Vi invito a leggere attentamente anche i commenti in coda a questo articolo: alcuni sono molto interessanti e ricchi di consigli ed informazioni tecniche.
Cari utenti ArcGIS,
ammetto che l’impostazione di questo articolo mi ha messo a durissima prova!
Ci eravamo lasciati con il
post del 7 maggio scorso, nel quale avevo cercato di evidenziare un concetto tanto semplice quanto disatteso:
in un sistema GIS, ogni strato informativo dovrebbe essere sempre associato al proprio sistema di riferimento (SR).
Una condizione necessaria per garantire la corretta georeferenziazione (
georeferencing) dei dati aventi una componente spaziale.
Una considerazione, questa, che impone la soluzione di alcuni quesiti, due dei quali, in particolare, si rivelano di fondamentale importanza:
- quale sistema di riferimento si debba associare ai propri dati;
- come si possa effettuare l'associazione in ambiente ArcGIS.
In questo articolo mi sono posto però un obiettivo molto più ambizioso: mi piacerebbe infatti indicare come un “normale” utente GIS (quindi NON un esperto in geodesia, cartografia o topografia) possa affrontare correttamente le principali problematiche legate ai sistemi di riferimento.
In altri termini, più che la soluzione vorrei indicare il metodo.
Si tratta di un obiettivo ambizioso... in realtà, potremmo facilmente “ridimensionarlo” sostituendo l'espressione “affrontare correttamente” con “limitare i danni”...
Per entrare nel vivo di questo tema, ho scelto una maschera di ArcView che ritengo abbia messo a dura prova molti utenti, me compreso:
Per associare un SR ad un qualsiasi strato informativo (shapefile, feature class, raster, disegno cad, ecc.) esistono vari metodi, la gran parte dei quali prevede proprio l’accesso alla maschera
Browse for Coordinate System.
E’ da qui che inizia la ricerca del sistema di riferimento di proprio interesse, un percorso ad ostacoli che richiede subito una scelta:
Geographic Coordinates System oppure
Projected Coordinates System?
Tradotto in italiano fa meno paura: in pratica, ArcView vi impone di scegliere tra
sistemi di riferimento in coordinate geografiche (o ellissoidiche), oppure
sistemi di riferimento in coordinate cartografiche (o piane).
Dopo questo primo passaggio il problema è tutt’altro che risolto: occorre infatti navigare tra una "selva" di sigle - alcune migliaia - ognuna delle quali identifica uno specifico sistema di riferimento.
Facciamo un esempio, scegliendo come obiettivo della nostra ricerca il sistema di riferimento “ufficiale” per la cartografia italiana.
Com’è noto, si tratta del sistema geodetico denominato
Roma40, al quale è associato il sistema cartografico
Gauss-Boaga (nota: per semplicità il tutto viene spesso abbreviato come
Roma40 Gauss-Boaga o, più semplicemente,
Gauss-Boaga).
Per individuare questo particolare SR fra quelli disponibili in ArcGIS, dovete innazitutto scegliere la “categoria”
Projected Coordinates System e poi accedere alla directory
National Grids. Una cartella che contiene alcune sotto directory e moltissimi SR, ognuno dei quali corrispondente ad uno specifico file .PRJ (projection).
In questa moltitudine di files PRJ troverete addirittura 6 possibili alternative adatte al nostro caso.
Tre di queste sono relative al fuso OVEST, ovvero
- Monte Mario Italy 1.prj (codice EPSG 3003);
- Monte Mario (Rome) Italy 1.prj (codice EPSG 26591);
- Roma 1940 Gauss Boaga Ovest.prj (codice EPSG 102093).
Le altre tre, che ovviamente corrispondono al fuso EST, sono
- Monte Mario Italy 2.prj (codice EPSG 3004);
- Monte Mario (Rome) Italy 2.prj (codice EPSG 26592);
- Roma 1940 Gauss Boaga Est.prj (codice EPSG 102094).
Premesso che vi spiegherò in un altro post il motivo di questa “abbondanza”, per ora mi accontento di aver risposto al quesito che avevo sollevato nel post del 7 maggio: Monte Mario o Gauss-Boaga?
E’ la stessa cosa! Avremo però modo di approfondire…
Intanto provate a trovare le differenze tra le 2 interfacce mostrate qui sotto, scoprirete che, ad eccezione del primo
Name, tutto il resto coincide.
In questo post mi preme però evidenziare come il vero problema non sia “operativo”; in altri termini, non basta avere qualche “dritta” (vedi sopra) per gestire correttamente le problematiche legate ai sistemi di riferimento.
Il vero problema è invece concettuale e sono convinto che sia così per la stragrande maggioranza degli utenti GIS.
La mia esperienza professionale mi induce infatti a pensare che le principali difficoltà nella gestione dei sistemi di riferimento non vadano ricercate in ArcGIS, ma nella scarsa conoscenza di alcuni concetti di base.
Se così non fosse, non si spiegherebbero tutti quegli shapefile - una miriade - che "girano" senza alcun SR associato. Per non parlare delle difficoltà che la maggioranza degli utenti ArcGIS incontra nell’impostare una trasformazione fra due diversi sistemi geodetici...
Teoricamente, si tratterebbe di una considerazione più che ovvia, direi quasi scontata: per utilizzare proficuamente un qualsiasi strumento (in questo caso, una o più procedure inserite in software) occorre possedere una serie di competenze di base.
In mancanza di queste, tutto diventa più difficile!
Spesso e volentieri imputiamo però le nostre difficoltà al software; a questo proposito, non avete idea di quante volte
i nostri clienti richiedano supporto esordendo con frasi del tipo "ArcView NON fa questo...", "ArcView genera un errore...", "Quella procedura è spiegata male", ecc.
Vi posso però assicurare che nel 90% dei casi il problema è riconducibile all’utente e non allo “strumento”!
Sono quindi convinto che occorra un po’ di “teoria”.
Dopo aver acquisito alcune nozioni fondamentali, in particolare sui sistemi di riferimento in uso in Italia, le operazioni in ArcGIS risulteranno molto più semplici.
Ma come fare? E soprattutto, quanto è necessario approfondire l’argomento?
Non dimentichiamoci infatti che la gran parte degli utenti utilizzano ArcGIS come un qualsiasi strumento a supporto delle proprie attività, quindi NON sono - e non devono essere! - specialisti in geodesia, topografia o cartografia.
Come prima ipotesi di lavoro avevo pensato di riassumervi personalmente i principali concetti sui sistemi di riferimento, facendovi una sorta di elenco riassuntivo delle mie personali "regole di sopravvivenza".
Alcuni tentativi mi hanno però convinto che il risultato non poteva essere soddisfacente: troppo vasto l’argomento, troppo poco "specialista" in SR il sottoscritto.
Dopodichè avevo pensato di rifarmi alla guida in linea di ArcGIS Desktop, sicuramente il riferimento per eccellenza per ogni utente ArcGIS.
La guida, tuttavia, mostra un difetto purtroppo pesante: non mi riferisco tanto alla lingua inglese, quanto alla trattazione troppo legata alla realtà, alla logica e alla terminologia americana, un approccio cioè troppo “distante” dall'utente italiano…
Si noti comunque come la guida dedichi un intero libro ai sistemi di riferimento (
Map projections and coordinate systems); in particolare, trovo molto interessante il capitolo
Getting started whit map projections.
NON è qui però che troverete tutte le risposte alle vostre domande!
Come ovvia alternativa, ho cercato una “risorsa” italiana (un testo, un documento o un sito) da proporvi come riferimento. Anche in questo caso era comunque importante indicare qualcosa di
veramente adatto all’utente “standard” di ArcView, un “soggetto” che ormai conosco piuttosto bene...
A questo punto ho finalmente individuato la strada corretta, mi serviva però
un documento chiaro, “leggero” e al tempo stesso sufficientemente completo.
Una ricerca che ha iniziato a produrre risultati nel momento in cui mi è ricapitato fra le mani un interessantissimo articolo che potete leggere o scaricare dal sito dell'Associazione Italiana Topografi:
Alcuni metodi per il passaggio dal sistema WGS84 ai sistemi geodetici locali di Renzo Maseroli e Stefano Nicolodi.
Questo documento mi era stato segnalato tempo fa dal Prof. Luigi Colombo, mio ex professore al Politecnico di Milano ed oggi docente di Topografia e Geomatica alla facoltà di Ingegneria dell'Università degli studi di Bergamo (...nonchè uno dei primi sostenitori di questo blog!).
In particolare, ritengo "notevoli" i primi due paragrafi dell'articolo: a mio parere, rappresentano un mirabile esempio di chiarezza e di sintesi.
Precisato quindi che non si tratta di "farina del mio sacco", riporto qui sotto la parte iniziale del secondo paragrafo (
Sistemi di riferimento in uso in Italia), che mi sembra davvero pertinente a questo post.
“In Italia convivono attualmente diversi sistemi di riferimento, a ognuno dei quali è associato un sistema piano che assegna ad ogni punto della superficie ellissoidica una coppia di coordinate cartesiane per mezzo di una corrispondenza biunivoca caratteristica della proiezione o della rappresentazione utilizzata. Come noto i sistemi piani, per i vantaggi di semplicità che offrono rispetto alla complessa geometria dell’ellissoide, sono spesso utilizzati, oltre che per scopi cartografici, per lo sviluppo dei calcoli geodetici e topografici; in alcuni casi, anzi, sono stati introdotti proprio per soddisfare quest’ultimo scopo, e solo successivamente adottati per la cartografia.
Il sistema geodetico ufficiale italiano è ancora quello introdotto nel primo dopoguerra e denominato ROMA40; a tale riferimento è associato il sistema piano GAUSS-BOAGA utilizzato per la realizzazione della fondamentale Carta d’Italia alla scala 1:25.000 e del suo multiplo 1:100.000, entrambe non più in produzione ma ancora in uso. Sul riferimento europeo ED50, tramite il sistema cartografico UTM, è ancora in corso di allestimento la nuova carta ufficiale italiana alla scala 1:50.000 ed i suoi sottomultipli 1:25.000, 1:10.000 e 1:5.000 (quest’ultimi prodotti dalle regioni). L’ED50 è utilizzato nella pratica solo a scopo cartografico ed è quindi di scarso interesse per la geodesia. Il Catasto italiano adotta invece un sistema geodetico costituito dall’ellissoide di BESSEL (1841) orientato a Genova e ad esso associa la rappresentazione piana CASSINI-SOLDNER. Infine il sistema geodetico mondiale WGS84, la cui realizzazione europea prende il nome di ETRS89 e quella italiana è costituita dalla rete geodetica IGM95, è stato recentemente introdotto in seguito all’affermarsi delle tecniche satellitari GPS. Anche al WGS84 è associato il sistema cartografico UTM, generalmente indicato come UTM(WGS84) per distinguerlo dall’equivalente sistema piano associato all’ED50.”
Qualche ora dopo ho finalmente individuato il documento “ideale”,
un articolo che ritengo un vero e proprio “capolavoro” in quanto, in sole 9 pagine, sintetizza tutto ciò che serve ad un utente GIS "standard" per sopravvivere ai sistemi di riferimento.
Si tratta del manuale operativo del software CartLab3, più precisamente la seconda parte di questo breve documento (la prima, infatti, descrive l'interfaccia e l'utilizzo del software).
Il
Dr. Renzo Maseroli ha collaborato al "progetto" CartLab, un software sviluppato per effettuare trasformazioni di coordinate tra i principali sistemi cartografici in uso in Italia, operando insieme all’Ing. Virgilio Cima e al
Prof. Luciano Surace.
Vi basterà cliccare sui link che ho associato agli autori per accedere ai rispettivi curriculum professionali e per capire che possiamo considerare questo documento un riferimento "quasi" ufficiale: un elemento, questo, che conferisce un valore aggiunto non indifferente.
Una semplice ricerca su internet vi permetterà di reperire molte informazioni su
CartLab3.
In particolare, accedendo al sito della rivista
GeoMedia , avrete la possibilità di
consultare online il manuale di cui vi sto parlando (vedi sotto).
In questo ed in altri siti potrete poi scaricare una versione "demo" di CartLab, un'opportunità che potrebbe risultare molto utile: ad esempio per valutare i risultati che si ottengono effettuando trasformazione di coordinate utilizzando i software ArcGIS, ArcView in particolare.
La seconda parte del documento (da pagina 8 in poi) si intitola appunto
Descrizione dei principali sistemi di riferimento in uso oggi in Italia ed è organizzata in 4 paragrafi:
- superfici di riferimento e coordinate;
- definizione di sistema geodetico–cartografico;
- principali sistemi di riferimento in uso oggi in Italia;
- trasformazione di coordinate da un sistema ad un altro.
Non sottovalutate quindi la mia segnalazione: si tratta di documento che NON deve assolutamente sfuggire a chiunque utilizzi un software GIS in Italia.
Ribadisco anzi il concetto: investite un’ora nella lettura attenta di queste 9 pagine, e vi assicuro che non ve ne pentirete!!!
Da segnalare, inoltre, come il manuale si apra con una premessa in perfetta sintonia con il mio post:
“l’interfaccia del programma non presenta complessità particolari, ed il suo utilizzo dovrebbe risultare intuitivo, se è ben conosciuto da parte dell’utente il problema delle trasformazioni di coordinate fra i sistemi geodetici e le impostazioni concettuali necessarie per applicarle.”
Che poi il programma illustrato sia
CartLab, poco importa: la stessa identica considerazione può essere estesa ad
ArcView e a tutti i software GIS.
Ad essere sinceri, l'unica difficoltà in più è dovuta alla grande quantità di SR, quindi di possibili trasformazioni, gestite in ambiente ArcView . Non dimentichiamoci infatti che ArcView è il software GIS più diffuso al mondo, CartLab è invece un applicativo specifico per il territorio italiano.
A questo punto dovremmo essere pronti per affrontare - finalmente! - il problema “operativo”: come impostare sistemi di riferimento e trasformazioni di coordinate operando in ambiente ArcGIS.
In realtà, mi sembra che questo post sia già fin troppo lungo... e poi, sperando di avervi incuriosito, immagino che vogliate dedicare la prossima ora alla lettura del manuale operativo di CartLab, o sbaglio?
La "serie" continua quindi nei prossimi giorni.
Saluti,
PaoloGIS
PS: leggete anche i commenti qui sotto, alcuni sono veramente interessanti e ricchi di consigli ed informazioni tecniche.