano N E Modena N E Napoli N E Novara N E Palermo N E Perugia N E Pescara N E Ravenna N E Reggio Calabria N E Reggio Emilia N E Sassari N E Savona N E Siracusa N E Taranto N E Torino N E Trieste N E Udine N E Venezia N E 10

25 1.8 Fusi orari Come abbiamo visto in precedenza la Terra compie una rotazione su se stessa in 24 ore, alternando il giorno con la notte. Questo vuole dire che, essendo rotonda, i vari punti della superficie terrestre sono diversamente esposti al Sole. Per misurare l ora nelle varie parti del pianeta, la Terra è stata suddivisa in 24 spicchi denominati fusi orari, come le ore del giorno. Questa suddivisione determina l ora di una località in base all'esposizione al sole, indicando quante ore sono passate dall alba e quante ore devono trascorrere per giungere al tramonto. Ed ecco spiegato il perché Capodanno arriva prima in Australia o perché se in Italia è sera negli Stati Uniti è ancora pomeriggio, o mattina. I fusi orari hanno l origine con il meridiano di Greenwich, che si chiama fuso orario zero, la loro numerazione aumenta spostandoci verso Est e diminuisce spostandoci verso Ovest. Quindi se a Greenwich (fuso orario zero) sono le 8,00, nel fuso che si trova più a est sono le 9.00 e in quello che si trova più a ovest sono le Attenzione, i fusi orari sono rappresentati come i meridiani da cerchi passanti per i poli e come i meridiani hanno origine da Greenwich, ma sono un sistema di riferimento autonomo: i meridiani indicano la longitudine di un punto, i fusi orari indicano l ora della località. I fusi orari una volta erano riferiti al Tempo medio di Greenwich (GMT), oggi sostituito dal Tempo Coordinato Universale (UTC) misurato con orologi atomici. Per sapere l ora corrispondente in una qualsiasi località della Terra rispetto a Firenze devi, se questa è a est, spostare avanti le lancette del tuo orologio di tante ore quanti sono i fusi orari che la separano da Firenze, mentre se è a ovest devi sottrarre dal tuo orologio tante ore quanti sono i fusi orari che la separano da Firenze. 11

26 1.9 Carte geografiche Oltre che sul mappamondo noi possiamo rappresentare la Terra, o porzione di essa, anche su di un foglio di carta. Se il foglio di carta rappresenta grandi porzioni della superficie della terra viene chiamato carta geografica. Le carte geografiche possono rappresentare diverse parti del territorio: alcune mostrano tutto il mondo, altre soltanto una parte di esso (continenti, stati, regioni ). 12

27 Il libro che raccoglie i disegni della Terra si chiama Atlante e contiene tante carte geografiche sulle quali sono stati rappresentati fiumi, monti, mari e coste, confini di nazioni e posizione delle diverse città. Il primo atlante, Theatrum Orbis Terrarum fu pubblicato ad Anversa nel 1570 da Abraham Ortelius. La maggior parte delle carte contenute nel Theatrum Orbis Terrarum erano delle riproduzioni di altri autori. L atlante, preso nell insieme con le sue stupende tavole e il suo testo accurato, costituisce un monumento di rara erudizione che contribuì in modo determinante alla divulgazione delle conoscenze geografiche. 13

28 Oltre alla carta geografica esistono diversi tipi di carte: la pianta; la carta topografica; e la carta corografica. Per raggiungere il luogo di un appuntamento, per orientarsi durante una visita turistica o per una passeggiata in centro, le piante di città forniscono informazioni dettagliate per orientarsi con facilità indicando strade, piazze, monumenti, musei e altri luoghi d interesse. La pianta di Firenze, qui sotto riportata, è stata ridotta poche volte e ti fa vedere le sue strade, le sue piazze ed i suoi monumenti. Se vuoi visitare una città devi leggere una pianta. Negli altri tipi di carta la realtà è stata ridotta molte volte. Le carte che rappresentano piccole porzioni della superficie terrestre si chiamano carte topografiche, mentre la carta corografica è stata rimpicciolita moltissimo e mostra un intera regione geografica. Nella carta corografica di seguito riportata viene rappresentata la Toscana con le strade, le montagne, i fiumi e le città. 14

29 Secondo l estensione del territorio rappresentato le carte sono classificate: planisferi: quando rappresentano tutta la superficie obiettiva; mappamondi: quando rappresentano la superficie obiettiva su due emisferi; carte geografiche o generali: rappresentazione a piccolissima scala fino a 1: ; carte corografiche: rappresentazione alla scala da 1: a 1: ; carte topografiche: rappresentazione a media scala da1: a 1:5.000; mappe: scala da 1:4.000 a 1:1.000; piani o piante: da 1:500 a valori maggiori. 15

30 scala 1: scala 1: scala 1: scala 1: scala 1: scala 1:

31 1.10 Segni convenzionali e scala delle carte geografiche. Le carte sono utili perché ci accompagnano nei nostri viaggi illustrandoci le porzioni di territorio che percorriamo. Dovendo necessariamente essere maneggevoli, il territorio raffigurato su di essa viene disegnato più piccolo della realtà e i particolari sono rappresentati con simboli: segni grafici rappresentativi e intuitivi che richiamano alla mente il particolare rappresentato. Per utilizzare una carta geografica è importante saperla leggere e per farlo è necessario conoscere il significato dei simboli utilizzati per la rappresentazione del territorio. Questi simboli grafici, denominati segni convenzionali, sono riportati ai margini di ogni carta geografica. 17

32 Per utilizzare una carta è necessario, oltre alla conoscenza dei segni convenzionali, capire di quanto è stato rimpicciolito il disegno del territorio, cioè di quanto è più piccola la rappresentazione grafica rispetto alla realtà. Per far ciò si deve leggere la scala di riduzione che, al pari dei segni convenzionali, si trova di solito in fondo alla carta. Se in fondo alla carta trovi una scala che indica un rapporto, per esempio 1:10.000, questa è una scala numerica e indica che un centimetro misurato sulla carta (1:10.000) corrisponde a centimetri nella realtà (1:10.000). Se invece in fondo alla carta trovi una linea divisa in parti uguali con a lato del segno grafico dei numeri espressi in chilometri questa è una scala grafica e indica graficamente a quanto è uguale nella realtà un centimetro della carta. Nella figura che segue 2 centimetri sulla carta sono uguali a 1 chilometro nella realtà. Scala numerica 1: Scala grafica 1 km km 1.11 Punti cardinali. Da sempre gli uomini per non perdersi nei viaggi, osservavano con attenzione il territorio che li circondava per individuare punti precisi e di chiara identificazione che gli facilitassero l orientamento. Cercavano di scorgere particolarità di agevole riconoscimento da ricordare durante i loro spostamenti. Durante il giorno presero come guida il sole che vedevano sorgere la mattina e tramontare la sera sempre nello stesso posto. Durante la notte per orientarsi notarono che nella volta celeste vi era una stella, visibile ad occhio nudo, sempre ferma nel cielo che indicava la direzione del polo nord. Chiamarono questa stella polare che unitamente alle direzioni dell alba e del tramonto ha dato vita ai punti cardinali : il Nord (N) indicato dalla stella polare, il Sud (S) nella direzione contraria, l Est (E) dove vediamo alzarsi il Sole e Ovest (O o W) dove lo vediamo tramontare. Osservando il cielo anche tu puoi capire da quale parte stai andando se sei in viaggio. 18

33 Le carte geografiche, sia appese alla parete della classe o contenute in un libro di geografia, sono sempre disegnate con il nord in alto e quindi con l est a destra e l ovest a sinistra e in basso il sud. Conoscere queste parole e saperle usare è importante perché ti aiuterà anche a descrivere quello che studi. Ad esempio: se nella carta vedi che Firenze si trova sopra a Siena, devi dire: «Firenze è a nord di Siena». Nord, sud, est e ovest si chiamano punti cardinali. 19

34 Se vuoi, al posto dei nomi, puoi usare gli aggettivi che si riferiscono ai punti cardinali: Punto cardinale Parola usata dagli antichi aggettivo nord settentrione settentrionale sud meridione meridionale est oriente orientale ovest occidente occidentale Quindi, se nella carta vedi che la Calabria si trova nella parte bassa dell Italia puoi dire: «la Calabria si trova nell Italia del sud» o «la Calabria si trova nell Italia meridionale». 20

35 1.12 Costruzione delle carte geografiche Costruire carte geografiche vuol dire disegnare su un piano la superficie sferica della Terra, quindi rappresentare in uno spazio bidimensionale (descritto da due sole misure: la lunghezza e la larghezza) la complessità tridimensionale (descritta da tre misure: la larghezza, la lunghezza e l altezza) della superficie terrestre con i suoi paesaggi di montagna, collina e pianura; con i suoi fiumi, laghi e mari Deformazioni Le carte topografiche si possono definire come la rappresentazione piana, convenzionale, simbolica, di una certa estensione di territorio, raffigurata come se la guardassimo dall alto, idonea a riprodurre, mediante segni appropriati, i molteplici elementi presenti sul territorio, nei giusti rapporti di posizione reciproca. In estrema sintesi si tratta di schiacciare la superficie terrestre tridimensionale su di un foglio di carta, cercando di rendere le carte topografiche chiare, complete e precise. Trasferire la superficie sferica della terra su di un piano non è cosa semplice. Se noi paragoniamo la terra ad un pallone da calcio, la cui superficie sferica viene ottenuta unendo figure geometriche elementari quali pentagoni ed esagoni, una volta aperto e adagiato su di un piano si vedrà che i lati delle figure geometriche, uniti nella sfera, si distanziano fra loro. 21

36 Osserviamo ora un arancia che come forma meglio si avvicina a quella della terra, irregolare e rugosa. Incidendo la sua buccia e dividendola in parti uguali, verticalmente, partendo dal picciolo, che potrebbe essere il polo nord, si ottiene, una volta staccata dal frutto e aperta, l immagine che segue. Rovesciando la buccia e appiattendola su di un piano, otteniamo una figura che molto si avvicina alla forma che assumerebbero i meridiani una volta trasferiti su di una carta geografica. 22

37 Le immagine precedenti fanno capire come una superficie sferica portata sul piano si deforma separandosi inevitabilmente in spicchi o in parti più o meno regolari. Questo allontanarsi sul piano degli spicchi comporta alterazioni sulle reciproche posizioni geometriche, alterazioni che in cartografia si chiamano deformazioni. Le deformazioni possono essere: lineari, quando i punti della terra riportati sul piano si allontanano o si avvicinano fra loro; superficiali, quando le superfici si dilatano o si restringono, e angolari quando gli angoli misurati sulla carta sono più grandi o più piccoli di quelli misurati sulla superficie della terra. Le deformazioni sono molto evidenti e più chiare se all arancia-terra o al pallone- Terra sostituiamo un volto umano: ecco come apparirebbe deformato su una carta geografica. 23

38 1.14 Geometria delle carte Per la costruzione delle carte si utilizzano le regole della prospettiva centrale (geometria descrittiva) che permettano, attraverso costruzioni geometriche, di proiettare su di un piano oggetti bidimensionali e tridimensionali che conservino le stesse caratteristiche geometriche e dimensionali dell oggetto, e che siano misurabili riferendosi ad un rapporto predefinito fra le dimensioni dell oggetto e della sua rappresentazione (scala della carta). Per eseguire un disegno di prospettiva sono indispensabili tre elementi: l oggetto da mettere in prospettiva, nel nostro caso la terra con le sue montagne, colline e pianura, con i suoi fiumi, laghi e mari, con le sue città, borghi, paesi; il centro di proiezione, o punto di vista dell osservatore, dal quale si proiettano i raggi visuali che, nelle proiezioni cartografiche può essere il centro della terra, uno dei due poli geografici o un punto qualsiasi sulla superficie terrestre o esterno ad essa, anche all infinito; il piano prospettico, o quadro, che nel caso della cartografia è il piano della carta o della rappresentazione dove sono proiettati i raggi visuali formando l immagine da rappresentare. 24 Elementi di una prospettiva centrale: il cubo è l oggetto da rappresentare; l occhio è il centro di proiezione; l immagine si forma nel piano prospettico o quadro che in figura è rappresentato dal piano verticale.

39 Per contenere o rendere nulle le deformazioni, che renderebbero le carte geografiche e topografiche non più rappresentative della superficie terrestre, la costruzione della carta avviene utilizzando, come piani prospettici (quadri), superfici intermedie fra la sfera (Terra) e il piano (carta). Queste superfici sono il piano, il cilindro e il cono. Superfici che possono essere distese senza deformazioni su di un piano. 25

40 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Osserva, nelle figure che seguono, come sono rappresentati i continenti sulla carta geografica adottando come superficie di riferimento: Il piano: Il cilindro Prime Meridian!!! Arctic Circle!!!! Tropic of Cancer Equator International Date Line Tropic of Capricorn Antarctic Circle Il cono 26

41 1.15 Cartografi fiorentini All inizio della storia dell uomo, il territorio veniva descritto attingendo informazioni dalla visione diretta e, dove questa non poteva giungere, si ricorreva all immaginazione. Nel mondo classico non erano i geometri (misuratori di terra) ma i filosofi che si dedicavano alla pratica cartografica: Strabone riteneva che la geografia fosse una scienza derivata dalla filosofia. L Italia rinascimentale, che occupava un posto di primo piano nell evoluzione culturale dell Europa, nella produzione cartografica non rimase indietro. I cartografi italiani erano all avanguardia con una copiosa produzione di portolani e di carte corografiche generali. I nome di Magini, Gastaldi, Colombo, Vespucci, Caboto, Coronelli, e tanti altri, sono a pieno titolo ricordati nella storia della cartografia. A Firenze, patria del Rinascimento, operarono valenti cartografi che diedero vita ad una fiorente scuola cartografica. Ricordiamo di seguito: Paolo Toscanelli, astronomo e cosmografo fiorentino ( ), profondo conoscitore della geografia antica, apprese dai vescovi convenuti a Roma e poi, nel 1439, a Firenze per il Concilio, notizie molto precise sui loro paesi di provenienza che, confrontate con la geografia di Tolomeo e gli itinerari romani annotati (Antonini Augusti itinerarium), gli consentirono di compilare un mappamondo che illustrava la sua teoria dell esistenza di una conveniente via marittima all ovest della Spagna per raggiungere l oriente asiatico. Carta che presentò, nel 1474, al Re del Portogallo; Francesco Rosselli (ca ante 1527), pittore e incisore, nella sua bottega cartografica in Costa San Giorgio a Firenze, disegnò e incise, alla fine del Quattrocento, la Veduta della Catena: per la prima volta, la città veniva raffigurata nella sua interezza, senza scelte selettive di edifici e monumenti; Ignazio Danti ( ) fiorentino, cosmografo e matematico, eseguì una pregiata carta topografica degli Stati della Chiesa. In Firenze delineò le tavole geografiche sui pannelli degli armadi nell appartamento di Eleonora da Toledo in Palazzo Vecchio; Leonardo Ximenes ( ) fu, insieme a Ferdinando Morozzi ( ), protagonista dello sviluppo della cartografia nella seconda metà del Settecento, in grado di creare una scuola che avrebbe prodotto il capolavoro della cartografia italiana scientifica: la Carta Geometrica della Toscana ricavata dal vero nella proporzione di 1: di Giovanni Inghirami dell'osservatorio Ximeniano e stampata a Firenze nel

42 1.16 Rilievo topografico. La topografia (dal greco topos, luogo e graphein, scrivere) è la scienza che studia gli strumenti ed i metodi operativi che sono necessari per ottenere una rappresentazione grafica, più o meno particolareggiata, di una regione della superficie terrestre. Fino dall antichità l uomo ha sentito il bisogno di descrivere le forme del terreno, particolari, rotte marittime e quant altro gli fosse utile per i commerci e la sua vita. All inizio, molto tempo fa, disegnare delle carte geografiche era difficile. I cartografi (le persone che disegnano e studiano le carte geografiche) e i geografi (gli studiosi di geografia) guardavano con attenzione il territorio e poi disegnavano e descrivevano tutto quello che vedevano. Spesso dovevano fare dei viaggi molto lunghi per avere più informazioni e le carte non erano molto precise. Era difficile disegnare una carta soprattutto se si dovevano riportare molti particolari. Firenze Palazzo Vecchio: Ignazio Danti - Italia 28

43 Oggi il cartografo e il geografo hanno molti strumenti che li aiutano nel loro lavoro. Per esempio, possono usare le fotografie fatte da un aereo o da un satellite che può scattare fotografie 24 ore su 24. Grazie a queste fotografie si può osservare con attenzione il territorio, misurarlo nelle sue dimensioni e disegnarlo in una carta con molti particolari o analizzare le sue caratteristiche. fotografia presa da una camera fotografica montata su di un aereoplano(stereogramma) Il procedimento che viene utilizzato per il rilievo del territorio è la fotogrammetria, che consente di determinare metricamente forma e posizione di oggetti nello spazio, partendo da almeno due fotografie distinte che riprendono lo stesso oggetto. In fotogrammetria la visione del territorio da rappresentare è come quella che percepiamo quando guardiamo fuori dall oblo di un aereo in volo: oltre a vedere montagne e vallate vediamo la posizione reciproca degli oggetti (case, strade, fiumi, ecc.) presenti nell area che sorvoliamo e la loro altezza. 29

44 1.17 Visione stereoscopica provate a mettere una matita a 30cm dal vostro naso ora chiudete successivamente i due occhi, prima il sinistro e poi il destro osservate come la matita sia in posizione diversa rispetta al soggetto che guardate quello che vede l'occhio destro è diverso da quello che vede l'occhio sinistro è questo il principio per cui abbiamo la percezione delle distanze 30

45 Ciò che permette ai nostri occhi di percepire la distanza che intercorre fra noi e gli oggetti osservati è la visione binoculare. Gli occhi (occhio sinistro e destro a distanza di circa 6 cm. l'uno dall'altro) trasmettono alle retine due immagini diverse fra loro, il cervello elabora le informazioni provenienti dalle retine e crea l immagine dell oggetto sovrapponendo le due visioni e interpretando la differenza esistente fra le due immagini come profondità dell oggetto osservato. In altre parole, la percezione della lontananza viene data dalla diversità esistente fra le due immagini che si formano sulle retine dell oggetto guardato. distanza interpupillare distanza gatto distanza papera distanza passerotto In fotogrammetria per poter riprodurre l'effetto tridimensionale della visione binoculare viene creata una illusione ottica chiamata visione stereoscopica, per produrla è necessario disporre di due immagini del medesimo soggetto, riprese alla stessa distanza ma da due diversi punti di vista (paragonabili ai nostri occhi). Le immagini così create dovranno essere poi guardate con appositi ausili tecnici quali, ad esempio, i visori stereoscopici o gli occhiali 3D. Questa tecnica, non recente, viene utilizzata per la visione di programmi tridimensionali nei nuovi televisori 3D. 31

46 Schema di ripresa di fotografie da utilizzare per la costruzione di carte topografiche Due fotografie adiacenti che riprendono il terreno da rappresentare da due diversi punti di presa sono alla base della visione stereoscopica utilizzata in fotogrammetria per il rilevamento del territorio. In fotogrammetria non vengono impiegate solo immagini fotografiche tradizionali in bianco e nero o a colori, ma possono essere utilizzate anche le registrazioni delle misurazioni dell eco che proviene dal terreno quando questo è colpito da onde elettromagnetiche emesse da appositi strumenti che sorvolano la Terra, quali per esempio il radar. 32

47 Con queste informazioni, e grazie ai computer, i geografi creano un immagine dettagliata di porzioni della Terra. I satelliti che girano intorno alla Terra hanno dei sensori che captano le onde elettromagnetiche o le onde radar, onde che una volta trasmesse ad una stazione a terra sono utilizzate per avere delle immagini chiare e precise. Un tipo speciale di fotografia è la fotografia all infrarosso che permette di studiare le piante. Si usa una pellicola fotografica speciale che prende un colore diverso se le piante hanno molte foglie, se sono spoglie, se sono in fiore o a riposo. Più il rosso è vivo e più le piante stanno bene e hanno molte foglie. Il computer è uno strumento molto usato da cartografi e geografi nella costruzione delle immagini in base alle informazioni ricevute dai satelliti. Si può così disporre delle vedute di luoghi che è difficilissimo fotografare anche con gli aerei; inoltre, con le stazioni informatiche, è possibile correggere quelle immagini non chiare poichè alterate dalla presenza di nuvole o di smog, «cancellando» tutti gli elementi di disturbo che non ci consentono di ben osservare l area territoriale di interesse. 33

48 1.18 Satelliti per la cartografia: il sistema GPS. Fin dai tempi antichi, l'uomo ha sviluppato sistemi, i più possibili semplici ed affidabili, al fine di determinare sia la posizione del luogo della superficie terrestre in cui egli si trovava, sia la direzione verso cui si stava movendo. Senza dubbio le stelle hanno rappresentato per secoli il mezzo più intuitivo e sicuro per risolvere questo problema. Questo fino alla fine degli anni 70 cioè da quando è stato introdotto l uso del sistema GPS per la costruzione delle carte topografiche. Il GPS, acronimo di Global Positioning System, ossia Sistema Globale di posizionamento, è costituito da una costellazione di 28 satelliti che orbitano ad altissima quota attorno alla terra, paragonabili a delle stelle artificiali in sostituzione di quelle naturali utilizzate dall uomo per secoli. Il principio su cui si basa il sistema GPS è concettualmente molto semplice, come già si è detto, lo scopo del sistema è la determinazione della posizione di un qualsiasi punto della superficie terrestre con l ausilio dei satelliti. Per far ciò, il GPS calcola le distanze fra il punto ed un certo numero di questi satelliti, utilizzando a questo scopo il tempo di percorrenza di un radio messaggio emesso dagli stessi satelliti e captato da un ricevitore posto sul punto di cui si vuole determinare la posizione. 34

49 1.19 Come funziona il GPS Durante una scampagnata nel Chianti ci siamo persi e non sappiamo dove siamo: ai nostri occhi appare uno splendido complesso monastico di cui non conosciamo il nome. Per ritrovarlo sulla carta geografica che ci siamo portati al seguito chiediamo aiuto ad un viandante che ci dice "ti trovi esattamente a 63 Km da Pisa". Questa informazione la possiamo rappresentare sulla nostra carta con un cerchio con centro in Pisa e raggio di 63 km. Km 63 Pisa Quindi noi possiamo essere su uno dei punti che costituiscono la circonferenza visto che ogni punto si trova proprio a 63 Km da Pisa. Non essendo sufficiente sapere che si dista 63 km da Pisa, chiediamo aiuto ad un nuovo passante che ci dice: "ti trovi esattamente a 27 Km da Siena". Rappresentando graficamente anche questa informazione avremo che: Km 63 Pisa Siena Km 27 35

50 Con queste due informazioni sappiamo di essere in una località che dista 63 km da Pisa e 27 da Siena. Come si vede nella figura che precede ci sono solo 2 punti che soddisfano queste distanze. Per capire in quale dei due punti effettivamente ti trovi hai bisogno di una terza informazione. Km 63 Pisa Km 20 Badia a Passignano Firenze Siena Km 27 Un terzo passante ti dice che "ti trovi esattamente a 20 Km da Firenze". Disegnando la terza circonferenza con centro in Firenze e raggio di 20 km individui esattamente il punto, unico al mondo, che dista 63 Km da Pisa, 27 da Siena e 20 da Firenze: Badia a Passignano. Nell esempio che precede abbiamo determinato la posizione di un punto operando nel piano. Con il GPS, ovvero con il Sistema Globale di Posizionamento, la determinazione avviene nello spazio, quindi dovete immaginarvi delle sfere che intersecandosi identificano l esatta posizione del punto incognito. P 36

51 Firenze Pisa Km 20 Passignano Km 63 Siena Km 27 37

52 2. L ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE Nel 1865 si trasferì a Firenze, nuova Capitale d Italia, l Ufficio Tecnico di Stato Maggiore dell Esercito Italiano, l organo cartografico del nascituro Stato che aveva riunito in se i vari uffici cartografici esistenti nella maggior parte degli stati preunitari. Nel 1972 l Ufficio Tecnico di Stato Maggiore dell Esercito Italiano assunse la denominazione di Istituto Topografico Militare per poi diventare, nel 1882, Istituto Geografico Militare. A Firenze l Istituto Geografico Militare, continuando la tradizione degli stati preunitari che avevano conquistato una posizione di avanguardia nelle discipline connesse alla rappresentazione del territorio, iniziò il suo lavoro per dare al paese una rappresentazione cartografica del territorio nazionale uniforme e omogenea, utile alle esigenze sia civili che militari dell Italia. Di pari passo alla ingente e qualificata produzione, fin dalla sua fondazione l Istituto sviluppò, nel suo ambito, la ricerca scientifica e tecnologica. Oltre al vecchio sistema grafico numerico eseguito con la tavoletta pretoriana, dal 1885 iniziò, infatti, l'utilizzazione di un procedimento rivoluzionario messo a punto dall Ingegnere Geografo Pio Paganini che, nel 1878, riuscì a utilizzare la prospettiva fotografica come mezzo metrico per effettuare i rilievi topografici, metodologia che prese il nome di fotogrammetria terrestre. Sempre all Istituto, nel 1920, Ermenegildo Santoni, per la prima volta, utilizzò per il rilevamento del territorio fotografie riprese da aereo, perfezionando il procedimento fotogrammetrico che prese il nome di fotogrammetria aerea. Procedimento in uso anche oggi per la costruzione di carte topografiche. 38

53 2.1 Carte dell Istituto Geografico Militare. La Legge 2 febbraio 1960 n 68 decreta che l Istituto Geografico Militare è l Ente Cartografico dello Stato e ne stabilisce i compiti istituzionali che sono quelli di produrre e pubblicare la cartografia ufficiale dello Stato Italiano. L Istituto assolve questo compito producendo carte topografiche, corografiche, geografiche e carte speciali come piante di città. Di seguito vengono illustrate sommariamente le principali carte prodotte dall Istituto. 2.2 Carta topografica d Italia - Serie 25 La carta topografica viene compilata alla scala 1:25 000, delimita un territorio di circa 150 kmq e per rappresentare l intero territorio nazionale sono necessari 2298 elementi cartografici (carte topografiche) che si chiamano sezioni. Il contenuto informativo comprende le opere dell uomo, l idrografia, la vegetazione e l orografia con curve di livello equidistanti di 25 m. Sono riportati i confini di Stato, i limiti amministrativi regionali, provinciali e comunali. Oggi questa carta non viene più prodotta perché sostituita dalla serie 25DB. 39

54 2.3 Carta topografica d Italia - Serie 25 DB È del tutto identica come scala e contenuto informativo alla la carta topografica che precede. Si differenzia dalla Carta topografica d Italia - Serie 25 per il procedimento costruttivo che utilizza procedure informatiche per la sua produzione. Ricordati, abbiamo detto che la scala indica di quante volte è stato rimpicciolito il disegno del territorio, cioè di quanto è più piccola la rappresentazione grafica rispetto alla realtà. La scala 1: vuole dire che 1 centimetro misurato sulla carta corrisponde a centimetri sul territorio (4 cm sono rappresentativi alla scala 1: a 1 chilometro sulla superficie terrestre). 40

55 2.4 Carta topografica d Italia - Serie 50 e 50/L La carta, compilata alla scala 1: è derivata dai rilievi alla scala 1:25 000, descrive il territorio nazionale in 636 elementi cartografici denominati fogli ; ha l orografia a sfumo e curve di livello con equidistanza di 25 metri, riporta infine i confini di Stato ed i limiti amministrativi regionali, provinciali e comunali. La serie viene pubblicata in due edizioni: serie 50 a 6 colori, con l orografia a sfumo e curve, con sovrastampa del reticolato chilometrico magenta; serie 50/L a 3 colori, con l orografia a sole curve, con sovrastampa dei limiti amministrativi in viola. La scala 1: vuole dire che 1 centimetro misurato sulla carta corrisponde a centimetri sul territorio. In altre parole 2 cm alla scala 1: cortrispondono a 1 chilometro sulla superficie terrestre. 41

56 2.5 Carta d'italia Regioni Serie 250 alla scala 1: La carta si compone di 15 fogli alla scala 1: , di dimensioni variabili a seconda dell estensione delle regioni amministrative. In ciascun foglio sono rappresentate una o due regioni amministrative. Ha l'orografia a sfumo e curve di livello con equidistanza di 100 metri, riporta i confini di Stato, i limiti amministrativi regionali e provinciali sovrastampati in viola e l'indicazione delle distanze chilometriche parziali e totali. La scala 1: vuole dire che 1 centimetro misurato sulla carta corrisponde a centimetri sul territorio. In altre parole 2 cm alla scala 1: corrispondono a 2,5 chilometri sulla superficie terrestre. 42

57 2.6 Carta Il Mondo 1404 serie 500 alla scala 1: La carta si compone, per la parte di competenza italiana, di 14 fogli alla scala 1: Ha l orografia a tinte ipsometriche, riporta i confini di Stato, i limiti amministrativi regionali e provinciali e l indicazione delle distanze chilometriche. La scala 1: vuole dire che 1 centimetro misurato sulla carta corrisponde a centimetri sul territorio. In altre parole 1 cm alla scala 1: corrisponde a 5 chilometri sulla superficie terrestre. 43

58 2.7 Carta Il Mondo serie 1301/1 alla scala 1: Un unico grande foglio che rappresenta l intero territorio nazionale. Ha l orografia a tinte ipsometriche, riporta i confini di Stato, le città sono distinte per importanza amministrativa, le strade principali sono disegnate in rosso. La scala 1: vuole dire che 1 cm misurato sulla carta corrisponde a di centimetri sul territorio. In altre parole 1 cm alla scala 1: corrisponde a dieci chilometri sulla superficie terrestre. 44

59 2.8 Plastici in resina vinilica I Plastici, le cosiddette carte in rilievo, consentono di avere una efficace rappresentazione del terreno in quanto permettono di materializzare anche la terza dimensione. I plastici dell'i.g.m. hanno l'altimetria in un rapporto di scala prestabilito rispetto a quello della planimetria. 2.9 Immagini da aereo Come è stato detto in precedenza, la produzione delle carte topografiche avviene con il procedimento aereofotografico, cioè utilizzando fotografie riprese da un aereo. Per la realizzazione delle sue carte l Istituto ha eseguito la ripresa fotografica aerea stereoscopica del territorio nazionale, ripetuta in anni successivi, con cadenza quinquennale. Queste foto conservate nell archivio dell Ente, forniscono preziose informazioni per lo studio del territorio e dei fenomeni, artificiali e naturali, che in esso si sono manifestati. 45