Orientamento in Montagna 2.0_parte 2

(1)

Orientamento in Montagna 2.0

• Seconda Parte : Carte Georeferenziate e Gps

(2)

Carte georeferenziate e GPS

• Elemeti di Geodesia

• Elissoide - Datum

• Coordinate Georafiche

• Sistemi di proiezione Cartografia

• Rilievo delle Coordinate sulla carta

• Applicazioni GPS Android/Ios

• Tracciato di rotta 2.0

(3)

La Georeferenziazione

(4)

• Chi si muove in ambiente ha bisogno di orientarsi identificando in modo sicuro la propria posizione.

L'osservazione del territorio intorno a noi ed una buona carta sono un valido aiuto ma l'uso del gps e delle carte georeferenziate permettono di farlo in modo piu' veloce

preciso. .

Orientarsi in modo rapido ed affidabile è molto utile all'escursionista ma diventa determinante in situazioni d'emergenza, maltempo, scarsa visibilità o in interventi di soccorso .

• Di seguito tratteremo le basi di cartografia con particolare

attenzione a come rappresentare la terra, ai vari datum

geodetici e sistemi di proiezione cartografici per arrivare poi

a definire ed usare le carte georeferenziate, le coordinate

geografiche e cartografiche. Queste nozioni sono essenziali

per operare in modo corretto ed affidabile con il gps.

(5)

• Per poter fare questo occorre che la carta che abbiamo sia georeferenziata, ovvero che ci siano tutte le indicazioni di come sia stata costruita ed un reticolo a cui far riferimento per misurare le coordinate e far corrispondere i punti della carta a posizioni precise in ambiente.

• In generale parleremo di carte georeferenziate quando saranno indicati in modo chiaro tutti i dati di referenziazione ed il reticolo.

Il gps ci indica le coordinate di dove siamo e da queste possiamo individuare la nostra posizione sulla carta.

(6)

Elementi di Geodesia

La superficie della Terra ha una forma irregolare e non può essere usata come sistema di riferimento. Occorre definire una superfice regolare con cui identificare la quota zero a cui poi riferirvi le altitudini. Questa è una superficie ideale che si stende sotto le montagne, sulla superficie dei mari, ovunque. E' la superficie del Geoide che viene definita come una superficie equigravitazionale che ricopre tutta la terra. Come punto di riferimento di questa superficie, per l'Italia continentale, prendiamo il livello medio del mare misurato dal mareografo di Genova nel 1940

.

(7)

La forza di gavità dipende dalla massa e quindi dove c'è piu' massa, come sotto le montagne, la superficie geoidica tende al alzarsi rispetto al livello del mare.

Tutte le altitudini indicate nelle carte sono riferite alla superficie geoidica.

Queste si chiamano altitudini geoidiche o ortometriche.

Il geoide è il riferimento per indicare le altitudini ma non è utilizzabile come riferimento per indicare la posizione sula superficie terrestre. Questo perché rappresenta una realtà fisica variabile non modellabile in alcun modo matematicamente o con una superficie geometrica semplice.

Per indicare la posizione di punti sulla superficie terrestre useremo altri sitemi di

riferimento che che descriveremo di seguito

^.

(8)

Un Datum Geodetico definisce un Sistema di Riferimento per i Sistemi di Coordinate. Per definire il maniera esatta la posizione di un punto occorre specificare le sue coordinate ed il sistema di riferimento, il datum

geodetico. La Terra ha una forma irregolare, il geoide, che non possiamo prendere come riferimento per i sistemi di coordinate.Ha una forma

sferoidale irregolare leggermente schacciata ai poli.

La forma geometrica regolare che più si avvicina alla foma reale della terra è l'ellissoide di

rotazione. Questo è caratterizzato dal raggio equatoriale, il piu' lungo, e da

quello polare, il piu' corto. Oltre a ciò, per usarlo come sistema di

riferimento terrestre occorre definire la sua orientazione e centro rispetto

al Geoide

(9)

Ogni Datum Geodetico fa riferimento ad un ben preciso ellissoide con un

determinato posizionato rispetto al geoide. -

Storicamente si sono usati datum diversi, e quindi ellissoidi diversi con diverse

orientazioni, per poter approssimare meglio la superficie della terra a seconda di

ciò che volevamo rappresentare.

(10)

Per determinare la posizione di un punto sulla superficie terrestre lo facciamo corrispondere ad un punto dell'ellissoide proiettandolo e poi rileviamo le coordinate

geografiche sull'ellissoide. I datum geodetici in uso in Italia sono:

- Roma 1940, datum costruito per rappresentare al meglio il territorio italiano.

- European Datum 1950 (ED50), per rappresentazione al meglio il territorio europeo.

-

World Geodetyc System 1984 (WGS84), per la rappresentazione di tutto il mondo

(11)

Approfondiamo il Datum World Geodetyc System 1984

WGS84 (sigla di World Geodetic System 1984) è un sistema di coordinate geografiche geodetico, mondiale, basato su un ellissoide di riferimento elaborato nel 1984. Esso costituisce un modello matematico della Terra da un punto di vista geometrico, geodetico e gravitazionale, costruito sulla base delle misure e delle conoscenze scientifiche e tecnologiche disponibili al 1984.

Al sistema WGS84 è associato l'ellissoideWGS84, descritto dai seguenti parametri:

•semiasse maggiore: a = 6 378 137,000 000 m;

•semiasse minore: c = 6 356 752,314 245 m;

•schiacciamento: f = 1/298,257223563;

•costante gravitazionale geocentrica: u = 3 986 005 × 10⁸ m³/s².

l sistema WGS84 non ha associata una rappresentazione cartografica ufficiale, ma comunemente viene utilizzata la rappresentazione UTM, che assume la denominazione UTM-WGS84.

Il sistema satellitare di navigazione GPS utilizza il WGS84.

(12)

• Definito il Datum Geodetico di riferimento,

supponiamo in questo caso WGS84, possiamo

considerare l'ellissoide su cui costruire il sistema di coordinate geografiche misurate in gradi.

Suddividiamo l'ellissoide in meridiani e paralleli.

Coordinate Geografiche

Per definire il maniera esatta la posizione di un

punto occorre specificare le sue coordinate ed il

sistema di riferimento, il datum geodetico

(13)

I MERIDIANI sono le linee

d'intersezione dell'ellissoide con piani ortogonali all'equatore e passanti per l'asse terrestre.

La LONGITUDINE del punto P e' la distanza angolare del meridiano dove si trova P dal meridiano di Greenwich.

Varia fra 0° e 180° verso Est e sempre fra 0° e 180° verso Ovest.

PARALLELI sono le linee

d'intersezione dell'ellissoide con piani paralleli al piano

equatoriale.

La LATITUDINE del punto P è la distanza angolare del parallelo dove si trova il punto P

dall'equatore.

Questa varia fra 0° e 90° Nord e fra 0° e 90° Sud.

(14)

Ade esempio il punto P ha coordinate geografiche:

- Datum: WGS84

- Latitudine: 40° Nord - Longitudine: 70° Est

E' importante specificare il Datum Geodetico. Lo stesso punto P avra' coordinate

diverse usando Datum diversi (riferendosi ad ellissoidi diversi) e se non specifichiamo il datum possiamo commettere degli errori.

(15)

Sistemi di Proiezione Cartografica

Con il sistema delle coordinate geografiche siamo in grado di

definire la posizione di un punto sulla terra, sull'ellissoide. Ma

noi usiamo carte piane, non mappamondi ellissoidici. Da qui la

necessità di definire un sistema per passare dall'ellissoide alla

carta piana, di un sistema di proiezione cartografica.

(16)

Proiezioni cartografiche

Le proiezioni cartografiche “trasportano” coordinate dall’ellissoide del sistema di riferimento al piano della carta. Le due superfici non sono topologicamente equivalenti, non è possibile passare da ellissoide a carta senza deformazioni.

È possibile nel passaggio tra ellissoide e piano della carta:

• conservare gli angoli (carta conforme)

• conservare le superfici (carta equivalente)

• minimizzare tutte le deformazioni, senza annullarne nessuna

^(carte

afilattiche)

(17)

Sistemi cartografici utilizzati in Italia :

Ci sono moltissimi tipi di proiezioni cartografiche, quelle utilizzate in Italia sono:

• UTM (Universal Trasversal Mercator), utilizzata a livello mondiale

• Gauss-Boaga, utilizzata per la cartografia ufficiale italiana

• Cassini-Soldner, utilizzata dal Nuovo Catasto dei Terreni italiano

La proiezione universale trasversa di Mercatore (in sigla UTM da Universal

Transverse of Mercator) o "proiezione conforme di Gauss" è una proiezione,

derivata dalla proiezione di Mercatore, della superficie terrestre su un piano, una

delle soluzioni meglio riuscite al problema di rappresentare la superficie terrestre

a due raggi di curvatura. Il sistema è basato su di un reticolo, un sistema

cartesiano che si affianca al sistema angolare di latitudine e longitudine. La

proiezione UTM si utilizza dal parallelo di 80° sud a quello di 84° nord. Per i poli

invece viene utilizzata la proiezione UPS (Universale Polare Stereografica).

(18)

L'UTM è quindi un sistema di rappresentazione della superficie terrestre in fusi, usata sia per datum WGS84 che per ED50.

Tutta la terra è suddivisa in 60 fusi (ampiezza di 6° numerati da 1 a 60 procedendo da Ovest verso Est) e in 20 fasce ^(di

ampiezza 8° di latitudine ciascuna) ; i fusi sono contraddistinti con un numero ( Il numero 1 e' il fuso corrispondente all'antimeridiano di Greenwich) , le fasce con una lettera.

L'incrocio di un fuso con una fascia si dice zona. L'Italia è compresa nei fusi 32-33-34 e nelle fasce S e T, e quindi nelle zone 32S-32T-33S-33T-34S-34S-

Approfondiamo la proiezione UTM

(19)

La proiezione viene fatta in modo analitico, si può

visualizzare come proiezione dall’ellissoide ad un

cilindro tangente lungo un meridiano

(20)

Fusi UTM

(21)

Le zone hanno un'estensione troppo ampia, e quindi necessario suddividerle in superfici ancora più piccole. A tale scopo vengono tracciate tante rette parallele all'equatore, distanti 100 km l'una dall'altra, e tante rette parallele al meridiano centrale del fuso, ugualmente distanziate di 100 km. Avremo così ottenuto un reticolato a maglie quadrate di 100 km di lato. Individuando con una lettera ogni colonna di quadrati di 100 km di lato e con un'altra lettera ogni riga di quadrati, ciascun quadrato viene identificato con due lettere.

Quadrati di 100 km di lato

Quadrettatura

I quadrati di 100 km sono, a loro volta, suddivisi in quadrati minori di 1 km di lato ciascuno, questi quadrati minori sono disegnati sulle carte topografiche e formano il reticolo chilometrico e sostituiscono efficacemente il reticolo geografico.

Occorre considerare che questa proiezione distorce molto in prossimità dei poli Per questo non viene utilizzata per latitudini nord superiori agli 84° e per latitudini sud oltre gli 80°.

(22)

(23)

La longitudine si conta sempre a partire dal meridiano centrale del fuso ed ha una falsa origine come nella proiezione Gauss Boaga.

In questo pero' e' di 500 Km ed uguale per tutti i 60 fusi.

Questo garantisce sempre

longitudini positive.

(24)

.

Anche in questo caso la latitudine ha origine dall'equatore, da zero fino al valore massimo del polo nord.

Nel datum WGS84 viene considerato tutto il globo, anche la parte sud. Il questo caso la latitudine sud avrebbe valori negativi in quanto l'origine è

sull'equatore. .

Per evitare questo si usa una falsa origine di 10.000 Km.

L'equatore avra' latitudine sud di 10.000 Km che diminuira' scendendo verso il polo sud senza pero' diventare mai negativa.

(25)

(26)

In U.T.M. WGS84 per poter capire dove sia una coordinata sul globo, ad es:

Lat. 5.526.322 m, Long. 657.258 m,

occorre specificare se Latitudine Nord o Sud ed il fuso altrimenti si avranno 120 possibili posizioni "valide", 60 a nord ed altre 60 a sud.

La specificazione della lettera della fascia elimina, in ogni caso, l'ambiguita' fra emisfero nord e sud.

Nel caso dell'ED50 le possibili posizioni si riducono, questo non

considera l'emisfero sud ed i fusi per l'Europa sono limitati ma

l'incertezza rimane. Occorre sempre sapere il fuso

(27)

Designazione di un punto

(con indicazione del quadrato 100 Km)

Qualsiasi punto della superficie terrestre può essere individuato mediante:

• la zona alla quale il punto appartiene (e cioè numero del fuso e lettera della fascia);

• il quadrato di 100 km (2 lettere);

• le coordinate del punto stesso (4+4 cifre, oppure 3+3).

• ad esempio la scritta

32T LR 3490 5008

indica univocamente la posizione di un punto.

Nelle carte georefenziate e nei dispotitvi GPS

le coordinate vengono però rappresentate in

metri senza l’indicazione delle due lettere che

individuano il quadrato di 100 km.

(28)

DATUM: WGS84 ED50 ROMA40

PROIEZIONE: UTM UTM GAUSS-BOAGA

FUSO: 32 32 Ovest

FASCIA: T T --

LATITUDINE: 4.849.140 m Nord 4.849.339 m 4.849.157 m LONGITUDINE: 681.640 m 681.723 m 1.681.671 m

Coordinate della cupola di S. Maria del Fiore di Firenze:

WGS84 - UTM 32 T 4849140 N 681640 E

(29)

Esempio : Monte Bianco

Sessagesimali 45° 49′ 58.46″ N, 6° 51′ 52.88″ E Decimali 45.832905°, 6.864688°

UTM 5077700 N 334162 E 32T Coordinate geografiche

Coordinate cartografiche

Quindi il Monte Bianco si trova in fascia T a 5077700 metri a Nord

dall’equatore e 165838 m (500000-334162) a ovest del meridiano centrale

del fuso 32 (500000-334162)

(30)

(31)

LE COORDINATE E LE CARTE GEOREFERENZIATE IN PRATICA

(32)

WGS84 - UTM 32 T 4849140 N 681640 E

32 T

4849140

681640

4849000 (reperibile a lato cartina) + 140 metri 681000 (reperibile a lato cartina) + 640 metri

Dato da ricavare con l’utilizzo del coordinanometro all’interno del reticolato chilometrico individuato 1000 m x 1000 m

(33)

Coordinanometro

Il coordinatometro è un regolo con assi graduati orizzontali e verticali realizzato su supporto opaco, cartoncino, oppure trasparente, su lucidi.

Questo strumento viene impiegato per determinare in modo preciso le coordinate di un punto all’interno del quadrato del reticolo cartografico.

Ogni coordinatometro è realizzato per una e questa scala ben precisa deve corrispondere alla scala della carta su cui verrà usato.

(34)

RILIEVO DELLE COORDINATE DA UNA CARTA

1° passo

• Si identifica il quadrato del reticolo cartografico dove giace il punto L. Si considera il punto base Q, l’angolo in basso a sinistra del quadrato.

• Si leggono sul bordo carta, seguendo le linee del reticolo, le coordinate del punto Q (Qe, Qn).

Qe = 528.000 m Qn = 4.863.000 m

(35)

(36)

2° passo

• Usando il

coordinanome tro

si rilevano le coordinate del punto L relativamente al quadrato in cui si trova.

Pe = 700 m

Pn = 800 m

(37)

3° passo

• Si calcolano le coordinate sommando i valori trovati:

Le=Qe+Pe = 528.000+700 Le=528.700 m

Ln=Qn+Pn = 4.863.000+800 Ln=4.863.800 m

Le coordinate complete di C.sa Lagoni quindi sono:

WGS84-UTM, Fuso 32 Lon. Est: 528700 m Lat. Nord: 4863800 m

(38)

DETERMINAZIONE DI UN PUNTO SULLA CARTA NOTE LE SUE COORDINATE

Identificare il quadrato in qui giace il punto L

(39)

Utilizzando il coordinatometro determinare il punto P all’interno del quadrato

(40)

A

B

C D

E

Tracciato di rotta 2.0

(41)

Ad ogni punto possiamo pertanto associare le coordinate cartografiche, ad esempio :

A : WGS84 - UTM 32 T 4849140 N 681640 E

B : WGS84 - UTM 32 T 4842568 N 687890 E

C : WGS84 - UTM 32 T 4841258 N 687456 E

D : WGS84 - UTM 32 T 4844529 N 682568 E

E : WGS84 - UTM 32 T 4849562 N 681747 E

(42)

• Dopo la possibilità di comunicare con il mondo, la prima utilità che uno smartphone può offrire a un escursionista è la possibilità di visualizzare una mappa del territorio nel quale ci si trova, individuare la propria posizione sulla mappa stessa e, magari, seguire un percorso georeferenziato o tracciare i propri spostamenti.

• Qualcuno si potrebbe domandare: se posso fare tutto con il telefonino, a cosa servono i navigatori Gps? La risposta è semplicemente che, per il momento, i navigatori svolgono queste funzioni con un margine di errore inferiore (cosa non trascurabile quando ci si muove in un ambente outdoor!) e con un consumo di batterie molto più contenuto rispetto allo smartphone, che, se non si dispone di una batteria ausiliaria, rischia sempre di lasciarci in panne sul più bello…

• La precisione dei rilevamenti satellitari dipende prima di tutto dall’hardware dell’apparecchio che utilizziamo e, quando l’antenna Gps e ammennicoli associati sono compressi nello spazio da sogliola di un telefono, è ovvio che occorra scendere a qualche compromesso.

Applicazioni GPS (per smartphone)

(43)

È sicuramente una delle App più apprezzate da quanti utilizzano smartphone con sistema Android. Proprio in quanto pensata per un utilizzo “tecnico”, ha una varietà di funzioni e impostazioni che richiede un minimo di confidenza prima di poter essere sfruttata al meglio, ma basta davvero poco per cominciare ad apprezzarne le caratteristiche.

In sostanza la App ha tutto quello che serve all’escursionista, a cominciare dalla possibilità di accedere ad un ampio archivio (implementabile) di mappe, consultabili on-line e scaricabili per l’utilizzo off-line.

C’è poi la possibilità di caricare e seguire tracce e;

ovviamente; di registrare la propria traccia o georefereniare waypoint (anche fotografici).

Utilizzo: navigazione Gps per trekking e Mtb Dispositivi: Android

Lingua italiana: Sì Utilizzo off-line: Sì Costo: gratuita

ORUXMAPS

(44)

Validissima alternativa a OruxMaps.

Come la sua diretta concorrente Locus dispone di una grande varietà di mappe, implementabili e scaricabili per l’utilizzo off-line.

Anche in questo caso serve un minimo di apprendimento per utilizzare al meglio la App.

La versione gratuita presenta già tutte le funzioni più utili ed interessanti, ma bisogna rassegnarsi alle “intrusioni” pubblicitarie, comunque non troppo invasive.

Utilizzo: navigazione Gps per trekking e Mtb

Dispositivi: Android Lingua italiana: Sì Utilizzo off-line: Sì

LOCUS MAP

(45)

Fra le migliori App di navigazione per sistemi iOS.

Numerose mappe disponibili (mappe Google, OpenStreetMap, Nasa, ecc.) e piena funzionalità per quanto concerne la registrazione delle tracce e dei waypoint (anche fotografici).

Molto interessante la funzionalità che consente di selezionare direttamente sullo schermo l’area della mappa che si desidera salvare per l’utilizzo off-line, in modo da appesantire il meno possibile la memoria del dispositivo.

Utilizzo: navigazione Gps per trekking e Mtb Dispositivi: iOS

Lingua italiana: No (disponibile solo in inglese) Utilizzo off-line: Sì

Costo: 9,99 euro

GPS KIT

(46)

Come la precedente anche questa App si interfaccia con un sito di condivisione di tracce di itinerari outdoor, mettendo a disposizione le informazioni e i percorsi di numerosi itinerari.

La versione free consente di utilizzare le funzioni più importanti (compreso “segui il percorso”). Quello che si paga, in questo caso sono le mappe di dettaglio, anche se la mappa disponibile gratuitamente è già di buona qualità (cartografia OpenCycleMap) e può essere scaricata per uso off-line con la funzione di selezione dei riquadri.

Utilizzo: navigazione Gps per svariate attività outdoor e conultazione database itinerari

Dispositivi: Android e iOS Lingua italiana: Sì

Utilizzo off-line: Sì

Costo: Installazione e utilizzo libero delle principali funzioni.

Mappe di dettaglio a pagamento.

VIEWRANGER

(47)

Utile applicazione dedicata alla sicurezza dell’escursionista e sviluppata in collaborazione con il Corpo Nazionale Soccorso Alpino e Speleologico (CNSAS).

L’App è in grado di individuare la posizione e tracciare gli spostamenti e soprattutto, di inviare un allarme e le coordinate geodetiche alle stazioni del Soccorso Alpino in caso di difficoltà.

Un grosso limite è purtroppo dato dal fatto che le varie funzionalità, sistema di allarme compreso, dipendono dalla disponibilità di una copertura telefonica per la connessione dati.

Utilizzo: sicurezza e soccorso

Dispositivi: Androi d, iOS e Windows Lingua italiana: Sì Utilizzo off-line: No Costo: Installazione gratuita ma servizi a pagamento per i non iscritti al CAI (Club Alpino Italiano)

Sicurezza: GEORESQ

(48)

Mostra dati sensori e GPS: posizione e intensità di segnale dei satelliti, precisione, velocità, accelerazione, altitudine, orientamento, rollio, imbardata e stato batteria.

Strumenti inclusi: bussola con nord magnetico e geografico, livella, segna o condividi la tua posizione e ripercorrila più tardi.

Mantieni il GPS veloce: resetta o scarica i dati A-GPS regolarmente per fix più veloci.