I Sistemi Geodetici di Riferimento

I Sistemi Geodetici di Riferimento e la Topografia di precisione per le grandi infrastrutture dell ingegneria civile Salerno, 4 marzo 2015 I Sistemi Geodetici di Riferimento Le problematiche derivanti dall uso di più Sistemi Renzo Maseroli Istituto Geografico Militare Renzo Maseroli 04/03/2015 1

In Italia sono stati adottati nel tempo vari Sistemi di Riferimento, senza mai abolire i precedenti Sistemi Locali: Bessel su Genova; Catastale; ROMA40; ED50 Sistemi Globali: ETRF89; ETRF2000 L utilizzo contemporaneo di più Sistemi di Riferimento può generare problemi non indifferenti Renzo Maseroli 04/03/2015 2

L approccio più generale al problema della trasformazione delle coordinate fra due Sistemi di Riferimento (es. un Globale: ETRF89; e un Locale: ROMA40) è quello di considerare una trasformazione fra i due sistemi cartesiani associati ai due riferimenti X X G E X Z ETRF89 E Z G Z G X L L E Y Y G Y Z L Y L ROMA40 2 N 1 e h sen Renzo Maseroli 04/03/2015 Funziona per Sistemi geometricamente corretti 3 X Y Z 3 traslazioni e 3 rotazioni: RIGIDA N h cos cos N h cos sen 3 traslazioni, 3 rotazioni, 1 fattore di scala: CONFORME 3 traslazioni e 3 rotazioni e più fattori di scala: AFFINE X Y Z 1 L 1 L 1 L X G Y ( 1 S) R( E,E,E ) Y Z L G L G L X Y Z X Z 1 G 1 G 1 G

Punti di 1 ordine Punti appositamente calcolati Area di utilizzazione ROMA40 ED50 Differenze in latitudine: D +3.4 +3.5 1 ordini 354 esteri appositamente 68 Usati complessiv. 422 +3.2 +3.1 +2.9 +2.9 Renzo Maseroli 04/03/2015 4

Punti coincidenti Punti di 1 ordine Punti appositamente calcolati Area di utilizzazione ROMA40 ERTF89 Coincidenti 621 1 ordini 154 esteri apposit. 54 Usati complessivamente 829 Renzo Maseroli 04/03/2015 5

latitudine Curve generate fra due Sistemi ideali con geometrie non deformate localmente Le differenze sono dovute unicamente ai due diversi ellissoidi e alle differenti posizioni Curve di uguale differenza in longitudine: D 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 8 10 12 14 16 18 longitudine Renzo Maseroli 04/03/2015 6

Latitudine [sessadecimali] ROMA40-ETRF89 Curve di uguale D (valori da 2.20 a 2.50 ) 46 44 42 40 38 36 6 8 10 12 14 16 18 Longitudine [sessadecimali] Renzo Maseroli 04/03/2015 7

L IGM ha dato soluzione al problema nel 2002 ufficializzando il metodo: VERTO che considera i 4 Sistemi più utilizzati in Italia: ROMA40 ED50 ERTF89 ERTF2000 Il metodo si basa sulla presenza sul territorio di punti doppi Su ciascun punto doppio si può calcolare, ad esempio, la differenza in latitudine: D +3.1 +3.0 +3.3 +3.2 +3.4 +3.5 Renzo Maseroli 04/03/2015 8

Partendo dalle griglie irregolari dei valori: con un algoritmo di interpolazione sono state calcolate 7 griglie regolari a copertura dell intero territorio nazionale: D, D 5 57 08.4 19 27 08.4 13 30 47 40 12 40 D ROMA40 - ED50 D ROMA40 - ED50 D ROMA40 - ETRF89 D ROMA40 - ETRF89 D ETRF89 ETRF2000 D ETRF89 - ETRF2000 Dh ETRF89 - ETRF2000 16569 16667 16568 219 110 1 2 3 109 Ogni griglia è composta da 16677 valori, e costituisce una matrice di 153 righe per 109 colonne 35 00 Il passo delle griglie è 7 30 per 5 e coincide, con il taglio delle tavolette 7 30 0.125 5 0.08333333 Renzo Maseroli 04/03/2015 9

Si assegna così a ciascun punto della griglia un valore di differenza univoco Per fogli al 50000: (600 km 2 ) 235.gk1 235.gk2 Per punti IGM95: (300 km 2 ) 106901.gk1 106901.gk2 agli altri punti del territorio si assegna altresì un valore univoco tramite un algoritmo di interpolazione bilineare fra i valori dei 4 vertici della cella in cui ciascun punto ricade Esempio: D ED50 - ROMA40 Renzo Maseroli 04/03/2015 10

Renzo Maseroli 04/03/2015 11 Anno 2002 IGM GEOGRAFICO ISTITUTO MILITARE Verto1 versione 1.0 - marzo 2002 Sistemi: ROMA40, ED50, ETRF89 Solo coordinate geografiche Dati da tastiera Tratta file: ASII e xls Griglie: gr1 IGM GEOGRAFICO ISTITUTO MILITARE Coordinate geografiche e piane: GB, UTM, TM Verto2 versione 1.0 - marzo 2002

Renzo Maseroli 04/03/2015 12 Anno 2006 Anno 2007 IGM GEOGRAFICO ISTITUTO MILITARE Verto2+ versione 1.0 - marzo 2006 Coordinate piane in fusi diversi da quello di appartenenza Griglie: gr1, gr2 IGM GEOGRAFICO ISTITUTO MILITARE Verto2mila versione 1.0 - marzo 2007 IG ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE M calcolo e applicazione di parametri di rototraslazione Tratta file: ASII e shapefile Verto3 versione 1.0 - gennaio 2006

Sistemi: ROMA40, ED50, ETRF89, ETRF2000 Griglie: gk1, gk2 IGM ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE Anno 2009 IGM ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE Verto2k versione 1.0 IGM GEOGRAFICO ISTITUTO MILITARE - gennaio 2006 Verto2ks versione 1.0-27 ottobre 2007 Verto3 versione 1.0 - gennaio 2009 Renzo Maseroli 04/03/2015 13

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Renzo Maseroli 04/03/2015 17 Da novembre 2011 sono disponibili le stesse griglie nel formato NTv2 binario Contengono gli stessi valori e forniscono quindi gli stessi risultati, ma sono accettate da buona parte dei software GIS più diffusi, e consentiranno quindi una maggiore fruibilità dei dati L NTv2 (National Transformation Version 2) è un formato sviluppato dalla Geodetic Survey Division Geomatics Canada, per consentire le trasformazioni di coordinate fra alcuni sistemi di riferimento nordamericani (NAD27, NAD83). Negli ultimi anni il formato NTv2 si è diffuso a livello internazionale, fino a costituire oggi uno diffuso standard per la memorizzazione dei valori di passaggio fra sistemi realizzati mediante modelli a maglia regolare.

Renzo Maseroli 04/03/2015 18 Le griglie GR? e GK? Hanno un formato prestabilito: equivalente alla superficie di un foglio della carta d Italia alla scala 1:50.000 o ad un intorno dei punti IGM95 Nel formato NTv2 la griglia è posta in cessione per rettangoli geografici di estensione variabile, che l utente può definire, in base alle proprie esigenze, indicandone gli estremi geografici

Considerando 4 Sistemi le griglie possibili sono 12 Al fine di scoraggiare le trasformazioni verso i sistemi del passato, favorendo invece il passaggio all'etrf2000, come prevede il DPCM del 10/11/2011, per ciascuna richiesta verranno forniti soltanto 3 file con estensione GSB Esempio: 44 10 11 10 11 50 44 30 File forniti sempre: 44101110_44301150_R40_F00.gsb 44101110_44301150_E50_F00.gsb 44101110_44301150_F89_F00.gsb File forniti su richiesta: 44101110_44301150_R40_E50.gsb 44101110_44301150_R40_F89.gsb 44101110_44301150_E50_F89.gsb Renzo Maseroli 04/03/2015 19

Renzo Maseroli 04/03/2015 20 Ciascuna griglia è georefenziata nel sistema di partenza, ed il segno delle differenze è tale da consentire la somma dei valori per passare dal primo sistema al secondo Alcuni software GIS consentono il corretto utilizzo anche in senso inverso, altri no File inversi forniti su richiesta: 44101110_44301150_F00_R40.gsb 44101110_44301150_F00_E50.gsb 44101110_44301150_F00_F89.gsb 44101110_44301150_E50_R40.gsb 44101110_44301150_F89_R40.gsb 44101110_44301150_F89_E50.gsb

La dimensione minima: 20 in longitudine per 12 in latitudine, corrispondente alla superficie di un foglio della carta d Italia alla scala 1:50.000 (circa 600 km 2 ) Le coordinate che determinano i limiti del rettangolo devono essere approssimate al primo sessagesimale. Il costo è di 0.06 Euro a km 2, conteggiando solo le aree ricadenti sulla terraferma, con un minimo di 35.00 Euro viene fornito un file ASCII (ultime lettere del nome: REP) contenente un report della creazione delle griglie Su richiesta viene fornito un ulteriore file DXF, contenente il rettangolo richiesto, sullo sfondo dei fogli al 50.000. Le griglie NTv2 non contengono valori altimetrici Renzo Maseroli 04/03/2015 21

Renzo Maseroli 04/03/2015 22 Sistemi Geodetici nei GIS La gran parte dei GIS, compresi gli open source, fa riferimento, per i Sistemi Geodetici, al Geodetic Parameter Dataset dell EPSG (European Petroleum Survey Group) appartenente all OGP (International Oil and Gas Producers Association) Il database EPSG contiene un gran numero di Sistemi di Riferimento ed i relativi sistemi proiettati Non sempre però, sia i parametri che le descrizioni dei Sistemi, risultano del tutto rigorose o complete, il che può indurre l utente a non individuare correttamente il Riferimento da assegnare ai propri dati L IGM ha quindi ritenuto opportuno fare il punto sui codici più opportuni da usare per i Sistemi in utilizzati in Italia: ETRF2000 ETRF89 ED50 ROMA40

Realizzazione ETRF2000 epoca 2008.0 I corretti codici da utilizzare sono: Name Identifier CRS kind CS Axes RDN2008 6704 geocentric X,Y, Z RDN2008 6705 3D geographic,, h RDN2008 6706 2D geographic, RDN2008/TM32 6707 Projected Nord, Est RDN2008/TM33 6708 Projected Nord, Est RDN2008/TM34 6709 Projected Nord, Est RDN2008/Italy zone 6875 Projected Nord, Est RDN2008/Zone 12 6876 Projected Nord, Est implementati nell EPSG gennaio 2014 su richiesta dell IGM prevista a breve l'adozione nelle più diffuse librerie che ne consentiranno l impiego nei software GIS "Italy zone" è "Fuso Italia introdotto nel 2003 per evitare le discontinuità dei fusi tradizionali "Zone 12" è "Fuso 12 introdotto nel 2013 per le aree a cavallo fra i fusi 32 e 33 Renzo Maseroli 04/03/2015 23

Realizzazione ETRF89 I corretti codici da utilizzare sono: Attenzione alle note esplicative, presenti nella documentazione EPSG, che trattano delle differenze fra ETRS89 ed ETRF89, che risultano in realtà poco chiare Name Identifier CRS kind CS Axes ETRS89 4936 geocentric X,Y, Z ETRS89 4937 3D geographic,, h ETRS89 4258 2D geographic, ETRS89/UTM zone 32N 25832 Projected Nord, Est ETRS89/UTM zone 33N 25833 Projected Nord, Est ETRS89/UTM zone 34N 25834 Projected Nord, Est ETRS89 / LAEA Europe 3035 Projected Nord, Est ETRS89 / LCC Europe 3034 Projected Nord, Est È invece sconsigliato l utilizzo del Sistema indicato come IGM95 con i seguenti indicatori: utilizza l ellissoide WGS84 al posto del GRS80 Name Identifier CRS kind CS Axes IGM95 4982 geocentric X,Y, Z IGM95 4983 3D geographic,, h IGM95 4670 2D geographic, IGM95/UTM zone 32N 3064 Projected Nord, Est IGM95/UTM zone 33N 3065 Projected Nord, Est Renzo Maseroli 04/03/2015 24

Renzo Maseroli 04/03/2015 25 Sistema ED50 I corretti codici da utilizzare sono: Name Identifier CRS kind CS Axes ED50 4230 2D geographic, ED50/UTM zone 32N 23032 Projected Nord, Est ED50/UTM zone 33N 23033 Projected Nord, Est ED50/UTM zone 34N 23034 Projected Nord, Est

Sistema ROMA40, long. M. Mario Quando le long. sono correttamente espresse da M. Mario, i corretti codici da utilizzare sono: Name Identifier CRS kind CS Axes Monte Mario (Rome) 4806 2D geographic, Monte Mario (Rome) / Italy zone 1 26591 Projected Nord, Est Monte Mario (Rome) / Italy zone 2 26592 Projected Nord, Est Si sconsiglia l utilizzo dei proiettati: anche se corretti sono deprecati In ROMA40 è divenuto comune, specialmente nei GIS, riferire le longitudini a Greenwich, attraverso la costante 12 27 08.400 In questo caso i codici corretti sono: Name Identifier CRS kind CS Axes Monte Mario 4265 2D geographic, Monte Mario / Italy zone 1 3003 Projected Nord, Est Monte Mario / Italy zone 2 3004 Projected Nord, Est I codici 3003 e 3004 possono essere usati al posto dei 26591 e 26592 Renzo Maseroli 04/03/2015 26

Renzo Maseroli 04/03/2015 27 Altri codici da non utilizzare Nel documento relativo alle regole tecniche per il Repertorio Nazionale dei dati territoriali del DM 10 novembre 2011 (par. 3.4.8.3 MD_ReferenceSystemCode Codici EPSG), sono citati i seguenti codici: Name Identifier CRS kind CS Axes WGS 84 4978 geocentric X,Y, Z WGS 84 4979 3D geographic,, h WGS 84 4326 2D geographic, WGS 84 / UTM zone 32N 32632 Projected Nord, Est WGS 84 / UTM zone 33N 32633 Projected Nord, Est WGS 84 / UTM zone 34N 32634 Projected Nord, Est Il sistema globale WGS84 è stato spesso confuso in Italia con l ETRF89 Questi codici non devono essere utilizzati in nessun caso in Italia, neanche quando i dati stessi riportano una generica indicazione al WGS84 Le uniche versioni del Sistema Globale adottate in Italia sono l ETRF89 e l ETRF2000

Renzo Maseroli 04/03/2015 28 Utilizzo dei file *.PRJ E sempre opportuno che un insieme di dati geografici sia accompagnato dall'indicazione del Sistema Geodetico a cui i dati stessi appartengono Quando i dati siano espressi nel formato shapefile, le informazioni relative al Sistema di Riferimento sono contenute in un file ausiliario con estensione prj Normalmente i software GIS producono tali file al momento del salvataggio degli shapefile Per sopperire alla loro eventuale mancanza, ad esempio nel caso di trasformazione del Sistema di Riferimento, l'igm ha compilato i file relativi ai Sistemi più utilizzati in Italia Tali file, insieme alle tabelle mostrate, sono scaricabili dal sito: www.igmi.org - Servizio Geodetico - Annunci Scarica i file prj

http://www.geologia.com Renzo Maseroli 04/03/2015 29