CARTE GEOGRAFICHE E TOPOGRAFICHE La superficie terrestre non è perfettamente rappresentabile in piano in quanto, passando dalla rappresentazione sferica a quella piana, si introducono inevitabili deformazioni. Quindi il modello ideale di rappresentazione (ossia che mostri correttamente le relazioni geometriche esistenti tra i vari oggetti posti sulla superficie), resta quella dei globi terrestri. I globi (mappamondi) sono poco funzionali e non possono raggiungere dimensioni rilevanti. Sono quindi estremamente imprecisi. Pertanto, occorre utilizzare le Carte geografiche che sono una rappresentazione piana, ridotta, e simbolica di una zona più o meno estesa della superficie terrestre.
Una Carta geografica dovrebbe rispettare, contemporaneamente, i seguenti requisiti: 1. l equidistanza (il rapporto tra le lunghezze rappresentate e quelle reali deve rimanere inalterato); 2. l equivalenza (il rapporto tra le aree rappresentate e quelle reali deve rimanere inalterato); 3. l isogonia (ogni angolo deve essere uguale a quello reale corrispondente) Una Carta può rispettare al massimo uno di questi tre requisiti. Una Carta si può costruire mediante misure e rilievi in campagna del terreno, o mediante fotografie aeree e/o satellitari. La Scala della Carta è il rapporto tra la distanza misurata sulla carta e quella reale corrispondente. Si può esprimere sotto forma numerica (di frazione 1/N) e indica quante volte la lunghezza reale è stata ridotta, oppure sotto forma grafica, ed è rappresentata da un segmento suddiviso in varie parti, a ciascuna delle quali corrisponde la misura reale indicata
Si definisce una Carta a grande scala (il rapporto tra superficie coperta e dimensione della carta è grande) quella nella quale il denominatore del rapporto è piccolo (esempio: 1/1000, 1/500); a piccola scala (poco dettagliata) quella nella quale il denominatore del rapporto è molto grande (ad esempio 1/100.000, 1/500.000); In base al contenuto, si distinguono Carte Generali (es.: Fisiche, Politiche), Carte Speciali (es.: Nautiche, Geologiche), Carte Tematiche (es.: Geomorfologiche, delle Frane, Idrogeologiche, etc.) Proiezione: Consiste nel riportare il reticolato geografico (paralleli e meridiani terrestri) sul piano (proiezione prospettica) o su un solido con superficie sviluppabile (proiezione di sviluppo), applicando principi geometrici ben definiti.
Principali tipi di superfici su cui vengono proiettate le coordinate geografiche e risultati, dopo le operazione di sviluppo: Piana (a), Conica (b) e Cilindrica (c).
Esempi di rappresentazioni cartografiche
Una proiezione modificata (nella quale si apportano delle correzioni per diminuire le deformazioni) è quella Conforme di Mercatore. Si tratta di una proiezione cilindrica (vedi) nella quale per ovviare allo schiacciamento della superficie terrestre verso i poli, la rappresentazione dei paralleli si va distanziando dall equatore verso i poli, secondo la stessa proporzione dei meridiani. L equidistanza è rispettata solo in prossimità dell equatore.
La rappresentazione conforme di Gauss (anche detta cilindrica trasversa di Mercatore) è una proiezione pseudocilindrica in cui il solido è tangente ad un meridiano (meridiano fondamentale Roma M. Mario). Solo questo meridiano di tangenza e l equatore sono ortogonali. Questa rappresentazione è stata usata dall Istituto Geografico Militare Italiano per la costruzione della Carta topografica alla scala 1/25.000
l Italia ha adottato il Sistema Cartografico U.T.M. (Universal Transverse Mercator) che comprende tutto il globo, secondo la rappresentazione conforme di Gauss. La Terra è stata divisa in: - 60 fusi, numerati a partire dall antimeridiano di Greenwich da W a E; - 20 fasce parallele contrassegnate da una lettera maiuscola dell alfabeto; - Ogni fuso è diviso in quadrati di 100 Km di lato, indicati da due lettere maiuscole (colonna e riga); - Un reticolato chilometrico, che consiste in una divisione in maglie più piccole. L Italia ricade nei fusi 32, 33, 34 e alle fasce T ed S.
Il rilievo del territorio può effettuarsi con metodi topografici di precisione (livellazioni e triangolazioni) da terra, oppure con metodi fotogrammetrici da aereo o satelliti. Le camere fotografiche utilizzate in fotogrammetria aerea sono montate su aereomobili e consentono di ricavare immagini di circa 23 x 23 cm. Sono caratterizzate da un alta risoluzione, da una distorsione molto ridotta e da una media luminosità. Avendo due immagini dello stesso oggetto, ripreso da due punti distinti, è possibile averne una visione stereoscopica. L osservazione stereoscopica delle fotografie aumenta notevolmente la precisione delle misure. In pratica, si tende a ricostruire la visione stereoscopica naturale. Infatti, due immagini raccolte separatamente dall occhio sinistro e dall occhio destro, si fondono nel cervello in una immagine unica, consentendoci di avere la sensazione della profondità di campo dell oggetto (terza dimensione).
Apparecchio per la visione stereoscopica delle immagini. E molto usato in fotogeologia per il tracciamento dei limiti tra le formazioni, per l individuazione delle faglie e delle fratture principali, per lo studio delle frane e della dinamica fluviale, etc. Il rilievo terrestre appare esaltato ossia gli avvallamenti ed i rilievi sembrano più accentuati di quanto non siano nella realtà.
Il rilievo topografico viene ricostruito da macchine ottico meccaniche di precisione (fotorestitutori). il prodotto finale della restituzione fotogrammetrica è una carta ottenuta per disegno su un supporto cartaceo o magnetico Schema di ripresa fotografica da aereo. La zona di sovrapposizione grigia è quella nella quale è possibile avere la stereoscopia. L aereo volando, riprende il territorio eseguendo delle strisciate.
Un altra tecnica adoperata soprattutto per i rilievi geologici è quella della ortofotoproiezione, ovvero di una carta preparata non col disegno bensì per via fotografica. L'ortofoto consente di rappresentare tutto ciò che sta sul terreno, ivi comprese le deformazioni prospettiche di ciò che si eleva dal terreno (facciate di edifici, antenne, ponti, tralicci, etc.). Il tempo occorrente per preparare un ortofotocarta è minore di quello necessario per un rilievo tradizionale. Di recente, si è affermata anche la fotogrammetria digitale. In questo caso, l'energia luminosa che colpisce il piano immagine della camera non viene registrata fotograficamente, ma mediante dispositivi elettronici. Un'immagine digitale è costituita da una matrice bidimensionale. Ogni elemento della matrice, che rappresenta un area anche molto piccola, è detto "pixel.
Il Catalogo delle Carte Topografiche dell Istituto Geografico Militare (IGM): scala 1:25.000
Schema tipografico di Carta Geologica ed individuazione delle diverse aree ove sono contenute le informazioni basilari
Stralcio topografico da tavoletta IGM, alla scala 1/25.000 1) L idrografia e le sorgenti sono in azzurro (così come gli acquedotti); 2) Le curve di livello sono in color seppia (a tratto più marcato le direttrici principali con equidistanza di 100 m; a tratto più tenue quelle di 25 in 25 m; tratteggiate quelle di 5 in 5 m); 3) Gli abitati, le strade ed i sentieri sono in nero; 4) I punti quotati sono rappresentati e, se punti trigonometrici, indicati con un triangolino
Su una Carta topografica sono riportati segni convenzionali che possono essere relativi alla planimetria (idrografia, strade, costruzioni, vegetazione, confini, etc.) e/o all altimetria (quote, curve di livello, etc.). Le Curve di livello (isoipse, se si tratta di alture, isobate, se si tratta di profondità marine), sono linee ideali che uniscono tutti i punti del terreno aventi la stessa altitudine; il dislivello tra isoipse contigue è costante per ogni carta, e prende il nome di equidistanza. Per costruirle, bisogna intersecare, idealmente, il rilievo con piani paralleli ed equidistanti; le linee di intersezione vanno quindi proiettate sul piano della carta.
Dal rilievo tridimensionale alla rappresentazione in pianta
il valore dell equidistanza è funzione della scala della carta. Sulle carte in scala 1:25.000, l equidistanza tra le curve è di 25 metri. L andamento delle curve permette di rappresentare i versanti e di leggere la forma del versante. Verso la parte alta dei versanti, le curve di livello tendono a chiudersi su se stesse, individuando una cima. Di solito, esso è individuato da un punto topografico di cui si conosce precisamente la quota. Laddove le curve di livello hanno un andamento convesso, verso la parte bassa del versante, la forma del rilievo è tale da individuare un dosso più o meno accentuato. Per calcolare la pendenza (P) del versante occorre, fissata l equidistanza della carta, individuare un segmento del quale si determina la quota massima e la quota minima. Si calcola quindi il dislivello (Qmax Qmin) e si procede ad effettuare il rapporto tra dislivello (D) e la distanza (L) in pianta, tra le isoipse che delimitano il segmento prescelto. Il rapporto (D/L) rappresenta la pendenza che può essere espressa in percentuale oppure in gradi sessagesimali, ricavando l arcotangente del rapporto D/L.
ESEMPIO DI CARTA TOPOGRAFICA A CURVE DI LIVELLO (Scala originaria 1/5000)
ESEMPIO DI INTERPRETAZIONE IN CHIAVE GEOMORFOLOGICA DI UNA CARTA TOPOGRAFICA 1) Il reticolo idrografico subisce un improvvisa deviazione per cause tettoniche; 2) I canali seguono, in genere, l andamento delle faglie principali; 3) Ove i canali apparentemente non confluiscono Nel tributario principale, ciò è dovuto al loro tombamento (cause antropiche) o per effetto dell infiltrazione nei terreni superficiali più permeabili; 4) La linea tratteggiata individua lo spartiacque superficiale; 5) Le fasce a minor pendenza (individuate dalle sigle Dt) corrispondono con zone di detriti di falda affioranti; 6) Le aree più acclivi (ove le curve di livello sono ravvicinate), individuano zone di affioramento di rocce lapidee; 7) Nelle aree pianeggianti (individuate dalla sigla P), le curve di livello sono molto rade e distanziate, il reticolo stradale è rettilineo, il tessuto urbanistico è in generale molto sviluppato.
Esempio di costruzione di una sezione topografica, a partire dalle isoipse. La sezione è costruita in pari scala: cioè, la scala delle altezze e quella delle lunghezze sono simili. In questo caso, la scala è 1:10.000, cioè 1 cm = 10.000 cm = 100 m.
Esempio di costruzione di una sezione topografica, a partire dalle isoipse.
Esempio di sezione con scale falsate (altezze 1:10, lunghezze 1:100). Sono esaltati gli avvallamenti del terreno che sembrano molto profondi e i rilievi che appaiono come dei picchi isolati. I numeri in basso rappresentano i picchetti (o sezioni progressive trasversali),le quote del terreno, le quote di progetto, le distanze parziali e quelle totali, le sagome dei rilevati e delle trincee con le relative dimensioni. Sulla sezione sono riportati i tratti in viadotto e la sagoma di una galleria (a sinistra, con le classi di roccia classifica di Bieniawski). Il profilo topografico è completato da informazioni relative alla geologia del terreno lungo il tracciato.