INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA

Transcript

1 INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA TRA I VARI METODI DI RILIEVO IN USO LA FOTOGRAMMETRIA, AFFERMATASI NELL ULTIMO CINQUANTENNIO, RAPPRESENTA IL METODO PIÙ COMPLETO E PRECISO, A PARITÀ DI COSTI E RAPIDITÀ, RISPETTO AD ALTRI METODI DI RILEVO DEL TERRITORIO. LA FOTOGRAMMETRIA, CHE OPERA SENZA DIRETTO CONTATTO CON L OGGETTO DA RAPPRESENTARE, UTILIZZA IMMAGINI FOTOGRAFICHE DELL OGGETTO PER EFFETTUARNE IL RILIEVO. LA FOTOGRAMMETRIA SI È AFFERMATA PERCHÉ CONSENTE DI RILEVARE GLI OGGETTI NELLA LORO CONTINUITÀ SPAZIALE, CONSENTENDO DI RIDURRE I TEMPI DEL RILIEVO RISPETTO AL RILIEVO CONDOTTO CON METODI E STRUMENTI CLASSICI. LA FOTOGRAMMETRIA PUÒ ESSERE SUDDIVISA, A SECONDA DELL UTILIZZO, IN: FOTOGRAMMETRIA AEREA O AEROFOTOGRAMMETRIA FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE

2 INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA LA FOTOGRAMMETRIA SFRUTTA IL PRINCIPO DELLA VISIONE STERESCOPICA, OVVERO LA VISIONE DELL OGGETTO DA RAPPRESENTARE DA DUE DIVERSI PUNTI DI VISTA. UTILIZZANDO DUE PROSPETTIVE CENTRALI DI UN MEDESIMO OGGETTO DA DUE DISTINTI CENTRI DI PROIEZIONE (COSÌ COME AVVIENE PER LA VISIONE UMANA), RICAVATE AD ESEMPIO DA DUE FOTO DELL OGGETTO, È POSSIBILE TROVARE LA POSIZIONE SPAZIALE DELL OGGETTO MEDESIMO. IL PROCESSO CHE CONDUCE ALLA POSIZIONE DELL OGGETTO ATTRAVERSO L ELABORAZIONE DI DUE FOTO DELLO STESSO VIENE DETTO RESTITUZIONE FOTOGRAMMETRICA. LA RESTITUZIONE AVVIENE CON L IMPIEGO DI PARTICOLARI STRUMENTI DETTI RESTITUTORI, OGGI IN PARTE SOSTITUITI DA COMPUTER E CONGEGNI AUSILIARI SPECIFICAMENTE DEDICATI.

3 INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA IL CONCETTO PIÙ INTERESSANTE DELLA VISIONE STERESCOPICA È COSTITUITO DALLA DISEGUAGLIANZA ESISTENTE TRA LE IMMAGINI ELABORATE DAI DUE PUNTI DI VISTA, CHE DETERMINA IL FENOMENO DELLA SENSAZIONE SPAZIALE TRIDIMENSIONALE, LEGATO SIA ALLA DISTANZA DEI PUNTI DI VISTA DALL OGGETTO SIA ALLA DISTANZA ESISTENTE FRA GLI STESSI PUNTI DI VISTA (DISTANZA INTERPUPILLARE). TALE FENOMENO DELLA TRIDIMENSIONALITÀ RISULTA EVIDENTE PER OGGETTI POSTI A BREVE DISTANZA DAI PUNTI DI OSSERVAZIONE E TENDE AD ANNULLARSI CON IL CRESCERE DELLA DISTANZA; CIÒ IN QUANTO TENDE A DIMINUIRE PROGRESSIVAMENTE CON LA DISTANZA LA DIFFERENZA DEGLI ANGOLI (PARALLASSE STEREOSCOPICA ANGOLARE) SOTTO I QUALI UN OGGETTO VIENE VISTO RISPETTIVAMENTE DAI DUE PUNTI DI VISTA. PER POTERE NUOVAMENTE AUMENTARE, ANCHE A DISMISURA, IL CONCETTO DI PROFONDITÀ DELLO SPAZIO, OLTRE IL LIMITE NATURALE DELLA VISIONE UMANA, SI AUMENTA LA DISTANZA INTEPUPILLARE, CIOÈ LA DISTANZA ESISTENTE FRA I DUE PUNTI DI VISTA.

4 INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA LA FOTOGRAMMETRIA AEREA VIENE UTILIZZATA QUASI ESLUSIVAMENTE PER LA REALIZZAZINE DI CARTOGRAFIA DI PORZIONI PIÙ O MENO ESTESE DI TERRITORIO. FOTOGRAFANDO CON PARTICOLARI FOTOCAMERE DEDICATE, COLLOCATE SU AEROMOBILI, SI OTTENGONO SPECIALI FOTOGRAFIE, DETTE FOTOGRAMMI. UN PIANO DI VOLO CONSISTE NELLA SCELTA APPROPRIATA DI ALCUNI PARAMETRI FOTOGRAFICI E DI VOLO (CAMERE FOTOGRAMMETRICHE, OBIETTIVI, ALTEZZA DI VOLO, ECC.) IN MODO TALE CHE OGNI PORZIONE DI TERRITORIO DA RILEVARE SIA INQUADRATO IN ALMENO DUE FOTOGRAMMI, COSÌ DA RIPRISTINARE LA VISIONE STERESCOPICA E DA CONSENTIRE IL SUCCESSIVO PROCESSO DI RESTITUZIONE FOTOGRAMMETRICA.

5 INTRODUZIONE ALLA FOTOGRAMMETRIA IN PARTICOLARE, FRA I SEGNI IDENTIFICATORI POSTI A FIANCO DEL FOTOGRAMMA, HANNO PARTICOLARE IMPORTANZA LA QUOTA DI VOLO H (DESUNTA DALL ALTIMETRO DEL VELIVOLO) E LA LUNGHEZZA FOCALE f DELL OBIETTIVO DELLA CAMERA FOTOGRAMMETRICA. IL RAPPORTO H/f COSTITUISCE INFATTI IL DENOMINATORE n DELLA SCALA DI RAPPRESENTAZIONE DEL FOTOGRAMMA. f H l b f H = l L 1 = L l Quindi : n = 1 = n H f essendo n il denominatore di scala L

6 Introduzione alla cartografia Carta di Anassimandro Il problema della rappresentazione cartografica è un caso particolare del problema più generale della rappresentazione di uno spazio in un altro. Lo spazio da rappresentare, è una superficie (spazio a due dimensioni), lo spazio in cui rappresentarla è una superficie. La superficie obbiettiva è quella del globo terrestre, la cui forma è approssimata ad un ellissoide. La superficie della rappresentazione, il quadro, deve essere sviluppabile su un piano, il piano della carta.

7 Le superifici a doppia curvatura (sfera, ellissoide) non sono sviluppabili sul piano senza deformazioni. Ciascuna figura, nel passaggio dalla superficie ellissoidica a quella piana ad essa applicata, subisce una deformazione. Il problema di rappresentare su di un piano la superficie matematica della terra, producendo deformazioni controllate, viene risolto per mezzo delle proiezioni cartografiche (o geografiche ). Attraverso corrispondenze analitiche BIUNIVOCHE ad ogni punto della superficie obbiettiva viene fatto corrispondere un punto della superficie di rappresentazione. Equazioni della carta

8 Stabilita la corrispondenza tra i punti omologhi sulle due superfici è nota la forma con cui una figura della superficie obbiettiva verrà rappresentata sulla superficie di rappresentazione. In generale la figura rappresentata non è simile all originale (non conserva cioè gli angoli e i rapporti tra le distanze non sono costanti) Da quanto espresso è evidente che la rappresentazione cartografica sul piano (o su figure sviluppabili nel piano) introduce sempre (per qualunque forma della funzione biunivoca f(φ,λ) delle deformazioni. Esistono particolari corrispondenze che permettono di conservare gli angoli tra linee omologhe, oppure che vengano alterate in rapporto costante le lunghezze su linee particolari, o che vengano mantenute le aree di elementi omologhi, mai però contemporaneamente.

9 La forma della funzione di corrispondenza insieme ad altri fattori permette di classificare le rappresentazioni cartografiche rispetto a vari criteri: modo in cui viene stabilita la corrispondenza Proiezioni geometriche pure; Proiezioni geometriche modificate; Proiezioni analitiche. deformazioni della rappresentazione Proiezioni conformi (autogonali, isogoniche, ortomorfe) Proiezioni equivalenti Proiezioni equidistanti Proiezioni afilattiche quadro della rappresentazione Proiezioni prospettiche (o piane) Proiezioni cilindriche Proiezioni coniche

10 In pratica, la distinzione che interessa di più è quella legata alle deformazioni. Le proiezioni conformi sono le più utilizzate perché, con pochi accorgimenti, permettono la soluzione di problemi topografici e geodetici nel piano della proiezione anziché sull ellissoide. Le proiezioni equivalenti sono state usate in passato (catasto italiano) e sono oggi cadute in disuso.

11 OSSERVAZIONI Per quanto riguarda la superficie di proiezione Si deve tenere conto delle distorsioni: il punto (o la linea) in scala "reale" coincide con il punto (o la linea) di contatto tra superficie di riferimento e superficie di proiezione. Le deformazioni aumentano allontanandosi dai punti di contatto. Si deve fare in modo di ridurre le distorsioni e renderle il più omogeneamente distribuite (il punto o la linea a scala "reale" deve essere il più centrale possibile rispetto all estensione della rappresentazione).

12 Rappresentazioni cartografiche equivalenti

13 Rappresentazioni cartografiche conformi

14 Rappresentazioni cartografiche conformi

15

16

17

18

19 E interessante introdurre anche una classificazione della carte, cioè dei prodotti delle proiezioni cartografiche: In base allo scopo della carta: Carte tematiche (carte geologiche, archeologiche, pedologiche, idrogeologiche, meteorologiche, magnetiche) Carte non tematiche In base alla scala di rappresentazione: geografiche: scala inferiore a 1: corografiche: scala tra 1: e 1: topografiche: scala tra 1: e 1:5.000 mappe: scala tra 1:5000 e 1:500 piante: scala maggiore di 1:500 L introduzione delle tecniche di cartografia numerica e digitale rende la distinzione netta in base al fattore di scala appare poco significativa, è più corretto parlare di scala massima, definita in base alla quantità di informazioni contenuta nella rappresentazione.

20 La posizione di un punto sulla carta è espressa per mezzo del vettore (x,y), del sistema cartesiano OXY essendo: x=x (φ,λ) y=y(φ,λ) Le deformazioni introdotte vengono valutate quantitativamente introducendo i moduli di deformazione: modulo di deformazione lineare: rapporto tra l elemento lineare sulla carta e il corrispondente elemento sulla superficie obbiettiva: L = dl /dl modulo di deformazione superficiale: rapporto tra l elemento superficiale sulla carta e il corrispondente elemento sulla superficie obbiettiva: m= ds /ds modulo di deformazione angolare: Differenza tra l angolo formato da due linee sulla carta e l angolo formato dalle corrispondenti linee sulla superficie obbiettiva: d= a - a

21 Le caratteristiche di una proiezione possono essere valutate esaminando le espressioni dei moduli di deformazione ad essa associati

22 LA RAPPRESENTAZIONE DI GAUSS LA RAPPRESENTAZIONE DI GAUSS È ATTUALMENTE LA PIÙ UTILIZZATA A LIVELLO INTERNAZIONALE PER LA PRODUZIONE DI CARTOGRAFIA ED È ORMAI L UNICA RAPPRESENTAZIONE ADOTTATA IN TUTTA LA CARTOGRAFIA ITALIANA. ESSA DERIVA DALLA PROIEZIONE CILINDRICA INVERSA DI MERCATORE. LA SUPERFICIE DI RIFERIMENTO CONSIDERATA È L ELLISSOIDE; QUESTO VIENE SUDDIVISO IN FUSI, DELIMITATI DA DUE MERIDIANI, DI AMPIEZZA PARI A 6 DI LONGITUDINE. OGNI FUSO VIENE RAPPRESENTATO CON PROIEZIONE CILINDRICA INVERSA IN UN PROPRIO SISTEMA DI RIFERIMENTO PIANO AVENTE ORIGINE NEL PUNTO DI INTERSEZIONE FRA L EQUATORE ED IL MERIDIANO CENTRALE DELLO STESSO FUSO. QUESTE DUE LINEE RAPPRESENTANO L ASSE DELLE X E L ASSE DELLE Y IN SISTEMA PIANO. LA PROIEZIONE DI GAUSS È UNA PROIEZIONE CONFORME.

23 IL SISTEMA UTM DOPO LA SECONDA GUERRA MONDIALE VENNE PROPOSTO A LIVELLO INTERNAZIONALE L ADOZIONE DEL SISTEMA UTM (UNIVERSAL TRANSVERSE MERCATOR), UTILIZZATO IN ITALIA A PARTIRE DAL IL SISTEMA UTM UTILIZZA LE COORDINATE DEDOTTE DALLA RAPPRESENTAZIONE DI GAUSS, RIDOTTE DI UN FATTORE PARI A 0,9996. L INTERO GLOBO TERRESTRE VIENE SUDDIVISO IN 60 FUSI DI 6 DI AMPIEZZA, NUMERATI DA 01 A 60, PARTENDO DALL ANTIMERIDIANO DI GREENWHICH (180 ) PROCEDENDO DA OVEST VERSO EST. IL FUSO 31 RISULTA QUINDI COMPRESO FRA 0 E 6 DI LONGITUDINE EST. L ITALIA RISULTA COMPRESA NEI FUSI 32, 33 E 34. AL MERIDIANO CENTRALE DI OGNI FUSO VIENE ATTRIBUITA UNA COORDINATA CONVENZIONALE PARI A 500 (km) (FALSA ORIGINE) E NON PARI A 0 IN MODO TALE CHE I PUNTI POSTI A SINISTRA (AD OVEST) DEL MERIDIANO CENTRALE ABBIANO ASCISSA NEGATIVA.

24 IL SISTEMA UTM NEL SISTEMA UTM VIENE REALIZZATA LA CARTA DEL MONDO COMPRESA ENTRO ± 80 DI LATITUDINE. OGNI FUSO È SUDDIVISO IN 20 FASCE DI 8 DI LATITUDINE, DAL SUD VERSO NORD, A PARTIRE DALLA LETTERA C E FINO ALLA LETTERA W. L ITALIA È COMPRESA IN ALTEZZA NELLE FASCE S E T. L INCROCIO FRA FUSO E FASCIA INDIVIDUA UNA ZONA (ESEMPIO: ZONA 33S). OGNI ZONA È RIPARTITA IN QUADRATI DI 100 km DI LATO INDIVIDUATI IN MODO UNIVOCO, ALL INTERNO DI OGNI ZONA, MEDIANTE UNA COPPIA DI LETTERE INDICE (INDICE DI COLONNA + INDICE DI RIGA).

25 COORDINATE UTM UN PUNTO QUALSIASI DELLA TERRA VIENE UNIVOCAMENTE INDIVIDUATO NEL SISTEMA UTM DAI SEGUENTI ELEMENTI: - 2 CIFRE, CHE INDIVIDUANO IL NUMERO DEL FUSO - 1 LETTERA CHE INDIVIDUA LA FASCIA - 2 LETTERE CHE INDIVIDUANO IL QUADRATO DI 100 km DI LATO DELLA ZONA - 4 CIFRE, CHE INDICANO DECINE DI CHILOMETRI, CHILOMETRI, ETTOMETRI, DECAMETRI DELLA COORDINATA X (EST). - 4 CIFRE, CHE INDICANO DECINE DI CHILOMETRI, CHILOMETRI, ETTOMETRI, DECAMETRI DELLA COORDINATA Y (NORD). AD ESEMPIO, IL PUNTO DI COOORDINATE: 33SWC SI TROVA NEL FUSO 33, NELLA FASCIA S (ZONA 33S), NEL QUADRATO WC E IN PARTICOLARE A 47,24 km A EST DEL QUADRATO W E A 34,56 km A NORD DEL QUADRATO C.

26 IL SISTEMA GAUSS-BOAGA ITALIANO PRIMA DELL ADESIONE AL SISTEMA UTM, LA CARTOGRAFIA ITALIANA VENNE RIEALIZZATA,A PARTIRE DAL 1948, NEL SISTEMA GAUSS-BOAGA. IN TALE SISTEMA, IL TERRITORIO NAZIONALE è COMPRESO IN DUE FUSI DI AMPIEZZA PARI A 6 30, DETTI FUSO I (OVEST) E FUSO II (EST). L ELLISSOIDE è ORIENTATO SUL MERIDIANO DI MONTE MARIO (ROMA), AVENTE LONGITUDINE PARI A ,93. PER CONVENZIONE, LA COORDINATA X DI GAUSS VIENE CHIAMATA COORDINATA EST E LA COORDINATA Y COORDINATA OVEST. AL MERIDIANO CENTRALE DEL FUSO I (OVEST) VIENE ATTRIBUITA UNA COORDINATA EST CONVENZIONALE DI 1500 km. AL MERIDIANO CENTRALE DEL FUSO Ii (est) VIENE ATTRIBUITA UNA COORDINATA EST CONVENZIONALE DI 2520 km.

27 LE CARTE DELL ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE ITALIANO L ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE (I.G.M.I.) È L ORGANO CARTOGRAFICO UFFICIALE DELLO STATO ITALIANO, RISULTANDO IN PARTICOLARE DI SUA COMPETENZA LA MANUTENZIONE DELLA RETE GEODETICA E DI LIVELLAZIONE DI ALTA PRECISIONE, NONCHÉ LA REDAZIONE E L AGGIORNAMENTO DELLA CARTA D ITALIA. LA CARTA D ITALIA È DISPONIBILE ED ACQUISTABILE PRESSO RIVENDITORI AUTORIZZATI, PRESENTI SU TUTTO IL TERRITORIO NAZIONALE. L INIZIO DELLA REALIZZAZIONE DELLA PRIMA CARTOGRAFIA NAZIONALE RISALE AL LA STESSA VENNE COMPLETATA NEL 1902, E CONTINUAMENTE AGGIORNATA FINO AL A PARTITE DA QUEST ULTIMA DATA È INIZIATA LA PRODUZIONE DI UNA SECONDA CARTOGRAFIA NAZIONALE OGGI IN USO. NEL 1951 IN BASE AD UN ACCORDO INTERNAZIONALE LA CARTA D ITALIA VENNE INSERITA NEL SISTEMA DI RIFERIMENTO UNIFICATO EUROPEO CON L ADOZIONE DEL SISTEMA UTM.

28 LE CARTE DELL ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE ITALIANO LA PRIMA CARTOGRAFIA ITALIANA È COSTITUITA DA UN MOSAICO FORMATO DA 278 FOGLI IN SCALA 1: , A LORO VOLTA SUDDIVISI CIASCUNO IN 4 QUADRANTI ALLA SCALA 1: E QUESTI ULTIMI SUDDIVISI IN 4 TAVOLETTE IN SCALA COMPLESSIVAMENTE SI HANNO: 278 FOGLI AL 1: QUADRANTI AL 1: TAVOLETTE AL 1: FOGLIO IN SCALA 1: IV III QUADRANTE I TAVOLETTA NO SO II NE SE

29 LE CARTE DELL ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE ITALIANO LA NUOVA CARTA D ITALIA, INIZIATA A PARTIRE DAL 1966, è STATA REALIZZATA PARTENDO DA FOGLI ALLA SCALA 1/50.000, CIASCUNO A SUA VOLTA SUDDIVISO IN 4 SEZIONI AL OGNI FOGLIO SI ESTENDE PER 20 IN LONGITUDINE E 12 IN LATITUDINE E RIPORTA INCISO IL RETICOLATO CHILOMETRICO UTM. FOGLIO IN SCALA 1: IV III SEZIONE I II COMPLESSIVAMENTE SI HANNO 652 FOGLI