La carta geografica. In questa parte di corso vedremo: -la carta geografica -le proiezioni cartografiche -gli Enti Cartografici Italiani

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1 La carta geografica In questa parte di corso vedremo: -la carta geografica -le proiezioni cartografiche -gli Enti Cartografici Italiani -La carta, che cosa è? -le proiezioni cartografiche - costruzione - le proprietà spaziali - esempi di proiezioni - proiezioni usate in italia (esempi di carte del passato) -Gli Enti Cartografici Italiani : IGM, Regioni, Comuni -La carta digitale : il contenuto la simbologia 1

2 La carta,strumento del geografo La cartografia è la scienza, o l arte di rappresentare la realtà tridimensionale e complessa su un foglio di carta!! La carta geografica non è la rappresentazione della realtà, ma una sua interpretazione! Le scelte del cartografo influenzano l interpretazione che ne fa l utente o utilizzatore o lettore della carta Esistono molte definizioni della cartografia, eccone alcune : 2

3 La carta,strumento del geografo La carta tradizionale è la rappresentazione : -di una superficie sferica proiettata su un piano -di tutta o di una porzione della terra -di una selezione di oggetti o d informazioni che esistono su quella porzione di terra La carta geografica non è la rappresentazione della realtà, ma una sua interpretazione! Le scelte del cartografo influenzano l interpretazione che ne fa l utente o utilizzatore o lettore della carta Esistono molte definizioni della cartografia, eccone alcune : 3

4 La carta,strumento del geografo Che cosa rappresentare? e come? 4

5 Le proiezioni cartografiche Sistemi di coordinate Geografiche Geografiche Piane Piane Y Y Dati X - Dati X + X - Y + X + Y + Y + Y + solito quì solito quì X X - X - Y - Y - X + X + Y - Y - X Sistema Sistema di coordinate coordinate geografiche Latitudine Latitudine e e longitudine non non sono uniformi uniformi sulla sulla superficie terrestre Sistema Sistema di di coordinate coordinate cartesiane cartesiane Misure di di lunghezza lunghezza ed angoli ed angoli sono sono uniformi uniformi Copyright Copyright 2000, , ESRI All ESRI. Rights All Reserved. Rights Reserved. Introduction Introduction to ArcGIS to ArcGIS for ArcView for and ArcView ArcInfo and (I) ArcInfo (I) I Sistemi di Coordinate Geografiche Il più comune sistema di riferimento, è il sistema in Coordinate Sferiche, che usa misure espresse in Latitudine e Longitudine. Questo sistema può essere usato per identificare le ubicazioni di qualsiasi punto sulla superficie della terra. Per le sue capacità di definire ubicazioni, il Sistema di Coordinata Sferiche di solito è definito come Sistema di Coordinate Geografiche, noto anche come il Global Reference System. Longitudine e Latitudine sono angoli misurati dal centro della terra verso un punto sulla superficie terrestre. La Longitudine si usa per le misurazioni ad est ed a ovest, mentre la Latitudine si usa per le misurazioni a nord e a sud. Le linee di Longitudine, chiamate anche Meridiani, si estendono tra i poli nord e sud. Le linee di Latitudine, chiamate anche Paralleli, circondano il globo con anelli paralleli. Latitudine e Longitudine sono misurate convenzionalmente in Gradi, Minuti e Secondi (DMS). I valori della Longitudine partono da 0 al Primo Meridiano (il meridiano che passa attraverso Greenwich, in Inghilterra) e arrivano a 180 in direzione est, e da 0 a -180 in direzione ovest partendo dal Primo Meridiano. I valori della Latitudine partono da 0 all Equatore, e arrivano a 90 in direzione nord, e a 90 in direzione sud. Piane Poiché è difficile fare misurazioni in coordinate sferiche, i dati geografici vengono proiettati in Sistemi di Coordinate Piane (spesso chiamati Sistema di Coordinate Cartesiane). Su una superficie piana, le ubicazioni sono identificate da una griglia di coordinate x,y, con l'origine al centro della griglia. Ogni posizione ha due valori che ne definiscono la localizzazione; uno specifica la sua posizione orizzontale e l'altro la sua posizione verticale. Questi due valori si chiamano Coordinata-X e Coordinata-Y. 5

6 Le proiezioni cartografiche Una Proiezione cartografica converte una superficie curva in una piana Cilindrica (Mercatore) Conica (Lambert) Piana (azimutale) Copyright 2000, 2001 ESRI. All Rights Reserved. Introduction to ArcGIS for ArcView and ArcInfo (I) 6-5 Proiezioni delle mappe La Proiezione di mappa è un metodo per convertire la superficie della terra, che è tridimensionale (sferica), nella superficie bi-dimensionale (piana) di una mappa. La Proiezione di mappa può rappresentare, secondo necessità, tutta la superficie terrestre o solamente una porzione di questa. Il termine Proiezione di mappa, venne coniato perché i primi cartografi assunsero il concetto di proiezione di una fonte di luce passante attraverso la superficie della terra, sopra una superficie piana. Anche se, in realtà, per effettuare queste operazioni sulle mappe, sono state create formule matematiche, piuttosto che proiezioni di luce, il concetto è valido e i cartografi usano il termine Proiezione per descrivere questo processo matematico. Oggi, tutte le Proiezioni usano formule: espressioni matematiche che convertono dati da un'ubicazione geografica (latitudine e longitudine) sulla terra ad un ubicazione rappresentativa su una superficie piana. Proiezioni di superfici La scelta di una Proiezione di mappa appropriata, è importante se dobbiamo calcolare aree, distanze o direzioni, da coordinate. Per aiutarti a capire meglio le proiezioni di mappa, possiamo dividerle in classificazioni. Un sistema di classificazione, e dato dalle loro caratteristiche di distorsione delle proprietà spaziali che sono: Forma, Area, Distanza e Direzione. Un altro modo è classificarle secondo il tipo di superficie di sviluppo usata per l equazione della proiezione. Ci sono tre Superfici di Sviluppo: Cilindrica, Conica e Piana, ognuna di queste dà una diversa forma ai Paralleli. Con la Cilindrica, i Paralleli sono rettilinei, con la Conica sono a forma di cerchi concentrici e con la Piana risultano a cerchi eccentrici. In realtà, spesso il tipo di Proiezione è stata già scelta da altri per la tua area di studio, e quindi non sarai tu a dover decidere quale applicare. 6

7 Le proiezioni cartografiche Distorsioni delle delle proprietà proprietà spaziali spaziali Ogni Proiezione conserva alcune proprietà spaziali Nessuna Proiezione conserva tutte le proprietà spaziali Forma Forma Area Area Distanza Distanza Direzione Direzione Copyright 2000, 2001 ESRI. All Rights Reserved. Introduction to ArcGIS for ArcView and ArcInfo (I) 6-6 Copyright 2000, 2001 ESRI. All Rights Reserved. Introduction to ArcGIS for ArcView and ArcInfo (I) 6-6 Distorsioni della Proiezione Convertire posizioni geografiche da un Sistema di Coordinate Geografiche ad un Sistema di Coordinate Cartesiano, provoca una distorsione degli elementi geografici rappresentati. Il processo di proiezione distorce una o più Proprietà Spaziali elencate sotto. Forma Area Distanza Direzione Poiché le proprietà spaziali sono spesso usate per prendere decisioni, chiunque usi mappe, dovrebbe sapere quali di queste vengono distorte e in che misura, dai vari tipi di Proiezione,. Per esempio, scegliendo una Proiezione di Peters avrai le aree accurate nelle dimensioni, ma di forme imprecise, una Proiezione di Mercatore conserva inalterate le direzioni, sacrificando la precisione di aree e distanze, una Proiezione di Robinson è un compromesso tra tutte le proprietà. Il tipo di Proiezione che scegli influenza in modo significativo le proprietà di una mappa su Piccola Scala, ma ha meno effetto sulle proprietà di una mappa a Grande Scala. 7

8 Le proiezioni cartografiche Copyright 2000, 2001 ESRI. All Rights Reserved. Tipi di Proiezioni geografiche Sono Sono generalmente classificate secondo secondo la la proprietà spaziale che preservano proprietà spaziale che preservano Conforme: mantiene le forme Conforme: mantiene le forme Esempio - Lambert Conformal Conic- Mercator Conformal Cylin. Esempio - Lambert Conformal Conic- Mercator Conformal Cylin. Area-uguale: mantiene le area Area-uguale: Esempio - Albers Equal Area Conic mantiene le area Esempio Equidistante: - Albers Equal Area mantiene Conicle distanze Equidistante: Esempio - Equidistant Conic mantiene le distanze Esempio Azimutale: - Equidistant Conic mantiene alcune direzioni Esempio - Lambert Equal Area Azimuthal Direzione o Azimutale: mantiene alcune direzioni Esempio - Lambert Equal Area Azimuthal Introduction to ArcGIS for ArcView and ArcInfo (I) 6-7 Copyright 2000, 2001 ESRI. All Rights Reserved. Introduction to ArcGIS for ArcView and ArcInfo (I) 6-7 Tipi di proiezioni Le Proiezioni di mappa possono essere classificate secondo la Proprietà Spaziale che generalmente preservano. Proiezioni ad Areee Uguali preservano le Aree. Questo tipo di Proiezione viene usata per molte carte tematiche. Le mappe degli Stati Uniti comunemente usano la Proiezione Albers Equal Area Conic. Proiezioni Conformi preservano le Forme e sono utili per le carte generali e quelle per le previsioni del tempo. La forma è preservata per le piccole aree, ma quella di una grande area, come un continente sarà distorta. Le proiezioni Conica Conforme di Lambert e la Cilindrica Conforme di Mercatore, sono le Proiezioni Conformi più comuni. Proiezioni Equidistanti preservano le Distanze, ma nessuna proiezione può preservare le distanze da tutti i punti a tutti gli altri punti. Invece, la distanza può essere veramente conservata, da un punto (o alcuni punti) a tutti gli altri punti o lungo tutti i meridiani o paralleli. Se vuoi usare la tua mappa per trovare elementi che sono entro una certa distanza da altri elementi, dovresti usare una mappa con una Proiezione Equidistante. Proiezioni Azimutali preservano le Direzioni da un punto a tutti gli altri punti. Questa capacità può essere associata a quella delle Proiezioni ad Area uguali, Conformi ed Equidistanti, come nelle Proiezioni Lambert Area UgualeAzimutale e nella Azimutale Equidistante. Altre Proiezioni minimizzano la distorsione complessiva ma non preservano nessuna delle quattro proprietà spaziali: area, forma, distanza, e direzione. La Proiezione di Robinson, per esempio, non è ad Aree Uguali né Conforme, ma è esteticamente piacevole, ed è utile per rilevamenti generali. 8

9 Le proiezioni cartografiche Proiezioni equivalenti (o a aree uguali) Proiezione di Mollweide Proiezione di Bonne Proiezioni ad Aree Uguali preservano le Aree. Questo tipo di Proiezione viene usata per molte carte tematiche. Le mappe degli Stati Uniti comunemente usano la Proiezione Albers Equal Area Conic. AltrAltre proiezioni ad Aree Uguali sono quelle di Bonne o di Mollweide 9

10 Le proiezioni cartografiche Proiezioni Conforme : gli angoli sono rispettati Proiezioni Conformi preservano le Forme e sono utili per le carte generali e quelle per le previsioni del tempo. La forma è preservata per le piccole aree, ma quella di una grande area, come un continente sarà distorta. Le proiezioni Conica Conforme di Lambert e la Cilindrica Conforme di Mercatore, sono le Proiezioni Conformi più comuni 10

11 Le proiezioni cartografiche Proiezione equidistante Equidistanza lungo i meridiani e i paralleli standard Proiezioni Equidistanti preservano le Distanze, ma nessuna proiezione può preservare le distanze da tutti i punti a tutti gli altri punti. Invece, la distanza può essere veramente conservata, da un punto (o alcuni punti) a tutti gli altri punti o lungo tutti i meridiani o paralleli. Se vuoi usare la tua mappa per trovare elementi che sono entro una certa distanza da altri elementi, dovresti usare una mappa con una Proiezione Equidistante. La carta presentata è stata proiettata in proiezione Equidistante Cilindrica 11

12 Altre proiezioni Proiezione dallo spazio 12

13 La Proiezione di Gauss Caratteristiche: 1. Il meridiano centrale delle zona da cartografare e l equatore si rappresentano come rette 2. Le distanze sono conservate lungo il meridiano centrale 3. La carta derivata è conforme 4. E la base delle Proiezioni UTM e Gauss- Boaga Rappresentazione di Gauss Introdotta nel 1821, la Proiezione di Gauss ( ), è costruita analiticamente. Dal punto di vista geometrico è una proiezione cilindrica inversa, cioè l asse del cilindro è ortogonale all asse di rotazione terrestre. Le trasformate del meridiano centrale di tangenza e dell equatore sono rette e coincidono con gli assi del sistema di riferimento. Le trasformate dei paralleli sono curve approssimativamente paraboliche; quelle dei meridiani sono curve più complesse e sono via via più inclinate con l aumentare di j e l. Entrambe queste famiglie di curve sono tra loro ortogonali e simmetriche rispetto agli assi di riferimento. Sul meridiano centrale la rappresentazione è equidistante. La deformazione di scala cresce rapidamente quando ci si allontana dal meridiano centrale; per questo motivo si è scelto di rappresentare la superficie terrestre mediante diversi fusi, cioè di suddividere l ellissoide in tanti spicchi delimitati da due meridiani e di rappresentare ogni fuso considerando il meridiano centrale come meridiano di riferimento.quindi il meridiano centrale del fuso è una retta ed è assunto come asse y. Il modulo di deformazione lineare è imposto unitario su tutto l asse. La Proiezione di Gauss è alla base delle più importanti rappresentazioni cartografiche odierne (UTM, Gauss-Boaga, Gauss-Kruger). 13

14 La proiezioni UTM Il globo è diviso in 60 fusi di un ampiezza di 6 A ciascuna zona è applicata una distinta proiezione L Italia rientra nei fusi e 34 Il meridiano centrale di ogni fuso ha come falsa origine 500km Datum ROMA 40 ED 50 Denominazione fuso Meridiano* centrale Ovest Falsa origine 1500 Km 500 Km Denominazione fuso Est 33 Meridiano* centrale Falsa origine 2520 Km 500 Km La proiezioni UTM La proiezione UTM (Universale Trasversa di Mercatore) copre tutto il globo tra le latitudini di 80º Sud e di 84º Nord. La terra è divisa in 60 fusi aventi ciascuno un ampiezza di 6 di longitudine. I fusi sono numerati da 1 a 60 a partire dal fuso 180º di longitudine Ovest. A ciascuna zona viene quindi applicata la stessa proiezione Trasversa di Mercatore. La proiezione UTM si basa su un cilindro il cui asse è parallelo rispetto all Equatore, da qui il termine trasversale. Ciascuna zona ha due linee rette secanti. Queste due rette rappresentano per ogni zona i punti in cui la deformazione è minima e la scala viene rispettata. Più è lontano un punto da una di queste secanti, maggiore è l errore dovuto alla distorsione. La proiezione UTM è stata progettata per avere un margine di errore di scala non superiore allo 0.1% in ciascuna zona. L errore e la distorsione aumentano per le regioni che abbracciano più di una zona, quindi la proiezione UTM non può essere considerata la migliore in assoluto. Per ulteriori informazioni sulla gamma di proiezioni UTM e su altre proiezioni, si consiglia di consultare la documentazione online. 14

15 La rappresentazione Gauss- Boaga Deriva dalla proiezione di Gauss L ellissoide di riferimento è orientato, rispetto a Roma- Monte Mario Il meridiano centrale del fuso ovest ha come falsa origine (valori aggiunti alle ascisse dei due fusi, per avere coordinate Est positive) km, quello est Km, per evitare duplicazioni di coordinate x tra i due fusi. La proiezione di Gauss, venne utilizzata nel 1948 per la cartografia nazionale italiana (Gauss-Boaga). Come superficie di riferimento per le operazioni di tipo geodetico e cartografico era da poco (1940) stato adottato l ellissoide internazionale (di Hayford) orientato a Roma- Monte Mario ( come vedremo ciò significa che tale punto è di tangenza tra geoide ed ellissoide ed inoltre in tale posizione la normale ellissoidica coincide con la normale al geoide). Allo stesso modo ogni stato aveva definito un proprio sistema nazionale di riferimento, per cui le coordinate di punti appartenenti a stati diversi non avevano relazione tra di loro. Nel 1950 venne definito come superficie di riferimento europea l ellissoide internazionale con centro di emanazione in Postdam e con orientamento tale da non annullare la deviazione della verticale in quel punto, lasciando invece una deviazione residua minimizzata su un certo numero di punti di tutte le reti geodetiche fondamentali dei vari stati. La compensazione delle reti venne eseguita su macchine I BM del Coast and Geodetic Survey e Army Map Service ( USA); il sistema europeo (detto ED50 : European Datum 1950) fu inoltre collegato con Africa e Asia. Le coordinate geodetiche italiane possono essere viste secondo due sistemi differenti: nazionale, detto anche "Roma '40", cioè con ellissoide di Hayford orientato a Roma Monte Mario. europeo, ED50, con ellissoide di Hayford con orientamento medio europeo 15

16 Gli Enti Cartografici Italiani Istituto Geografico Militare (IGM) Istituto Idrografico della Marina Centro Informazioni Geotopografiche Aeronautica (CIGA) Servizio geologico Carta Tecnica Regionale (CTR) Dipartimento del territorio (ex Catasto) Ortofoto digitali dell AIMA (Azienda di Stato per gli Interventi nel Mercato Agricolo) 16

17 La Cartografia dell Istituto Geografico Militare Inizialmente la proiezione adottata fu quella equivalente (o naturale) di Flamsteed, sostituita nel 1948 dalla proiezione conforme di Gauss che prese il nome di proiezione di Gauss-Boaga (il secondo nome dal geodeta capo dell'istituto Geografico Militare -IGM). 17

18 Inquadramento della cartografia I.G.M. Scala 1: : L Italia è suddivisa in 278 elementi denominati "fogli", che hanno le dimensioni di 30' in longitudine e 20' in latitudine Scala 1:50.000: L Italia è suddivisa in 636 elementi denominati Quadranti", che hanno le dimensioni di 20' in longitudine e 12' in latitudine Scala 1:25.000: L Italia è suddivisa in 3545 elementi denominati Tavolette", che hanno le dimensioni di 7 30 in longitudine e 5' in latitudine 18

19 La cartografia catastale La particella catastale: una ben delimitata porzione continua di terreno, situata in un unico comune, appartenente ad un unico possessore, assoggettata ad un unica specie di coltura, con uniforme grado di opportunità, oppure, se non soggetta a coltura, riservata ad un unica destinazione d uso. 19

20 La Carta Tecnica Regionale (CTR) La realizzazione delle mappe (1:2000\1000) sono a cura dei Comuni La realizzazione degli elementi (1:5.000) e delle sezioni (1:10.000) sono a cura delle Regioni La realizzazione dei quadranti (1:50.000) sono a cura l'igmi. 20

21 Ortofoto digitali dell AIMA L Azienda di Stato per gli Interventi nel Mercato Agricolo Ortofoto digitali tagliate secondo le sezioni al della CTR; pixel di un metro di lato; in formato COT di circa 40 Mb ciascuna 21