I PARTICOLARI TOPOGRAFICI

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1 I PARTICOLARI TOPOGRAFICI Nella topografia classica il territorio viene rappresentato in maniera discreta, considerando solo quei punti che ne descrivono la forma e le dimensioni in maniera sufficientemente corretta. I punti utilizzati nel rilievo sono detti caratteristici, o di dettaglio (topografia per punti). ISTITUTO TECNICO PER GEOMETRI E. Forcellini Corso di TOPOGRAFIA Prof. Sommacal Fabio Modulo 2 RILIEVO TOPOGRAFICO U.. 5: Rilievo dei particolari Presentazione delle lezioni predisposta su supporto della Zanichelli rivisto dal docente I punti di dettaglio vengono poi utilizzati nella costruzione delle mappe e delle carte per rappresentare graficamente il territorio e i suoi oggetti. Pertanto essi dovranno definire i particolari e gli elementi significativi del terreno e dei manufatti che esso comprende (per cui sono anche chiamati particolari topografici). La fedeltà rappresentativa del rilievo e le sue corrette implicazioni economiche dipendono dal numero e dal tipo di punti di dettaglio selezionati. Con un numero troppo limitato di punti verrebbero prodotte carte poco rappresentative del territorio. Con un numero troppo elevato di punti verrebbero prodotte carte inutilmente costose. Il rilievo dei punti di dettaglio deve sempre essere preceduto dalla realizzazione della rete di inquadramento, che fornirà l insieme dei punti noti da cui partire per rilevare i particolari del territorio. 2 ALL INQUARAMENTO AL ETTAGLIO Prima si effettua l inquadramento poi, partendo da questo, il dettaglio. LA NUMERAZIONE EI PUNTI I punti di dettaglio costituiscono la grande maggioranza dei punti del rilievo (ma richiedono minore precisione rispetto a quelli di inquadramento). Essi vengono numerati progressivamente e sono riferiti a uno o più punti della rete di inquadramento e in seguito vengono riportati sulla carta fornendo la rappresentazione grafica del territorio. 3 4 IL RUOLO ELLA SCALA Nei punti di dettaglio (al contrario dei punti di inquadramento) la precisione dipende dagli aspetti grafici (errore di graficismo ¼ mm), quindi è direttamente condizionata dalla scala di rappresentazione. Inoltre i particolari visibili su una carta (dunque quelli cha vanno rilevati) sono anch essi da mettere in relazione alla scala di rappresentazione (oltre che agli scopi per cui viene realizzata la carta stessa) che, pertanto, condiziona direttamente anche il numero dei punti rilevati. Esempio: fabbricato di larghezza 8 m In scala 1: dovrebbe essere rappresentato con un segmento di 0,32 mm In scala 1:2.000 può essere rappresentato realmente con un segmento di 4 mm NATURA EI PUNTI I ETTAGLIO ELEMENTI NATURALI 1. La morfologia (elementi salienti che nel loro insieme costituiscono le caratteristiche fisiche del territorio). 2. La vegetazione (singole essenze, filari o zone di copertura). 3. L idrografia (corsi d acqua, canali, fossati, linee di compluvio e displuvio). ELEMENTI ARTIFICIALI 1. La rete viaria (cigli e assi di strade e ferrovie, con i relativi manufatti come ponti, passi, aiuole, pedonali, svincoli). 2. Gli insediamenti urbani (edifici, monumenti, elementi di arredo urbano e quant altro concorra alla formazione del tessuto urbano). 3. Le reti tecnologiche (linee elettriche, telefoniche, fognature ecc., con i loro manufatti quali pali, tralicci, pozzetti, caditoie). 4. I confini (possono essere sia di proprietà che di coltura). 5 6

2 Il rilievo deve sempre essere preceduto da un attento sopralluogo durante il quale verranno redatti gli eidotipi, perlopiù uno per ogni stazione di rilievo, sui quali andranno riportati, sottoforma di schizzo, tutti i particolari da rilevare. EIOTIPO Su di esso verranno individuati i punti da rilevare a cui verrà poi assegnato un codice di identificazione, perlopiù di tipo numerico e progressivo (1, 2, 3, 4, 5 ) nell ambito di tutto il rilievo o di ciascuna stazione di partenza (A1, A2, A3, A4 ). 7 METOI I RILIEVO In passato i metodi di rilievo planimetrico dei particolari erano numerosi, perlopiù legati all impiego di strumenti molto semplici. La moderna tecnologia ha reso molti di questi metodi non più attuali, mentre ha enfatizzato le caratteristiche di altri. Oggi il metodo che più degli altri beneficia delle opportunità fornite dalle moderne stazioni totali è il metodo per irradiamento, che dunque è il più utilizzato. In alcuni contesti trova pure applicazione il metodo per allineamenti e squadri ; gli altri metodi, di fatto, sono ormai abbandonati. ALLINEAMENTI E SQUARI IRRAIAMENTO A, B, C,, E E INQUARAMENTO METOO: IRRAIAMENTO Occorre fare stazione con un goniometro su un punto della rete di inquadramento (dunque di posizione nota). opo avere orientato correttamente il cerchio orizzontale, si collimano i punti di dettaglio misurando in corrispondenza di ciascuno l azimut e la distanza dalla stazione (coordinate polari). L operazione di orientamento del cerchio orizzontale consiste nel far coincidere l origine del cerchio con la direzione passante per la stazione e parallela all asse delle ordinate METOO: IRRAIAMENTO In passato le distanze venivano misurate in modo diretto (quando il numero dei punti era modesto), o in modo indiretto collocando la stadia su ciascun punto di dettaglio. unque il campo d azione della stazione era modesto ( m). Attualmente vengono utilizzate stazioni totali con le quali la distanza viene misurata in modo elettronico con grande rapidità, e dilatando significativamente il campo d azione della stazione ( 1 km, ostacoli permettendo). a ciascuna stazione si rileveranno i punti da essa visibili e in posizione conveniente. Tuttavia è buona norma scegliere alcuni punti (2 o 3) da rilevare da due stazioni contigue; ciò permetterà di eseguire controlli. IL LIBRETTO ELLE MISURE Le misure eseguite venivano trascritte in un apposito libretto o registro delle misure, strutturato in modo da tener conto della strumentazione utilizzata. Attualmente le misure non sono più trascritte manualmente, ma registrate automaticamente sui dispositivi di memorizzazione dello strumento. RILIEVO: parcheggio pubblico sulla via Manzoni OP.: Geom. Rossi STAZIONE: S1 X = 51,360 m Y = 38,482 m ST.: GTS 6/B P.to AZIMUT ISTANZE ESCRIZIONE 1 317, ,615 ciglio strada 2 346, ,530 ciglio strada 3 374, ,143 ciglio strada 4 49, ,688 ciglio strada 5 346, ,430 bordo ingresso del parcheggio 6 367, ,102 bordo ingresso del parcheggio 7 335, ,740 bordo ingresso del parcheggio 8 359, ,460 bordo ingresso del parcheggio 9 327, ,977 bordo ingresso del parcheggio , ,388 bordo parcheggio 11 12

3 IRRAIAMENTO IN AMBITO CATASTALE Nel contesto dei rilievi catastali gli oggetti sono fabbricati e linee di confine. Il metodo di rilievo per irradiamento deve poi essere inserito nel contesto di una maglia triangolare di punti noti detti punti fiduciali collegati a mezzo di una serie di stazioni (dette stazioni celerimetriche). Le stazioni sono indicate con 100, 200, 300 ecc. mentre i punti di dettaglio sono codificati in modo progressivo partendo dal numero che individua ciascuna stazione (es. 101, 102, 103 ecc.; 501, 502, 503 ecc.). ALLINEAMENTI E SQUARI Occorre definire uno o più allineamenti principali, che non contengono punti da rilevare, ma che fungono da inquadramento alle successive operazioni. Vengono poi definiti gli allineamenti secondari, che iniziano da punti sugli allineamenti principali e a loro ortogonali (squadri realizzati con strumenti) facendoli passare per i punti da rilevare. Infine si eseguono le misure delle distanze sia sugli allineamenti principali (X) sia quelle sugli allineamenti secondari (Y) che permettono il posizionamento inequivocabile dei punti di dettaglio da rilevare. SECONARIO PRINCIPALE ALLINEAMENTI E SQUARI Gli allineamenti principali devono essere baricentrici rispetto ai particolari topografici da rilevare. In generale gli estremi di questi allineamenti sono punti della rete di inquadramento rilevati in precedenza, in ogni caso essi devono essere ben definiti e facilmente ripristinabili. SECONARIO PRINCIPALE 15 I PROBLEMI CONNESSI AL RILIEVO EI PARTICOLARI IL TACHEOMETRO Nelle reti di inquadramento, che riguardano sempre pochi punti, il problema maggiore è la precisione da raggiungere nel posizionamento dei punti. Al contrario, nel rilievo dei particolari, la precisione è assai meno rilevante, mentre divengono importantissime la tecnica operativa e l organizzazione del rilievo, al fine di renderlo efficiente e rapido, considerando che esso deve sempre essere esteso a un cospicuo numero di punti. Nella prima metà dell Ottocento, Ignazio Porro teorizzò la razionalizzazione delle tecniche di rilievo dei particolari considerando contemporaneamente sia l aspetto planimetrico che quello altimetrico. Propose dunque una nuova tecnica operativa di rilievo di dettaglio che chiamò celerimensura, a mezzo della quale venne eseguita buona parte dei lavori cartografici di piccole e grandi estensioni (in questo caso fino all avvento della fotogrammetria). 17 Ignazio Porro non circoscrisse il suo lavoro alla sola razionalizzazione e ottimizzazione della tecnica di rilevamento, ma concepì anche lo strumento da utilizzare nella nuova tecnica di rilievo. Tale strumento era il tacheometro, goniometro di modesta precisione ma, per l epoca, di facile e rapido impiego (in effetti la celerimensura talvolta veniva chiamata tacheometria). Sotto l aspetto teorico il principio della celerimensura è quello di abbinare contemporaneamente al rilievo planimetrico per irradiamento (coordinate polari) la livellazione tacheometrica, realizzando la sintesi dei due metodi di rilievo e ottenendo la posizione spaziale dei punti di dettaglio. 18

4 LA CELERIMENSURA CLASSICA Lo strumento usato sia per la misura degli angoli, sia per la misura indiretta delle distanze (con stadia verticale), sia per la misura del dislivello era, come detto, il tacheometro, il cui cerchio orizzontale veniva orientato, mediante l apparato di ripetizione. l s LA CELERIMENSURA MOERNA Lo strumento usato per la misura di angoli, distanze e dislivelli èla stazione totale elettronica, con prisma riflettente collocato sui punti di dettaglio. Essa può anche fornire direttamente le coordinate dei punti rilevati dalla stazione. l m l i Δ* Z P (X; Y; Q) Z h P P (X; Y; Q) Δ AB Δ AB Y h S ϑ S (X S ; Y S ; Q S ) X EQUAZIONI ELLA CELERIMENSURA CLASSICA X = X S +KS sen 2 sen ϑ Y = Y S + KS sen 2 cos ϑ Q = Q S + KS sen cos + h S l m 19 Y h S ϑ S (X S ; Y S ; Q S ) X EQUAZIONI ELLA CELERIMENSURA MOERNA X = X S + sen ϑ Y = Y S + cos ϑ Q = Q S + Δ* + h S h P 20 PICCOLE ESTENSIONI Si realizza una poligonale principale che interessa la globalità del territorio collocata in prossimità del confine. Su di essa viene poi eseguita una livellazione composta dal mezzo per la definizione precisa delle quote. a essa, successivamente, si sviluppano le poligonali secondarie i cui vertici dovranno essere distribuiti realizzando la necessaria densità per rilevare i dettagli. 22 MEIE E GRANI ESTENSIONI In questo caso il compito delle poligonali, principali e secondarie è quello di raffittimento finale. Il loro impiego deve essere preceduto dall esecuzione di una rete di livello superiore realizzata con triangolazioni (in passato) o con GPS (oggi). Quando poi l estensione diviene molto grande (intere regioni), oggi l unico modo di procedere, per realizzare il rilievo dei particolari e produrre la carta del territorio, è quello fotogrammetrico. 23

5 I LIMITI ELLA PROCEURA I LIMITI ELLA PROCEURA Il rilievo celerimetrico (come qualsiasi rilievo di dettaglio) deve essere inquadrato da un rilievo di appoggio, perlopiù costituito da una poligonale e dalla relativa livellazione. Tuttavia, talvolta la presenza di alcune zone con limitata visibilità richiederebbe una struttura della rete di inquadramento troppo complessa. In questi casi, per raggiungere i particolari poco accessibili, è possibile partire da un vertice di inquadramento determinando via via la posizione di alcuni punti (al massimo 3 o 4) che permetteranno di rilevare i particolari non accessibili dalla poligonale di inquadramento senza appesantire la sua struttura geometrica. Si viene così a creare una sorta di piccola spezzata che si sviluppa a sbalzo partendo da un vertice della poligonale di inquadramento. Si tratta, in sintesi, di partire da un punto di inquadramento per determinare successivamente in sequenza, uno dopo l altro, la posizione di alcuni punti in grado di fungere da stazione celerimetrica per rilevare punti difficilmente raggiungibili. Tale situazione è assi temibile; in effetti ciascuno di questi punti viene determinato da quello precedente senza nessuna possibilità di controllo, dunque tale procedura deve essere limitata rigorosamente a pochissimi punti. Le operazioni che permettono di risolvere il duplice problema prendono il nome di collegamento di stazione, esse comprendono sempre due fasi: 1. dare alla seconda stazione lo stesso orientamento al C. O. della prima; 2. determinare le coordinate spaziali della seconda stazione partendo da quelle già note della prima. 25 COLLEGAMENTO A PUNTO INIETRO 26 COLLEGAMENTO MOINOT alla stazione di partenza A si effettuano le misure in grado di determinare le coordinate della nuova stazione B (che, dunque, deve essere visibile da A). i fatto questo punto viene trattato come fosse un punto di dettaglio, ma con maggior cura nell esecuzione delle misure. Nel collegamento Moinot non viene effettuato l orientamento della stazione in B. alla stazione di partenza A si effettuano le misure in grado di determinare le coordinate della nuova stazione B, come nel metodo a punto indietro. Con lo strumento in B, senza curarsi dell orientamento del cerchio, che pertanto sarà casuale, si collima A eseguendo la lettura al cerchio orizzontale LBA. Successivamente si trasloca lo strumento facendo stazione in B e si impone sulla stazione precedente A la lettura al cerchio orizzontale uguale all azimut reciproco (BA) [(BA)=(AB)±200C]. In questo modo il cerchio in B è orientato correttamente. (XB; YB; QB) B (BA) (AB) La direzione dell origine del cerchio è affetta da un errore δ di orientamento che può essere calcolato nel seguente modo: δ = LBA (BA) i questo errore, cambiato di segno, verranno successivamente corrette tutte le letture al cerchio orizzontale eseguite nella stazione in B. A 27 COLLEGAMENTO PORRO COLLEGAMENTO PORRO Sei le due stazioni A e B non sono visibili perché separate da un ostacolo, si possono scegliere due punti arbitrari M e N visibili sia da A che da B. Collimando da A i due punti M e N è possibile determinare le loro coordinate, dunque che la loro distanza MN e il relativo azimut (MN). ( MN ) = arctg ( 28 Si fa poi stazione in B e si collimano i due punti M e N eseguendo le misure che permettono la risoluzione del triangolo MNB. Ciò permette sia il calcolo delle coordinate di B (sia partendo da M che da N), sia il calcolo della correzione azimutale δ del cerchio orizzontale in B. (MB) = (MN) XB = XM + BM sen (MB) YB = YM + BM cos (MB) QB = QM + ΔAM ΔBM XN XM ) YN YM X XM MN = N sen ( MN ) (MB) M δ BM LBM B (XB; YB; QB) α LBN (AM) BN A (AN) (BM) = (MB) ± 200C N 29 δ = LBM (BM) 30