Rilevamento topografico
Il rilevamento topografico ha lo scopo di determinare le
misure di aree di vaste proporzioni con elevatissima accuratezza, o di misurare
le posizioni relative di determinati punti (rilievo preliminare), o di fornire i
dati necessari per costruire secondo i piani dei progettisti (picchettatura o
palinatura).
Il rilievo preliminare è necessario per ottenere
informazioni per qualunque rappresentazione cartografica; la picchettatura è
necessaria per determinare l'ubicazione esatta anche della più piccola o meno
importante futura costruzione.
Gli Egizi usavano metodi di rilevamento topografico già nel
1400 a.C. per rintracciare i termini di confine dopo le inondazioni del Nilo. La
precisione con cui sono costruite le piramidi indica che già nel 2900 a.C. erano
in uso metodi di rilevamento topografico, impiegati per la loro costruzione.
I Babilonesi, nel 3500 a.C. circa, disegnavano mappe in
scala abbastanza precise, il che indica che le informazioni sul terreno erano
ottenute applicando i rudimenti dei principi del rilevamento topografico.
La topografia è basata, da un punto di vista teorico, su
principi geometrici e trigonometrici, e i metodi pratici di rilevamento
sfruttano principi della fisica. Ogni
rilevamento deve essere eseguito con la dovuta precisione: troppa precisione è
inutilmente costosa, e troppo poca non risponde allo scopo prefissato.
Inoltre, certi dati devono essere registrati sul campo e occorre contrassegnare
sul terreno determinati punti di riferimento; dati o contrassegni non necessari,
tuttavia, si traducono in costi eccessivi. Dati e punti devono risultare
utilizzabili da parte di persone che possono anche non avere familiarità con le
procedure topografiche. Il rilievo si compie sia verticalmente, su una linea a
piombo diretta verso il centro della Terra, che orizzontalmente, cioè lungo una
direzione ortogonale alla linea a piombo.
Tutti gli oggetti sono in relazione tra loro in virtù delle
loro posizioni reciproche, che possono essere espresse come direzione di una
retta orizzontale, distanza sulla stessa linea e differenza di quota; il
rilevamento topografico è una tecnica di misura e di rappresentazione di queste
tre grandezze. Le tre coordinate che determinano le posizioni relative tra gli
oggetti solo raramente possono essere misurate direttamente. Normalmente si
procede fissando una rete di punti dei quali si determinano con precisione le
posizioni mutue, e cioè la loro distanza orizzontale e la direzione (rilievo
planimetrico), oppure solo la quota (rilievo altimetrico), o tutte e tre queste
grandezze. Tale rete costituisce un riferimento. Una volta misurata la posizione
degli oggetti relativa al riferimento, si possono determinare con metodi
matematici o grafici le posizioni relative tra gli oggetti.
Metodi
Una poligonale, il riferimento orizzontale più usato,
consiste in una serie di punti, detti
stazioni, ognuno dei quali è riferito alle stazioni adiacenti da una
coordinata angolare e dalla distanza. Ogni stazione viene scelta in base a
criteri di convenienza e contrassegnata sul terreno da un chiodo su un
picchetto. La poligonale si richiude sulla stazione di partenza. Poiché le
misure fatte sul terreno sono affette da errori, gli angoli e le distanze tra le
stazioni devono essere corretti per renderli matematicamente consistenti.
L'errore totale (errore di chiusura)
si trova calcolando la posizione di ogni stazione rispetto alla precedente lungo
la poligonale partendo dalla stazione iniziale e procedendo fino a ritornarvi:
la differenza tra la posizione iniziale e quella finale trovata matematicamente
costituisce l'errore di chiusura. La posizione delle stazioni, gli angoli e le
distanze vengono corretti distribuendo in modo opportuno e logico l'errore di
chiusura tra loro.
La triangolazione
è usata per ottenere il più accurato riferimento orizzontale su grandi distanze,
ma può anche essere usata come riferimento ogni volta che sia più conveniente di
una poligonale. Un sistema di triangolazioni consiste in una serie di triangoli
adiacenti con i lati in comune; i vertici dei triangoli sono le stazioni. E'
sufficiente misurare un lato di un solo triangolo detto base, e i tre angoli di
ogni triangolo per ricavare mediante la trigonometria tutte le distanze tra le
stazioni. Di quando in quando si misurano anche altri lati di triangoli,
anch'essi detti basi, a scopo di
controllo delle distanze calcolate. Gli angoli misurati vengono corretti in modo
che la somma degli angoli interni di ogni triangolo abbia il valore corretto di
180°; anche le distanze vengono corrette matematicamente.
Anche nella
trilaterazione, un'altra tecnica di rilevamento topografico, si usa un
sistema di triangoli con i lati in comune due a due, ma in questa tecnica si
misurano le lunghezze dei lati dei triangoli, anziché gli angoli. La posizione
verticale viene stabilita facendo riferimento a un percorso chiuso di
livellazione che inizia e termina in un punto a quota nota, detto
caposaldo, con altri capisaldi
posti lungo il percorso chiuso. La differenza tra la quota nota del punto di
partenza e la quota calcolata al termine del percorso chiuso costituisce
l'errore di chiusura. La quota dei nuovi capisaldi misurata sul campo viene
corretta con procedimenti matematici sulla base dell'errore di chiusura e della
loro posizione lungo il percorso chiuso.
Picchettatura
Per la picchettatura vengono individuati sul terreno
determinati punti mediante misure di angoli, distanza e livello relativamente a
una rete di riferimento. Le misure vengono registrate su appositi moduli per il
rilevamento in campo e affidate a un apposito ufficio per i calcoli e la
rappresentazione grafica. Il rilevatore pianta dei picchetti di legno in
determinati punti per segnare i confini, o, nel caso di rilevamenti a scopo
edilizio, per indicare con esattezza al costruttore dove edificare secondo gli
intenti dei progettisti. L'interpretazione dei piani dei progettisti e il
calcolo degli angoli e delle distanze richiesti per la posa dei picchetti è
compito del rilevatore; i dati necessari a questo fine vengono segnati sul
taccuino di campo e portati sul posto come guida per la picchettatura per
costruzioni. La maggior parte dei rilevamenti si basa su metodi di rilevamento
su un piano, ignorando la curvatura terrestre. Le linee a piombo sono
considerate parallele tra loro, sebbene, in realtà, ognuna di esse abbia
direzione pressappoco radiale verso il centro della Terra e non ne esistano due
parallele tra loro. Una linea retta di mira è considerata una linea di livello,
mentre in realtà le linee di livello seguono la superficie media della Terra.
Queste approssimazioni non sono fonte di errori apprezzabili nei rilevamenti su
medie distanze. Nei rilevamenti effettuati su grandi distanze, invece, occorre
tenere conto della curvatura terrestre, ed è richiesta l'applicazione di un
metodo speciale, detto rilevamento geodetico. Si tiene conto, in questo caso, di
latitudine e longitudine, e il metodo di misura più usato ricorre alla
triangolazione. Strumentazione. Gli angoli su un piano orizzontale sono misurati
con il teodolite o il tacheometro, strumenti forniti di cannocchiale, livelle a
bolla e viti di livellamento. Per lavori ordinari le distanze sono misurate
mediante rotelle a nastro di stoffa (per misure grossolane) o di acciaio (per
misure di precisione). Apparecchi elettronici per la misura delle distanze che
trasmettono impulsi di energia elettromagnetica da un punto a un altro, da dove
sono riflessi al punto di partenza, permettono di ottenere elevata precisione
sia a breve che a grande distanza. Lo strumento elabora dati di tempo di volo e
velocità traducendoli in distanze tra punti. Per la misura delle distanze si
ricorre anche al principio del triangolo ottico: le misure con la stadia si
effettuano leggendo la lunghezza del tratto di un'asta verticale graduata
(stadia) compreso nell'angolo tra due linee di mira. Le linee di mira sono
determinate da due fili tesi all'interno del cannocchiale del teodolite in modo
che la lunghezza del tratto di stadia visto tra i due fili sia sempre un
centesimo della distanza tra il centro dello strumento e la stadia stessa. In
questo modo, con un solo puntamento, si rilevano angoli e distanze, ma queste
ultime non con grande precisione. Per misurare distanze si usa anche un'asta di
lunghezza fissa disposta orizzontalmente, detta barra sottesa. L'asta viene
disposta perpendicolarmente alla linea di mira del tacheometro o del teodolite.
L'angolo orizzontale sotteso dalla barra, insieme alla lunghezza della barra,
fornisce la distanza tra il centro dello strumento e la barra stessa. Sono
necessarie tre letture angolari per determinare direzione e distanza: una al
centro della barra per la direzione e due ai due estremi di essa per la
distanza. Questo metodo è molto preciso, ma lungo nell'esecuzione. Tutti questi
metodi servono unicamente per misurare distanze lungo una linea orizzontale o
lungo una linea inclinata rispetto al piano orizzontale. Una distanza misurata
lungo una linea che segua il pendio di una collina, a esempio, è poi trasformata
con procedimenti matematici in una distanza su una linea orizzontale e in una
distanza su una linea verticale. La distanza verticale di due punti si determina
misurando le quote dei due punti e sottraendo la quota minore da quella
maggiore; per questo si usa la livella a cannocchiale, uno strumento che può
essere esattamente livellato e ruotato in ogni direzione: comunque si ruoti lo
strumento la linea di mira attraverso il cannocchiale rimane orizzontale. Si usa
anche un'asta graduata in centimetri dal basso verso l'alto, con la quale si
determina la quota della linea di mira effettuando la lettura sull'asta quando
questa è posata su un caposaldo. La quota della linea di mira supera quella del
caposaldo della quantità letta sull'asta graduata. Si ricava la quota di altri
punti posandovi sopra l'asta ed effettuando la lettura con la stessa linea di
mira: la quota di questi punti differisce da quella della linea di mira della
quantità letta sull'asta. Tipi di rilevamento. Accanto al rilevamento
topografico ne esistono altri tipi, che utilizzano gli stessi metodi e sono
classificati con nomi diversi a seconda dello scopo. Il rilevamento topografico
si occupa specificamente della forma della superficie del terreno, ma con questa
denominazione si intende in genere il rilevamento destinato a fornire
informazioni per la rappresentazione cartografica. Il materiale per la
rappresentazione cartografica di zone della dimensione di diversi ettari si
ottiene mediante il rilevamento piano o geodetico, mentre il materiale per
superfici più vaste si ottiene mediante fotografia aerea: di alcuni oggetti
piccoli, ma importanti, visibili nelle fotografie aeree, si determina con
esattezza la posizione e questi fanno parte di un riferimento per il
rilevamento, rispetto al quale si determina la posizione di tutti gli altri
oggetti sulla mappa. Il rilevamento destinato all'individuazione sulla mappa del
fondo di bacini idrici è detto rilevamento idrografico. Il rilevamento viario si
effettua per la preparazione di mappe destinate ai progettisti di strade,
autostrade, acquedotti, gasdotti, oleodotti ecc. Il rilevamento catastale
consiste nella individuazione e segnalazione sul terreno dei confini delle
proprietà fondiarie e nella determinazione delle superfici delle proprietà.
Questo richiede la conoscenza sia dei metodi di rilevamento che dei fondamenti
del diritto. Metodi di rilevamento sono impiegati anche per la costruzione di
edifici, ponti, strade, condotte, nonché nella determinazione precisa della
direzione in cui si debbono propagare le onde elettromagnetiche o nella quale
debbono avvenire lanci di veicoli spaziali. Rilievi tecnici occorrono, inoltre,
per il controllo della escavazione di gallerie sotterranee e di miniere, per il
controllo del drenaggio di acque sotterranee e per il posizionamento di
dispositivi di ausilio alla navigazione. Tendenze. Nelle tecniche di rilevamento
stanno avvenendo dei cambiamenti, soprattutto grazie agli sviluppi
dell'elettronica. Tradizionalmente, il rilevatore si serviva di annotazioni
prese a mano sia al momento dell'ispezione preliminare che quando poneva i
picchetti. Adesso i rilevatori possono giungere sul campo con dati stampati da
un calcolatore elettronico che forniscono ogni informazione relativa, a esempio,
alla picchettatura di un edificio in progetto, e potrebbero anche essere in
grado di riportare dal campo per l'elaborazione in ufficio i dati stampati da un
calcolatore, contenenti la registrazione completa del lavoro svolto sul campo.
Fino a oggi i rilevatori potevano misurare angoli con il tacheometro o il
teodolite con una precisione maggiore di quella conseguita nella misura di
distanze con rotelle metriche di acciaio. Attualmente gli strumenti elettronici
per la misura delle distanze sono in grado di fornire misure di distanza con una
precisione molto maggiore di quella con cui si possono leggere gli angoli. In
futuro i teodoliti misureranno gli angoli elettronicamente e potranno fornire
dati numerici direttamente a piccoli calcolatori, che possono calcolare,
aggiustare e determinare la precisione dei risultati già sul campo. Copyright ©
2002 Motta Editore
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