Domande e risposte, Cartografia

Cartografia

Quali sono le proprietà dei meridiani?

Ogni meridiano è mezzo circolo massimo, comprendente un arco di 180° (da Polo Nord a Polo Sud); tutti i meridiani seguono la direzione N-S. Tutti i meridiani si distanziano verso l'equatore e convergono verso i poli; su un globo è possibile tracciare un numero infinito di meridiani: per ogni punto della superficie terrestre passa un meridiano, ma per convenzione si tracciano 360 meridiani, spaziati l'uno con l'altro di 1°. Il meridiano di riferimento è quello che passa attraverso l'Osservatorio Reale di Greenwich, vicino a Londra.

Quali sono le proprietà dei paralleli?

Tutti i paralleli sono circoli minori, a parte l'equatore che è un circolo massimo; i paralleli sono sempre paralleli tra loro e seguono tutti la direzione E-O. Su un globo è possibile tracciare un numero infinito di paralleli: per ogni punto della superficie terrestre passa un parallelo, ma per convenzione si considerano 180 paralleli: 90 a N e 90 a S dell'Equatore. Il parallelo di riferimento è l'Equatore. I meridiani e i paralleli si intersecano tra loro ad angolo retto.

Che cos'è l'ellissoide della Terra? Quali sono i parametri necessari per definirli?

La Reale Accademia delle Scienze di Parigi, tra il 1735 e il 1737, misurò archi di meridiani a diverse latitudini (come ad esempio in Finlandia, in Francia ed in Perù). Ciò che saltò subito fuori fu che la misura corrispondente ad un arco di meridiano di 1° era più lunga in Finlandia che in Francia e più lunga in Francia che in Perù. Si dedusse che si aveva uno schiacciamento ai poli (schiacciamento polare).

Partendo da più indietro, Newton, nei Principia del 1687, aveva definito come ellissoide un corpo viscoso, in equilibrio mentre compiva una rotazione, il quale assumeva una forma di uno sferoide oblato. L’effetto combinato dalla gravità e della rotazione conferiva all’oggetto una forma sferica appiattita. L’ellissoide è un modello matematico, che può essere definito dai seguenti parametri: a = semiasse maggiore (raggio equatoriale), b = semiasse minore (raggio polare), f = schiacciamento (flattening). Sono sufficienti due parametri per poter calcolare il terzo. L'IERS è un organismo internazionale (1987) che si occupa della realizzazione dell'International Terrestrial Reference Frame.

Che cos'è un geoide? Cosa rappresentano le ondulazioni del geoide?

Il geoide è una superficie perpendicolare in ogni punto alla direzione della verticale, ossia la direzione della forza di gravità. Il geoide è la forma che meglio descrive la superficie media degli oceani (a meno dell’influenza delle maree, delle correnti e degli effetti meteorologici) e quindi la superficie media della Terra. Il geoide è definito come una superficie in cui il potenziale gravitazionale ha lo stesso valore. È definito come la figura matematica della Terra: una superficie liscia ma irregolare che corrisponde non alla superficie reale della Terra ma ad una superficie di uguale gravità → la vera figura della Terra. La forma del geoide veniva fatta attraverso misurazioni geodetiche, ossia misurazioni sulla superficie terrestre fatte con il filo di piombo (perpendicolarità alla forza di gravità); ora le nuove misurazioni sono compiute grazie all’analisi da satellite del campo gravitazionale. Le missioni GOCE+GRACE hanno portato ad avere un’immagine del geoide più dettagliata. La forma del geoide deriva dall’effetto combinato della rotazione terrestre (forza centrifuga), dell’attrazione gravitazionale (forza centripeta) e dalla densità della Terra in ogni suo punto (che varia a seconda della presenza di magma, catene oro geniche etc.). La superficie del geoide si allontana dal centro della Terra dove la forza di gravità è minore mentre si avvicina ove la forza di gravità è maggiore; il modello del geoide considerato è l’EGM86 (Earth Gravitational Model 1986), e la differenziazione di elevazione del geoide rispetto all’ellissoide (ondulazione del geoide) varia dai -106 mt a +85 mt. Le coordinate di un punto sulla superficie terrestre cambiano in funzione dell’ellissoide di riferimento usato e dell’orientamento dell’ellissoide rispetto al geoide: utilizzando diversi sistemi di riferimento geodetici sullo stesso ellissoide si ottengono spostamenti di anche 500 mt nella posizione sulla superficie della Terra.

Qual è la definizione di latitudine? E di longitudine?

Latitudine: è un arco di meridiano, misurato in gradi, compreso tra il punto P e l’Equatore. Varia da 0° all’Equatore e 90° ai Poli, e viene misurato in gradi, primi e secondi. Un grado di latitudine corrisponde circa a 111 km.

Longitudine: è un arco di parallelo, misurato in gradi, tra il punto P e il meridiano di riferimento (meridiano di Greenwich). Varia da 0° a 180° da E a O e si misura in gradi, primi e secondi. Un grado di longitudine dipende dal parallelo in cui si misura: all’Equatore un grado corrisponde a circa 111 km, mentre se ci si sposta verso i poli la lunghezza di 1° diminuisce.

Cos'è l'azimut?

In astronomia l’azimut è la direzione di un corpo celeste rispetto all’osservatore mentre in cartografia è l’angolo rispetto al Nord sul piano dell’orizzonte.

Che cos'è lo zenit?

Lo zenit è l’intersezione della perpendicolare al piano dell’orizzonte passante per l’osservatore, con la superficie dell’emisfero visibile, ossia il punto sopra la testa dell’osservatore.

Che cos'è il datum? Quali parametri definisce?

Il DATUM è una superficie di riferimento rispetto a cui vengono fatte le misure, associato a un modello di forma della Terra. L’ellissoide viene orientato in un dato punto (punto di emanazione) imponendo che in quel punto si verifichino le seguenti condizioni geometriche:

• La normale all’ellissoide coincide con la verticale (l’ellissoide è la tangente al geoide)
• La direzione del meridiano dell’ellissoide coincide con quella del meridiano di riferimento
• La quota dell’ellissoide coincide con quella ortometrica

Il DATUM definisce tutti i parametri necessari per il calcolo delle coordinate geodetiche:

• I dati dell’ellissoide di riferimento (semiasse maggiore, semiasse minore e schiacciamento polare)
• Orientamento rispetto al geoide
• Azimut dell’ellissoide (angolo tra la tangente e il meridiano passante per il punto di emanazione e la tangente al meridiano di riferimento)

Quali sono stati i principali datum utilizzati?

I DATUM locali e globali utilizzati nel tempo sono:

• North America DATUM del 1927 (NAD 27) = DATUM per gli USA, definito sull’ellissoide di Clarke 1866, con origine a Meades Ranch in Kansas
• Genova 1902 (GE02) = DATUM per l’Italia nei primi anni del 1900, usa l’ellissoide di Bessel (1841), orientato a Genova, istituto Idrografico della Marina
• Roma 40 = DATUM per l’Italia negli anni 40, usa l’Ellissoide Internazionale del 1924 (Ellissoide di Hayford), orientato a Monte Mario, Roma
• European Datum del 1950 (ED50) = DATUM per il Nord Europa, usa l’Ellissoide Internazionale del 1924 (Ellissoide di Hayford), con origine a Potsdam (Germania)
• World Geodetic System del 1984 (WGS84) = è un sistema geocentrico e si avvicina molto al modello di geoide: l’origine delle coordinate è nel centro di massa della Terra

Cos'è Global Positioning System (GPS)?

I GPS funzionano misurando il tempo impiegato da un segnale radio a percorrere la distanza satellite-ricevitore (il satellite invia un segnale orario e il ricevitore calcola la differenza di ora tra il segnale ricevuto e quello del proprio orologio, che però va calibrato). Sono necessari almeno quattro satelliti per risolvere quattro incognite: latitudine, longitudine, altezza e tempo. Il sistema GPS è basato sul DATUM WGS84.

Che cos'è la scala della carta?

La scala della carta è il rapporto tra le dimensioni sulla carta e le dimensioni sulla superficie terrestre. Le carte rappresentano i lineamenti della superficie terrestre con dimensioni molto più piccole di quelle reali, in quanto utilizza un fattore di scala. Se consideriamo il globo, la scala del globo è il rapporto tra le dimensioni del globo e le dimensioni della superficie terrestre.