1 CORSO DI TOPOGRAFIA I Docente Prof.Ing. Fabio Radicioni Cartografia Numerica A.A 2002-2003
2 CARTOGRAFIA NUMERICA CARATTERISTICHE DELLE CARTE NUMERICHE: - Rappresentazione grafico/numerica a video in UNITÀ DISEGNO (U.D.) normalmente 1 U.D. = 1 m -La scala perde significato nella consultazione a video (ZOOM) - viene comunque definita una SCALA NOMINALE della carta per valutarne l accuratezza metrica - Archiviazione su supporto INFORMATICO; documento fondamentale: files della carta (file unico o files separati per planimetria, altimetria, vestizione,...) la maggior parte delle carte numeriche sono costituite da files TRIDIMENSIONALI - Vantaggio: notevole SICUREZZA di conservazione dei dati nel tempo - Qualsiasi determinazione di coordinate o quote è univoca, non è influenzata dall operatore - I contenuti della carta (planimetria, altimetria, idrografia, edificato,...) possono essere visualizzati ed elaborati separatamente mediante la tecnica dei LAYER CODIFICATI - Consultazione delle carte numeriche: -A VIDEO GRAFICOpreferibile perché ne sfrutta tutti i vantaggi - SU COPIE STAMPATE equivalente alle carte tradizionali
3 CARTOGRAFIA NUMERICA PRODUZIONE DELLE CARTE NUMERICHE: A. DIRETTAMENTE dalla RESTITUZIONE FOTOGRAMMETRICA, effettuata oggi con sistemi analitici o digitali che producono l output a video grafico: le carte attuali (dal 1980 circa) nascono come carte numeriche B. INDIRETTAMENTE, per DIGITALIZZAZIONE delle carte tradizionali effettuata mediante SCANNER (files raster) o DIGITIZER (files vettoriali) le vecchie carte possono essere convertite in numeriche con alcune limitazioni (files bidimensionali, perdita di precisione, ecc...)
4 CARTOGRAFIA NUMERICA FORMATI DELLA CARTOGRAFIA NUMERICA: Raster: Costituiti da MATRICI DI PUNTI (PIXEL = PICture ELement) a ciascuno dei quali viene assegnato un valore di intensità luminosa o un colore; Ogni pixel è individuato da n.riga, n.colonna (sistema di riferimento interno dell immagine) e valore. I formati raster presentano l inconveniente di occupare molto spazio di memoria. Formati più comuni delle immagini raster: - Non compressi TIFF, BMP - Compressi GIF, JPG (i formati compressi comportano un certo degrado dell immagine) Applicazioni dei formati raster nella cartografia: - Scansione di carte tradizionali preesistenti - Ortofotocarte digitali (nascono in formato raster)
5 CARTOGRAFIA NUMERICA Vettoriali: Contengono ENTITA GRAFICHE di vario tipo (punti, linee, polilinee, curve, aree,...) descritte analiticamente mediante le coordinate (2D o 3D) dei vertici caratteristici; Le dimensioni sono inferiori a quelle dei files raster e la descrizione geometrica analitica è univoca; Sono georeferenziati internamente dal sistema di coordinate impiegato, che spesso coincide con un sistema cartografico. Formati vettoriali più comuni: DWG Software AutoCAD, formato binario DXF Formato di scambio ASCII (Drawing exchange Format) NTF Utilizzato dal Catasto Italiano (mappe digitalizzate) Una caratteristica molto importante dei files vettoriali è quella di poter essere organizzati in LAYER (strati o livelli): nella cartografia, a ogni layer (identificato da un codice alfanumerico) viene associato un livello informativo (strade, fabbricati, idrografia,...) Applicazioni dei formati vettoriali nella cartografia: - Digitalizzazione di carte tradizionali preesistenti (files 2D) CATASTO; - Nuova cartografia da restituzione fotogrammetrica ( nasce in formato vettoriale, georeferenziata nel datum/sistema cartografico in cui si esegue la restituzione), CARTE IGM, CARTE TECNICHE REGIONALI **** la precisione resta quella corrispondente alla scala nominale! **** L impiego più vantaggioso delle carte numeriche vettoriali è quello A VIDEO GRAFICO, che sfrutta appieno le caratteristiche della carta. Appositi software applicativi permettono di calcolare analiticamente (=univocamente) volumi, aree, sezioni, profili,...
6 Enti cartografici per applicazioni di tipo ingegneristico Siti Internet di riferimento: 1. Regione: http://www.umbriaterritorio.org 2. IGMI (Istituto Geografico Militare Italiano): http://www.nettuno.it/fiera/igmi/igmit.htm 3. CATASTO Intesa Stato-Regione-Enti Locali: Indicazioni di inquadramento e riferimento per la realizzazione delle basi dati geografiche di interesse generale corrispondenti alle scale 1:1.000, 1:2.000, 1:5.000/10.000; 1:25/50.000 e 1:250.000 Sito Internet di riferimento: http://www.centrointerregionale.it (Documenti)
CONTENUTI E CODICI PER LA C.T.R.N. 7
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DA CAPITOLATO SPECIALE D APPALTO TIPO PER LA FORMAZIONE DI CARTA TECNICA REGIONALE NUMERICA A SCALA 1:5 000 E A SCALA 1:10 000 17
DA CAPITOLATO SPECIALE D APPALTO PER LE CARTE GENERALI ALLA SCALA 1:500 DI ZONE URBANE 18
CARTOGRAFIA CATASTALE 19
20 TRASFORMAZIONE DI COORDINATE E/O DATUM Software Cartlab1 Scaricabile gratuitamente da sito web: http://www.sifet.it (SIFET Società Italiana di Topografia e Fotogrammetria)
21 ESERCITAZIONE: LETTURA DI UNA CARTA NUMERICA E TRASFORMAZIONE DI DATUM E/O COORDINATE a. Selezionare un edificio a piacere (4-8 lati es. Fig.1). b. Estrarre dal file numerico le seguenti informazioni relative all edificio selezionato: Layer d appartenenza: 2010 Codifica: Edificio Coordinate dei vertici: Sistema di riferimento (C.T.R.N. Gauss Boaga): Vertice 1. 2321930.31 E; 4745210.62 N; 540.10 quota ortometrica 1 Vertice 2..... 8 Vertice 3..... 2 Vertice 4..... Vertice 5..... Vertice 6..... 7 Vertice 7..... Vertice 8..... Distanza tra due punti: Vertici 8-1 = 8.86 m Perimetro: 71.06 m Area: 225.09 mq Fig.1 c. Indicare la scala grafica e salvare l immagine. d. Eseguire, utilizzano Cartlab1, le seguenti trasformazioni di Datum e/o coordinate di almeno 3 vertici. Sistema di riferimento (geografiche Roma40): Vertice 1. 42 49 59.0207 ; 0 07 27.5897 Vertice 2....... Sistema di riferimento (geografiche ED-50); Sistema di riferimento (geografiche WGS84); Sistema di riferimento (UTM-ED50); Sistema di riferimento (UTM-WGS84); Sistema di riferimento (cartesiane ellissocentriche Roma40); Sistema di riferimento (cartesiane ellissocentriche ED-50); Sistema di riferimento (cartesiane ellissocentriche WGS84); Sistema di riferimento (catastale). 6 5 3 4
22 ORTOFOTOPROIEZIONE L ortofotoproiezione rappresenta la proiezione da un centro improprio di una porzione di superficie terrestre su una superficie di riferimento.
23 MODELLI DIGITALI DEL TERRENO (vettoriali o raster) Per MODELLO DIGITALE DEL TERRENO (DTM) si intende la descrizione della quota del terreno mediante una funzione che associa ad ogni coordinata X,Y un valore Z che approssima entro certi limiti la quota reale. DTM Digital Terrain Model DEM Digital Elevation Model modello della superficie del terreno modello del terreno+fabbricati Sono rappresentazioni puramente GEOMETRICHE della superficie del terreno, senza alcuna indicazione dei particolari topografici né della toponomastica Dal punto di vista analitico-informatico sono TABELLE che associano alle coordinate planimetriche di una serie di punti il valore della relativa quota: N E Q 4567890 1212340 324.54 4567900 1212340 320.78 4567910 1212340 387.21......... I punti possono essere disposti su una griglia regolare (GRID) oppure sui vertici di una rete di triangoli (TIN).
ESEMPIO DI DTM 24
FORMATI DEI DTM Formato ASCII NCOLS 178 NROWS 148 CELLSIZE 40 XLLCENTER 2315440 YLLCENTER 4741280 NODATA_VALUE -9999 583.886 587.987 587.971 574.039 579.105 581.132 563.337 570.635 574.198 551.416 557.068 562.260 509.462 512.042 517.742 502.749 507.388 514.100 499.345 503.572 509.573......... 585.042 580.562 575.037 564.350 525.610 521.510 515.193 580.372 578.140 574.308 565.522 534.792 528.602 519.768 573.564 573.786 571.696 566.092 545.574 538.323 527.858 538.165 542.186 544.656 547.141 566.392 560.756 553.933 531.262 535.172 537.151 538.260 556.814 555.785 553.442 523.441 527.019 528.238 526.370 542.645 545.795 546.682 Formato RASTER Formato ASCII X Y Z 2315440.00 2315480.00 2315520.00 2315560.00 2315760.00 2315800.00 2315840.00 2315880.00 2315920.00 2315960.00 2316000.00 2316040.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 4747160.00 583.88 587.98 587.97 585.04 544.46 538.16 531.26 523.44 515.36 506.64 497.65 485.95 515.367... 501.720... 483.656... 477.767... 526.671 533.193 535.505 4747000 4746000 4745000 4744000 4743000 4742000 2316000 2317000 2318000 2319000 2320000 2321000 2322000 25
26 CARATTERISTICHE DI GRID E TIN Grid Vantaggi: Maglia regolare permette facile elaborazione per derivare altre informazioni Svantaggi: La maglia ha una dimensione costante qualunque sia la morfologia e può essere inadeguata File molto pesanti Le quote dei nodi sono tutte interpolate TIN Vantaggi: Le dimensioni e la forma della maglia possono variare in funzione della densità dei punti e della morfologia del terreno Le quote dei nodi non sono interpolate ma il dato originale Svantaggi: Maggiore complessità per la realizzazione di software che derivi informazioni dal modello
27 IMMAGINI DA SATELLITE AD ALTA RISOLUZIONE Modello tridimensionale navigabile e metricamente corretto di una scena QuickBird (Risoluzione al suolo 0.61m) relativo alla località di Pozzuolo Castiglione del Lago Pg.