Sistemi di riferimento e coordinate

Sistemi di riferimento e coordinate – 2^ parte

Per localizzare in modo esatto un punto sulla superficie terrestre è necessario utilizzare un sistema di riferimento ovvero un sistema di coordinate. Più precisamente si può parlare di :

  • coordinate planimetriche (o 2D)
  • coordinate spaziali o plano-altimetriche (o 3D)

A parte i sistemi che esprimono direttamente delle coordinate spaziali X,Y,Z (come il WGS84), queste si possono ottenere aggiungendo alle coordinate planimetriche, la quota del punto rispetto all’ellissoide di riferimento (quota ellissoidica) o rispetto al geoide (quota geoidica o quota sul livello del mare).

Le coordinate planimetriche a loro volta si distinguono in:

  • coordinate geografiche (o curvilinee) se si riferiscono all’ellissoide di riferimento: sono indicate da φ (latitudine), λ (longitudine) ed essendo  degli angoli si esprimono in gradi e relative frazioni.
  • coordinate cartografiche (o piane o chilometriche) se si riferiscono a una cartina: sono indicate da X (Easting) e Y (Northing) ed essendo delle distanze si esprimono in metri (o km).

Nella prima parte di questo articolo,  abbiamo già parlato delle coordinate geografiche e dei sistemi di proiezione per passare alla rappresentazione sulla carta (sul piano).
Scelto un sistema di proiezione, tramite il quale la superfice ellissoidica viene riportata su un piano, si passa da un sistema di coordinate geografiche ad uno di coordinate piane. Per ogni punto esisterà una corrispondenza biunivoca tra le sue coordinate geografiche (φ,λ) e quelle cartografiche (X,Y) esprimibile algebricamente da quelle che sono chiamate equazioni della carta : 

X = X (φ, λ)    Y = Y (φ, λ)

Per questo motivo, un sistema di coordinate cartografiche è sempre  individuato da una coppia (sistema geografico + sistema di proiezione) e in alcuni casi, tenuto conto che per uno stesso datum ci possono essere più reti geodetiche che lo realizzano (ne abbiamo parlato nella prima parte), anche dall’identificazione della rete geodetica (o frame).

Prima di passare ad esaminare i sistemi cartografici usati in Italia, diamo dei cenni su quelli che sono i sistemi di riferimenti più importanti e diffusi nel mondo: il sistema geografico WGS84 e il sistema di proiezione UTM.

 Il WGS84 (World Geodetic System 1984)

E’ un sistema di riferimento geografico mondiale (datum globale) nato a metà del secolo scorso grazie alla tecnologia satellitare; nella sua versione più attuale si appoggia sulla rete di satelliti NAVSTAR e GPS/GLONASS ed è molto noto essendo adoperato dai sistemi GPS.
Esso è definito da:

  • una terna cartesiana XYZ geocentrica (CTS: Conventional Terrain System) : asse Z diretta verso il polo Nord convenzionale al 1984, asse X passante per il meridiano di Greenwich al 1984, asse Y scelto in modo da formare una terna destrorsa;
  • un ellissoide geocentrico che approssima l’intero globo: inizialmente era il GRS80 , poi sostituito dal più preciso WGS84.
  • a partire dal 1996 un geoide che approssima l’intero globo per il riferimento verticale (datum verticale) che deriva dallo standard EGM96 (Earth Geopotential Model 1996).

Le realizzazioni (reti geodetiche) del WGS84 sono indicate con la sigla: WGS84 (GXXX),  dove XXX indica il numero della settimana GPS in cui sono state effettuate le misure sulla rete.
In pratica le realizzazioni del WGS84 sono pressoché coincidenti alle ITRF, le realizzazioni del sistema globale convenzionale ITRS. Infatti le coordinate (Lon, Lat) espresse nei due sistemi differiscono al max di 10 cm; addirittura la WGS84 (G1150) è praticamente allineata alla ITRF00 (accuratezza di 1 cm).
Ecco perchè il WGS84 con buona approssimazione, può anche considerarsi una materializzazione del sistema ITRS.

Essendo un sistema mondiale, ovviamente è valido anche per l’Europa e quindi per l’Italia; a tal proposito è utile capire che rapporto c’è tra esso e il sistema di riferimento globale europeo ETRS89.

ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989)

E’ un sistema geocentrico derivato nel 1989 dal sistema ITRS (usa l’ellissoide geocentrico GRS80) ma è solidale alla placca euro-asiatica. Fu definito perchè tale placca si muove verso NE di circa 2 cm l’anno e quindi le coordinate espresse con il sistema ITRS/ITRF (e quindi con il WGS84) variavano sensibilmente di anno in anno.

Infatti le sue realizzazioni, indicate come ETRFyy (yy esprime l’anno a cui si riferiscono le coordinate: ETRF89, ETRF90, …., ETRF2000), a differenza di quelle mondiali dell’ITRS, non vedono muoversi i punti fissati sulla placca euro-asiatica. Tant’è vero che le differenze esistenti tra due diverse ETRF sono minime, dipendendo queste solo dalle deformazioni della crosta terrestre: tra la ETRF89 e la ETRF2000 ci sono differenze inferiori al centimetro.

realizzazioni ETRF

Ecco allora che il sistema ETRS89, pur derivato inizialmente dall’ ITRS mondiale, nel tempo non è più congruente con esso ma si è deformato. Quindi  in Europa e in Italia le coordinate espresse col sistema ITRS/ITRF (o WGS84),  possono considerarsi coincidenti con quelle del sistema ERTS89/ETRF89  materializzato dalla sottorete EPN costituita delle stazioni dell’ITRF in Europa determinate nel 1989.
Ma le sue successive emanazioni ETRS89/ETRFyy differiscono da quelle del WGS84, in modo crescente al passare degli anni. Per esempio tra le coordinate di un punto espresse col WGS84 (G1150) e quelle espresse col ETRS89/ETRF2000, esiste una differenza di posizione di circa 40 cm.

Per quanto riguarda l’ Italia:

  • il sistema ETRS89/ETRF89 (e quindi il sistema WGS84) si appoggia sulla rete geodetica di alta precisione IGM95 (è rilevata con misurazioni GPS ma non contiene stazioni permanenti, cioè è una rete statica);
  • il sistema ETRS89/ETRF2000 si appoggia sulla nuova rete RDN (Rete Dinamica Nazionale) basata su stazioni permanenti.

Il sistema di proiezione UTM

Questo diffusissimo  sistema cartografico è  chiamato UTM (Universal Transverse Mercator) perché  per le zone della Terra comprese tra -80° e +80° di latitudine adotta la proiezione trasversa di Mercatore (anche detta rappresentazione conforme di Gauss); per le zone polari usa invece la proiezione prospettica stereografica polare.

Precisamente, per ovviare ai problemi di deformazione che affliggono la rappresentazione conforme di Gauss (che è minima  solo nelle zone prossime al meridiano centrale di tangenza) il sistema UTM divide la terra in 60 fusi di 6° di ampiezza e proietta separatamente ognuno di essi attorno al suo meridiano centrale (il meridiano di tangenza). Questi fusi sono numerati da 1 a 60 da Ovest verso Est partendo dall’antimeridiano di Greenwich (il fuso n° 1).

proiezioni UTM

Trasversalmente poi, lungo piani paralleli, il globo  viene suddiviso in 20 fascie di 8° di latitudine ciascuna, individuate da una lettera maiuscola  (vanno dalla C alla X procedendo da Sud a Nord) che attraversano tutti i fusi; quindi in corrispondenza, su ogni fuso vengono individuate 20 zone.

fusi e zone UTM

A sua volta su ogni zona viene realizzato un grigliato regolare fatto di quadrati di 100 km di lato (ogni quadrato è individuato da una coppia di lettere maiuscole).
Le coordinate piane di un punto nel sistema UTM sono le seguenti:

  • ascissa X (Easting) la distanza rispetto al meridiano centrale del fuso;
  • ordinata Y (Northing) la distanza rispetto all’equatore

e vengono espresse in metri; naturalmente indicare solo le coordinate non basta, bisogna anche specificare il numero del fuso.

Per evitare valori di X negativi, al meridiano centrale di ogni fuso non viene dato valore X=0, ma bensì il valore X=500.000 mt detto falso Est, in modo tale che i punti ad Ovest rispetto ad esso hanno valori positivi (<500.000).
Per quanto riguarda l’ordinata Y, per i punti nell’emisfero Nord la distanza è riferita all’equatore a cui è attribuito il valore Y=0; ma per i punti nell’emisfero Sud, sempre per evitare valori negativi di Y, all’equatore viene attribuito il valore Y=10.000.000 mt detto falso Nord.

Nel sistema UTM il territorio italiano è quasi tutto contenuto nei fusi 32 e 33; solo una piccola parte  a Est della longitudine 18° ricade nel fuso 34. Il meridiano centrale del fuso 32 è quello di longitudine 9° (rif. Greenwich), quello del fuso 33 è quello di longitudine 15°. Invece le zone interessate sono la T e la S.

Fusi e zone UTM per l'Italia

Il sistema di proiezione Gauss-Boaga

Questa è una variante del sistema UTM (quindi sempre basata sulla rappresentazione conforme di Gauss) valida solo per l’Italia che deve il suo nome al prof. G. Boaga il quale la ideò per rappresentare tutto il territorio italiano usando solo due fusi. Perciò esso è anche chiamato UTM italiano. Per fare questo, partendo dai fusi UTM n.32 e n.33, ampliò la loro originaria ampiezza di 6° estendendoli entrambi di 30’ verso Est; precisamente definì:

  • un fuso OVEST o zona 1(estensione del fuso UTM  32) centrato sul meridiano di longitudine 9° ed esteso verso Est di 30’ (oltre la long 12°) per creare una zona di sovrapposizione col fuso EST;
  • un fuso EST o zona 2 (estensione del fuso UTM 33) centrato sul meridiano di longitudine 15° ed esteso verso Est di 30’ (oltre la long 18°) per comprendere la penisola salentina.

La zona sovrapposizione dei due fusi  serve per collegare le rispettive reti geodetiche d’appoggio;  infatti in essa, i vertici trigonometrici hanno le coordinate espresse con entrambi i riferimenti.

Ovviamente le coordinate X ,Y si misurano come nel sistema UTM: la X (Easting) è la distanza in metri rispetto al meridiano centrale del fuso, la Y (Northing) è la distanza in metri rispetto all’equatore.
Inoltre per evitare valori di X negativi:

  • al meridiano centrale del fuso OVEST (long. 9°) è stato attribuito il valore X=1500 km detta falsa origine Ovest ed è tale che i valori di X di questo fuso hanno la prima cifra sempre uguale a 1;
  • al meridiano centrale del fuso EST (long. 15°) è stato attribuito il valore X=2520 km detta falsa origine Est ed è tale che i valori di X di questo fuso hanno la prima cifra sempre uguale a 2.

I venti chilometri aggiunti alla falsa origine fuso EST, impediscono confusione nelle coordinate dei punti appartenenti alla zona di sovrapposizione tra fuso 1 e fuso 2.

fusi Gauss-Boaga

Fatte queste importanti premesse, passiamo ad esaminare i sistemi cartografici usati in Italia dagli anni 40 fino ad oggi, tenendo conto che alcuni di essi, pur essendo abbastanza datati sono ancora usati in molte rappresentazioni cartografiche e anche per moderni geodati digitali.

E’ chiaro che la tendenza è quella di riportare tutta la cartografia sui nuovi sistemi, in particolare sul WGS84 e sull’ultimo ETRS89/ETRF2000 (in Italia anche indicato come RDN2008); ma chiaramente questo aggiornamento non è semplice e richiede tempo e un impegno notevole per effettuare la rideterminazione delle coordinate e la riproduzione delle carte (tradizionali o digitali).

A tal proposito è  giusto ricordare che l’Ente italiano preposto a gestire e mantenere il sistema cartografico nazionale e tutto ciò che è ad esso correlato: reti e dati geodetici, grigliati,  fotogrammetria, … etc, è l’ Istituto Geografico Militare (IGM).

Roma40/Gauss-Boaga

Successivamente ai sistemi di riferimenti precedenti basati sull’ellissoide di Bessel, nel 1940 si passò in Italia ad un nuovo sistema basato sull’ellissoide di Hayford (1924) ed orientato sull’ Osservatorio di Roma Monte Mario, con scostamento della verticale nullo in tale punto, cioè orientamento locale forte. Si tratta quindi di un datum locale (l’ellissoide non è geocentrico) che venne chiamato Roma40.

Come meridiano  origine di longitudine 0° fu scelto quello che passa per Monte Mario. Le longitudini a Est di M. Mario sono quelle considerate positive, quelle a Ovest negative.

Le coordinate (calcolate con misure astronomiche) del punto di emanazione di Monte Mario sono:
– longitudine λ= 12° 27’ 08.400” (a Est di Greenwich)
– latitudine φ = 41° 55’ 25.51” (a Nord dell’Equatore)
– azimut in direzione di M. Soratte α=6° 35’ 00,88”.

Questo datum lo troviamo anche chiamato come: Monte Mario (Roma) o Roma 1940, ma si tratta sempre della stessa cosa!

La sua realizzazione venne fatta partendo la vecchia rete geodetica nazionale, ovvero la rete di triangolazione dell’IGM  distinta in quattro ordini (I, II, III e IV). Dal I al IV ordine aumenta progressivamente la densità dei punti, mentre ne diminuisce l’accuratezza. Dopo la realizzazione della nuova rete IGM95, la vecchia rete è pressoché priva di manutenzione (salvo i punti comuni alla IGM95) per cui va progressivamente scomparendo.

rete geodetica iitaliana

Per la rappresentazione cartografica basata su Roma40 si scelse il sistema di proiezione Gauss-Boaga di cui abbiamo già parlato e che suddivide il territorio nazionale in due fusi: un fuso Ovest o zona 1 e un fuso EST o zona 2.

Tutta la vecchia produzione topografica IGM in scala 1:25.000 e 1:100.000 è stata prodotta inizialmente usando questo sistema cartografico (la 1:25.000 poi è stata prodotta con la doppia indicazione del  nuovo ED50/UTM). Anche molte delle CTR (Carte Tecniche Regionali) sono tutt’oggi basate su esso.

ED50/UTM

Il sistema di riferimento European Datum 50 fu adottato dopo la 2^ guerra mondiale, per unificare i sistemi geodetici europei e quindi passare da diverse cartografie nazionali incompatibili ad una sola cartografia unificata per tutta l’Europa.
Fu scelto a tale scopo l’ ellissoide di Hayford del 1924 non geocentrico ed orientato in modo tale da rendere minimi gli scostamenti fra ellissoide e geoide in ambito europeo. Per questo, si scelse come punto di emanazione l’osservatorio astronomico di Potsdam in Germania (vicino a Bonn), essendo questo abbastanza centrato rispetto all’area europea da coprire. In esso c’è uno scostamento non nullo tra verticale e normale ellisoidica (orientamento locale debole) per avere una migliore approssimazione media dell’ellissoide per tutta l’area.

Il meridiano fissato come origine di longitudine 0° è quello di Greenwich .
Le coordinate (calcolate con misure astronomiche) del punto di emanazione di Potsdam sono:
– longitudine λ= 13° 03’ 58.741” (a Est di Greenwich)
– latitudine φ = 52° 22’ 51.446” (a Nord dell’Equatore)

L’orientamento scelto per l’ ED50 pur essendo valido per tutta l’Europa, supera  per l’Italia, i limiti della distanza max dal punto di emanazione (500-600 km) entro cui si ha una buona approssimazione della rappresentazione piana.  Ecco perché, desiderando precisioni maggiori, a livello nazionale viene preferito il datum Roma40.

L’ ED50 viene materializzato con una rete geodetica classica, costituita da una selezione delle reti nazionali europee di 1° ordine, compensata nel 1950.

Per la cartografia basata sull’ED50 si adotta il sistema UTM (orientamento ED50), che come abbiamo visto comprende quasi tutto il territorio nazionale nei fusi UTM 32 e 33 e una piccola parte della Puglia nel fuso 34; come latitudine invece sono interessate le fasce T ed S.

Con questo sistema ED50/UTM sono state prodotte la cartografia IGM nuova serie 50 e nuova serie 25. Esse presentano per esteso il reticolato UTM (in viola) col corrispondente valore delle coordinate sul bordo della cartina. Il vecchio reticolato Gauss-Boaga viene indicato solo sul bordo (in nero) e nell’angolo in alto a destra è presente una tabella con le coordinate in metri dei vertici della carta nei due sistemi.
reticolato UTM Gauss-Boaga

All’ ED50/UTM inoltre, si riferisce ancora il taglio di gran parte della CTR.

WGS84/UTM (alias ETRF89/UTM)

L’avvento dei moderni sistemi satellitari ha permesso la definizione del nuovo datum mondiale WGS84 di cui abbiamo già diffusamente parlato prima. Abbiamo anche parlato dell’equivalente sistema europeo ETRS89 materializzato su reti geodetiche solidali alla placca euro-asiatica e abbiamo visto che la sua definizione del 1989, la ETRF89, in Europa può considerarsi praticamente coincidente con il sistema WGS84.
Ecco perché anche in Italia, i sistemi WGS84 e ETRS89/ETRF89 (si abbrevia in genere con ETRF89) ai fini pratici si possono considerare equivalenti, cioè le coordinate di uno stesso punto espresse nei due sistemi, praticamente coincidono.

Ricordiamo comunque che, pur essendo definito per l’Europa, l’ETRS89 è un datum con ellissoide geocentrico (il GRS80), cioè non orientato su alcun punto in particolare (manca un punto di emanazione). La maggior parte delle nazioni europee lo ha adottato in conformità con la direttiva Europea INSPIRE.

L’EUREF promuove la definizione e il mantenimento dell’ETRS89 attraverso l’ EPN (EUREF Permanent Network ), che è una rete di rilevamento che copre tutto il continente europeo e le cui stazioni (circa 200 stazioni GNSS sempre attive) osservano continuamente con elevata accuratezza i ricevitori GPS/GLONASS. La sua realizzazione del 1989 è appunto la ETRF89 ed in Italia è costituita dai punti della rete IGM95, ovvero questa  può considerarsi un raffittamento italiano della rete EPN.

rete EPN e IGM95

Ecco il motivo per cui questo datum viene anche identificato (per l’Italia) con la denominazione ETRF89-IGM95. Ovviamente, per quanto già detto, la IGM95 è anche la rete che realizza in Italia il WGS84.

La IGM95 è una rete di alta precisione messa in atto dall’IGM nel 1992, con un raffittamento della precedente rete geodetica nazionale e una sua  rimisurazione adoperando il GPS; ma rimane comunque una rete geodetica statica cioè costituita da punti di riferimento passivi e solo in parte da vertici costituiti da stazioni permanenti GNSS. E’ uniformemente distribuita sull’intero territorio nazionale con circa 2000 punti e una interdistanza media di 20 Km.

rete IGM95Per come vengono determinate le posizioni dei suoi punti, è una rete di tipo 3D, quindi permette una adeguata misurazione dell’ondulazione geoidica rispetto all’ellissoide di riferimento, quindi la corretta posizione altimetrica dei punti rilevati con tecniche GPS.

Al sistema ETRF89 (o WGS84)  non è associato ufficialmente in Italia alcun sistema cartografico, anche se è sempre più frequente l’adozione, già attuata dall’ IGM, della rappresentazione WGS84/UTM (in analogia alla ED50/UTM), nel senso che comunque vengono date le coordinate piane dei punti anche con questo sistema.

ETRF2000/UTM (alias RDN2008/UTM)

Il sistema ETRS89-IGM95 risultava per l’Italia ormai datato, sia per la presenza di incongruenze sia perché caratterizzato da una rete statica, e si sentiva l’esigenza di un sistema di riferimento geodetico moderno. Perciò nel 2011 si è deciso di passare ad un nuovo sistema di riferimento con rete geodetica dinamica, allineandosi al più recente frame europeo ETRF2000: un’altra realizzazione dell’ ETRS89 con riferimento d’epoca 2008.0 (data convenzionale di riferimento 1/1/2008).

Questa rete, denominata Rete Dinamica Nazionale (RDN) è costituita da circa 100 vertici su stazioni permanenti GNSS, e le coordinate sono state ricalcolate dall’ IGM appoggiandosi all’ ETRF2000 (2008.0) e per questo viene anche indicata come RDN2008. Questi vertici sono uniformemente distribuiti sul nostro territorio, con un’interdistanza media di circa 100-150 km e 20 di essi appartengono alla rete europea EPN.
Di fatto allora  il sistema ETRF2000-RDN può considerarsi una nuova realizzazione del sistema ETRS89 per l’ Italia, che sostituisce la precedente ETRF89-IGM95. Esso è stato adottato ufficialmente con il D.M. del 10/11/2011

ETRS89 WGS89 realizzazzioni

Per chi volesse ulteriori informazioni sulla RDN, sulla rete si trova un sacco di materiale informativo tra cui questa pagina: RDN Site Map gestita dall’IGM, su cui è presenta una webmap con tutti i punti della rete.

Il passaggio al nuovo sistema di riferimento ETRF2000-RDN, ha  implicato l’esigenza di rideterminare  le coordinate dei punti della precedente rete IGM95. Questo ricalcolo è stato effettuato per mezzo di un robusto collegamento di alcuni suoi punti con la nuova RDN. Le stazioni permanenti collegate sono 45 e selezionate in modo da ottenete una omogenea distribuzione sul territorio.
Disponendo così di una rete di punti abbastanza fitta,con doppio valore di coordinate: ETRF89-IGM95 ed ETRF2000-RDN, è stato possibile valutare le differenze di coordinate di uno stesso punto secondo i due diversi frame. Ciò ha consentito la stima di precisi grigliati di conversione (griglie “GK”) che l’IGM rende disponibili a pagamento e nei suoi software di conversione.

Per quanto riguarda il sistema cartografico associato all’ETRF2000-RDN, nulla di invariato, rimane cioè ancora l’UTM; per cui si parla di ETRF2000/UTM o equivalentemente RDN2008/UTM.

Vista l’età relativamente giovane di questo nuovo sistema, ovviamente la sua diffusione reale è ancora molto limitata. Per esempio è proprio di questi giorni (giugno 2016) una comunicazione dell’ IGM sull’introduzione nel database EPSG, di 5 nuovi sistemi proiettati derivati dal sistema di riferimento RDN2008 e di relativa  nota esplicativa sull’uso nei GIS di questi nuovi codici EPSG.

In ogni caso il nuovo sistema ETRF2000 (o RDN2008) è definito come obbligatorio dal D.M. del 10/11/2011 quanto meno per la Pubblica Amministrazione, e viene anche menzionato nelle guide tecniche della direttiva europea INSPIRE.

UTM o TM ?

Si, questa è una domanda che merita un chiarimento. Infatti lavorando con i sistemi proiettati usati in Europa e quindi in Italia, non è difficile incappare in indicazioni tipo: ED50/TM (invece di ED50/UTM),  ETRS89/TM (invece di ETRS89/UTM) o RDN2008/TM (invece di RDN2008/UTM).
Diciamo subito che è più una questione di forma che di sostanza, in quanto TM sta per Transverse Mercator senza la U di Universal.
Il motivo è che, volendo essere “precisi”,  il sistema UTM è stato definito per tutto il mondo, mentre i sistemi geografici europei, come abbiamo visto, sono definiti solidali alla placca euro-asiatica. Allora piuttosto che UTM sistema di proiezione per l’intero globo, ha più senso parlare di proiezione TM applicata alla regione europea.
Detto questo,  nella forma si tratta comunque dello stesso metodo di proiezione (cambia solo l’area geografica di applicazione) e quindi anche le rispettive coordinate (con XXX/UTM o con XXX/TM) sono perfettamente identiche!

In definitiva, se vi dovesse capitare di dover scegliere tra sistema XXX/UTM o XXX/TM,  non vi preoccupate: qualunque cosa scegliete le coordinate che ottenete sono le stesse. Diciamo che solo per una finezza formale, sarebbe meglio scegliere il sistema XXX/TM.

Il sistema catastale

Il sistema di rifermento usato in Italia per il catasto merita un discorso a parte, innanzitutto perchè ha finalità diverse: la mappatura del territorio (particelle catastali) limitatamente ad aree non molto estese, a fini amministrativi e tributari; poi perchè non prevede un unico datum per tutta la nazione. Qui ne diamo solo qualche cenno.

A differenza della cartografia classica che usa l’ellissoide internazionale di Hayford, il sistema cartografico catastale adotta il vecchio sistema di riferimento nazionale basato sull’ellissoide di Bessel. Inoltre non esiste un unico punto di emanazione nazionale, ma tre datum (orientamento dell’ellissoide) differenti: uno orientato su Genova (per l’Italia centro-nord), uno su Castanea delle Furie (per l’Italia meridionale) e uno su a Roma M. Mario (parte dell’Italia centrale). Poi esistono anche altre definizioni valide per piccole zone.

Come metodo di proiezione per passare alle coordinate piane, per la maggior parte del territorio italiano è stata usata la rappresentazione Cassini-Soldener: una proiezione pseudo-cilindrica traversa che fornisce una buona precisione per il campo di interesse delle carte catastali, in quanto permette un esatto dimensionamento delle superfici. Si tratta cioè di una rappresentazione equivalente (conformità delle aree).

A partire dal 1942 iniziò la conversione della cartografia catastale con l’adozione del sistema Roma40/Gauss-Boaga sull’ellissoide internazionale. Purtroppo questa operazione non è  stata mai ultimata e quindi le aree geografiche coperte con questo sistema sono minimali (una parte dell’ Italia settentrionale).

Affinché vengano rispettate le condizioni di equivalenza, occorre suddividere il territorio in più aree sufficientemente piccole; la rappresentazione Cassini-Soldner per applicazioni catastali è quindi policentrica, cioè applicata a diversi centri di riferimento (o origini catastali). Su ogni centro passa il meridiano di riferimento sul quale il cilindro trasverso è tangente all’ellissoide.
All’avvio dell’unificazione italiana non si riuscì a unificare del tutto anche i diversi sistemi catastali a causa dei diversi sistemi preesistenti e per coprire tutto il territorio nazionale, furono adottate complessivamente 849 origini, 31 con grandi estensione e 818 con piccole estensioni, che inizialmente avevano anche diversi sistemi di calcolo delle coordinate.

sezioni catasto

Sezioni catastali, punti di emanazione e origini di grande estensione

Questo sistema cartografico si appoggia necessariamente ad una rete materializzata sul terreno costituita da punti opportunamente individuati ed identificati, per i quali sono note le coordinate catastali e geografiche. Inizialmente, come rete di inquadramento fu adottata la rete geodetica IGM limitatamente ai primi tre ordini, raffittita con la triangolazione catastale di: rete, sottorete e dettaglio.

Successivamente, con la circolare 2/1987, è stata decisa l’istituzione di una rete di punti fiduciali (P.F.) ai quali fare riferimento, direttamente o indirettamente, per ogni rilievo topografico di aggiornamento catastale. Si tratta di “particolari topografici” univocamente determinati e geometricamente definiti, aventi coordinate note, idonei per essere usati come riferimento per tutte le misure di formazione e adeguamento della cartografia catastale.

I P.F. similmente ai punti geodetici di una rete classica, sono descritti in apposite schede (monografie) e sono visibilmente ben identificati sul terreno; essi appartengono a una delle seguenti categorie:
• vertici trigonometrici IGMI dal I al IV ordine;
• vertici trigonometrici catastali di: rete, sottorete e dettaglio;
• punti stabili di riferimento (P.S.R.).

Ogni singolo P.F. è identificato con un numero progressivo in sequenza autonoma per ogni foglio di mappa (numero identificativo del punto fiduciale), spesso preceduto dalla sigla PF. Per ogni Provincia e per ogni Comune è stato allestito un archivio dei punti fiduciali, chiamato TAF (Tabella Attuale dei punti Fiduciali).
A questo proposito esiste in rete il portale fiduciali.it che mette a disposizione una banca dati geografica con le monografie delle origini dei sistemi di riferimento e dei singoli P.F. (in coordinate Cassini Soldner, Gauss Boaga e UTM), e tramite un webgis (ad accesso libero) consente la consultazione della mappa unificata dei P.F. su tutto il territorio nazionale.

I codici EPSG

Per muoversi più agevolmente tra la miriade di sistemi di riferimento, sia geografici che cartografici, presenti nel mondo e riuscirli ad identificare in modo univoco, senza possibilità di ambiguità, è ormai consuetudine consolidata da anni, riferirsi alla banca dati dell’ EPSG (European Petroleum Survey Group) che contiene gran parte dei SR (Sistema di Riferimento) utilizzati nel mondo,  oltre ai relativi sistemi proiettati ed alle modalità di trasformazione fra di essi.
E’ evidente che ciò, ha assunto un’ importanza ancora maggiore con l’avvento dei moderni software GIS, in cui la necessità di poter accedere ad un database di sistemi codificati è di primaria utilità.

codici EPSG

In questa banca dati (consultabile all’indirizzo: www.epsg-registry.org) gestita e mantenuta dall’ OGP,  ogni SR è definito e registrato in ogni dettaglio (ellissoide, orientamento, meridiano fondamentale, metodo proiezione, … etc) e ad esso viene assegnato un codice univoco che lo identifica, comunemente detto EPSG (Authority ID). Addirittura nel caso di sistemi cartografici come l’UTM, che sappiamo  ha un sistema di coordinate autonomo per ogni fuso, abbiamo un diverso codice EPSG per ogni fuso, o meglio per ogni semi-fuso (distinguendo tra quello a Nord dell’Equatore e quello a Sud).

Per quanto riguarda l’Italia, questa nota esplicativa dell’IGM (agg. marzo 2016) sul corretto uso dei SR all’interno dei software GIS (ne abbiamo già parlato a proposito del nuovo sistema  RDN2008) è un ottimo documento di sintesi, in cui sono descritti i codici EPSG di tutti i sistemi di coordinate, geografiche e proiettate, in uso nel nostro territorio e il corretto modo per sceglierli.

In particolare in questo documento, viene chiarito come distinguere e scegliere i codici di quei sistemi che hanno una stessa denominazione sintetica, ovvero quelli a cui corrispondono più codici EPSG. In realtà quando si hanno questi casi, è in genere per due motivi:

  • il dato sistema è stato successivamente ridefinito dall’ OGP con un nuovo codice EPSG e quindi il precedente è ormai obsoleto (deprecated), come per esempio  per il sistema Monte Mario/Italy (zone 1 e 2);

Roma M. Mario EPSG

  • i due codici EPSG che sembrano corrispondere ad uno stesso sistema, in realtà riferiscono sistemi con delle se pur lievi differenze,  come per esempio nel caso del sistema RDN2008/UTM che cambia codice a secondo l’ordine di presentazione delle coordinate: X(Est),Y(Nord) oppure Y(Nord),X(Est).

RDN2008 codici EPSG

Riepilogo sistemi usati in Italia

Concludiamo riportando una tabella di sintesi con i sistemi di coordinate di cui abbiamo parlato e i relativi codici EPSG.

Sistemi di coordinate italiani

Da ottobre 2015, l’IGM ha reso disponibile una versione on-line del suo famoso software di conversione coordinate Verto. Esso permette, di convertire le coordinate di un punto (sia geografiche che piane) passando da un sistema italiano all’altro, di tutti quelli qui sopra elencati.

IGM - Verto On Line

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